长链非编码RNA 在结直肠癌转移中的研究进展

金洋亦泓，杨继元

长江大学附属第一医院肿瘤科，湖北 荆州 434000

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是世界上常见的恶性肿瘤之一，是全球范围内肿瘤相关死亡的第二大常见原因[1]。近年来，CRC的发病率和病死率均有所上升，尤其是在发展中国家。尽管CRC的预防、诊断和治疗水平不断提高，但有效的治疗方法仍有待研究。转移和复发是CRC治疗失败的主要原因。肿瘤的转移是一个复杂的、多步骤参与的过程，是肿瘤细胞从原发灶的微环境到多个远处器官的传播和二级位点的定植。血管生成、免疫逃逸、肿瘤细胞增殖和肿瘤细胞迁移对转移性的定植、生长至关重要[2]。有研究发现，许多长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作为调节分子在CRC的形成和进展中发挥作用[3]。此外，尽管lncRNA不具有编码蛋白质的开放阅读框架，但部分lncRNA能够编码一些短片段的多肽[4]。lncRNA参与CRC细胞的增殖和迁移，与CRC的预后不良有关[5]。本文对lncRNA在CRC转移中的研究进展作一综述。

1 lncRNA的概念

lncRNA是转录本长度超过200个核苷酸的RNA片段，广泛存在于细胞核和细胞质内，也存在于细胞器中，因缺少开放阅读框，不参与或很少参与蛋白质的编码，而是以RNA的形式从多种层面调控基因的表达水平[6]。新一代的测序技术发现了数千个lncRNA在肿瘤中异常表达或突变[7]。与蛋白编码序列和小分子RNA相比，lncRNA的分子生物学功能具有多样性。lncRNA在不同组织或细胞中的表达水平不同，几乎参与了肿瘤全部生物学过程的调控。根据lncRNA与蛋白编码基因间的距离及相对位置，lncRNA可被分为同义lncRNA、反义 lncRNA、双向 lncRNA、内含子 lncRNA、基因间lncRNA。

2 lncRNA 的功能及作用机制

目前，lncRNA在许多生物学过程中发挥作用，作用机制主要涉及表观遗传、转录及转录后等多个层面，从而调控蛋白质编码基因的表达。lncRNA的功能主要包括转录干扰、起始染色质重构、结合基础转录因子导致启动子失活、激活辅助蛋白、激活转录因子、活化蛋白的低聚化、转运转录因子、基因簇的表观遗传学沉默、基因的表观遗传学抑制等[8]。

信号（signal）、诱饵（decoy）、导向（guide）、骨架（scaffold）是lncRNA的作用模式，相互关联[8-9]。信号分子：研究发现，在不同的刺激条件和信号通路下，某些lncRNA会被特异性转录，并会作为信号转导分子参与特殊信号通路的传导。分子诱饵：lncRNA具有分子诱饵的作用，诱导某些蛋白质、RNA或微小RNA（microRNA，miRNA）分子离开特定的区域。lncRNA被转录后，会直接与RNA或蛋白（一般是转录因子或转录调节子）结合，从而发挥分子阻断剂的作用[8]。导向分子：lncRNA类似于伴侣分子，与蛋白（通常是转录因子）结合后，可将蛋白复合物定位至特定的DNA序列，从而调控下游分子的转录。分子支架：lncRNA可在相关的大分子组件中起到“中心平台”的作用（即多个相关的转录因子均可结合至此lncRNA分子上），在不同的生物信号传导过程中发挥调控作用。

3 与CRC转移相关的lncRNA

3.1 肝癌高表达基因

肝癌高表达基因（highly up-regulated in liver cancer，HULC）RNA定位于6p24.3，转录本长度约为500 bp。Matouk等[9]发现，HULC在正常肠组织、肠癌原发灶、原发灶局部转移的淋巴结中均不表达，仅在肠癌肝转移灶中高表达。然而，Yang等[10]证实HULC在CRC组织和细胞中的表达上调，且与CRC患者的预后差有关；体内试验中，HULC表达的缺失可抑制体内CRC细胞的致瘤性；体外实验中，其抑制体外CRC细胞的增殖、迁移和侵袭，且诱导细胞凋亡。HULC介导的致癌作用是通过表观遗传方式沉默裸角质膜同源蛋白2（naked cuticle homolog 2，NKD2）的表达进行部分诱导的，其中，NKD2直接与Zeste基因增强子同源物2（enhancer of zeste homolog 2，EZH2）相互作用。因此，HULC可能作为CRC的重要生物标志物和有效治疗靶点。

