长链非编码RNA在胃癌中的作用

赵 永 郭进军 何 松

(1.重庆医科大学第二临床医学院 重庆 400010；2.重庆市急救医疗中心 重庆 400010；3.重庆医科大学附属第二医院 重庆 400010)

胃癌（GC）指源于胃黏膜上皮细胞的恶性肿瘤，是全球第二常见的癌症相关死亡原因，严重威胁人类健康[1]。由于缺乏有效的临床早期诊断肿瘤分子标志物，大多数胃癌患者确诊时已是中晚期，多数伴有广泛浸润和远处转移，虽然手术切除及放、化疗等多种手段广泛应用于GC治疗，但治疗效果不佳，5年生存率仅约为30%[2][3]。近几十年来，lncRNAs的异常表达已被证明与多种人类癌症（包括胃癌）的发生和发展有关。长非编码RNA（Long Non Coding RNAs，lncRNAs）由于其高度的特异性、易于非侵袭性的可及性以及在不同病理生理条件下的异常表达，作为潜在的诊断或预测生物标志物而备受关注。它们也可能成为治疗胃癌的靶点。因此，探索lncRNAs的特殊功能将有助于更好地理解胃癌的发病机制，并开发新的胃癌治疗方法。本文就lncRNAs在胃癌中的表达和功能进行综述，并分析其作为诊断标记物和治疗靶点的潜在应用。

一、lncRNA简介

随着全基因组分析的快速发展，人们发现大多数基因组被转录的RNA中98%不能被翻译成蛋白，这类不能被翻译成蛋白质的RNA统称为非编码RNA（non-codingRNA，ncRNA）[4][5]。根据ncRNA的大小，人们将它分为两类：一类是长度小于200nt的短链ncRNA，如siRNA，microRNA等；一类是长度大于200nt、缺少有效的开放阅读框或包含高密度的终止子的长链非编码RNA，称为lncRNA。根据lncRNA在基因组的位置，lncRNA可以分为5类[6]：反义lncRNA；内含子非编码RNA；基因间的lncRNA；正义lncRNA；双向lncRNA。在过去，人们认为lncRNA被误认为只具有逆转录功能的“噪声”“垃圾”，但是随着国内外研究的不断深入，很多研究表明lncRNA在生物进程中发挥了很大的作用［6][7][8］。lncRNA的异常表达会导致一些癌基因与抑癌基因的异常表达。因此，lncRNA与肿瘤的发生、发展、转移及预后有关。

二、lncRNA与胃癌发生、发展、转移及预后

（一）lncRNA与胃癌发生、发展

lncRNA H19位于染色体11p15.5上，其高表达与乳腺癌、膀胱癌和宫颈癌等多种肿瘤的增殖和侵袭有关[9][10][11][12][13]。H19也被报道在胃癌中起癌基因的作用，其过表达可能与胃癌的发生有关。Li等[14]研究表明lncRNA H19在胃癌组织中的表达高于正常组织，且与淋巴结转移和临床分期呈正相关。在体外，H19的上调可以促进胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭，而H19的下调则导致细胞凋亡[15][16][17]。Zhou[18]等使用逆转录实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测发现了在GC患者中血清外泌体lncRNA H19的表达水平明显高于健康志愿者（P＜0.01），并且与术前GC患者的相比，术后GC患者的血清外泌体在术后LNCRNA H19水平显着降低。这些结果提示lncRNA H19可能是一种潜在的具有诊断和预后价值的胃癌生物标志物。

