长链非编码RNA在乳腺癌中的研究进展

朱方园，刘慧

(郑州大学人民医院/河南省人民医院 乳腺外科，河南 郑州 450003)

乳腺癌是全球女性发病率最高的恶性肿瘤。据最新统计，2020年全球约1 930万癌症新发病例，其中乳腺癌以226万例位居新发病例之首，也是癌症致死病例最多的恶性肿瘤之一[1]，严重威胁着人类健康。因此，临床上迫切需要新的生物标志物及治疗靶点改善患者预后。人类基因组有超过90%的转录产物为非编码RNA，在不同水平参与基因表达的调控，不仅调控生长发育、器官功能等基本的生物学过程，也在整个人类疾病尤其是癌症中扮演重要角色[2]。近年来越来越多的研究探索了长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)在乳腺癌发生发展及诊疗中的作用，本文对此进行综述，为乳腺癌的诊断和治疗提供新思路。

1 lncRNA简介

lncRNA是由独立启动子RNA Pol Ⅱ转录的长度大于200个核苷酸的非编码转录本[2]。起初其被认为是无功能的转录“噪音”，后被证明在多种生理、病理过程中发挥重要的调控作用。lncRNA的来源主要有蛋白质编码基因的突变、染色体重排、串联产生重复序列、可转座元件的插入等。根据lncRNA相对于蛋白质编码基因的位置将其分为5类，即正义、反义、双向、基因间、内含子lncRNA。lncRNA可在转录前、转录后、翻译、翻译后等多个水平发挥作用。其机制主要有：(1)充当miRNA的“海绵”，竞争性阻碍其与靶mRNA的结合；(2)干扰邻近基因的表达；(3)改变蛋白质定位从而调控基因的表达；(4)激活转录因子调控基因的表达；(5)作为小RNA前体；(6)与mRNA相互作用影响相关mRNA转录后的翻译；(7)产生内源性siRNA[2]。

2 lncRNA与乳腺癌发生发展的关系

2.1 致癌lncRNA

2.1.1HOX转录反义RNA(HOX transcribed antisense RNA，HOTAIR) HOX转录反义RNA(HOTAIR)位于HOX基因上，是第1个被发现有反式作用的lncRNA，在乳腺癌原发灶及其转移部位均过表达。敲除HOTAIR可抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭，促进细胞凋亡[3]。HOTAIR通过不同机制发挥促癌作用，可将多梳复合物抑制物2(PRC2)和组蛋白去甲基化复合物(LSD1/REST/CoREST)结合到基因组的特定靶基因上，从而导致组蛋白H3第27位赖氨酸(H3K27)三甲基化和组蛋白H3第4位赖氨酸(H3K4)二甲基化，转移抑制基因表达下调，从而促进乳腺癌的转移[4]。此外，HOTAIR还可作为miR-129-5p的竞争性内源性RNA降低其表达，从而提高靶基因FZD的表达，促进乳腺癌细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)[5]。

2.1.2转移相关肺腺癌转录本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1) MALAT1是从人染色体11q13转录而来长度约为8 000 nt的高度保守lncRNA，最初被发现在转移性非小肺癌细胞中高表达，后被证明在乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、前列腺癌等多种癌组织中高表达。在乳腺癌细胞系和动物模型中，使用反义寡核苷酸敲除MALAT1，细胞迁移受损，肿瘤进展、转移显著下降，提示MALAT1与乳腺癌的侵袭性相关[6]。与动物模型相同的是，MALAT1的高表达与乳腺癌肿瘤的大小、分期的增加以及不良预后相关[7]。从机制上来说，MALTA1可作为miR-182的“海绵”，调控MSLN及PIG-C的表达，发挥促癌作用[8]。MALTA1可通过下调肿瘤抑制因子miR-145的表达发挥促血管生成的作用，从而促进乳腺癌的发展[9]。Shao等[10]研究发现，MALAT1过表达可抑制miR-101-3p，从而激活mTOR/PKM2通路，促进乳腺癌的进展。MALAT1可作为miR-26a/26b的竞争性内源RNA，调节其靶基因ST8SIA4的表达从而发挥促癌作用[11]。Kim等[12]研究发现，MALAT1通过与促转移转录因子TEAD结合，阻止其发挥活性，发挥抑制癌转移的作用。因此，MALAT1可通过不同机制发挥致癌、抑癌作用，需要更全面的分子生物学、体内外实验进一步评估其作用，更精准地应用于乳腺癌的诊治过程中。