3.2 HOX转录反义RNA

HOX转录反义RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）是首个被发现具有反式转录调控作用的lncRNA，位于12q13.13上，在胃癌、宫颈癌、乳腺癌等多种肿瘤中均发挥重要作用[11-13]。HOTAIR可与多梳抑制复合体2相互作用，其高表达与CRC的肝转移和预后不良有关[14]。敲低HOTAIR的表达已被证实可抑制人类CRC干细胞的生长[15]。有研究发现，HOTAIR在CRC患者的原发灶和外周血中均高表达，可上调E-钙黏蛋白的表达，下调波形蛋白和基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）的表达，从而在上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）过程中发挥多种调节作用；另外，其与CRC的侵袭、转移、分化、肿瘤分期和预后均有关[16]。

3.3 肺腺癌转移相关转录本1

肺腺癌转移相关转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）又称核富集常染色体转录产物2（nuclera-enriched autosomal transcript 2，NEAT2），位于11q13.1上，总长度为8.7 kb，以细胞核内定位为主，参与多种肿瘤的发生与发展[17-18]。其在CRC组织中高表达，可促进丝氨酸和丰富的精氨酸剪接因子1（serine/arginine-rich splicing factor 1，SRSF1）的磷酸化，从而促进CRC细胞的增殖、侵袭和转移[19-20]。另外，MALAT1可通过与肿瘤相关的树突状细胞中的趋化因子配体5相互作用从而介导CRC的进展。高表达的MALAT1已被确定为CRC预后不良的生物标志物[21]。

3.4 H19

H19是位于11号染色体p15.5上的母系印迹基因，转录成2.3 kb、含多聚腺苷酸的长片段非编码剪接体。已有研究显示，H19的表达与多种实体肿瘤有关[22]。高表达的H19与肿瘤的分化程度、肿瘤分期和淋巴结转移情况均有关，是CRC患者生存情况的独立预测因子。H19中rs2839698基因的突变与CRC的易感性有关，可能是CRC的潜在预后因素[23]。H19能够调节EMT过程中多种基因的表达，这是通过作为miRNA-138和miRNA-200a的内源性竞争 RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）影响CRC的迁移而实现的[24]。H19和其产物miRNA-675在CRC中高表达，而高表达的miRNA-675已被证明可减少肿瘤抑制因子视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，RB）的表达，这是通过识别和结合其非翻译区（untranslation region，UTR）的3'端来实现的[25]。

3.5 结肠癌相关转录物

结肠癌相关转录物1（colon cancer associated transcript-1，CCAT1）是长度为2628个核苷酸的lncRNA，位于8q21.21，形成于MYC致癌基因上游的一个超级增强子基因区域[26]。CCAT1在CRC中发挥重要作用[27]。有研究证明，CRC患者血浆中CCAT1的水平明显高于健康者。CCAT1、HOTAIR可作为CRC预测的生物标志物[28]。过表达的CCAT1与CRC细胞的增殖、侵袭以及CRC的临床分期、淋巴结转移和生存期均有关[29-31]。

CCAT2位于8q24，其在结肠癌中过表达，且是结肠癌转移、进展及染色体不稳定性的基础[32]。有研究发现，CCAT2与多种肿瘤的发生、发展有关[33-34]。CCAT2通过T细胞因子/淋巴细胞增强子结合因子7L2（T cell factor/lymphocyte enhancer factor 7-like 2，TCF7L2）介导转录调控从而上调MYC、miRNA-17-5p、miRNA-20a的表达，CCAT2和TCF7L2的相互作用导致Wnt信号传导活动的增强，促进CRC细胞的生长和转移[32]。