关于H19作为癌基因在胃癌中的潜在作用机制，已有多位研究人员提出了H19作为胃癌致癌基因的潜在功能机制。研究表明ISM1是H19的结合蛋白，其表达与H19的表达呈正相关[19]。CALN1是miR-675的靶基因，其表达与miR-675呈负相关。H19在胃癌中的作用是通过直接上调ISM1和海绵吸附miR-675间接抑制CALN1表达来介导恶性进展。另有研究发现lncRNA H19可以作为竞争性内源RNA起作用，通过在GC细胞中螯合let-7c来调节HER2表达，而Let-7c在癌症中被认为是肿瘤抑制因子[20]。其他研究表明，胃癌组织中H19的表达与miR-141的表达呈负相关。H19可促进胃癌的增殖和侵袭，而miR-141则抑制胃癌的增殖和侵袭。H19和miR-141之间的竞争抑制关系在胃癌的发生发展中起着重要作用[21]。

Linc00152属于基因间的lncRNA，位于染色体2p11.2上，长约828nts长的转录本[22]。Pang等人采用实时定量逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）检测71对胃癌患者癌组织及癌旁正常组织中LINC00152的表达，发现LINC00152在胃癌组织中的表达水平显著高于其配对的正常组织（P=0.045）和正常胃黏膜（P=0.004），LINC00152的高表达与肿瘤的侵袭性相关（P=0.042）[23]。此外，LINC00152的高表达与肿瘤大小、浸润深度及预后呈正相关。Zhao等[24]敲除Linc00152基因会导致细胞增殖抑制，增强细胞周期G1期阻滞，触发晚期凋亡，减少上皮向间充质转化（EMT）程序，并抑制细胞的迁移和侵袭。这些结果提示Linc00152可能是一种致癌的lncRNA，参与胃癌的发生和侵袭性进展。Linc00152有可能成为胃癌诊断和治疗的新生物标志物。

功能分析表明[24]，敲除Linc00152基因可以抑制细胞增殖和集落形成，将细胞周期阻滞于G1期，诱导晚期凋亡，抑制上皮向间充质转化（EMT）程序，抑制细胞迁移和侵袭。另一项研究表明，通过敲除LINC00152可以显著抑制胃癌细胞的增殖。此外，Linc00152可以直接与致癌驱动因子表皮生长因子受体（EGFR）结合，从而激活PI3K/AKT信号转导通路，从而促进肿瘤生长，有望成为未来治疗的潜在靶点[25]。Huang等人[26]发现LINC00152与miR-193a-3p呈负相关，miR-193a-3p通过靶向MCL1显著抑制胃癌细胞增殖，抑制肿瘤生长。因此，LINC00152通过LINC00152/miR-193a-3p/MCL1通路发挥其在胃癌发生发展中的生物学效应。

（二）lncRNA与胃癌的转移

生长停滞特异性转录本5（growtharrest-specific5，GAS5）GAS5是一种长约650nts的非编码RNA，最初是在生长停滞期间筛选潜在的肿瘤抑制基因时分离出来的[27]。Gas5在胰腺癌、卵巢癌、骨肉瘤、肾细胞癌、结直肠癌等多种肿瘤中被认为是一种肿瘤抑制因子[28][29][30][31][32][33]。Liu等发现[34]Gas5在胃癌中低表达是一种常见事件，并且在远处转移的组织中以及正常胃上皮细胞系Gas5表达水平明显低于无远处转移的组织及胃癌细胞系中，这表明Gas5可能在胃癌转移中起关键作用。这些结果证实了Gas5在胃癌中表达下调，可能参与了胃癌的转移。也有研究显示GAS5与肿瘤的大小（P=0.008）、分期（P＜0.001）、浸润深度（P＜0.001）和局部淋巴结转移（P＜0.001）呈负相关［35］。

Gas5在胃癌中的表达下调已被普遍证实，但其作用机制尚不清楚。越来越多的证据表明，在肿瘤发生过程中，Gas5可能通过与miRNA结合发挥作用。Li等人[36]发现过表达Gas5可以通过负调控miR-222抑制胃癌细胞的增殖，miR-222被证明是一种致癌的miRNA。Liu等[37]发现lncRNA GAS5与Y-box结合蛋白1（YBX1）相互作用，敲除lncRNA GAS5可加速YBX1蛋白的周转，而不影响YBX1的转录。lncRNA GAS5的下调降低了YBX1蛋白的水平，从而降低了YBX1转录的p21表达，逆转了胃癌G1期细胞周期停滞。同时也证明了lncRNA Gas5/YBX1/p21通路可能为发展以lncRNA为基础的胃癌治疗提供有用的靶点[38]。另有研究发现Gas5的作用可能是通过上调P21蛋白的表达和抑制CDK6介导，抑制胃癌细胞的增殖。

