长链非编码RNA在肝细胞癌发生发展及转移和复发中的研究进展*

刘 蕊 综述，刘 涛 审校

(天津市第一中心医院 国家卫生健康委员会危重病急救医学重点实验室 300192)

肝细胞癌(HCC)是全球范围内最常见的恶性肿瘤之一，其全球发病率居第6位、病死率居第4位[1-2]。乙型肝炎病毒感染是HCC的重要发病因素之一[3]。HCC发生隐匿，早期诊断困难，预后差[4]，且常发生肝内和肝外转移[5]，这是导致HCC患者预后不良和发生肿瘤相关死亡的主要原因[6]。虽然肝移植对符合标准的HCC患者是有效的治疗手段[7]，但HCC移植后的高复发率也为临床带来了严重的挑战[8-9]。因此，HCC的转移和复发已成为HCC进展的典型表现，有效防治HCC进展、转移和复发已经成为急需解决的问题。

1 长链非编码RNA(lncRNA)

随着二代测序技术的快速发展，大多数基因组被转录成RNA。然而，只有1%～2%的基因组编码蛋白质[10]。根据RNA是否编码蛋白，可将其分成两类：(1)有编码能力的RNA，即信使RNA(mRNA);(2)无编码能力的RNA，即非编码RNA(ncRNA)。有研究表明，ncRNA在生物发育及肿瘤发生的过程中发挥着重要作用[11]。其中，小于200个核苷酸的ncRNA被称为小的或短的ncRNA，长度大于200个核苷酸的ncRNA被称为lncRNA[12]。lncRNA可通过多种方式调控基因表达，包括外源性沉默、剪切调控、与微RNA(miRNA)或蛋白质相互作用等，即lncRNA可在多个水平调控基因的表达[13]。lncRNA的作用模式主要包括以下几方面[14]。(1)表观遗传学调控：某些特异的lncRNA会招募染色质重构和修饰复合体到特定位点，改变DNA/RNA甲基化状态、染色体结构和修饰状态，进而控制相关基因的表达。(2)转录调控：在真核细胞中，转录因子对于基因转录非常重要，其可以结合到基因转录产生的RNA上，控制RNA转录、定位和稳定性。一些lncRNA会作为配基，与一些转录因子结合，形成复合体，控制基因转录活性[15]。(3)转录后调控：lncRNA会直接参与mRNA转录后调控过程中，包括可变剪切、RNA编辑、蛋白翻译及转运等过程中，这些过程对于基因功能多态性非常重要。此外，转录后调控还包括对miRNA的调控。在一些肿瘤细胞和特定组织中，一些lncRNA会携带有某些miRNA的“种子序列”，像海绵一样结合miRNA，从而阻止miRNA同其靶mRNA结合[16]。

2 lncRNA的调控方式和分子机制

2.1 表观遗传学调控

现有研究表明，lncRNA通过与染色质修饰酶相互作用对染色质进行各种化学修饰，调节相关基因的表达。因此，lncRNA是潜在的HCC治疗靶点，需要对其作用进行分析，以开发新的治疗方法。组蛋白甲基化、乙酰化和DNA甲基化作为重要的表观遗传修饰方式，参与调节许多HCC相关基因的表达[17-18]。YE等[19]研究显示，lncRNA小核仁RNA宿主基因9(SNHG9)通过招募DNA甲基转移酶(DNMT)1、DNMT3a和DNMT3b来增加谷胱甘肽S-转移酶P1(GSTP1)启动子甲基化，促进HCC发展。与此相反，lncRNA linc-GALH(与HCC中一种致癌蛋白Gankyrin相关的lincRNA)通过增强泛素化来加速DNMT1的降解，降低HCC的甲基化状态来促进Gankyrin的表达，进而在体外促进HCC细胞的迁移和侵袭，在体内增强HCC细胞的肺转移能力[20]。

上皮-间充质转化(EMT)是一个高度保守的分子重编程过程，其导致极化的不动上皮细胞转变为运动的间充质细胞[21]，这一过程通过赋予细胞更活跃的侵袭潜能而与肿瘤转移和复发事件相关[22-23]。lncRNA可以直接或间接与表观遗传调控因子Zeste基因增强子同源物2(EZH2)相互作用，以介导EMT相关基因或miRNA的表达，从而影响HCC的转移。WEI等[24]研究显示,lncRNA SOX21-反义RNA1(SOX21 antisense RNA1,SOX21-AS1)可以与EZH2相互作用，在表观遗传学水平沉默p21的表达，从而促进HCC进展。有研究表明，lncRNA H19通过与蛋白复合物hnRNP U/PCAF/RNA Pol Ⅱ结合并通过增加组蛋白乙酰化激活miRNA-200家族来抑制HCC转移和EMT标记物的表达[25]。

