LncRNA Hcp5 在恶性肿瘤中的作用及机制研究进展

胡耀华，赵菊梅，师长宏

（1. 延安大学医学院，陕西 延安 716000；2.空军军医大学实验动物中心，陕西 西安 710032）

1 Hcp5的简介

长 链 非 编 码RNA（Long non-coding RNA，LncRNA）通常被定义为一类转录本长度大于200个核苷酸的不编码蛋白质的RNA 分子［1］。LncRNA 可以在表观遗传、转录及转录后等多种层面上调控基因的表达［2］，并参与多种生物学过程，如细胞增殖、侵袭、迁移、凋亡等［3］。人类组织相容性白细胞抗原复合物p5（human histocompatibility leukocyte antige complex p5，Hcp5）于1993 年首次被发现，是人类组织相容性抗原（human histocompatibility leukocyte antigen，HLA）和p5 的复合物，可产生2.5 kb 的转录本，主要在免疫细胞中表达。LncRNA Hcp5 位于6号染色体MSH5 基因上游，是唯一一个与早发性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI）基因共定位的LncRNA［4-5］。它与MHC 区域内外的许多基因相互作用，通过参与抗原的加工和递呈、表观遗传调控及内源性竞争RNA（ceRNA）网络，在自身免疫性疾病、HIV感染、癌症等多种疾病中发挥重要作用。重要的是，在大多数癌症或非癌症疾病中，Hcp5 呈现出一个共同特征，即其基因的低甲基化和转录本的下调［5］。这预示着Hcp5 有成为多种疾病生物标志物的潜能。随着研究的深入，越来越多的证据发现LncRNA Hcp5 在多种肿瘤组织中异常表达，其异常表达与肿瘤患者的预后、临床病理学特征密切相关，同时，LncRNA Hcp5 也可以通过多种调控机制影响肿瘤的生物学功能。本文综述LncRNA Hcp5 在肿瘤细胞系、移植模型以及肿瘤患者中的表达及诊断预后价值，汇总Hcp5 与互补干扰RNA（mRNA-interfering complementary RNA，microRNA）相互作用影响多条信号通路调控肿瘤的机制，并对Hcp5 与耐药性的相关内容进行概述，以期为LncRNA Hcp5的临床应用研究提供参考。

2 Hcp5在癌症中的异常表达

已有的研究［6-7］表明，Hcp5 在皮肤鳞状细胞癌、结肠癌等多种恶性肿瘤中表达上调。这些研究结果在相应的肿瘤组织或肿瘤细胞中得到验证。同时，通过细胞计数试剂盒8（cell counting kit-8，CCK8）法、流式细胞术（flow cytometry，FCM）、细胞体外侵袭实验（Transwell 法）等一系列的细胞功能试验，发现Hcp5可以促进肿瘤细胞增殖、侵袭、迁移、抑制凋亡等，证实Hcp5 的高表达具有促癌作用。此外，在小鼠模型上的研究进一步揭示Hcp5 的促肿瘤生长作用。如Zhou 等［8］将si-Hcp5 分别转染到人肝癌细胞系Hep3B 和HCCLM3 中敲低Hcp5 的表达以研究其细胞功能，结果发现，Hcp5的低表达能够抑制细胞的增殖、侵袭和迁移。同时将si-HCCLM3细胞注射到裸鼠体内建立肝细胞癌异种移植模型，通过监测肿瘤体积，对肿瘤组织切片进行HE 染色分析，发现与体外研究结果一致。这表明Hcp5是促进肝细胞癌进展的重要因素。同样的，Yuan等［9］为探讨Hcp5在胰腺癌中的作用，选用人胰腺癌ASPC-1和SW1990细胞系转染si-Hcp5，用转染si-NC/si-Hcp5的ASPC-1细胞系建立异种移植小鼠模型。体内外实验结果均表明，Hcp5促进胰腺癌的进展，发挥促癌作用。

Hcp5 在肺癌和乳腺癌中的表达存在争议。在乳腺癌中，已有两项研究［10-16］表明，与正常组织相比，三阴乳腺癌中Hcp5 表达显著升高，细胞学实验证实Hcp5 的促癌作用。但Ghafouri-Fard 等［17］发现，Hcp5在部分乳腺癌中低表达。与低雌激素受体的肿瘤组织相比，Hcp5在高雌激素受体的肿瘤组织中的表达较低，提示Hcp5 的表达可能与性激素受体有关。Jiang 等［18］研究发现Hcp5 在肺腺癌中高表达，且其表达在EGFR 和KRAS突变的患者和当前吸烟者中更显著。但是，Zhu 等［19］通过LncRNA 介导的竞争性内源RNA 网络发现Hcp5在肺腺癌中表达下调，从而筛选出Hcp5 可作为潜在的长链非编码RNA 的生物标志物。这两项研究同样以肺腺癌为研究对象，Hcp5 的表达却完全相反，其可能原因是Hcp5 的表达与信号通路相关基因的突变有关。在另一项研究中，Li 等［20］以非小细胞肺癌为研究对象，结果表明，Hcp5在肿瘤组织中高表达，提示不同类型的肺癌组织，Hcp5的表达可能不同。