转移相关肺腺癌转录本1（metastasis- associated lung adenocarcinoma transcript 1， MALAT1）是长约800nts的非编码RNA，位于染色体11q13.1上。MALAT1是Ji等人于2003年最初在早期非小细胞肺癌发现的原癌基因之一，Bi等人证实了它促进癌症的增殖、迁移和转移[39][40][41][42]。近年来也有研究提示MALAT1可能作为癌基因在胃癌中发挥作用，高水平的MALAT1可作为胃癌远处转移的潜在生物标志物。Xia等人[43]报道胃癌患者远处转移组织和血浆中的MALAT1水平显著高于无远处转移患者和健康对照组（P＜0.01）。此外，COX分析表明MALAT1的高表达与胃癌患者的不良预后正相关（风险比，0.242；95%CI，0.154-0.836；P=0.036）。另一项研究通过分析MALAT1在胃癌组织和配对的非癌组织中的表达水平，也表明了MALAT1表达水平的上调与局部侵袭、淋巴结侵袭、腹膜转移和短总生存期之间的正相关[44][45]。

体外研究证实[46]，MALAT1与miR-1297呈负相关，并发挥分子海绵作用，拮抗miR-1297抑制HMGB2表达的能力。这表明MALAT1/miR-1297/HMGB2轴在胃癌发生发展过程中发挥重要调控作用，为胃癌治疗提供了新的靶点。另有研究表明，MALAT1通过与EZH2结合抑制抑癌基因PCDH10的表达，导致胃癌细胞迁移和侵袭[47]。MALAT1还可以作为miR-23b-3p的竞争性内源性RNA，降低其对TG12的抑制作用，而TG12是自噬的重要调节因子[48]。这将促进化疗诱导的胃癌细胞自噬和化疗耐药。这些结果表明，MALAT1可以作为胃癌的治疗靶点。

（三）lncRNA与胃癌的预后

位于染色体14q32.3上的母系表达基因3（MEG3）在多种肿瘤组织和细胞中表达下调[49]。现已证实MEG3基因是一种肿瘤抑制基因，与包括胃癌在内的多种癌症有关。Peng等发现MEG3在胃癌组织中表达下降，并且MEG3在胃癌中的表达水平与pM分期（P＜0.01）和pT分期（P＜0.01）呈负相关，与患者性别、年龄、静脉浸润、肿瘤位置、borrmann分型、T分期和pN分期等临床病理特征无显著差异。此研究还表明，MEG3的表达与肿瘤大小呈负相关，与胃癌患者的总体生存率呈正相关。越来越多的研究表明，MEG3的过表达可以抑制胃癌的增殖和转移，并且与肿瘤的深层侵袭、晚期转移和不良预后密切相关。

研究表明，lncRNA可能通过与miRNAs相互作用，促进信号通路，在胃癌的发生发展中发挥重要作用。MEG3在胃癌患者和细胞系中降低，其表达与转移性胃癌相关，MEG3可通过miR-181a上的竞争内源性RNA（CeRNA）活性上调Bcl-2的表达，从而抑制了细胞增殖、迁移、侵袭，促进了细胞凋亡。miR-770及其宿主基因MEG3可能发挥抑癌作用，近端启动子和增强子区域的高甲基化可能是MEG3和miR-770失活在GC发展中的关键机制之一。MEG3和miR-770可作为预测GCA患者预后的潜在生物标志物。故MEG3可以作为竞争的内源性RNA，吞噬不同的miRNAs，从而调节胃癌的恶性行为。另有研究表明，MEG3过表达促进了胃癌细胞系p53的表达，提示MEG3可能通过p53依赖的转录途径抑制胃癌的增殖和转移。

