非编码核糖核酸在乳腺癌中的研究进展

范苗苗 赵奇 毕佳欣 宋洁 赵若晗

【摘要】 乳腺癌是一种具有复杂异质性的恶性肿瘤，其发生发展与多种因素密切相关。尽管乳腺癌的诊断和治疗水平有明显提高，但它仍然是女性肿瘤死亡的第二大原因。因此，探知新的乳腺癌生物标志物和新的治疗靶标具有重要价值。基因表达的任一环节出现异常都有可能导致癌症的发生，竞争性内源性RNA假说认为不同非编码RNA之间通过作用于相同的微小RNA反应元件来调节基因的表达。本文主要对不同类的非编码RNA在乳腺癌中的研究进展进行综述，同时汇总文献已报道的非编码在乳腺癌中作为竞争性内源性RNA调控的研究结果，为精确治疗靶标提供理论基础。

【关键词】 乳腺癌 竞争性内源RNA 微小RNA 环状RNA 长链非编码RNA

Research Progress of Non-coding RNA in Breast Cancer/FAN Miaomiao， ZHAO Qi， BI Jiaxin， SONG Jie， ZHAO Ruohan. //Medical Innovation of China， 2022， 19（17）： -183

[Abstract] Breast cancer is a malignant tumor with complex heterogeneity， and its occurrence and development are closely related to many factors. Despite significant improvements in diagnosis and treatment of breast cancer， it remains the second leading cause of cancer death in women. Therefore， it is of great value to explore new biomarkers and therapeutic targets for breast cancer. Any abnormality of each phase in gene expression can lead to cancer. Competing endogenous RNA hypothesis suggestes that different non-coding RNA regulate gene expression by acting on the same miRNA response elements. This paper mainly reviews the research progress of different classes of non-coding RNA in breast cancer， and summarizes the reported research results of non-coding as competitive endogenous RNA regulation in breast cancer， so as to provide a theoretical basis for precise therapeutic targets.

[Key words] Breast cancer Competing endogenous RNA miRNA circRNA Long non-coding RNA

First-author’s address： School of Basic Medicine， Mudanjiang Medical University， Mudanjiang 157011， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.17.044

癌癥作为公共健康中首要关注的问题，为人类带来了巨大而沉重的社会负担。乳腺癌是最常见的一种恶性肿瘤，其发病率约为30%，死亡率高居女性恶性肿瘤的第二位[1]。目前，在我国乳腺癌的发病率位于女性恶性肿瘤发病率的第一位，且发病率和死亡率均呈明显的上升趋势[2-3]。

在分子水平上，乳腺癌作为一种复杂的异质性疾病。目前，手术治疗和内分泌治疗是乳腺癌的主要治疗方法。乳腺癌的靶向治疗需根据患者的肿瘤生物学特征和分子亚型进行个性化治疗，随着研究的深入，受体、蛋白酪氨酸激酶、磷酸酶、PI3K/Akt信号通路、ncRNA逐渐成为乳腺癌潜在的治疗靶点。ncRNA也介导肿瘤细胞癌化的分子调控、癌细胞的增殖和转移、肿瘤代谢等。本文对ncRNA和ceRNA在乳腺癌中的研究进展进行综述，同时将研究乳腺癌中ncRNA的相关文献结果整理汇总，为寻找乳腺癌中潜在的治疗靶点及分子诊断标志物提供理论支持。

1 非编码RNA的相关研究

人类基因组计划信息显示大于90%的基因组被转录，然而，只有约2%的基因组被翻译。这些基因被研究作为疾病的诊断生物标志物或治疗靶点，包括基因突变、蛋白质和mRNA标志物等[4]。与蛋白质编码基因相比，越来越多的研究表明，转录的ncRNA在多种人类癌症中表现出组织特异性表达模式。ncRNA作为由基因组编码的转录物虽然不能翻译成蛋白质，却是各种细胞调控和生理功能的关键参与者[5]。如微RNA（microRNA，miRNA）、长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和环状RNA（circular RNA，circRNA）等，这些ncRNA可以通过其他方式参与基因调控的表达。

传统意义上，由于ncRNA不包含开放阅读框且不能编码蛋白质，因此，ncRNA被认为是“垃圾基因”。直到下一代测序技术的开发并鉴定了各种ncRNA，发现它们通过与启动子结合或直接与蛋白质相互作用，在基因表达的调控中发挥关键作用[6]。越来越多的证据表明，ncRNA不仅参与正常的细胞过程，而且它们的失调与包括乳腺癌在内的癌症进展有关[7-8]。