另有研究［21］表明，Hcp5在皮肤黑色素瘤组织中的表达明显低于正常皮肤组织。通过慢病毒载体构建Hcp5 过表达的细胞系，发现过表达的Hcp5 显著降低原代SKCM 细胞的增殖、侵袭、集落形成，并促进其凋亡。这些结果表明，在皮肤黑色素瘤中，Hcp5可能作为肿瘤抑制因子。

3 Hcp5异常表达的诊断或预后价值

关于Hcp5 的临床诊断价值，目前相关研究较少。Qin 等［22］发现，Hcp5 在胃癌患者血清中的表达水平显著高于健康对照组，且Hcp5 与现有肿瘤标志物联合时，Hcp5 的诊断效率最佳。此外，血清中高水平的Hcp5 与肿瘤分化、淋巴结转移有关。已有研究［18］证实，血清中Hcp5 水平，可作为无创液体活检的潜在生物标志物，在胃癌的早期诊断、发展和预后方面具有独特的价值。此外，也有研究［18，23-24］表明，Hcp5 的异常表达与肿瘤患者的预后密切相关。在结直肠癌、肺癌等多种肿瘤中，高表达的Hcp5 与总生存期（overall survival，OS）呈负相关，是不良预后的因素。此外，在肾透明细胞癌中，生存分析表明，高表达的Hcp5 与无进展生存期（progression-free survival，PFS）和OS 两者显著相关，提示在肿瘤患者中，高表达的Hcp5 是降低无病进展期、总生存期的不良预后因素。Wang 等［25］分析Oncolnc 数据库中低级别胶质瘤和多形性成胶质细胞癌的数据，结果表明，在低级别胶质瘤中，低表达Hcp5的肿瘤患者的总生存期比高表达Hcp5的肿瘤患者长。在多形性成胶质细胞癌中两者没有显著的差异，其原因可能是多形性成胶质细胞癌Hcp5的表达量高于低级别胶质瘤。有关临床病理学特征的研究表明，Hcp5 的高表达与肿瘤分期、肿瘤大小、淋巴结转移呈正相关，提示Hcp5 可能成为肿瘤预后的标志。

4 LncRNA-microRNA 调控肿瘤的机制

LncRNA 与microRNA 两者都与肿瘤的发生、发展密切相关，参与调节肿瘤的多种生物学过程，如增殖、凋亡、自噬、侵袭、迁移、上皮间质转化以及化学耐药等［26］。近年来，随着RNA测序技术及生物信息学技术的发展，LncRNA-micRNA 相互作用的复杂网络已然成为研究热点。一方面两者可以直接调控mRNA 的翻译和表达，另一方面LncRNA 通过与microRNA竞争结合，充当microRNA的分子海绵，靶向mRNA，调节其活性，参与多种疾病的发生发展［27-28］。目前，比较明确的是Hcp5 通过PI3K-AKT和Wnt/β-catenin 等信号通路以及STAT3、BIRC3 等信号分子发挥调控肿瘤发生发展的作用。

4.1 Hcp5与PI3K-AKT信号通路

PI3K-AKT 信号通路的活化广泛存在于人类恶性肿瘤中。多种生长因子、细胞因子均可激活PI3K-AKT 信号通路发挥致癌潜能，对细胞增殖、侵袭、迁移、自噬及衰老等具有重要的影响［29］。Yun等［7］在结肠癌系细胞中发现Hcp5高表达，衔接因子相关蛋白复合体1（adaptor-associated protein complex 1，AP1G1）低表达。在SW480 和HCT116 细胞系中转染si- Hcp5，发现敲低Hcp5 可抑制细胞的增殖、迁移，将细胞周期阻滞在G0/G1期，这种作用可被AP1G1逆转。此外，敲低Hcp5 可以上调AP1G1的表达，进而下调PI3K-AKT 通路中相关蛋白的表达。结果表明，Hcp5 通过PI3K-AKT 通路激活AP1G1的表达促进结肠癌的发展。同样的，在急性髓系白血病中，Miao等［30］发现Hcp5可以调节蛋白酶体亚基β8（proteasome subunit β8，PSMβ8）的表达，发挥致癌作用。在SKM-1 和AML193 细胞系敲低Hcp5 后，PI3K、AKT、ERK 的磷酸化水平以及PSMβ8 的表达水平均显著降低，过表达Hcp5 后结果与之相反。该实验的数据表明，Hcp5通过PSMβ8介导的PI3KAKT 通路在急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）中发挥肿瘤促进因子的作用，这可能为AML 提供一个引人注目的生物标志物和治疗靶点。上述两组结果均证明Hcp5 和AP1G1/PSMβ8 之间的调控关联，但尚未确定Hcp5调控AP1G1/PSMβ8表达的直接靶标，仍需进一步研究microRNA 对AP1G1/PSMβ8 调控的影响。此外，Xu 等［31］研究证实，在食管鳞状细胞癌中，miR-139-5p能与Hcp5结合，且磷酸二酯酶4A（phosphodiesterase 4A，PDE4A）是miR-139-5P 的直接靶点。PDE4A 可增加p-PI3K、p-AKT 和p-mTOR 的表达水平进而激活PI3K-AKTmTOR 信号通路。敲低Hcp5 则与之相反，提示Hcp5/miR-139-5p/轴通过刺激PI3K/AKT/mTOR 通路促进食管鳞状细胞癌增殖、迁移、侵袭和干性特征，这可能有助于食管鳞状细胞癌的诊断和治疗。

