长链非编码RNA对肺癌发生、发展、诊断及预后评估作用的研究进展*

陈 宇 综述,张艳亮审校

昆明医科大学第一附属医院医学检验科/云南省检验医学重点实验室/云南省医学检验临床研究中心/云南省临床检验诊断省创新团队，云南昆明 650000

肺癌是指起源于肺部支气管黏膜或腺体的恶性肿瘤，可分为非小细胞肺癌(NSCLC)和小细胞肺癌(SCLC)，其中NSCLC约为85%，是最常见的病理类型。长期以来，肺癌都是世界范围内发病率极高的恶性肿瘤，且是癌症患者死亡的最主要原因。2021年统计数据显示，肺癌患者约占癌症相关死亡人数的22%，5年生存率仅21%[1]。发病机制的阐明对肺癌的早期诊断及有效治疗意义重大。近年来，lncRNA在肿瘤发生、发展中的作用引起了研究人员的广泛关注。lncRNA是一类转录本超过200个核苷酸、不具有或仅具有有限编码功能的内源性单链RNAs[2]。早期研究认为lncRNA是基因转录的“噪音”“垃圾”。现有研究表明异常表达的lncRNA可通过表观遗传调控、选择性剪接、微小RNA(miRNA)样分子等多种机制在包括肺癌在内的多种肿瘤的发生、发展中发挥重要作用[3]。因此，了解lncRNA影响肺癌发生、发展的研究进展对评价lncRNA在肺癌诊疗中的潜在应用价值具有重要意义。

1 lncRNA作用机制概述

随着转录组测序的发展，越来越多的非编码RNA被发现，其中lncRNA约占68%[4]。近年来，研究发现少数lncRNA具有小开放阅读框，可以翻译成具有生物活性的多肽[5]，如LINC00460在一定条件下可以编码小肽，但其中的分子机制尚不清楚[6]。而绝大多数lncRNA虽然不能编码蛋白质，但能通过转录前水平、转录水平和转录后水平调控基因表达，进而参与细胞生物学过程[7]。

1.1转录前水平调控 许多lncRNA可以招募染色质修饰复合物到特定DNA上，调节染色质上的核小体定位或组蛋白修饰，实现从转录前水平调控基因转录。例如，长链非编码RNA 肺腺癌转移相关转录本1(lncRNA MALAT1)过表达能将染色质修饰复合体招募到结节硬化复合物2蛋白(TSC2)基因的启动子区域，从而抑制TSC2基因转录[8]。一些lncRNA能通过表观遗传途径影响基因前转录，甲基化是常见的表观遗传修饰方式。lncRNA MIR210HG能与DNA甲基转移酶(DNMT1)结合，促进电压依赖性钙通道的辅助亚基(CACNA2D2)启动子区域的甲基化，抑制CACNA2D2基因表达[9]。lncRNA二肽基肽酶10的反义RNA1(DPP10-AS1)和蛋白编码基因DPP10在肺癌中协同上调且二者存在4个共同的甲基化位点，DPP10-AS1可调节DPP10的甲基化状态[10]。

1.2转录水平调控 基因转录的过程需要多种因子如转录因子、聚合酶、增强子等的参与，lncRNA能与这些因子结合并调控其活性，从而影响基因转录水平。lncRNA叉头框蛋白C2的反义RNA1(FOXC2-AS1)能与转录因子FOXC2形成RNA-RNA双链结构，增加FOXC2的表达，进一步促进ATP结合盒亚家族B成员1(ABCB1)基因表达[11]。也有研究表明在热休克过程中，lncRNA可与RNA聚合酶Ⅱ直接接触，抑制特定mRNA的转录[12]。

1.3转录后水平调控 lncRNA能以碱基配对的方式与其他RNA或DNA特异性结合，且这种配对能发生在基因表达的任何时间点，因此lncRNA能影响mRNA的转录、加工、编辑、翻译或降解。lncRNA WT1-AS在NSCLC中表达下调，lncRNA尿路上皮癌原基因1(UCA1)在NSCLC中表达上调，二者呈负相关。而WT1-AS的过表达使UCA1的表达受到抑制；UCA1可促进NSCLC细胞增殖、迁移和侵袭，而WT1-AS则通过下调UCA1并促进p53表达抑制这些过程[13]。另外，lncRNA可以通过与miRNA的5′端序列结合，作为miRNA的竞争性内源RNA(ceRNA)，影响miRNA对下游mRNA的调节作用。lncRNA生长抑制特异性基因(5GAS5)通过影响miR-23a的表达，从而调控自噬相关基因3(ATG3)表达[14]。类似地，miR-365也能靶向ATG3 mRNA的3′非编码区，抑制其表达，而lncRNA浆细胞瘤多样异位基因1(PVT1)可作为miR-365的ceRNA降低其对mRNA的作用，从而上调ATG3基因表达[15]。

2 lncRNA在肺癌发生、侵袭转移和耐药的作用

近年来不断有研究通过高通量测序技术以及生物信息学分析等陆续发现了众多在肺癌中表达失调的lncRNA，这些lncRNA与肺癌的发生密切相关，且通过功能研究发现它们能够影响肺癌的侵袭转移和耐药等生物学特性。