1.1 lncRNA

1.1.1 lncRNA的概述及作用机制 lncRNA是一组没有编码蛋白质能力的核糖核酸，长度超过200个核苷酸。由RNA聚合酶Ⅱ转录，并分别在5’和3’端加帽和多聚腺苷酸化[9]。lncRNA的序列可以在基因间区域、内含子或部分重叠的外显子，位于正向和反向链上。因此，它们可以分为五个子类：正义、反义、双向、基因间和内含子。一般而言，lncRNA在基因表达的转录和转录后发挥调节功能，包括染色质修饰。lncRNA与染色质重塑复合物相互作用，在特定基因组位点诱导异染色质形成，导致基因表达降低。lncRNA的作用机制主要包括以下几个方面：（1）lncRNA可调控邻近基因的转录。（2）lncRNA自身的转录也可干扰其邻近编码蛋白基因的转录。（3）当上游的lncRNA转录时，会穿过邻近靶基因的启动子区进而干扰与靶基因的启动子结合，从而抑制靶基因的转录。此外lncRNA通过与RNA结合蛋白和转录因子的共激活因子相互作用，或通过调节其靶基因的主要启动子来调节转录。另一方面lncRNA通过与mRNA、ncRNA和蛋白质的互作发挥其调节作用，在各种癌症相关的细胞过程中充当不同的功能分子，例如信号、诱饵、支架和向导等[10]。

1.1.2 lncRNA在乳腺癌中的研究进展 lncRNA在癌症中异常表达，在调控肿瘤细胞增殖、凋亡、转移及耐药等过程发挥着重要作用。肿瘤样本的全基因组关联研究已经确定了大量lncRNA与各种类型的癌症发生密切相关[11]。越来越多的研究发现，lncRNA可调节乳腺癌进展如lncRNA MALAT1在乳腺癌进展中起抑制作用[12];lncRNA SNHG6、LINC00152、lncRNA HOTAIR过表达均可促进乳腺癌的增殖[13-15];lncRNA HOTAIR的低表达会阻止他莫昔芬耐药细胞的生长。此外研究发现LncRNA还可以作为乳腺癌的预后生物标志物。如高表达的LINC01215与免疫过程相关通路之间呈正相关[16];lncRNA GACAT3通过调控miR-497/CCND2预测乳腺癌预后不良[17]。由于lncRNA失调参与了乳腺癌的发生发展，因此它可能是乳腺癌临床诊断、治疗及预后评估潜在标志物靶点。

1.2 miRNA

1.2.1 miRNA的概述及功能 miRNA（22～28 nt）是一组参与人类所有的生理和病理过程的非编码小RNA[18]。miRNA通常是通过两个连续的切割时间从新生的初级转录物pri-miRNA中产生的，pri-miRNA最初由Drosha酶在细胞核中加工，释放出发夹结构的前体pre-miRNA，pre-miRNA通过转运蛋白5（exportin5，xpo5）从细胞核输出到细胞质并被Dicer酶切割。产生小的RNA双链体被加载到Argonaute（AGO）蛋白上，该蛋白优先保留一条成熟的miRNA链，通过去除另一条链载有的miRNA的AGO和GW182在内的其他辅因子构成RNA诱导沉默复合体。miRNA诱导沉默复合体（miRNA-induced silencing complex，miRISC）通过与靶基因mRNA的3’UTR中互补序列相互作用，诱导mRNA的降解和翻译抑制[19-20]。miRBase数据库（www.mirbase.org）中人类基因组中有大于2 500个成熟的miRNA序列。研究报道，miRNA还通过与其他区域结合来调节基因表达，包括编码外显子，也可以在哺乳动物细胞中诱导基因表达[21]。

1.2.2 miRNA在乳腺癌中的研究进展 miRNA的失调是与许多人类疾病，包括心肌梗死和心血管疾病，糖尿病，肥胖症和癌症密切相关。每个miRNA都有自己特定的目标基因，一个miRNA可以调控多个基因，多个miRNA也可以调控同一基因。在正常的生理条件下，细胞的生长发育过程需要miRNA来调节，miRNA的失调可能会导致细胞的异常生长和生物合成，从而导致肿瘤的发生发展[22-28]。miRNA在乳腺癌进展中发挥的作用见图1。

图1 乳腺癌中miRNAs相关研究

1.3 circRNA

1.3.1 circRNA的概述 circRNA是一种被重新识别的RNA，其数量和类型都在快速增加。circRNA于1976年首次通过电子显微镜在RNA病毒中发现。随着高通量RNA测序技术的发展和广泛使用，以及用于circRNA检测和定量的特定算法的发展，circRNA最近作为一种新ncRNA越来越被重视。circRNA表现为共价闭合的连续环，广泛存在于真核生物中。因其没有5’-帽结构和3’-ployA尾，具有闭环结构的circRNA从5’头到3’尾共价连接，因此它们很难被RNaseR降解，这可能是研究的重点[29]。