3.6 肌动蛋白丝相关蛋白1反义RNA1

肌动蛋白丝相关蛋白1反义RNA1（actin filament-associated protein 1-antisense RNA 1，AFAP1-AS1）位于人4号染色体肌动蛋白丝相关蛋白1（actin filament associated protein 1，AFAP1）基因反义链上，是长度约6810 bp的lncRNA，其表达水平与消化系统肿瘤的发生、发展、转移密切相关。Bo等[35]证明AFAP1-AS1在结肠癌组织中的表达水平高于正常组织。AFAP1-AS1高表达的结肠癌患者的总体生存率更低；细胞迁移和侵袭试验表明，敲低AFAP1-AS1能抑制结肠癌细胞HT-29的迁移和侵袭；实时定量聚合酶链反应（real-time quantitative polymerase chain reaction，qRT-PCR）实验结果显示，沉默AFAP1-AS1影响EMT相关基因的表达；蛋白质印迹（Western blotting）试验同样显示，沉默AFAP1-AS1能够上调E-钙黏蛋白、ZO-1蛋白的表达，并下调β-连环蛋白、波形蛋白、MMP9和锌指E盒结合蛋白 1（zinc finger E-box binding homeobox 1，ZEB1）的表达；进一步的机制研究证明，敲低AFAP1-AS1可影响肌动蛋白-细胞角蛋白信号通路，表现为皮层肌动蛋白（cortactin，CTTN）、RhoA和RAB1B蛋白的表达水平升高，MPRIP蛋白的表达水平降低。由此可见，AFAP1-AS1可能是一个促癌基因，与CRC进展、转移和预后有关，可能是诊断CRC的潜在生物标志物和新的治疗靶点。

3.7 LINC00858

LINC00858位于10q23.1，主要存在于细胞质中[36]。癌症基因组图谱（the Cancer Genome Atlas，TCGA）数据库的信息显示CRC组织中LINC00858的表达水平明显高于正常组织。Sha等[37]证实了CRC组织中LINC00858的表达水平明显高于邻近组织；高表达的LINC00858与CRC患者的组织学分级、TNM分期可能有关，与性别、年龄、肿瘤大小等临床特征可能无关，提示LINC00858参与CRC的进展；另外，LINC00858可能是与CRC预后相关的生物标志物；沉默LINC00858的表达可抑制CRC细胞的增殖、迁移和侵袭，并诱导其凋亡，并能够降低HT-29、SW837细胞株中N-钙黏蛋白、波形蛋白的表达水平；生物信息学分析结果发现miRNA-22-3p可能是LINC00858的潜在靶点；LINC00858通过海绵miRNA-22-3p作为ceRNA与其直接相互作用。LINC00858是CRC的独立预后生物标志物，通过miRNA-22-3p-YWHAZ轴促进CRC细胞的恶性生物学行为，从而作为促癌基因发挥作用。

3.8 lncRNA 人白细胞抗原复合物P5

Yang等[38]发现，与癌旁组织相比，CRC组织中lncRNA人白细胞抗原复合物P5（human leukocyte antigen complex P5，HCP5）的表达水平较高，miRNA-139-5p的表达水平较低；与正常结肠细胞CCD-18CO相比，CRC细胞系（GEO、HCT116、LOVO和SW620）中HCP5和miRNA-139-5p的表达水平也验证了这一点；相关分析结果显示，HCP5与miRNA-139-5p的表达呈负相关；相关性分析和回归分析结果显示，HCP5的过表达和miRNA-139-5p表达的下调与CRC患者的分化程度差、TNM分期高、发生远处转移有关；Kaplan-Meier生存分析结果证明，与存在高表达HCP5和低表达miRNA-139-5p的患者相比，低表达HCP5和高表达miRNA-139-5p患者的总体生存率更高；HCP5和miRNA-139-5p调节CRC的EMT、侵袭和迁移。HCP5能够抑制miRNA-139-5p的表达；miRNA-139-5p通过靶向下游的ZEB1调节Wnt/β-catenin信号通路，从而调节EMT过程。总之，CRC组织中高表达的HCP5预示着CRC患者的预后不良，揭示了HCP5在体内和体外具有促进CRC发生和转移的致癌作用。HCP5/miRNA-139-5p/ZEB1/Wnt信号通路可促进CRC细胞EMT的发生。HCP可能是CRC的诊断生物标志物和治疗靶标。

