中药调控肿瘤中LncRNAs 研究进展

曾 淇 袁云云 孙 瀚 凌 霜 许锦文 刘 俊）上海中医药大学交叉科学研究院 上海201203）

肿瘤是当今社会严重威胁人类生命健康的重大疾病之一，对其预防和治疗已成为世界医学领域的难题，临床常用的治疗手段（如放疗、化疗等）存在毒副作用大、预后较差等缺点。中药作为一种天然药物，具有多靶点、多效应、毒副作用低等特点，可以通过抑制肿瘤细胞的生长和增殖、介导肿瘤自噬或凋亡等方面发挥药理作用［1］；对临床化疗治疗具有协同作用，可延长患者的生存期，减少肿瘤的复发和转移［2］；还可显着降低放疗或化疗的不良反应，提高患者的免疫力和生活质量等［3］。目前常用于肿瘤治疗的中药复方、单味中药及中药单体主要包括中药（复方补中益气汤、参麦注射液、消癌平注射液等）；单味中药［黄芪（Astragalus membranaceus）、苦参（Sophora flaves⁃cens）、槐耳（Trametes robiniophilaMurr）］，其活性成分主要包括黄 芪多糖、苦参碱（matrine）、氧化苦参碱（oxymatrine，OMT）、槐耳多糖等；中药单 体白藜芦醇（resveratrol，Res）、紫杉醇（paclitaxel，PTX）、姜黄素（curcumin）等。由于近年来针对非编码RNA（non⁃coding RNAs，ncRNAs）的肿瘤调控研究备受关注，特别是长链非编码RNA（long non⁃coding RNAs，LncRNAs）已然成为研究的热点，因此本文对中药参与调控LncRNAs 加以总结，希望对未来中药在肿瘤领域的研究开发提供一定的理论依据。

1 LncRNAs 的功能特点及分类

LncRNAs 是一类长度大于200 个核苷酸、具有调控基因表达水平但无蛋白质编码功能的RNAs，曾被认为是基因组中的“噪音” 和“暗物质”，为RNA 聚合酶Ⅱ（RNA polymerase II，RNA Pol Ⅱ）转录后的副产物，并不具备生物学功能［4］；近年来研究表明，LncRNAs 在表观遗传水平、转录水平、翻译水平、蛋白修饰等方面发挥重要的调控作用［5］。根据其在基因组中的位置，可大致分为5 种类型：（1）正义长链非编码RNAs（sense LncRNAs）；（2）反义长链非编码RNAs（antisense LncRNAs）；（3）双向长链非编码RNAs（bidirectional LncRNAs）；（4）内含子型长链非编码RNAs（intronic LncRNAs）；（5）基因间长链非编码RNAs（long intergenic noncoding RNAs，lincRNAs），如图1所示［6］。

图1 LncRNAs 基因座示意图

目前研究与肿瘤发生发展关系密切的LncRNAs 主要集中在H19、HOX 转录反义RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）、肺腺癌转移相关转录因子1（metastasis⁃associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）、母系表达基因3（maternal expressed gene 3，MEG3）等。研究表明LncRNAs 与肿瘤的发生、发展密切相关，并可能成为多种类型癌症的独立生物标志物。近年来研究表明，中药主要是通过调控LncRNAs 表达，影响下游信号通路，从而发挥抗肿瘤作用，这可能是未来新型抗肿瘤药物研发的方向，值得我们深入研究。因此，本文总结中药对肿瘤中LncRNAs 的调控作用研究，以期对临床中药治疗肿瘤提供新思路。

2 中药对肿瘤中LncRNAs 的影响

2.1 中药对LncRNA MALAT1 调控作用研究 LncRNA MALAT1 编码基因长为6.7 kb，位于染色体11q13.1 上。作为最早被发现的LncRNAs 之一，MALAT1 率先在非小细胞肺癌（non⁃small cell lung cancer，NSCLC）中被发现，后续研究则证实MALAT1 与肺癌、子宫内膜肉瘤、子宫颈癌、肝细胞肝癌、结直肠癌等多种人类恶性肿瘤密切相关［7⁃8］。已有研究表明MALAT1 在多种癌症的进展中发挥促癌作用，MALAT1 的功能与肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和凋亡等密切相关，在临床应用研究中被认为是诊断和预测癌症的潜在生物标志物，并且还可作为治疗特定肿瘤的治疗靶标［9］。