1.3.2 circRNA在乳腺癌中的研究 越來越多的证据表明，circRNA参与了多种疾病的发病机制，如神经营养不良、心血管疾病和癌症等[30-33]。circRNA可以在乳腺癌中作为“miRNA海绵”，通过与miRNA结合来调节基因表达。例如，circ_0001982在乳腺癌组织和细胞中均上调，并通过靶向miR-143促进细胞增殖和侵袭，并减少细胞凋亡[34]。circABCB10在乳腺癌组织中上调，并且可以通过靶向miR-1271来增加细胞增殖并诱导细胞凋亡[35]。circRNAs的机制和功能可能有助于乳腺癌的诊断和治疗。

2 ceRNA

2.1 ceRNA假说 在2011年，Salmena等[36]提出了一个假设，蛋白质编码基因、假基因、miRNA和lncRNA的转录物通过miRNA反应元件（miRNA response elements，MRE）竞争结合相同的miRNA来调控各自的表达水平，MRE是各类RNA上可以被miRNA结合的一小段序列区域。理论上，任何含有MREs的转录本都可以作为潜在的ceRNA，包括假基因RNA、circRNA、mRNA和lncRNA。

目前，最廣泛接受的ceRNA模型，描述了lncRNA与蛋白质编码mRNA竞争结合miRNA，发现lncRNA参与mRNA靶标结合的相同miRNA片段相互作用。ceRNA假说认为，除了miRNAs的单向调控功能外，mRNA、lncRNA和circRNA还可以通过与miRNA竞争性结合来调控基因表达，与miRNA形成ceRNA调控网络。这种内源性竞争机制是由ceRNA充当“miRNA海绵”，竞争性结合并封闭miRNA，解除miRNA对靶基因的抑制作用，从而升高靶基因的表达水平。ceRNA调控网络与癌症中的发生发展也有着密不可分的关系，并且也可能作为治疗癌症的分子靶点。

2.2 ncRNA作为ceRNA在乳腺癌中作用研究 在

ceRNA调控网络中miRNA起到核心作用，由于miRNA通过沉默靶基因mRNA起作用，也就是说miRNA是ceRNA调控网络潜在的参与者，即作为网络调控的效应分子。大量研究显示lncRNA可以作为“miRNA海绵”去“吸附”与靶mRNA相结合的miRNA，从而通过控制miRNA实现对靶mRNA的调控。例如，lncRNA MCM3AP-AS1通过调节miR-28-5p/CENPF轴促进乳腺癌细胞的进程并加速肿瘤在体内的生长[37]。Chang等[38]在细胞周期分析中观察到miR-130b-5p通过抑制TN乳腺癌中CCNG2的表达在细胞周期进程中发挥作用。

lncRNA作为ceRNA导致miRNA的“隔离”，并抑制miRNA对目标mRNA的调节作用，即ceRNA通过减少游离miRNA的数量来减少其同源miRNA对其mRNA靶标的作用。因此，miRNA-mRNA可以通过多个网络调节进行基因表达。除了传统的miRNA对mRNA功能的单向调控外，lncRNAs和circRNAs还可以通过与miRNA结合位点MREs的竞争性结合来调控基因表达。近年来，关于ceRNA调控网络在乳腺癌的研究相关性已被证实见表1。

ceRNA极大地扩展了人类基因组中的功能遗传信息，并丰富了对肿瘤发生潜在机制的理解。在乳腺癌发生发展过程中，ceRNA参与调控乳腺癌细胞的增殖、侵袭、凋亡以及药物反应等生物过程，这为乳腺癌相关研究、早期诊断及愈后治疗提供了新的研究途径。

3 小结与展望

乳腺癌有着较高的发病率与病死率，目前乳腺癌临床治疗失败的原因最主要还是在于癌症的复发和转移。尽管激素治疗与分子靶向治疗已取得一定的效果，但是对于乳腺癌诊断和治疗有待进一步提高。研究发现不断深入的ceRNA研究解析肿瘤发生发展机制的新思路，新发现的转录物lncRNA和circRNA转录物将蛋白质编码独立的功能归因于mRNA。尽管ceRNA假说引起了极大的兴趣，但目前对ceRNA机制建模的研究与其他提出特定ceRNA转录本的研究之间缺乏一致性。本篇综述中，总结了最近研究发现的ncRNA靶向和介导的功效方面的相关实验结果，进一步阐明ncRNA在乳腺癌研究中的发展和临床应用，为乳腺癌的生物标志物和靶向治疗提供理论基础。

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（收稿日期：2022-04-11） （本文編辑：田婧）