长链非编码RNA与非小细胞肺癌相关性的研究进展

赵效 张冰海 李晓霞 杨卫林 查国彦 孙寅 符丽娟 杨蕤 龚婷婷 郭雁

1云南省第一人民医院新昆华医院缓和医学中心，昆明650301；2昆明医科大学公共卫生学院650500

0 引 言

肺癌具有较高的发病率和死亡率，是癌症相关致死的首要原因，已成为临床医生及科研工作者难以攻克的一道难题。非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）作为最常见和最具侵袭性的肺癌之一，占肺癌病例的85%以上，其主要病理类型有鳞状细胞癌、腺癌和大细胞癌。然而，肺癌的潜在分子机制相当复杂，NSCLC 相关的基因突变仍无法完全解释其发病机制。有研究结果表明，近43%的疾病相关单核苷酸多态性出现在编码蛋白质的区域之外，长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作为一类转录本长度超过200 个核苷酸的非编码RNA，其表达或功能异常与NSCLC 的发生、发展密切相关[1]。

1 lncRNA

lncRNA 由RNA 聚合酶Ⅱ转录而成，在哺乳动物基因组普遍被转录，缺乏开放读码框，且不具有编码蛋白质的功能[2]。根据lncRNA 与蛋白质编码基因的关系，lncRNA 被分为6 大类：基因间lncRNA、双向lncRNA、内含子lncRNA、外显子重叠lncRNA、内含子反义lncRNA 和自然反义lncRNA。lncRNA在结构特点和序列组成方面与编码蛋白质RNA 的3’翻译区相似，其表达受发育调控，具有时空、组织和细胞特异性。lncRNA 参与X 染色体沉默、基因组印记以及染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要的调控过程[3]。大量研究结果发现，lncRNA 的表达异常与癌症、退行性神经疾病等多种重大疾病的发生、发展密切相关，具体表现为lncRNA在序列、空间结构、表达水平及与结合蛋白相互作用的异常[4]。

2 表达上调的lncRNA

2.1 肺腺癌转移相关转录本1

人类肺腺癌转移相关转录本1（metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1） 也被称为核富集常染色体转录产物2（NEAT2），是最早发现与癌症相关的lncRNA 之一。NSCLC 患者的预后不良与肿瘤侵袭和转移密切相关，而诱导和刺激肿瘤细胞发生迁移和侵袭行为的机制目前尚未明确。MALAT1 最初作为NSCLC 转移及患者预后标志物被发现，特别在肺腺癌早期其表达水平变化最为显著。Weber 等[5]比对了45例NSCLC患者和25 名健康对照人群血中的MALAT1 表达水平，发现前者血清中的MALAT1 表达量远高于后者，体外实验结果也证明敲减MALAT1 能抑制A549细胞的迁移和侵袭等功能。Gutschner 等[6]发现MALAT1 在具有反义寡核苷酸的移植瘤中表达显著减少，并成功在体内抑制了肺癌细胞的转移，从而进一步证明MALAT1 的高表达与NSCLC 的转移相关。此外有文献报道，与健康对照人群相比，MALAT1作为指标诊断NSCLC 的特异度可达96%，灵敏度为56%[7]，其作为早期NSCLC 的互补检测指标能大大提高诊断的灵敏度和特异度。

2.2 HOX 转录反义RNA

HOX 转录反义RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）首次在人成纤维细胞的HOX 基因中被发现，是第1 个被发现与肿瘤相关的lncRNA。研究结果显示，HOTAIR 在NSCLC 患者肿瘤组织中的表达显著高于癌旁正常组织，HOTAIR 的过度表达与淋巴结转移、脑组织转移及肺腺癌和肺鳞癌患者的低生存率均有直接关系[8]。Zhai 等[9]认为HOTAIR 可介导基质金属蛋白酶等上皮细胞-间充质转化效应，分解细胞外基质从而达到促进肺癌细胞的侵袭作用，并通过体外敲减HOTAIR 能显著抑制NSCLC 细胞的增殖和侵袭力等实验证明了该结论。目前已知PCR2、LSD1 及E3 泛素化连接酶与HOTAIR 共同作用促进了NSCLC 的增殖转移，且Myc 等癌基因可直接调控HOTAIR 的转录激活，从而引起HOTAIR 的上调。由此可见，HOTAIR 在NSCLC 的发生发展中起到了直接作用，在此基础上探索HOTAIR 与其他蛋白分子是否存在相互作用能进一步明确NSCLC 的发生机制。