2.1.3H19 H19主要位于细胞质中，其基因位于11号染色体的印迹区11p15.5，仅在母系遗传的染色体上表达，是H19基因的转录产物。与正常组织相比，H19在乳腺癌组织中显著高表达，其表达水平与乳腺癌的发生、增殖、侵袭、转移和耐药有关[13]。DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase，DNMT)的异常表达引起了DNA高甲基化，并参与乳腺癌的发生发展，包括DNMT1、DNMT3a和DNMT3b，H19可通过与miR-152结合降低其对DNMT1的抑制，促进了乳腺癌的侵袭和增殖[14]。H19作为miR-657的前体，可通过直接作用于miR-657降低泛素连接酶E3家族(c-Cbl和Cbl-b)的表达，增加了表皮生长因子受体和c-Met的激活并使其更加稳定，导致Akt和Erk的持续激活，增强了乳腺癌细胞的增殖和迁移[15]。

2.1.4其他类型 其他发挥促癌作用的lncRNA如lncRNA SNHG5可直接靶向作用于miR-299，增加BACH1基因的表达，促进乳腺癌细胞的增殖从而发挥促癌作用[16]。LINC02381可通过miR-1271-5p/FN轴激活PI3K/Akt通路促进乳腺癌的进展[17]。lncRNA SNHG6通过充当miR-543的“海绵”，解除其对LAMC1/PI3K/Akt通路的抑制作用，从而促进乳腺癌细胞的EMT及增殖和迁移，发挥促癌作用[18]。lncRNA PCAT7可通过激活ErbB/PI3K/Akt通路促进乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭[19]。

2.2 抑癌lncRNA

2.2.1X失活特异性转录本(X inactivation specific transcript，XIST) XIST长约19 kb，定位于X染色体失活中心，由人类Xq13.2的Xist基因编码，是女性细胞X染色体失活的主要调节因子，在人类细胞的分化、增殖和基因修复及肿瘤细胞的增殖、迁移及侵袭等过程中发挥重要作用。研究表明，XIST在乳腺癌组织及癌细胞中表达均显著降低，XIST的敲低可导致Akt磷酸化水平的升高及细胞活性的增加，且此作用可被Akt抑制剂削弱，提示XIST可通过抑制Akt的激活抑制细胞活性，从而发挥抑癌作用[20]。XIST还可作为miR-362-5p的“海绵”，调节靶基因UBAP1的表达，发挥抑癌作用[21]。XIST还有抑制脑转移的作用。Xing等[22]研究发现，XIST的表达水平与乳腺癌患者的脑转移呈负相关，在异种移植模型中，沉默XIST促进了XIST高表达的脑转移灶的生长，进一步研究发现，XIST表达的降低促进了EMT，并且通过MSN介导的蛋白的稳定性激活c-Met，从而增强了肿瘤细胞的干细胞特性。XIST的缺失还可增加外泌体miR-503的分泌，触发M1-M2小胶质细胞的极化，从而抑制T细胞增殖，促进乳腺癌脑转移[22]。