3.9 小核糖体管家基因RNA1

小核糖体管家基因RNA1（small nucleolar RNA host gene 1，SNHG1）是由11号染色体上作为18S核糖体RNA重要组成部分的UHG基因转录而来的lncRNA，位于11q12.3，全长约3927个碱基，并包含8个小核仁RNA，有11个外显子。Sun等[39]发现，与邻近正常组织相比，SNHG1在CRC组织中高表达，且SNHG1的表达情况与CRC患者的肿瘤分期和转移情况有关，可能成为CRC的生物标志物。上调SNHG1的表达提示预后不良，并且能够促进CRC细胞的增殖和转移，这与Wnt/β-连环蛋白信号通路的激活有关。高表达SNHG1的CRC患者的总体生存率和无进展生存率更低。SNHG1通过激活Wnt/β-连环蛋白通路调节转录因子-4、细胞周期蛋白D1和MMP9的表达，从而调节β-连环蛋白的表达。敲低SNHG1可能能够抑制CRC细胞的增殖、迁移和侵袭。Qi等[40]也发现SNHG1可通过Wnt/β-连环蛋白信号通路促进CRC的发生，敲低SNHG1可促进CRC细胞凋亡。SNHG1-β-连环蛋白-Wnt信号通路调节网络在CRC中可能发挥作用。Zhao等[41]发现，SNHG1通过部分抑制p53通路从而促进CRC的发生与发展。SNHG1可作为miRNA-145的海绵促进CRC细胞的增殖，而miRNA-145是CRC的重要肿瘤抑制因子。SNHG1亦可作为结肠癌中的致癌基因通过Wnt/β-连环蛋白通路促进癌变。总之，SNHG1可能在CRC中具有潜在的诊断和预后价值，可能是CRC的治疗靶点。

3.10 lncRNA 尿路上皮癌抗原1

lncRNA尿路上皮癌抗原1（urothelial cancer associated 1，UCA1）含有3个外显子和2个内含子，位于人染色体19q13.12上，含有3个不同的亚型，长度分别为1.4、2.2、2.7 kb。高表达的UCA1与结肠癌的进展密切相关。Cui等[42]发现，结肠癌组织中UCA1的表达与结肠癌的肿瘤大小和肿瘤分期呈正相关。此外，沉默UCA1能够明显抑制结肠癌细胞的增殖和侵袭，缩小肿瘤大小，降低肿瘤重量；因此，UCA1可能是一个促癌基因，可能是结肠癌的一个新的诊断标志物和治疗靶点；进一步的研究表明，UCA1可能通过直接结合miRNA-28-5p来抑制miRNA-28-5p的功能从而作为促癌基因发挥作用。UCA1通过与miRNA-28-5p结合逆转miRNA-28-5p靶基因HOXB3的下调；还可通过调节基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）的表达从而促进结肠癌细胞的增殖和侵袭，从而促进结肠癌的转移。

以上lncRNA仅是CRC中新发现和研究较透彻的一部分lncRNA，还有许多与肠癌转移相关的lncRNA如lncRNA-p21、核富集转录体1（nuclear enriched abundant transcript 1，NEAT1）、BRAF活化的非编码RNA（BRAF activated non-coding RNA，BANCR）等。lncRNA在肠癌发生、发展中发挥着的作用极其复杂，如激活肿瘤干细胞，诱导新生血管、抗肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤进展和转移，提示lncRNA可能作为CRC患者预后的独立因素。

4 小结与展望

尽管目前CRC发生、发展的机制研究取得了诸多进展，且根治性治疗手段较多，但由于其筛查手段较少，且难以广泛进行，多数患者就诊时已出现淋巴结转移或远处转移，影响预后。此外，CRC具有较高的异质性，不同患者或相同患者在肿瘤进展的不同时期的治疗方案差异较大，分子靶向治疗耐药现象的发生率较高。因此，进一步揭示CRC发生、发展的分子机制，寻找CRC的早期诊断指标和治疗靶点，进而根据患者不同基因表达谱和病理特点采取个体化的治疗手段，对于改善患者预后具有重意义。lncRNA能通过调控基因及miRNA的表达影响肿瘤的生物学行为，并参与染色体重塑、转录调控和RNA降解等多种过程。此外，由于其具有组织特异性，对疾病诊断的灵敏度明显高于DNA、蛋白编码RNA和蛋白质标志物。lncRNA在CRC发生、发展中的作用已得到广泛认可。因此，进一步探索lncRNA在CRC中的功能不仅对于揭示CRC的发生、发展机制具有重要意义，同时可能为寻找CRC的新的诊断指标及治疗靶点提供证据。

尽管lnRNA的表达水平对肠癌细胞功能的影响可能能够为CRC的早期诊断、预后评估及治疗靶点的寻找等提供新的思路，但由于lnRNA本身作用方式的多样性及不确定性，本文对上述肠癌相关lnRNA的具体调控机制的了解尚有限，有待于今后进一步探索。