2.3 浆细胞瘤变异易位基因1

浆细胞瘤变异易位基因1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）作为lncRNA 家族的一员，是一种能编码多种转录子、长度为1.9 kb 的lncRNA。现已发现PVT1 在人类多种肿瘤中的表达量明显发生改变，并与患者的生存时间显著相关。相关研究结果发现，PVT1 在NSCLC 组织和细胞系中的表达量远远高于正常对照组织和人支气管上皮细胞系16HBE，且PVT1 的表达量与NSCLC 患者的病理分级呈正相关，高表达的PVT1 预示着患者的低生存率，PVT1 是NSCLC 患者的独立预后因素[10]。同样，敲除NSCLC 细胞中的PVT1 能引起G0/G1 期细胞数量增加及S 期细胞数量减少，从而抑制细胞增殖，且经siRNA-PVT1 转染后NSCLC 细胞中p15 和p21 蛋白的表达显著上调，而pcDNA3.1-PVT1 转染细胞中p15 和p21 蛋白的表达则下调，该结果表明PVT1 可能是通过调节p15 和p21 的表达来促进NSCLC 细胞增殖[11]。目前大量研究结果表明，PVT在NSCLC 中是作为驱动基因来发挥作用的，例如以竞争性内源RNA（ceRNA）或作为“分子海绵”负性调控相关微小RNA（microRNA，miRNA）的表达来促进肿瘤的发生。近期研究结果报道PVT1 能竞争性结合miRNA-424-5p 或miRNA-216b分别达到调控NSCLC 放射治疗和化学药物治疗（化疗）的敏感性作用[12-13]，这种多方向性的调控作用预示着PVT1 有望成为改善NSCLC 患者化疗疗效的关键靶点。

2.4 小核仁RNA 宿主基因1

小核仁RNA 宿主基因1（small nucleolar RNA hostgene1，SNHG1）位于11 号染色体，长度为1134bp。其能通过抑制miR-195 促使肝癌细胞恶化，在癌症的发生发展中起到重要作用[14]，但在肺癌中的研究却鲜有报道。近期研究结果发现，在NSCLC 中SNHG1也存在表达上调趋势，并与肿瘤的TNM分期、淋巴结转移及患者预后密切相关。体外敲除NSCLC 中SNHG1 能引起miR-101-3p 上调，明显抑制NSCLC 的增殖，因此推断miR-101-3p 是SNHG1 的潜在靶点，该调控过程可能是通过激活经典的Wnt/β-catenin信号通路发挥致癌作用[15]。此外，SNHG1 以lncRNA海绵作用分别调节miR-145-5P/MTDH、miR-497/IGF1-R 轴来促进NSCLC 进程[16-17]。关于转录后水平或翻译水平的进一步研究将有助于揭示SNHG1 推动肺癌发展的具体机制，从而应用于NSCLC 诊治相关潜在分子标志物的研发。

2.5 lncRNA 染色质相关RNA 10

lncRNA 染色质相关RNA 10（lncRNA chromatinassociated RNA 10，CAR10）位于10 号常染色体，其两侧有Ⅲ型纤连蛋白基因、FANK1 和ADAN12 基因。众所周知，空气污染是导致肺癌发生的一个重要因素。Wei 等[18]等发现在空气污染严重地区NSCLC 患者的癌组织中，存在着与非空气污染地区NSCLC 患者癌组织差异表达的lncRNA，CAR10 便是其中之一，而此前并无相关研究结果发现CAR10在癌症中发挥调控作用。Wei 等[18]认为CAR10 能通过结合转录因子YB-1 使其避免被蛋白酶降解，从而调控表皮生长因子促进肿瘤细胞的增殖；当靶向CAR10 治疗后则会导致YB-1 蛋白发生水解，因此特异性沉默CAR10 有可能成为YB-1 失活的新无创手段。空气污染主要致癌物多环芳烃复合物能诱导16HBE 细胞中CAR10 的表达上调，表明CAR10有潜力成为预测空气污染地区居民肺癌风险的标志物，但这仍需做进一步研究。