现今针对MALAT1 的中药研究主要集中在白藜芦醇、氧化苦参碱等。白藜芦醇（Res）是从中药虎杖Polygonum cuspidatum中提取的一种天然抗氧化剂，早在1993 年Jayafilake 等研究发现Res 具有抗癌活性，后续研究证实Res 对乳腺癌、前列腺癌、皮肤癌等多种恶性肿瘤具有抑制作用，其主要通过诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期来抑制肿瘤生长［10］。Ji 等［11］研究证明Res 可通过下调结直肠癌（carcinoma of colon and rectum，CRC）细胞中LncRNA MALAT1 的表达，阻止β⁃链蛋白（β⁃catenin）从细胞质转移到细胞核，导致c⁃myc 和MMP⁃7 等原癌基因的表达下调，降低Wnt／β⁃catenin 通路的信号传导，从而抑制CRC的侵袭和转移进程，但是MALAT1 和β⁃catenin 之间目前尚无直接关联的研究进展。在骨肉瘤细胞中，下调MALAT1可通过MALAT1／EZH2 途径上调E⁃钙黏蛋白（E⁃cadherin）的表达，E⁃钙黏蛋白可在细胞膜形成β⁃catenin／E⁃cadherin复合物来负向调节β⁃catenin［12］，推测Res 可能是通过下调MALAT1，调节MALAT1／EZH2 途径来阻止β⁃catenin 从细胞质转移到细胞核。氧化苦参碱（OMT）为中药苦参中一种主要活性成分，研究表明OMT 在多种癌症中发挥抗肿瘤作用，主要通过诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期，下调Wnt／β⁃catenin 信号通 路等方 式发挥 其抗癌活性［13⁃14］。Xiong等［15］研究证明OMT 可通过下调MALAT1 的表达来抑制CRC 细胞的迁移和侵袭，但其中机制尚未证实，且长期使用OMT 导致CRC 细胞的耐药性，被证实与MALAT1 表达上调有关；临床数据也证明OMT 治疗的CRC 患者预后不良与LncRNA MALAT1 的高表达有关，提示LncRNA MALAT1 可能是治疗CRC 患者的有效靶标，这为未来临床研究提供了一个重要方向。

2.2 中药对LncRNA MEG3 的影响 LncRNA MEG3 是一种由母系印记基因编码的癌症相关LncRNA，定位于人类染色体14q32 区域，长度约为1.6 kb。与正常组织相比，MEG3 在许多恶性肿瘤中表达量降低或丢失，如人垂体肿瘤、宫颈癌、尿路上皮癌、前列腺癌等［16］。已有研究表明MEG3 为一种肿瘤抑制因子，参与调控多种癌症相关信号通路，主要是通过与p53 蛋白相互作用激活p53 介导的转录活性来发挥抑癌作用［17］。此外，MEG3 表达水平与癌症临床病理分级之间有显著的相关性，可作为癌症诊断和预后的检测指标［18］。

针对MEG3 的中药药理研究主要集中在白藜芦醇、姜黄素等，作为一种天然多酚类化合物，Res 存在于葡萄、花生等多种植物中。Liu 等［19］研究表明在人神经胶质瘤细胞系（U251、U87）中，联合使用阿霉素（doxorubicin，DOX）和Res 可诱导肿瘤细胞凋亡，同时上调细胞中MEG3 的表达水平；MEG3 可通过P53 途径诱导非小细胞肺癌细胞凋亡来发挥抗肿瘤作用［20］，猜测DOX 和Res 联合使用可能是通过上调LncRNA MEG3，介导P53 途径来发挥药理作用。姜黄素是从姜黄属植物姜黄、莪术、郁金等根茎中提取的一种天然有效成分，具有抗炎、抗病毒、抗肿瘤等多种药理活性，已有研究揭示了其抗肿瘤机制，包括诱导细胞凋亡、抑制血管生成、增强化疗和放疗的敏感性等［21］。卵巢癌细胞中miR⁃214 可通过靶向PTEN／Akt 途径提高细胞的顺铂耐药性［22］，Zhang 等［23］研究证实姜黄素可通过上调卵巢癌细胞和细胞外囊泡中MEG3 的表达来降低miR⁃214 的表达，从而降低卵巢癌细胞对顺铂的耐药性。Zamani 等［24］研究表 明姜黄 素可上 调肝细胞癌（hepatocellular cancer，HCC）中epigenetic microRNA（epi⁃miRs）的表达，随后通过降低DNA 的甲基化水平来增加抑癌基因MEG3 的表达，从而发挥抗肿瘤作用。

2.3 中药对LncRNA H19 的调控作用研究 LncRNA H19基因位于染色体11p15.5 端粒区，在出生后其表达下调，并且在肿瘤发生发展中发挥促进作用。LncRNA H19 在多种实体瘤中的表达上调，包括乳腺癌、食道癌、膀胱癌和结直肠癌等［25］，提示H19 可能作为肿瘤诊断和预后评价的一个潜在生物标志物。关于H19 的调控机制主要集中在H19 通过正向调控miR⁃675、降低肿瘤抑制基因的表达水平来促进肿瘤的发生发展［26］。此外，H19 还可作为竞争性内源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）结合miRNA从而促进上皮间质转化，提高肿瘤转移和入侵的能力［27］。

