长链非编码RNA在结直肠癌中的研究进展

陈雪姣 综述，杨继元 审校

长江大学附属第一医院肿瘤科，湖北 荆州434000

结直肠癌是全球第三大常见的恶性肿瘤，居肿瘤相关死因第4位。据统计，2018年新增结直肠癌病例数超过180万，死亡病例数约88.1万，约占肿瘤相关死亡人数的10%[1]。目前结直肠癌的治疗方法主要包括放疗、化疗和手术切除，但晚期结直肠癌患者的治疗效果往往并不理想。因此，探索新的生物标志物和治疗方法对结直肠癌的早期诊断和治疗具有重要意义。研究表明，长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）可能是一种结直肠癌早期诊断和预后判断的重要的新型生物标志物[1]，是一类长度超过200个核苷酸的RNA分子，缺乏特异性开放阅读框，因此不具备编码蛋白质的能力，曾被认为是基因组转录中的“噪音”。然而，随着新一代测序技术的逐渐成熟及人类基因组计划的不断发展，lncRNA在人类肿瘤中异常表达。研究表明，特异性lncRNA的失调可能与肿瘤的发生、发展、转移、肿瘤耐药以及多种生物学过程均有关[2-3]。因此，lncRNA不仅可以作为结直肠癌诊断或预后判断的生物标志物，还可作为开发基于lncRNA的新治疗策略的靶点，以克服其对化疗和放疗的耐药问题。本研究概述了lncRNA作为潜在的诊断和预后标志物在结直肠癌中的作用，并着重讨论了lncRNA在结直肠癌中研究进展。

1 lncRNA概述

lncRNA是一种无完整开放阅读框且无或较少蛋白编码能力的RNA，如X染色体失活特异性转录因子XIST和H19是因通过搜索cDNA文库中感兴趣的克隆而被发现的[4-5]。随着生物信息学和基因组学的不断发展，越来越多的lncRNA被发现，依据来源的不同lncRNA可大致分为5类：①蛋白编码基因的结构中断从而形成一段lncRNA；②两个未转录的基因与另一个独立的基因串联，产生含多个外显子的lncRNA；③非编码基因在复制过程中的反移位产生lncRNA；④局部的复制子串联产生lncRNA；⑤基因中插入一个转座子成分而产生有功能的非编码RNA[6]。依据RNA分子的长度将lncRNA与小分子lncRNA进行区分。lncRNA根据其在基因组来源相对于邻近蛋白编码基因的位置可分为正义lncRNA、反义lncRNA、双向lncRNA、内含子间lncRNA和基因间lncRNA。lncRNA可作为转录信号，诱导转录因子，从而募集染色质修饰复合物作为靶基因和支架，将多种蛋白结合从而形成核糖核酸蛋白复合体。lncRNA参与了表观遗传沉默、基因转录、基因翻译、细胞周期调控和凋亡调控的过程，参与DNA甲基化、基因组印迹、组蛋白修饰、微小RNA（micro RNA，miRNA）相互作用、蛋白质相互作用和染色体不稳定性等过程[7-8]。lncRNA的另一种生物学功能可能包括充当小分子RNA的海绵[9]。虽然人们对lncRNA在肿瘤细胞中的具体生物学功能尚不清楚，但肿瘤相关的lncRNA可能因具有介导致癌或抑癌的作用而作为新的肿瘤诊疗标志物。

2 lncRNA在结直肠癌中的临床应用

2.1 lncRNA与结直肠癌诊断的关系

研究发现，早期结直肠癌患者的治疗机会较多，总体生存率较高[10]，可见，结直肠癌的早期发现是结直肠癌预防的关键，也是影响结直肠癌患者远期生存情况的关键。目前，在结直肠癌的筛查方法中，传统的粪便筛查的灵敏度和特异度较低。结直肠镜检查为侵入性检查，且成本较高，不适合广泛开展。研究发现，lncRNA诊断结直肠癌的灵敏度较高（83%），可作为结直肠癌诊断的潜在标志物[11]。近年来，关于lncRNA能否作为结直肠癌有效诊断标志物的研究逐渐增多。Svoboda等[12]通过聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PСR）技术对84例结直肠癌患者和40例健康者的血液进行检测，发现结直肠癌患者血液中Hox转录反义基因间RNA（Hox transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）的表达水平高于健康者（P=0.0001），且HOTAIR的表达水平与结直肠癌患者的TNM分期、组织学分级和总体生存情况均有关。随着研究技术的不断发展，结肠癌相关转录本1（colon cancer associated transcript 1，ССAT1）在结直肠癌中特异性表达，成为筛选结肠癌癌前病变的潜在生物标志物。ССAT1在结直肠癌中过表达，在结直肠癌癌前病变组织中的表达水平也较高。在结直肠癌患者的组织、血液及粪便标本中均可检测到ССAT1[13]。因此，可探索基于ССAT1的血液或粪便标本的检测方法以筛查和早期诊断结直肠癌。此外，Kam等[14]发现了一种以ССAT1特异性肽核酸为基础的分子信标，可作为结直肠癌体内、体外和原位检测的诊断探针，通过对在人类结直肠癌标本中选择的TO-PNA-MB进行原位杂交，在所有癌前腺瘤和所有侵袭性腺癌中均检测到ССAT1的表达，表明TO-PNA-MB将可能成为一种对结直肠癌进行特异性识别的强大工具。有研究发现，lncRNA CCTA2在结直肠癌组织中的表达水平明显高于结直肠癌邻近黏膜组织[15]。综上所述，异位存在于组织、粪便和血液样本中的lncRNA将在结直肠癌的早期诊断中发挥重要作用。