肝肿瘤起始细胞(TIC)或称肝癌干细胞(CSC)是HCC中一小部分具有长期致瘤能力的肿瘤细胞，具有干细胞特性，与HCC的发生、发展、转移和复发有密切关系[26-27]。lncRNA通过表观遗传学调控在维持肝脏CSC自我更新中发挥关键作用。lncRNA可以通过影响DNA 的甲基化状态调控癌基因表达并影响CSC的功能。如lncRNA生长停滞特异性蛋白6(DLX6)-AS1是肝脏CSC中的致癌基因[28]，通过下调DLX6-AS1有助于减少CADM1启动子的甲基化和信号转导与转录激活因子3(STAT3)信号通路的失活，从而对肝脏CSC的发生和发展发挥抑制作用[29]。lncRNA心脏神经脊衍生物表达转录因子2(HAND2)-AS1是肝脏CSC维持自我更新所必需的，HAND2-AS1将INO80染色质重塑复合物招募到骨形态发生蛋白1A型受体(BMPR1A)的启动子上，从而诱导其表达并导致BMP信号通路的激活，促进肝脏CSC自我更新[30]。SHAO等[31]研究显示,过表达的lnc同源盒基因(HOX)A10将核小体重塑因子(NURF)染色质重塑复合物招募到HOXA10启动子上以启动HOXA10的表达，并最终促进肝脏CSC的自我更新和的进展。

总之，lncRNA通过DNA甲基化和组蛋白甲基化进行表观遗传学调控。此外，lncRNA通过向基因启动子募集各种重构复合物，以顺式或反式形式调节邻近或远处基因的转录，从而激活或抑制HCC发展和转移相关基因的表达[31-32]。

2.2 转录调控

lncRNA作为配基，能够与转录因子(TF)结合，形成复合体，控制基因转录活性[15]。lncRNA的一部分模序发挥与蛋白结合的作用，这部分通常具有发夹状结构；另一部分模序与基因组DNA通过序列特异性的方式结合，以引导 TF 作用于基因组DNA的特定位点[33]。lncRNA-TF复合物形成后，可影响TF的功能，如与基因的启动子结合并招募TF到基因组DNA的特定位点，发挥转录激活或转录抑制作用[34]。lncRNA可以通过转录水平的调控维持肝脏CSC的自我更新。(1)转录激活：lncRNA Sox4在HCC和肝脏CSC中过度表达，lncRNA Sox4通过向Sox4启动子募集Stat3来驱动Sox4转录，从而促进肝脏CSC自我更新[35]。此外，lncMAPK6和MAPK6在肝脏CSC中高表达，lncMAPK6与MAPK6启动子相互作用并招募RNA聚合酶Ⅱ启动转录，促进肝脏CSC自我更新[36]。(2)转录抑制：lncAPC招募EZH2与APC启动子相互作用，抑制APC的转录，激活Wnt/β-catenin信号通路并促进肝脏CSC自我更新[37]。HNRNPAB是促进HCC转移的关键基因，研究表明，HNRNPAB通过直接结合lncRNA-ELF209的启动子区域来抑制其在HCC细胞中的转录，进而抑制HNRNPAB调控的细胞迁移、侵袭和EMT[38]。综上所述，lncRNA在转录水平上作为多功能分子调控HCC的发生发展和转移复发。

2.3 转录后调控

2.3.1lncRNA对mRNA的调控

lncRNA直接参与mRNA的转录后调控过程，包括可变剪切、RNA编辑、蛋白质翻译及转运等，这些过程对于基因功能多态性非常重要。门静脉癌栓(PVTT)是HCC患者的主要并发症，被认为是一种特殊类型的HCC转移[39]。在HCC的细胞间黏附分子-1(ICAM-1)+CSC中发现了一种新的高表达lncRNA(ICR)，在PVTT组织中上调。进一步分析发现，ICR通过与ICAM-1形成一个RNA双链体来增强其mRNA的稳定性，从而调节ICAM-1+HCC细胞的干细胞特性，而且ICR表达与HCC患者的临床PVTT发生率、侵袭性肿瘤行为和不良临床结果相关[40]。lncRNA MIR22HG是miRNA-22-3p的宿主基因，在HCC中明显低表达，MIR22HG通过剪切成miRNA-22-3p，发挥抑制HCC细胞增殖、侵袭及迁移的能力。而miRNA-22-3p通过与人类抗原R(HuR)结合来抑制HCC转移，以增加MIR22HG的稳定性，改变HuR的亚细胞位置，并降低HuR与癌基因mRNA的结合能力，进而抑制HCC细胞的增殖、侵袭和转移[41]。总之，lncRNA可通过调节mRNA的稳定性，在影响HCC转移和进展中发挥调控作用。