lncRNA UCA1位于19q11，长约1.4kb。研究人员首次在膀胱癌中发现了尿路上皮癌相关基因1（UCA1）。UCA1随后被证明是一个致癌的长非编码RNA。近年来，UCA1一直被证实在胃癌的发病机制中发挥重要作用。在之前的一项研究结果显示UCA1在胃癌组织中的表达水平明显高于癌旁正常组织，并且与健康对照组相比，GC患者的血浆UCA1表达明显上调（p＜0.0001），手术后血浆中的表达水平（AUC=0.883）较术前显着降低（p＜0.01），下调UCA1会抑制GC细胞增殖，迁移和凋亡。研究人员进一步的临床病理分析显示，UCA1的表达水平与肿瘤大小、浸润深度、TNM分期和总体生存不良呈正相关。

功能研究表明，UCA1的表达可以促进胃癌细胞的增殖、集落形成和侵袭，而沉默UCA1则抑制肿瘤的生长。Cao等人通过改变人胃癌细胞中UCA1和miR-495的表达来评价细胞的体外活性以及体内的腹膜转移和成瘤能力。UCA1作为miR-495的一个ceRNA，可以通过上调PRL-3来加速胃癌的发展，促进胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭，同时抑制细胞凋亡，促进了胃癌细胞的腹膜转移和成瘤。同时，上调miR-495的表达可以逆转UCA1的促进作用。这为胃癌的靶向干预治疗提供了一个有潜力的基础。另一项研究表明，抑制UCA1可降低子宫内膜异位症相关蛋白水平，转化生长因子β-1（TGF-β-1）可部分逆转这种作用。推测在转化生长因子β-1诱导下，Uca-1可能促进胃癌的增殖、侵袭和转移。Gu等人发现UCA1可能通过负调控miR-590-3p的表达和激活其下游靶标CREB1的表达来发挥作用。UCA1/miR590-3p/CREB1可能成为治疗胃癌的潜在靶点。

除了上述已被充分证实的lncRNAs外，许多其他lncRNAs在胃癌中起着重要的病理作用。比如LincRNA00978、HULC、ANRIL、FendrR等lncRNAs，LincRNA00978在胃癌组织和血浆中升高，通过激活转化生长因子β/smad2/MMP9通路诱导内膜转化。在肝癌中HULC高表达的lncRNAs也通过加速胃癌细胞的EMT而促进肿瘤细胞的迁移。ANRIL是位于INK4基因区的反义lncRNA。已有研究表明ANRIL在胃癌中过表达，并与肿瘤大小、TNM分期和生存率下降呈正相关。ANRIL通过mTOR和CDK6/E2F1途径调控miR-99a/miR-449a，从而调控胃癌的发生发展。FendrR是在肿瘤发生中起重要作用的lncRNA之一。研究人员已经证明了Fendrr的下调及其与浸润深度、淋巴结转移和患者预后不良的相关性。这表明，lncRNA在胃癌发生、发展等过程中具有重要作用。

三、问题及展望

因此，筛选和识别潜在的用于预后、监测和评估患者治疗反应的早期生物标志物，有助于改善胃癌患者的预后及生存质量。lncRNA作为重要的基因表达调控因子，通过细胞增殖、细胞周期、细胞凋亡、细胞分化、细胞迁移、侵袭等多种过程，在肿瘤细胞的生物学功能中发挥着明显不同的功能作用。全基因组测序技术已经成为一项重要的技术，并报道了大量新发现的lncRNA，这表明lncRNA在胃癌预后和诊断中的应用前景广阔。然而，我们目前对lncRNA与胃癌的关系的了解仍然有限。因此，需要更多的研究来更好地了解lncRNA及其在胃癌中的作用机制。