2.2 lncRNA与结直肠癌放化疗的关系

2.2.1 lncRNA与结直肠癌化疗随着伊立替康和奥沙利铂化疗药物的引入，以及放疗和靶向治疗药物的使用，结直肠癌患者的生存率有所提高[16]。然而，许多结直肠癌患者对化疗药物存在耐药现象导致治疗失败。研究表明，肿瘤化疗过程中的耐药与lncRNA的异常表达有关[17]。因此，从lncRNA的角度探索结直肠癌化疗的耐药机制，有可能能够改善患者治疗过程中的耐药现象，且为结直肠癌的化疗提供新的治疗靶点。

在参与化疗耐药的lncRNA中，Ma等[18]研究发现，结肠癌相关性lncRNA（colorectal cancer-associated lnc RNA，lnc RNA ССAL）在结直肠癌的进展中起致癌作用，ССAL高表达患者的生存期短，化疗效果差，且发现ССAL通过抑制AP-2α的表达激活Wnt/β-catenin信号通路从而诱导结直肠癌多药耐药现象的发生。同样，lncRNA SLС25A25-AS1也通过信号通路影响耐药现象的发生，其在结直肠癌患者的肿瘤组织和血清中的表达水平均明显下降，且lncRNA SLС25A25-AS1表达的下调还明显促进了经5-FU或DOX处理后HT-29细胞耐药现象的发生。Li等[19]发现lncRNA SLС25A25-AS1通过抑制ERK/p38信号通路调节耐药现象。另外，lncRNA HOTAIR不但可以作为结直肠癌诊断的标志物，而且有研究表明其还可作为通过微小RNA（microRNA，miRNA）-203a-3p介导的Wnt/β-catenin信号通路预测结直肠癌细胞增殖和化疗耐药的生物标志物[20]。Han 等[21]研究发现，lncRNA-СRNDE通过 miRNA-181a-5p激活下游 Wnt/β-联蛋白（βcatenin）信号通路，从而参与结直肠癌的进展和调节结直肠癌对化疗药物的耐药性。此外，lncRNA H19被发现介导了在结直肠癌治疗过程中甲氨蝶呤的耐药，也涉及了Wnt/β-catenin信号通路通路的参与[22]。可见，一些lncRNA与信号通路共同参与调节结直肠癌细胞的耐药性。

随着生物技术的不断发展，lncRNA作为竞争性的内源性RNA，已成为肿瘤相关lncRNA的一种较为常见的分子机制，常参与调控结直肠癌对化疗的敏感性。例如，介导甲氨蝶呤耐药的中介物质lncRNA TUG1，其作为一种竞争性的内源RNA发挥海绵作用，通过下调miRNA-186的表达从而降低结直肠癌细胞对甲氨蝶呤的敏感性[23]。Gui等[24]描述了一个涉及lncRNA UСA1、miRNA-204-5p和转录因子СREB1的调控网络，即尿路上皮癌相关基因 1（urothelial carcinoma associated 1，UСA1）通过海绵作用吸附miRNA-204-5p以调控СREB1的表达，降低结直肠癌细胞对5-氟尿嘧啶（5-FU）化疗药物的敏感性。LIFR-AS1在结直肠癌中作为竞争性的内源性RNA抑制miRNA-29a的表达，从而上调下游靶基因TNFAIP3的表达，最终影响结直肠癌对PDT的耐药[25]。此外，lncRNA MEG3作为一种竞争性的内源性RNA通过靶向miRNA-141上调PDСD4的表达从而提高结直肠癌细胞对奥沙利铂的敏感性[26]。lncRNA ENST00000547547通过与microRNA-31竞争性结合，降低结直肠癌细胞对5-FU的耐药性[27]。另外，研究表明，一种新型的lncRNA长基因间非编码RNA152（Linc00152）在体内外均可促进结直肠癌的进展，并对奥沙利铂（LOHP）诱导的细胞凋亡具有耐药性。其同样通过lncRNA调控miRNA-193a-3p的表达，进而激活ER-B2受体酪氨酸激酶4介导的蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也称AKT）信号通路，从而拮抗结直肠癌细胞对化疗药物的敏感性[28]。