2.2.2生长停滞特异性转录物5(growth arrest specific transcript 5，GAS5) GAS5位于1q25.1，最初作为细胞生长阻滞期潜在的肿瘤抑制基因从小鼠NIH 3T3细胞中分离出来。与正常组织相比，GAS5在乳腺癌组织中显著低表达。细胞实验表明，GAS5可能通过自噬作用抑制细胞的增殖、侵袭和肿瘤形成[23]。GAS5还可竞争性与miR-16a-5p结合，部分破坏miR-16a-5p异位表达介导的促癌作用，包括肿瘤的侵袭及下游FOXO1/PI3K/Akt信号通路的激活，从而抑制三阴性乳腺癌的进展[24]。

2.2.3其他类型 其他起抑癌作用的lncRNA如lncRNA MORT可通过下调其靶基因FGF1抑制乳腺癌的进展[25]。lncRNA NORAD在乳腺癌组织及细胞中低表达，过表达NORAD可抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭，从机制上来说，NORAD可竞争性抑制miR-155-5p，上调其靶基因SOCS1的表达而发挥抑癌作用[26]。Zhang等[27]研究发现，lncRNA IGF2-AS可通过调节IGF2的活性，抑制下游PI3K/Akt/mTOR致癌信号通路，从而发挥抑癌作用。

3 lncRNA与乳腺癌的诊断及预后判断

乳腺癌早期诊断、治疗以及对复发转移病灶的监测是改善患者预后的主要措施。目前对早期病灶的筛查方法主要有超声检查、乳腺X线摄影检查及乳腺MRI等。血清肿瘤标志物CA153、CA125、CEA、CA199、AFP等亦可用于乳腺癌的筛查。对复发转移病灶的监测主要有各部位彩超、CT、MRI以及上述血清肿瘤标志物等，但敏感性及特异性差。临床上仍需要敏感度高、特异性强的用于乳腺癌诊断与预后判断的指标。lncRNA不仅在乳腺癌的发生发展中起作用，而且在乳腺癌的诊断与预后判断中有重要意义。El-Ashmawy等[28]研究发现，乳腺癌患者血液中lncRNA-ATB的表达水平远高于对照组，提示检测外周血lncRNA在乳腺癌的筛查中具有一定的应用价值。Fan等[29]通过对TCGA数据库系统分析发现4种lncRNA预测了乳腺癌患者的总生存情况，可作为乳腺癌患者的独立预后标志物。此外，研究者还利用GEO数据库构建了基于多种lncRNA的模型以预测乳腺癌患者的无病生存情况[30]。miRNA-155的过表达可促进乳腺癌细胞的迁移和侵袭。在三阴性乳腺癌中，lncRNA-NEF的表达量低，对miRNA-155的抑制作用减弱，与乳腺癌的不良预后相关[31]。

4 lncRNA与乳腺癌的治疗

4.1 lncRNA与乳腺癌化疗MALAT1在乳腺癌细胞中高表达且与不良预后相关，敲低MALAT1可增加乳腺癌细胞对紫衫类和阿霉素类化疗药物的敏感性，提示MALAT1与乳腺癌对紫衫类和阿霉素类药物的耐药相关[32]。GAS5可通过竞争内源RNA与miR-221-3p竞争性结合其靶基因DDK2，进而抑制Wnt/β-catenin通路，逆转对阿霉素耐药，此外GAS5过表达可诱导顺铂耐药[23]。XIST可通过ceRNA机制与miR-200c-3p结合上调其靶基因ANLN的表达，从而导致癌细胞对阿霉素耐药[33]。lncRNA-HOTAIR的敲除通过PI3K/Akt/mTOR通路降低了乳腺癌细胞对阿霉素的耐药性[34]。