2.3.2lncRNA对miRNA的调控

miRNA是一类细胞内源性的小分子非编码RNA家族，其经典作用模式是通过与靶RNA(可能是mRNA或ncRNA)发生不完全互补配对结合，来抑制靶RNA的翻译或促使其降解[42]。基于miRNA对基因调控的广泛性，竞争性源内源RNA(ceRNA)作为一种常见的分子机制出现。ceRNA是RNA分子之间的一种相互调控模式。当不同的两条或几条RNA 分子序列上具有相同的miRNA结合位点时，这些RNA分子能够通过竞争性结合细胞内有限的miRNA来影响各自的表达水平，这种调控模式称为ceRNA，也被叫做miRNA海绵(sponges)作用[43-45]。lncRNA结直肠肿瘤差异表达基因(CRNDE)在HCC中的表达水平增加，上调的CRNDE作为miRNA-384的海绵，负性调节NF-κB和磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)信号通路，进而促进HCC细胞的增殖、迁移和侵袭[46]。CHEN等[47]研究显示，lncRNA肺腺癌转移相关转录本1(MALAT1)通过竞争性结合miRNA-143-3p，抑制肿瘤抑制基因ZEB1的表达并促进HCC的转移和侵袭。此外，lncRNA MALAT1也能通过竞争性结合miRNA-204，释放沉默调节因子1(SIRT1)促进HCC的迁移和侵袭[48]。lncRNA MALAT1的高表达也预示着肝移植后HCC复发的风险较高，且患者的预后较差[49]。hepatocellular carcinoma-associated lncRNA(lncRNA HCAL)通过竞争性结合miRNA-15a、miRNA-196a或miRNA-196b并增加溶酶体相关跨膜蛋白4B(LAPTM4B)的表达来促进肝癌的发展和转移[50]。lncRNA HOXD-AS1竞争性结合miRNA-130a-3p，可防止SOX4被miRNA介导降解，从而激活EZH2和基质金属蛋白酶2(MMP2)的表达，并可促进HCC转移[51]。LU等[52]研究发现，HOXD-AS1也能通过与miRNA-19a的竞争性相互作用上调Rho GTPase激活蛋白11A(ARHGAP11A)，同样促进HCC转移。

lncRNA也可通过ceRNA机制对HCC发展和转移发挥抑制作用。YAN等[53]研究显示，lncRNA HAND2-AS1抑制肿瘤的发生，其高表达明显损害肝癌生存、增殖和迁移能力。HAND2-AS1通过竞争性结合并激活miRNA-3118，释放SOCS5，阻碍JAK-STAT通路的信号转导，进而抑制HCC细胞增殖和迁移[54]。总之，上述研究表明，lncRNA以ceRNA的机制调控HCC的进展和转移。

3 总结与展望

本文基于lncRNA在表观遗传修饰、转录调控和转录后调控的不同水平，阐述了lncRNA在HCC的发生、发展、转移和复发中的调控机制。细胞核中的lncRNA主要通过与转录因子相互作用调节基因表达，细胞质中的lncRNA通常作为转录后调节因子，或者作为ceRNA，或者直接调节mRNA的稳定性。在这些调控网络中，其中一个重要的lncRNA失去平衡，通过连锁反应最终可能会影响多个lncRNA和不同途径的几个靶基因之间的关系。因此，随着与HCC相关的新lncRNA的发现，这一调节网络变得越来越复杂。此外，HCC缺乏特异度和灵敏度均较高的检测系统和合适的治疗靶点，目前仍然是一个重大的临床挑战，且HCC目前的治疗方式，特别是晚期HCC转移，其治疗极其有限。因此，HCC的发生、发展、转移和复发的分子机制仍有待更彻底的揭示。目前已被研究和未来将被鉴定和验证的lncRNA可能作为HCC新的诊断标志物、预后标志物和治疗靶点。