针对LncRNA H19 的中药药理研究主要集中在中药复方三黄泻心汤、单味药槐耳、中药活性成分姜黄素等。三黄泻心汤为我国流传千年的经典方剂，由黄连、大黄、黄芩三味中草药组成，临床主治邪火内炽，迫血妄行，临床上对由幽门螺旋杆菌引起的胃炎具有抗炎和保护胃黏膜的作用。刘清君等［28］进一步证实它能够显著抑制幽门螺旋杆菌存在情况下胃癌细胞的增殖，并降低LncRNA H19 表达水平，但其中调控作用机制尚不清楚；槐耳为寄生于槐树上的木耳，已被证明为癌症治疗的有效佐剂，在肝癌、乳腺癌、卵巢癌等多种癌症中具有良好的治疗效果，主要通过抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞死亡、抑制肿瘤诱导的血管生成、阻止肿瘤转移来发挥药理作用［29］。LncRNA H19 可以通过miR⁃675 靶向乳腺癌中泛素连接酶E3 家族成员c⁃Cbl 和Cbl⁃b，激活酪氨酸激酶受体EGFR 和c⁃Met，导致其下游Akt 和ERK 信号通路的激活，促进乳腺癌细胞增殖和迁移［30］，王继军等［31］研究表明槐耳可以通过下调H19 和miR⁃675⁃5p 的表达，抑制LncRNA⁃H19／ miR⁃675⁃5p／CBL 信号传导途径，进而抑制乳腺癌细胞的增殖并诱导细胞凋亡。

2.4 中药对LncRNA HOTAIR 的影响 LncRNA HOTAIR 基因定位于人类12q13.13 染色体上，以反式转录方式调控基因的表达，主要通过重塑染色质、促进蛋白质泛素化、作为miRNA 海绵体“吸附” miRNA 等方式调控基因表达过程［32］。最近临床研究表明HOTAIR 表达与多种肿瘤的发生发展及转移预后密切相关，如乳腺癌、胆囊癌、胰腺癌等，高表达HOTAIR 能抑制抑癌基因的表达，促进肿瘤复发转移，而下调HOTAIR 表达则降低肿瘤细胞的转移增殖能力［33］；在大多数肿瘤中，HOTAIR 主要通过结合多梳抑制复合物2（Polycomb Repressive Complex 2，PRC2）和赖氨酸特异性脱甲基酶1（lysine specific demethylase 1，LSD1）复合体使组蛋白（trimethylation of lysine 27 on histone H3，H3K27me3）去甲基化，从而调控同源异形盒基因D（ho⁃meobox D，HOXD）的表达使其沉默［34］。

针对LncRNA HOTAIR 的中药药理研究主要集中在中药活性成分蟾蜍灵、薯蓣皂苷元等。蟾蜍灵是从蟾蜍的耳后腺及表皮腺体分泌物中提取出的主要有效活性成分，已有研究表明miRNA 参与其抗癌活性，而LncRNA 可通过与miRNA 相互作用调节各种生物学功能，在前列腺癌细胞中HOTAIR 上调能够竞争性结合miR⁃520b，使miR⁃520b 抑制的靶基因FGFR1 表达水平上调，从而促进肿瘤的增殖，蟾蜍灵可通过下调HOTAIR，促进miR⁃520b 抑制FGFR1 表达水平，通过HOTAIR／miR⁃520b／FGFR1 途径来发挥药理作用［35］；薯蓣皂苷元（diosgenin，Dio）是从中药川地龙或黄姜中提取的一种甾体皂苷元，薯蓣皂苷（dioscin）及它对多种肿瘤细胞具有抑制作用，具有多靶点、多环节、多效应的特点，Ma 等［36］研究发现它可剂量依赖性地抑制胃癌细胞的增殖，并下调胃癌细胞中HOTAIR 的表达水平，在胃癌细胞中沉默HOTAIR 的表达也可显著抑制胃癌细胞的增殖，这表明该成分可能是通过降低HOTAIR 的表达水平抑制胃癌的增殖，但其作用机制尚需要进一步的研究来阐明。

3 结语

我国中医药文化历史悠久，资源丰富，随着中药药理研究的不断深入，中药也因不良反应低、毒副作用小等优势逐渐被大家认可。中药可以在多层次、多方面领域发挥药理作用，通过调控肿瘤相关LncRNAs 直接或间接地发挥抗肿瘤作用，这是相关研究的一个新方向。但是目前开发针对LncRNAs 临床有效抗肿瘤中药仍然存在众多问题，主要体现在临床中药成分复杂，药理作用复杂；LncRNAs 序列保守性较低，只有约12% 存在于人类之外的其它生物，具有较高的种属特异性，对于中药药理研究的设计提出了更高的要求；部分LncRNAs 表达也存在时空表达特异性，对给药时间的选择也需要慎重考虑；很多长链非编码RNA是利用生物分析软件分析确认，目前能够明确功能LncRNAs 数量并不多，且LncRNAs 参与调控的作用机制也不尽相同。基于上述原因，希望能够在以中医药理论为背景的条件下利用现代科学技术进一步深入研究，通过人源化动物模型、生物信息学分析、高通量实验等多种手段寻找针对功能明确LncRNAs 的临床有效中药，使其在抗肿瘤方面发挥更大的作用，为人类健康做出更大的贡献。