3 表达下调的lncRNA

3.1 母系表达基因3

人母系表达基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）属于DLK1-MEG3 基因上的一个印记基因，位于人类染色体14q32.2。MEG3 在脑、乳腺、卵巢、睾丸、胰腺等多种正常组织中均有表达，但在NSCLC组织中低表达[19]，且在肿瘤晚期和肿瘤体积增大时MEG3 下调更为明显。有研究结果表明，MEG3 表达降低会导致抑癌基因及转录因子p53 蛋白表达降低，从而促进肺癌的发生发展[20]。进一步的研究结果显示，在肺腺癌中高表达的MEG3 能增加细胞对顺铂药物的敏感性，通过调控p53 和Bcl 的表达从而抑制NSCLC 的增殖并促进凋亡[19]，这提示MEG3/p53/Bcl-xl 可能成为NSCLC 的一个新治疗靶点。

3.2 lncRNA CDKN1A 反义链启动子DNA 损伤激动RNA

lncRNA CDKN1A 反义链启动子DNA 损伤激动RNA（promoter of CDKN1A antisense DNA damage activated RNA，PANDAR）位于细胞周期蛋白依赖激酶抑制蛋白p21 转录起始位点上游5 kb 左右，是一个相对较新的lncRNA。其在大部分癌症中明显上调，如在肝癌、宫颈癌、膀胱癌和视网膜母细胞瘤的组织及细胞中均过度表达[21]；但在少数肿瘤中呈低表达，如NSCLC 中PANDAR 的特异性低表达与肿瘤的大小、血管侵袭性、TNM分期及患者的生存时间密切相关。PANDAR 是p53 在NSCLC 中的转录靶点，体外实验中PANDAR 过表达可抑制NSCLC的增殖，因而对NSCLC 具有关键调控作用。PANDAR 还能通过与NF-YA 基因特异性结合并阻碍NF-YA 对Bcl-2 的激活作用，从而加速肺癌细胞的凋亡[22]，由此发现了NSCLC 中的一条关键通路PANDAR/NF-YA/Bcl-2，为临床治疗提供了新策略。

3.3 FOXF1 相邻非编码发育调控RNA

FOXF1 相邻非编码发育调控RNA（FOXF1 adjacent non-coding developmental regulatory RNA，FENDRR）位于16 号染色体，长度约为3099 bp。目前，针对FENDRR 表达和功能异常与肿瘤相关的报道较为罕见。Li 等[23]通过高通量芯片测序发现，FENDRR 在宣威地区肺癌患者癌组织中明显呈低表达，而该地因肺癌的发病率和病死率均位居世界前列受到世界瞩目，FENDRR 在其中发挥的作用不容忽视，进一步的实验结果也证明FENDRR 在NSCLC 中作为抑癌基因发挥着重要作用。新近的研究结果发现，提高FENDRR 在肺癌细胞中的表达能削弱NSCLC 的干细胞特性，原因是FENDRR 可直接特异性结合多耐药基因1（MDR1）的3’非翻译区，阻碍MDR1 与RNA 结合蛋白HuR 的结合，从而达到削弱NSCLC 细胞干性的作用[24]，这种调节机制有可能为NSCLC 治疗提供新方向。