4.2 lncRNA与乳腺癌靶向治疗Dong等[35]研究发现，在耐曲妥珠单抗的乳腺癌细胞中TINCR的表达水平显著上调，敲低TINCR可逆转耐药。从机制上来说，TINCR可通过竞争内源RNA与miR-125b结合，上调靶基因HER-2的表达，从而诱导癌细胞对曲妥珠单抗耐药[35]。lncRNA ZNF649-AS1可通过与多聚嘧啶串结合蛋白1(polypyrimidine Tract Binding protein 1，PTBP1)结合，提高ATG5基因的转录活性，进而诱导乳腺癌细胞对曲妥珠单抗耐药[36]。lncRNA SNHG14可通过调控H3K27的乙酰化作用而调控PABPC1基因的表达，从而诱导乳腺癌细胞耐曲妥珠单抗[37]。Dong等[38]研究发现，lncRNA AGAP2-AS1过表达可通过激活NF-κB通路，上调MyD88基因的表达，从而诱导乳腺癌细胞耐曲妥珠单抗。

4.3 lncRNA与乳腺癌内分泌治疗细胞周期蛋白D1(cyclin D1)是驱动癌细胞增殖的致癌蛋白，与乳腺癌患者对他莫昔芬耐药有关。lncRNA DILA1通过与Thr286直接作用抑制cyclin D1在Thr286的磷酸化并抑制其降解，导致乳腺癌患者cyclin D1蛋白过表达，从而导致乳腺癌患者耐他莫昔芬[39]。lncRNA CYTOR作为miR-125a-5p的“海绵”，通过竞争内源RNA机制，提高血清反应因子的表达，激活Hippo及丝裂原相关蛋白激酶信号通路，促进了乳腺癌细胞在他莫昔芬治疗后的存活，诱导耐药[40]。H19在耐他莫昔芬的乳腺癌细胞及乳腺癌组织中过表达。体内外实验均证实敲低H19可提高乳腺癌细胞对他莫昔芬的敏感性，从机制上来说，H19可通过H19/SAHH/DNMT3B轴诱导自噬的激活，从而诱导抗他莫昔芬[41]。HOTAIR还可被ER直接抑制，其过表达促进了非配体依赖性ER的活性，导致他莫昔芬耐药[42]。

4.4 lncRNA与乳腺癌放射治疗放射治疗作为乳腺癌保乳术后、晚期乳腺癌中的关键治疗方法，在乳腺癌综合治疗中扮演着重要角色。lncRNA与乳腺癌放疗敏感性密切相关。邱杨等[43]研究发现，R05532、NR-015441、NR-033374 3种lncRNA在乳腺癌细胞中的表达明显升高，且其表达水平的升高与癌细胞的放疗抵抗性相关，提示lncRNA可作为放疗抵抗的预测分子。HOTAIR可与miR-449b-5p结合，促进HSPA1A的表达，从而降低乳腺癌放疗敏感性[44]。Lai等[45]研究发现，CCAT1下调后，可降低miR-148b的表达，提高乳腺癌对放疗的敏感性。

5 总结与展望

lncRNA在乳腺癌发生发展的作用可分为促癌作用及抑癌作用，可通过充当miRNA的“海绵”吸附miRNA，从而抑制其对靶基因的活性，通过与蛋白质或其他RNA相互作用、调节基因表达、调节细胞生长发育及分化等方式影响乳腺癌的发生发展过程。lncRNA在乳腺癌的诊断、预后及复发转移判断中具有巨大潜力，但距临床应用仍有较大距离，需要更系统的研究为临床应用提供依据。癌细胞耐药是乳腺癌进展及复发转移的主要原因，是治疗过程中的主要障碍。lncRNA不仅在化疗、内分泌治疗、靶向治疗等全身治疗的耐药中发挥作用，而且影响着乳腺癌患者的放疗敏感性。其机制主要有竞争内源RNA、诱导自噬作用、调节基因表达等。随着高通量测序技术的发展，越来越多的lncRNA被证实在乳腺癌的发生发展中发挥重要作用，使其有望成为乳腺癌新的治疗靶点。但目前关于lncRNA在乳腺癌中的研究仍处于起步阶段，其具体作用机制尚不明确，且对其研究仍处于基础实验阶段，临床试验较少。在未来，对lncRNA作用机制更深入的研究及临床试验的开展有望使得lncRNA真正应用于临床。