长链非编码RNA在肾癌进展中的作用及临床应用前景

徐新帝，李梦玮，金欣荣，胡可馨，徐寒梅

（中国药科大学生命科学与技术学院，江苏 南京210009）

肾癌（renal cell carcinoma，RCC）起源于肾小管上皮细胞[1]，是最常见的恶性肿瘤之一，发病率在男性恶性肿瘤中排名第7，在女性恶性肿瘤中排名第10[2]，并在过去几年中不断上升[3]。虽然肾癌可以通过手术完全切除，但复发率较高，预后较差[4]，约1/3的患者存在癌症转移现象，并且转移性肾癌对化疗具有高度耐药性[5]。因此，寻找肾癌新型生物标志物和治疗靶标对提高患者的生存率尤为重要。长链非编码RNA（long noncoding RNAs，lncRNAs）是长度大于200个核苷酸的转录本[6]，几乎没有编码蛋白质的能力，广泛参与基因转录水平、蛋白质水平和表观遗传水平调控[7]。近年研究发现lncRNAs在从正常发育到疾病发生的多种细胞过程中发挥关键作用[8]。其中，越来越多的证据表明lncRNAs与肾癌的发生发展及相关预后具有很大相关性。因此本文综述lncRNAs与肾癌发生发展的关系及临床应用前景，以期为肾癌的诊断及治疗提供新方向。

1 长链非编码RNA概述

LncRNAs是由RNA聚合酶Ⅱ合成的通常含有帽子结构和多聚腺苷尾结构且长度大于200 个核苷酸的RNA分子[9]。LncRNAs广泛分布在细胞核与细胞质内，以细胞核表达居多，表达具有组织特异性。LncRNAs主要类别包括天然反义转录本（natural antisense transcripts，NAT）、与启动子相关的非编码RNA（promoter-associated ncRNA，pncRNA），以及假基因和长基因间非编码RNA（large intergenic noncoding RNAs，lincRNA），它们具有调控转录、剪接、维持mRNA稳定性和翻译等多种功能[10]。

1.1 长链非编码RNA与微肽

LncRNAs通常被认为是不编码蛋白的RNA分子，然而近年来随着质谱、测序、生物信息学等技术的飞速发展，越来越多的研究发现部分lncRNAs可以编码小于100个氨基酸的微肽[11]，这些微肽广泛参与到多个生命发育进程以及某些疾病的发生发展。有研究发现lncRNA RP11-469H8.6编码的微肽MIAC在体内外可以抑制头颈鳞癌的发生发展[12]。此外lncRNA分子LINC00998翻译产生的微肽SMIM30促进了肝癌的发生发展和转移[13]。目前对lncRNAs的研究已经超越了RNA层面，需要更进一步探究其是否能够编码微肽，并发挥调控正常生理功能或病理过程的作用。

1.2 长链非编码RNA与疾病

目前已发现数百种在癌症中异常表达的lncRNAs[14]，其可以作为原癌基因或抑癌基因通过直接或间接调控肿瘤相关信号通路从而影响肿瘤的增殖、侵袭、转移和血管生成[15]。例如lncRNA GHET1在肺癌样本中的表达显著高于癌旁组织，且高表达患者预后较差，因此GHET1可能是非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的生物标志物和分子靶点，为NSCLC提供了一个潜在的治疗靶点[16]。LncRNA TUBA4B在被鉴定为NSCLC的关键调节因子的同时，也被证明在卵巢癌中显著低表达，且与细胞外调节蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）及蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也称Akt）信号通路的激活相关[17]。LncRNA SNHG6作为胃癌细胞的致癌基因，通过在转录后水平调控miR-101-3p/ZEB1轴，并通过在p27启动子上招募组蛋白甲基化转移酶EZH2从转录水平上调控表达[18]。由此可以看出在多种癌症中异常表达的lncRNAs不仅具有基因组的复杂性，且有作为癌症治疗靶标及生物标志物的潜力。