4.2 Hcp5 与上皮-间质转化及Wnt/β-catenin 信号通路

上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的失调与肿瘤的发展密切相关，是促进肿瘤侵袭、迁移的核心驱动因素［32］。在口腔鳞状细胞癌中，Hcp5 作为miR-140-5p 的竞争内源性RNA（ceRNA）降低其对下游靶标高迁移率蛋白4（SRYbox transcription factor 4，SOX4）的抑制，导致Ecadherin 显著下调，以及N-cadherin 和Vimentin 的表达水平显著上调。因此，Hcp5 可能作为促癌基因，部分通过调节miR-140-5p/SOX4轴介导EMT促进口腔鳞状细胞癌的进展［33］。在肺腺癌中，Jiang等［18］在生信分析的基础上，选择A549 和Calu3 细胞系敲低Hcp5 的表达探讨其细胞功能。同时，选择雌性BALB/c 小鼠为研究对象，通过皮下移植和尾静脉注射si-A549 和si-NC 细胞的方式建立异种移植及转移模型。体内外实验发现，Hcp5受细胞信号转导分子SMAD3的调控，通过海绵化miR-203促进肺腺癌的EMT，增加Snail 和Slug 的表达。这表明miR-203/SNAI轴与上皮间质转化有关。胃癌中，在高表达Hcp5 的BGC-823 细胞株中转染si-Hcp5，敲低Hcp5 后通过上调E-cadherin 和下调N-cadherin和Vimentin 的表达来抑制胃癌侵袭、迁移的能力，但这种作用可被miR-27b-3p 抑制剂逆转。简言之，Hcp5 对上皮间质转化的调节作用被miR-27b-3p 部分逆转［34］。另一项研究［35］探讨Hcp5 在缺氧条件下的功能及机制，结果表明，缺氧可诱导Hcp5 高表达，并通过miR-186-5p/WNT5A 轴促进胃癌细胞的增殖、侵袭、迁移及EMT，抑制凋亡。

Wnt/β-catenin 作为经典信号传导途径之一，已被证明可以通过促进干细胞更新、细胞增殖分化，进而发挥作用［36］。在结直肠癌中，Hcp5可竞争性抑制miR-139-5p 的表达，且锌指转录因子ZEB1 是miR-139-5p 潜在靶点。敲低Hcp5 的表达，Ecadherin 的表达上调，而Snail 和vimentin 的表达显著降低。上述效应可被miR-139-5p 抑制剂逆转。此外miR-139-5p 和si-ZEB1 使得Wnt/β-catenin 信号通路相关蛋白表达受到抑制，但Hcp5 显著增加，这 表 明miR-139-p/ZEB1 在EMT 和Wnt/β-catenin信号通路中起调控作用［23］。此外，Hcp5还可以海绵化miR-525-5p，上调多梳家族蛋白的转录抑制因子PRC1促进卵巢癌的侵袭、迁移和EMT［37］。因此，Hcp5 可 通 过miR-525-5p/PRC1 轴 激 活Wnt/βcatenin信号通路发挥作用。