3.4 BRAF 激活的非编码RNA

BRAF 激活的非编码RNA（BRAF activated noncoding RNA，BANCR）位于9 号染色体，是由BRAF基因突变后产生的lncRNA。BANCR 在视网膜母细胞瘤、黑色素瘤、胃癌和肝癌中表达上调，而在结肠癌、膀胱癌及肺癌中低表达。有文献报道NSCLC 患者肿瘤组织中BANCR 的表达显著低于正常组织，且存在BANCR 低表达的患者其生存时间更短的现象，在一系列细胞实验结果中发现，过表达BANCR能上调E-cadherin 蛋白的表达，影响EMT，从而抑制NSCLC 的增殖和侵袭[25]，但其中的具体分子机制有待进一步验证。Chen 等[26]通过免疫沉淀和蛋白质印迹实验发现，在HDAC3 蛋白的介导作用下，BANCR 在经放射治疗的组织中表达明显升高，反之敲除BANCR 的细胞在辐射中活性明显提高，至此研究者认为放射治疗NSCLC 是通过上调BANCR的表达来达到疗效，该发现进一步阐明了NSCLC 的癌变机制。

3.5 Sprouty4 内含子转录本1

Sprouty4 内含子转录本1 （SPRY4 intronic transcript 1，SPRY4-IT1）位于5 号染色体，长度为702 bp，其在黑色素瘤中存在较高表达，可作为黑色素瘤发病的早期生物标志物和关键调节因子[27]。不同的是，SPRY4-IT1 在NSCLC 癌组织中显著下调，且与肿瘤分期呈负相关，同时细胞实验结果也证明SPRY4-IT1 在NSCLC 中过表达能抑制细胞的增殖并促使细胞凋亡[28]。另外Sun 等[29]发现，SPRY4-IT1的启动子区域能与EZH2 直接结合，从而抑制EZH2 的表达；已知EZH2 在NSCLC 中普遍表达，且与肺鳞癌的早期发病机制有关，而沉默SPRY4-IT1能逆转EZH2 缺失所致的NSCLC 功能受抑现象，这些结果证明SPRY4-IT1 是EZH2 途径的关键调节因子。因此SPRY4-IT1 作为NSCLC 的潜在治疗靶点具有重要意义，值得深入研究。

4 NSCLC 临床治疗耐药相关lncRNA

目前，有75%～80%的NSCLC 病例符合化疗指征，化疗已广泛用于NSCLC 的临床治疗并取得了一定的进展，常用的化疗方案为联合顺铂-EGFR-TKIs[30]。然而，大多数NSCLC 患者在确诊后处于晚期（5年总生存率约为30%），且受个体因素及耐药的影响，化疗并不能明显改善他们的病情及预后。此外，耐药的发生机制极为复杂，甚至涉及多个基因参与的调控网络。有研究人员猜测顺铂和紫杉醇/多西紫杉醇耐药性是lncRNA 通过调节邻近基因、基因修复因子以及信号通路来影响的，耐药患者的组织中也存在数量庞大的差异表达的lncRNA，这些lncRNA在不同程度上参与并调控了NSCLC 对化疗药物的敏感性[31]，通过对此类关键基因作用机制的研究或许能在NSCLC 关键化疗方法中取得新突破。此外，也有研究结果明确了lncRNA ANRIL、HOTTIP、CCAT1 参与了NSCLC 紫杉醇/多西紫杉醇的相关耐药机制。Li 等[32]认为lncRNA 引起NSCLC 耐药的潜在机制可能与EMT 相关，例如敲除HOTTIP 能通过介导EMT 来减少肿瘤细胞的耐药。LncRNA 显然在NSCLC 的耐药机制中发挥着重要作用，针对lncRNA 建立新的抗癌治疗靶点，可为NSCLC 的临床治疗提供更多帮助。

5 结 语

随着测序、基因芯片、各种PCR 检测等分子生物学技术在疾病诊治中的飞速应用，针对肺癌发生发展的机制研究不断有新的突破和进展。LncRNA在NSCLC 组织中存在较多异常表达，其上调或下调与NSCLC 的发生、发展密切相关，在NSCLC 的诊断、治疗中具有巨大潜能。此外，lncRNA 可作为生物标志物判断NSCLC 的治疗效果及预后，还可通过对耐药机制的研究为NSCLC 提供治疗靶点，从而使NSCLC 诊治获得更多元的方向。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突