长链非编码RNA MALAT1与肿瘤血管生成关系的研究进展

刘 凯，张全武 (郑州大学附属郑州中心医院病理科，河南 郑州 450007)

在人类基因组中，仅不到2%的转录产物具有蛋白质编码功能[1]，其余大部分均为非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)。最初这类ncRNA被认为是转录过程中不具备生物学功能的“噪音”，后来进一步研究发现，ncRNA在肿瘤细胞生物学行为的调节中也发挥重要作用[2-3]。根据核苷酸序列的长度分类，一般将长度>200个核苷酸的ncRNA定义为长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。目前已知lncRNA可作为转录和选择性剪接的调节因子、转录后调节因子和微小RNA的分子诱饵[4]。肺腺癌转移相关转录本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)作为lncRNA家族中的重要成员，最早是在非小细胞肺癌的研究中发现，用来研究肺癌的生物学行为，以及判断预后[5]。此外，MALAT1可在多种肿瘤细胞中表达，参与调节肿瘤细胞的生物学行为以及血管生成[6-7]。因此，本文对MALAT1与肿瘤血管生成关系及调控肿瘤血管生成的可能机制进行重点阐述，以期为临床抗肿瘤血管生成治疗提供新的理论依据。

1 MALAT1概述

MALAT1定位于细胞核核小体核斑区，又称为核富集转录本2，长约8.7 kb，位于人染色体11q13，不具有开放阅读框架，无法编码蛋白质[8]。MALAT1转录后，主要由内源性RNA酶RNase P和RNase Z进行修饰[9]。修饰后的转录本MALAT1的3’末端缺乏多聚A尾，却能形成独特的三螺旋结构，可使其免受核酸外切酶的剪切，具有保护MALAT1完整性的作用[10]。MALAT1除了在肿瘤细胞中异常表达外，在正常组织中也广泛表达，属于高度保守的ncRNA[4]。近年来研究发现，MALAT1不仅在肺癌中表达[11]，在肾细胞癌[12]、肝细胞癌[13]、宫颈癌[14]、骨肉瘤[15]、结直肠癌[16]、上皮性卵巢癌[17]等肿瘤中均有表达。MALAT1通过竞争性内源RNA调控、调节表观遗传基因表达、调节基因转录形成RNA蛋白复合物等方式，直接或间接与蛋白质、RNA、DNA等分子相互作用，进而参与调控肿瘤细胞增殖、细胞迁移、侵袭、血管生成[18-21]。而在上述功能的调控中，MALAT1的3’末端片段发挥重要作用[22]。

2 MALAT1与肿瘤血管生成

肿瘤的发生发展由多种因素参与，过程极其复杂，其中包括肿瘤细胞增殖、侵袭、迁移、上皮间质转化及血管生成，而血管生成在肿瘤的生长及发展过程中具有重要作用[23-25]。研究[26-27]表明，肿瘤组织在没有血管生成的情况下，肿瘤直径不会超过2 mm。肿瘤血管生成是指血管内皮细胞在已分化的血管中，在相关血管生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的作用下，通过降解血管外基质和基底膜，内皮细胞增殖迁移重新形成血管网的过程[23]。

2.1 MALAT1与甲状腺癌血管生成在甲状腺癌中，MALAT1可通过调节甲状腺癌肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, TAMs)分泌成纤维细胞因子2(fibroblast growth factor 2, FGF2)，抑制炎症因子的释放、促进肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭和诱导血管形成[28]。FGF2作为早期发现的非依赖性血管生长因子，可通过与内皮细胞表面受体(酪氨酸激酶受体、整合素)相互作用发挥促血管生成活性[29-30]。

2.2 MALAT1与肝细胞癌血管生成在肝细胞癌的抗血管生成治疗中，血管抑制剂可使含有MALAT1的外泌体进入肿瘤微环境，从而使MALAT1直接激活肝细胞外调节蛋白激酶1/2，导致肝细胞侵袭和迁移能力增强[31]。此外，在肝细胞癌中MALAT1和VEGF-A均呈高表达状态，两者相互作用，可显著促进肿瘤血管生成[6]。

2.3 MALAT1与神经母细胞瘤血管生成神经母细胞瘤作为儿童早期最常见的实体肿瘤，主要特征是缺氧和广泛的肿瘤血管生成。在缺氧条件下，人神经母细胞瘤细胞中MALAT1表达显著上升，并且诱导内皮细胞迁移、侵袭和血管形成；与此同时，MALAT1也可通过刺激FGF2表达增加，从而促进肿瘤血管生成[32]。

2.4 MALAT1与结直肠癌血管生成在结直肠癌组织中，Yes相关蛋白1(Yes-associated protein 1，YAP1)可诱导MALAT1吸附miR-126-5p以促进VEGF-A等相关分子的表达，通过YAP1-MALAT1-miR-126-5p通路调控结直肠癌血管生成和上皮-间充质转化，为大肠癌的治疗提供了新的生物标志物和治疗靶点[33]。