2 长链非编码RNA与肾癌发生发展

2.1 长链非编码RNA参与的促癌通路

研究已证实PTEN /磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路在肿瘤中起重要作用[19]，lncRNAs可通过PI3K/Akt/mTOR信号通路促进肾癌细胞的增殖、迁移并抑制凋亡。Liu等[20]对肾癌细胞系A498和786-O 进行了研究，发现P73反义lncRNA TP73-AS1在多种癌症中表达异常，且TP73-AS1过表达促进细胞的增殖和侵袭并抑制细胞凋亡，而敲低该基因后产生相反的结果。同时，该研究发现TP73-AS1是通过与肾癌细胞中的EZH2结合，沉默下游靶基因KISS1的转录，抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路，从而促进肿瘤的发生发展。LncRNA-URRCC作为肾癌进展中的肿瘤诱导剂，在肾癌细胞中高表达，且与肾癌患者的肿瘤分期、浸润呈正相关，与临床预后呈负相关。URRCC可通过介导表皮生长因子样结构域蛋白7（epidermal growth factor-like domain-containing protein 7，EGFL7）启动子组蛋白H3乙酰化来提高EGFL7的表达，从而激活Akt通路，抑制磷酸化Akt下游的FOXO3基因促进肾癌的发生发展[21]。HOXA末端转录本（HOXA transcript at the distal tip，HOTTIP）在肾癌组织和细胞中高表达，其通过调节PI3K/Akt/Atg13信号通路促进肾癌细胞增殖、迁移、侵袭并减少自噬，且与肿瘤淋巴结转移（tumor node metastasis，TNM）分期、组织学分级、淋巴结转移及患者预后相关[22]。因此，可通过干扰PTNE/PI3K/Akt/mTOR通路中异常表达的lncRNA，抑制该通路的激活，从而抑制肿瘤的发生发展。

Wnt信号通路是由一系列癌基因和抑癌基因蛋白组成的高度保守的信号通路，其参与细胞增殖和再生，在胚胎发育和上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）过程中发挥重要作用。其中，最经典的通路是Wnt/β连环蛋白（β-catenin）信号通路[23]，lncRNAs亦可通过此通路调控肾癌的发生发展。编码于染色体9p21区域INK4位点的反义非编码RNA（antisense noncoding RNA at the INK4 locus，ANRIL），在肾癌组织和细胞中呈高水平表达，ANRIL过表达可显著促进细胞的迁移、增殖、侵袭以及EMT。实时荧光定量逆转录聚合酶链反应（real-time fluorescent quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction，qRT-PCR）技术和Western blot检测技术证实ANRIL通过增强EMT促进肾癌细胞的迁移和侵袭。进一步对ANRIL的作用机制进行研究，发现过表达ANRIL使促凋亡因子Bax增多的同时抗凋亡因子Bcl-2减少，导致细胞凋亡比例减少。此外，ANRIL的高表达能增加细胞增殖相关蛋白Ki-67的表达[24]。Hu等[25]通过研究肌蛋白反义lncRNA MSC-AS1调控肾癌细胞生长和迁移的作用机制，发现MSC-AS1通过miR-3924刺激Wnt/β-Catenin通路，促进癌细胞的生长和迁移，在干扰该基因后细胞增殖能力降低，细胞周期停滞在G0/G1期，细胞凋亡率提高。因此Wnt/β-Catenin信号通路与肾癌的关系为临床诊断和治疗提供了新思路。

研究证实缺氧诱导因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）/受体酪氨酸激酶 AXL（receptor tyrosine kinase AXL）信号通路参与肾癌发生发展过程。Hong等[26]发现人类HOX反义基因间RNA（HOXtranscript antisense intergenic RNA，HOTAIR）在肾细胞癌组织样本中的表达明显高于相应的非肿瘤组织，其表达升高与TNM分期呈正相关。HOTAIR在肾癌作用机制的研究中发现miR-217在肾细胞癌组织中的表达与HOTAIR水平呈负相关，HOTAIR可以靶向miR-217，通过抑制该靶基因的作用来激活HIF-1α/AXL信号通路，促进肾癌细胞增殖、迁移和EMT；敲低HOTAIR可抑制细胞增殖和迁移并加速细胞凋亡，下调HIF-1α和体内AXL的表达，因此HOTAIR很有可能通过miR-217/HIF-1α/AXL信号传导途径加速了肾癌的进程。