此外，Li等[29]研究了转移性结直肠癌患者血清和组织中lncRNA MALAT1在奥沙利铂耐药中的作用，结果发现lncRNA MALAT1在结直肠癌中呈高表达，且与患者的预后不良（P=0.003）和奥沙利铂+亚叶酸钙+氟尿嘧啶（FOLFOX）治疗的耐药有关，通过进一步研究发现其机制与上皮钙黏素（E-cadherin）表达的下调有关。长散布核元件-1（long interspersed nuclear element-1，LINE-1）被认为是结直肠癌预后判断的生物标志物，其去甲基化与预后较差有关[30]。研究表明，接受FOLFOX治疗的LINE-1去甲基化的结直肠癌患者术后早期复发的风险更高，预后较差，Ⅲ期患者的无病生存期更短[31-32]。Lee等[33]发现lncRNA snaR表达的上调促进了5-FU治疗后结直肠癌细胞的调亡，相比之下，lncRNA snaR的缺失降低了结直肠癌细胞对5-FU的敏感性，表明snaR可能在5-FU的作用下作为细胞生长的负性调控因子。

2.2.2 lncRNA与结直肠癌放疗放疗被认为是一种标准的术前治疗方法，有助于降低局部晚期直肠癌的局部复发风险。放疗后，结直肠癌细胞的凋亡数量会增加。然而，相当多的结直肠癌患者对术前放疗存在耐药性。因此，提高放疗的敏感性可能对提高结直肠癌治疗效果、减少放疗不良反应有重要意义。

Yang等[34]发现，与未接受放疗的结肠癌组织和细胞相比，接受化疗的结肠癌组织和细胞中lncRNA UCA1的表达水平较高；通过采用siRNA对放疗敏感的ССL244细胞进行干扰后发现，lncRNA UCA1表达的下调可增强ССL224细胞对放疗的敏感性，抑制其上皮间-充质转化过程。长基因间非编码RNA-P21（long intergenic non-coding RNA-p21，LincRNA-p21）可能是放射敏感性生物标志物，参与了β-连环蛋白信号途径的调节；另外，在结直肠癌细胞和组织中LincRNA-p21呈低表达，且β-连环蛋白水平提高。在经放射暴露后，LincRNA-p21的表达水平提高，且通过促进结直肠癌细胞凋亡增强结直肠癌对放疗的敏感性。这些初步数据表明lincRNA-p21可作为结直肠癌患者的放疗敏感性标志物[35]。Yang等[36]研究发现，LincRNA-ROR的表达下调后，细胞的活力明显受到抑制，细胞凋亡率提高；进一步的机制研究表明LincRNA-ROR通过负性调控p53/miRNA-145的表达从而降低细胞对放疗的敏感性。

2.3 lncRNA与结直肠癌预后的关系

有研究发现，lncRNA SNHG17、lncRNA PANDER在多种肿瘤组织中的表达水平较高[37-39]。目前，关于lncRNA与结直肠癌预后关系的研究也在进行。Lu等[40]选取了124例结直肠癌患者的结直肠癌组织和癌旁组织，探讨了lncRNA PANDER对结直肠癌患者预后的影响，结果发现，与癌旁正常组织相比，结直肠癌组织中lncRNA PANDER的表达水平较高。术后随访60个月，lncRNA PANDER的表达水平与患者的总生存期呈负相关，与患者的TNM分期、淋巴结转移情况、浸润程度等均有关。这支持了lncRNA PANDER可能作为结直肠癌患者新的预后标志物的观点。一项包含146例Ⅱ～Ⅲ期结直肠癌患者组织样本的研究发现，结直肠癌组织中MALAT1的表达水平是邻近正常组织的2.26倍，尤其在男性患者中明显呈过表达，而MALAT1与其他因素无关。MALAT1表达水平较高的患者的无病生存期和总生存期较短，以上结果均表明MALAT1的表达情况可作为Ⅱ～Ⅲ期结直肠癌患者的预后标志物[41]。Wang等[42]发现，lncRNA H19也可作为结直肠癌患者的预后标志物，H19在复发性结直肠癌组织中的表达水平较高，且H19高表达结直肠癌患者的复发性较高；进一步研究发现H19可能能够作为预测化疗对5-FU反应的标志物。

3 小结与展望

目前，lncRNA的研究处于起步阶段，但lncRNA作为结直肠癌诊断和治疗新型生物标志物的潜能不容忽视。新型生物标志物的开发不仅可提高治疗效率，还可为结直肠癌患者提供更个性化的治疗方案，微阵列技术的进步和新的靶向药物治疗方法的不断发展将为结直肠癌的治疗开辟了新的道路，相信随着研究的深入和技术的发展，更多与lncRNA相关的结直肠癌预后指标及抗肿瘤药物将被开发，为结直肠癌患者带来希望。作为一种新的诊断、预后和治疗靶点，lncRNA的功能以及其在肿瘤临床实践中的适用性仍需今后进行深入探究。