2.5 MALAT1与骨肉瘤血管生成骨肉瘤作为起源于骨的最常见恶性肿瘤，好发于青少年时期，预后较差。在骨肉瘤中，MALAT1可诱导血管生成因子(包括VEGF-A和FGF2)的表达，进而发挥促血管生成作用[15]。也有学者发现，MALAT1可通过与miR-150-5p结合促使VEGF-A表达上升，从而诱导骨肉瘤血管生成[34]。因此，MALAT1被认为是预防骨肉瘤进展新的治疗靶点。

2.6 MALAT1与乳腺癌血管生成在乳腺癌患者血清中MALAT1呈高表达状态，被作为早期乳腺癌筛查的潜在指标，和影响患者预后的独立因素[35]。Huang等[7]发现乳腺癌中MALAT1高表达与肿瘤血管生成关系密切，敲除乳腺癌细胞中MALAT1后可显著抑制血管内皮细胞增殖、迁移和管状结构形成，这一机制可能与MALAT1和miR-145相互作用降低了血管生长因子的表达有关。

3 MALAT1参与肿瘤血管生成的可能机制

MALAT1的功能发挥主要取决于其自身基因序列中两个独立的结构域，指导其定位于核小斑。作为储存、加工mRNA前体剪切因子的重要场所，核小斑在MALAT1前体加工中起到重要作用[36]。成熟MALAT1转录本3’末端的三螺旋结构可促进mRNA翻译等相关结构的发现为MALAT1后续功能研究奠定基础。

3.1 MALAT1发挥竞争性内源性RNA作用微小RNA(microRNA，miRNA)是一类内源性、保守长度为20～24个核苷酸的非编码小RNA分子。MALAT1作为竞争性内源性RNA可与miRNA相互作用，发挥“miRNA海绵”的功能，通过互补配对，起到抑制miRNA表达及其对靶基因的负向调控作用[37]。研究[38]发现，MALAT1可抑制miR-92a的表达，抵消miR-92a对血管内皮中Krüppel样转录因子2表达的抑制作用，从而诱导血管生成。Sun等[39]发现，抑制血管内皮细胞中MALAT1的表达，可抑制内皮细胞的增殖，其机制与MALAT1和miR-320a相互作用有关。

研究[40]发现，在缺氧复氧诱导的血管内皮细胞损伤实验中，MALAT1也可通过与miR-320a相互作用调节血管生成。在肝细胞癌中MALAT1可与miR-140相互作用，共同参与血管生成的调节作用[6]。在乳腺癌中MALAT1与miR-145相互作用，通过调节VEGF的表达水平，实现对肿瘤血管生成的调控作用[7]。

3.2 MALAT1与DNA甲基化DNA甲基化是一种表观遗传修饰，也是一种基因表达调控方式，在甲基转移酶的作用下，将甲基转移到胞嘧啶-鸟嘌呤双核苷酸(CpG)中的胞嘧啶5号碳位上，通过改变局部染色质的结构影响基因的表达[41]。表观遗传修饰是指在遗传表现和基因表达发生可遗传的改变，而DNA序列不发生改变，主要包括DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、ncRNA等修饰形式[42]。

MALAT1作为首个报道的lncRNA，既可参与基因剪切也可参与表观遗传[43]。研究[44]发现，lncRNA可以通过与DNA甲基转移酶DNMT1结合的模式，参与DNA甲基化，且这种作用机制在其他基因中也普遍存在。在基因组中，CpG密集的区域称为CpG岛。一般情况下，肿瘤组织中抑癌基因CpG岛是高甲基化的，临近基因无法正常表达；相反，癌基因CpG岛是低甲基化的，促使癌基因表达，两者均可促进肿瘤的发生、发展。研究[45]发现，MALAT1在乳腺癌组织中表达较癌旁正常组织高，而MALAT1甲基化水平较癌旁正常组织低，结果提示MALAT1基因启动子DNA甲基化是导致MALAT1表达下调的重要机制，并对乳腺癌的发生发展起到抑制作用。

4 总结与展望

MALAT1在甲状腺癌、肝细胞癌、神经母细胞瘤等多种肿瘤组织中表达，参与肿瘤血管生成等生物学行为的调节。目前关于MALAT1参与调节肿瘤血管生成的研究相对较少，参与肿瘤血管生成调节的机制主要有2种，一是发挥竞争性内源性RNA作用，二是通过DNA甲基化对基因表达进行调控。虽然关于MALAT1作用机制的研究报道较多，但MALAT1在肿瘤血管生成中具体的调节机制、作用靶点仍不十分明确。MALAT1介导的DNA甲基化能否应用到肿瘤的防治和新药开发中、不同肿瘤中作用机制是否可以通用等问题还有待进一步验证。总之，MALAT1在不同肿瘤中发挥的作用是多样的，这也为临床以MALAT1为靶点抗肿瘤血管生成治疗带来了新的挑战。今后随着MALAT1参与调节肿瘤血管生成机制的进一步阐明，也将为肿瘤患者的靶向治疗带来新的希望。