促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路在多种恶性肿瘤，包括肾细胞癌的发生、转移和血管生成中被激活[27]。LncRNA MRCCAT1在转移性肾癌组织中显著上调，且与肾癌患者的生存期有关。MRCCAT1的过表达能促进肾癌细胞的增殖、迁移和侵袭，MRCCAT1的敲低抑制肾癌细胞的体外增殖、迁移和侵袭，以及肾癌的体内转移。研究发现MRCCAT1与EZH2结合抑制利钠肽受体3（natriuretic peptide receptor 3，NPR3）的表达，促进p38-MAPK信号通路的激活和癌症的转移[28]。MRCCAT1在肾癌细胞中所起的促进作用可为肾癌提供潜在治疗新靶点。

LncRNAs可调节抑制性miRNA参与癌症进展。LncRNA RP11-436H11.5在肾癌组织中的表达水平显著高于癌旁组织，且高表达RP11-436H11.5的患者与低表达的患者相比预后较差，敲低RP11-436H11.5可抑制肾癌细胞的增殖和侵袭。RP11-436H11.5通过影响miR-335-5p上调BCL-W表达，促进肾癌细胞增殖与侵袭，且降低RP11-436H11.5的水平可减少BCL-W表达，抑制肾癌细胞生长[29]。DUXAP8的表达在肾癌组织中上调，其高表达可促进肾癌细胞的增殖和转移，降低DUXAP8水平可使miR-126的抑制作用增强，抑制肾癌细胞的生长[30]。DLX6-AS1在肾癌肿瘤组织中高表达与肾癌的发展呈正相关，其通过miR-26a/PTEN轴促进肾癌的进展，DLX6-AS1敲低可增加miR-26a的表达，同时减少肾癌细胞和肿瘤的生长[31]。LncRNAs在相关疾病的病理过程中，可与miRNA形成 lncRNA-miRNA轴，因此干扰相关lncRNA-miRNA信号通路有望成为癌症治疗的新方向。

2.2 长链非编码RNA参与的抑癌通路

LncRNAs亦可通过Wnt/β-Catenin信号通路发挥抑癌作用。研究发现LncRNA OTUD6B-AS1在肾癌组织中的表达显著低于癌旁组织，OTUD6BAS1的下调与较差的临床特征和总生存率低相关。研究发现OTUD6B-AS1过表达抑制肾癌细胞增殖、侵袭和转移，促进细胞凋亡，其机制是抑制Wnt/β-Catenin通路的激活，减少EMT相关蛋白的表达，从而起到抑癌作用[32]。与正常的肾细胞系相比，ENST00000434223水平在肾癌细胞系786-O和ACHN中明显下调，且在肾癌组织中的水平显著低于相应癌旁组织，低表达ENST00000434223与肾癌患者的不良预后相关，实验结果表明在敲低ENST00000434223后，Wnt2b、β-Catenin和N-cadherin的蛋白表达显著升高，钙黏连蛋白E-cadherin显著降低；当ENST00000434223过表达时则产生相反的情况，表明 ENST00000434223对Wnt/β-Catenin信号通路的激活有一定影响[33]。

LncRNA ADAMTS9-AS2是蛋白质编码基因ADAMTS9的反义转录本，该基因位于3p14.1号染色体上，是一个已知的遗传性肾癌中缺失的区域，而ADAMTS9-AS2在肾癌的发展过程中异常下调，在抗肿瘤过程中扮演抑制因子，体外功能显示ADAMTS9-AS2的作用机制是靶向miR-27a-3p并抑制其表达，通过miR-27a-3p/叉头盒蛋白O1（forkhead box transcription factor O1，FOXO1）轴抑制细胞增殖[34]。LET是位于15q24.1染色体的lncRNA，该基因在肾癌的发展过程中异常下调，LET的过表达诱导肾癌细胞凋亡，使肾癌细胞在G1期大量积累，其机制是通过抑制靶基因miR-373-3p，使下游基因抑癌蛋白Dickkop1抗原（Dickkopf-1，DKK1）和组织金属蛋白酶抑制因子2（tissue inhibitors of metalloproteinase 2，TIMP2）表达水平升高进而抑制肿瘤细胞增殖[35]。X-失活的特异性转录本（X-inactive specific transcript，XIST） 通 过 miR-106b-5p/P21轴抑制癌症进展，XIST在肾癌组织和细胞系中表达下调，Sun等[36]通过上调XIST发现肾癌细胞的增殖被明显抑制，使细胞停滞在G0/G1期，并且XIST可与 miR-106b-5p作用，调控细胞周期负调控因子P21的表达，抑制肾癌细胞的增殖。在肝癌干细胞中下调的lncRNA DILC，在肾癌组织中的表达下调并与肿瘤体积增大、肿瘤分级、淋巴结转移相关。研究表明lncRNA DILC直接与PTEN蛋白相互作用，抑制其泛素化和降解，进而抑制肾癌细胞的增殖、迁移和侵袭[37]。