4.3 Hcp5与其他信号通路

除了一些经典信号通路外，STAT3信号通路、凋亡信号通路中的BIRC3 也参与Hcp5 调控肿瘤的机制。在皮肤鳞状细胞癌中，Hcp5 可作为miR-138-5p的分子海绵，竞争性结合皮肤鳞状细胞癌中的锌指转录因子EZH2，通过STAT3/VEGFR2信号通路促进肿瘤细胞自噬，抑制凋亡［6］。BIRC3 是凋亡蛋白抑制剂（inhibitor of apoptosis，IAP）的家族成员［38］，既可作为细胞凋亡途径的直接抑制剂，也可参与调节恶性肿瘤相关信号的转导与激活［39］。Wang 等［10］首先探讨Hcp5在三阴性乳腺癌中的作用，在MDAMB-231、MDA-MB-468 细胞系及雌性无胸腺小鼠的异种移植瘤模型发现敲低Hcp5 具有促凋亡、抑制体内肿瘤生长的作用。其次，为进一步了解Hcp5调控凋亡的机制，Wang 等［10］通过生物信息学预测及荧光素酶和RIP技术，表明Hcp5可作为ceRNA与miR-219a-5p结合调节凋亡信号通路中的BIRC3促进三阴性乳腺癌的发生、发展。

5 Hcp5与化疗耐药

顺铂（diamminedichloroplatinum，DDP）因其易产生耐药性和毒性及不良反应，已然成为临床用药的最大障碍［11］。越来越多的研究致力于探索克服DDP 耐药的新分子机制。在胃癌中已有两项研究［12-13］报道MIAT、NEAT 等许多长链非编码RNA 介导DDP 的耐药性，Hcp5 同样与DDP 的耐药密切相关。Zhang等［14］发现，Hcp5通过海绵化miR-519d增强高迁移率族蛋白1（high mobility group protein A1，HMGA1）的表达，从而促进胃癌细胞对DDP的抗性。同样的，Liang 等［15］发现Hcp5 通过海绵化miR-128提高高迁移率族蛋白2（high mobility group protein A2，HMGA2）的表达，从而促进胃癌细胞对DDP的抗性。以上研究都为胃癌的化疗药物抗性提供有效的治疗靶点。在三阴性乳腺癌中，证实Hcp5的下调可抑制人第10 号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因（gene of phosphate and tension homology deleted on chromsome ten，PTEN）的表达，从而促进三阴性乳腺癌细胞对DDP的耐药性。相反，Hcp5过表达可部分逆转耐药性。同时体内实验证明，Hcp5过表达抑制三阴乳腺癌移植瘤对DDP 的耐药性［16］。提示DDP 联合Hcp5 过表达可作为治疗三阴性乳腺癌的一种方法。

尽管目前越来越多的LncRNA 已被鉴定出来，但它们与癌症耐药之间的关系仍需进一步深入研究。抗癌药物靶向LncRNA 的作用模式可能成为癌症治疗的新思路。目前，用于调控LncRNA 的技术主要有RNA 干扰技术、CRISPR-Cas9基因编辑技术等。以RNA 干扰技术为例，Ren 等［40］给去势后的裸鼠皮下植入22RV1 细胞系，建立去势抵抗性前列腺癌异种移植模型，随机选择小鼠接受siRNAMALAT-1治疗。结果表明，瘤内注射治疗性siRNA靶向MALAT-1 可以抑制肿瘤的生长、转移并延长小鼠存活时间。而CRISPR-Cas9 基因编辑技术可以对有促进细胞增殖、耐药功能的LncRNA 进行高通量筛选［41］。基于其他LncRNA靶向治疗的成功报道、LncRNA 调控技术的应用，Hcp5 可更好地在体内特定的靶细胞或靶组织上敲低和过表达，从而达到治疗的效果。虽然目前该技术尚不成熟，但基于过去几十年研究数据的积累、对LncRNA 认识的深入，基因编辑技术的完善等，LncRNA 将被更好地调控从而用于临床的治疗研究。

6 结语与展望

总之，LncRNA Hcp5 在大多数肿瘤中表达上调，通过LncRNA-microRNA 相互作用的模式介导细胞的增殖、侵袭、迁移，诱导自噬、凋亡等。同时，异常表达的Hcp5 与肿瘤的诊断预后密切相关。另外，Hcp5 可 能 激 活P13K/AKT、Wnt/β -catenin、STAT3 等信号通路发挥调控肿瘤的作用，该分子的表达与DDP的耐药密切相关。

目前比较明确的是Hcp5 在大多数肿瘤中表达上调，作为促癌因子发挥作用。但在部分癌症中存在争议，其表达可能与性激素受体、信号通路相关基因的突变及癌症分型相关，仍需大规模的实验验证；其次，有关Hcp5 异常表达的诊断应用研究仅在胃癌中有报道，需进一步研究Hcp5 在其他癌症患者的血液或尿液中异常表达的临床应用价值，明确其单独或联合现有肿瘤生物标志物时是否更具灵敏度、特异度；最后，目前大多数关于Hcp5 的研究局限于体外研究，需建立动物模型进行验证，如何在体内特定的靶组织、靶细胞上敲低或过表达Hcp5，仍是需要解决的问题。所以，更详细更全面地了解Hcp5 的功能及分子机制，将更有利于临床的诊断预后预测、靶向治疗、化学耐药等。