LncRNAs既能作为促癌基因或抑癌基因参与肾癌的发生发展，也可通过抑制微小RNA，调控下游信号通路及相关蛋白的表达，影响EMT、细胞周期、细胞凋亡等过程而调节肿瘤进展。因此发现在肾癌中差异表达的lncRNAs及所参与的信号通路，更加深入探究lncRNAs在肾癌中的功能与机制，会为肾癌的治疗打下更坚实的基础。

3 长链非编码RNA在肾癌中的临床应用前景

3.1 长链非编码RNA作为肾癌生物标志物

在肾癌中各类异常表达lncRNAs，有作为良好的诊断和预后生物标志物的潜能。例如，lncRNA GIHCG在肾癌组织中表达上调，GIHCG表达增加与TNM分期、Fuhrman分级及预后不良呈正相关，肾癌患者血清GIHCG水平也明显升高，并与晚期TNM分期相关，表明GIHCG有作为肾癌诊断和预后的新型生物标志物的潜力[38]。Ding等[39]发现，与正常肾组织和正常近端肾小管上皮细胞系相比，lncRNA CRNDE在肾癌组织和细胞系中表达上调，并且高表达的CRNDE与临床分期、肿瘤大小、淋巴结转移、远处转移有关，且CRNDE水平与肾癌患者的总生存期呈负相关，因此CRNDE在肾癌中具有重要的临床意义，可以作为肾癌患者的独立预后指标。另外，lncRNA-OTUD6B-AS1在肾癌组织标本中表达下调，且OTUD6B-AS1低表达患者的总生存期短于高表达患者。因此，OTUD6B-AS1也很有可能作为肾癌的生物标志物之一[32]。

LncRNAs既可以作为原癌基因促进肾癌的发生发展，亦可发挥抑癌作用。这些发现为肾癌的靶向治疗提供了实验依据和参考，为肾癌生物标志物的发现及治疗开辟新的途径。

3.2 长链非编码RNA辅助化疗

已有研究发现在索拉非尼抗性的肾癌细胞中，lncRNA-GAS5表达下调。过表达GAS5可竞争性抑制miR-21的表达，增加转录因子SOX5的表达，从而恢复索拉非尼对肾癌细胞的敏感性[40]。最近，Xu等[41]发现lncRNA-SRLR在索拉非尼耐药的肾癌患者中呈高表达，并且在预处理的肾癌肿瘤样本中，SRLR的高表达预示着患者对索拉非尼不敏感，而SRLR的低表达水平预示着对肾癌预后显著改善，因此SRLR可能作为肾癌患者对索拉非尼反应的独立预测因子。此外Zhang等[42]也发现敲低lncRNA-NEAT1可以增强肾癌细胞对索拉非尼的敏感性。Chen等[43]发现lncRNA-TCL6在肾细胞癌组织和细胞中低表达，过表达TCL6能显著增加紫杉醇诱导的细胞凋亡；抑制TCL6的表达则肾癌细胞凋亡明显减少，其机制是TCL6通过海绵miR-221使肾癌细胞对紫杉醇敏感，表明紫杉醇联合TCL6可能是治疗肾癌的一种潜在更有效的化学疗法。

可以预见，在现有研究的基础上，lncRNAs辅助化疗为今后改善肾癌治疗药物的耐药性打下了坚实的基础，有望在临床中成为逆转药物耐药的靶点。

4 结语

综上所述，异常表达的lncRNAs在肾癌的发生发展及耐药性产生等生命过程中发挥重要作用，这些差异表达的lncRNAs很可能成为肾癌的生物标志物和治疗靶点。当前lncRNAs是肿瘤机制研究的重点，其可在多层面调控癌症的病理发展。但是，目前lncRNAs在肾癌中的研究尚处于起始阶段，有许多机制研究与生物学功能有待继续探索，需经漫长的过程方能应用到临床实践中。相信随着研究的不断深入，靶向lncRNAs治疗会在肾癌的诊断、靶向治疗及药物研发中发挥重要作用。