2.1lncRNA与肺癌的发生 肺癌的发生是一个多基因参与的复杂生物学过程，目前已发现许多lncRNA在肺癌组织中差异表达，它们可能在肺癌发生、发展中扮演重要角色。张艳秋[16]利用癌症基因组图谱(TCGA)数据库和表达谱芯片分别筛选与肺癌相关的差异表达lncRNA，并综合分析筛选出11个异常表达的lncRNA。WANG等[17]对从高通量基因表达(GEO)数据库筛选得到新的肺癌相关lncRNA AC079630.4，并对其进行生物信息学分析预测其潜在功能，发现AC079630.4主要与细胞凋亡以及肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)信号通路相关，且经细胞功能实验验证，AC079630.4过表达可显著抑制肺癌细胞的增殖和克隆，上调TRAIL受体的表达，因此AC079630.4在肺癌发生中起着抑制因子的作用。WANG 等[18]采用生物信息学方法筛选并在59对肺腺癌及癌旁组织中验证，发现了3种表达上调且与患者总体生存率呈负相关的lncRNA(CASC8、LINC01842、VPS9D1-AS1)。其中VPS9D1-AS1通过发挥ceRNA的功能，靶向miR-532-3p并正向调节高迁移率族蛋白A2(HMGA2)蛋白的表达，促进NSCLC的发生发展[19]。

高通量测序技术的应用为寻找与肺癌相关的lncRNA提供了便捷，但筛选出的许多lncRNA具体功能和机制还不清楚。肺癌的发生可能涉及多种lncRNA，这些lncRNA是否存在以及如何发挥作用也尚未可知，仍需进一步研究。

2.2lncRNA与肺癌的侵袭转移 侵袭和转移是恶性肿瘤的一大特征，也是肿瘤复发的最主要原因之一，且肺癌患者即使手术切除原发病灶后仍可能复发，这涉及多种生物学过程如上皮间质转化(EMT)、血管生成等，而lncRNA可调节这些过程从而参与肺癌细胞的侵袭转移。

转化生长因子(TGF)是EMT过程的重要作用因子。肝细胞癌预后不良相关lncRNA(lncRNA AWPPH)在发生转移的NSCLC患者中显著上调，并能促进细胞TGF-β1表达，而抑制TGF-β1能减低AWPPH对NSCLC侵袭转移的促进作用，提示AWPPH过表达可能通过激活TGF-β1信号通路参与EMT过程，促进NSCLC的侵袭转移[20]。lncRNA X-非活性特异转录物(XIST)在肺癌中过表达，可作为ceRNA下调miR-367/141的表达，从而增加E盒结合锌指蛋白(ZEB蛋白)的表达，促进EMT过程[21]。LIU等[22]同样对XIST进行了研究，他们的结果显示XIST通过影响细胞增殖发挥作用，敲低XIST后，细胞周期相关蛋白表达量减少，细胞增殖受到抑制，细胞存活率降低。类似地，lncRNA生长停滞特异性转录物5(GAS5)也能同时影响细胞凋亡和侵袭转移。GAS5在肺癌中低表达，过表达GAS5可吸附miRNA-29-3p从而促进抑癌基因磷酸酯酶与张力蛋白同源物(PTEN)的表达，抑制磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)和蛋白激酶B(AKT)蛋白磷酸化，进而抑制静脉内皮细胞的增殖，并促进其凋亡[23]。GAS5还能诱导EMT过程中上皮标志蛋白E-钙黏蛋白表达并抑制间质标志蛋白N-钙黏蛋白表达，抑制细胞侵袭转移[24]。

目前研究显示，lncRNA在肺癌细胞侵袭转移中的确发挥重要作用，但其中的具体机制尚未完全阐明，不同研究人员对同一lncRNA进行研究时，可能会发现其发挥生物学功能的途径有所不同。这可能是由于同一种lncRNA在肺癌中发挥作用时可能存在多种途径，最终都导致同样的促癌或抑癌作用。

2.3lncRNA与肺癌耐药 肺癌患者早期虽可手术切除治疗，但事实上许多患者确诊时已进展到了中晚期，没有手术指征或已发生转移，仍需靶向治疗或化疗。抗癌药的使用前期虽取得了一定的临床疗效，但患者却也逐渐产生了耐药性，这一过程lncRNA也参与其中。

顺铂是目前应用于晚期肺癌的标准抗癌药，顺铂的抗肿瘤作用主要是通过与DNA结合形成复合物，阻碍其复制和转录，并激活各种信号通路，最终导致细胞凋亡[25]。lncRNA能影响这些通路从而参与耐药。如AKT/mTOR信号通路的激活可抑制细胞凋亡、促进细胞增殖[26]。lncRNA核富集转录本1(NEAT1)可激活AKT/mTOR信号通路，促进肺癌细胞耐药[27]。miR-101-3p的表达促进肺癌细胞对顺铂敏感，且能有效抑制糖酵解，而lncRNA XIST可作为miR-101-3p的ceRNA，显著促进肺癌细胞的糖酵解，从而介导肺癌细胞对顺铂产生耐药[28]。有研究表明自噬也可改变NSCLC细胞对化疗的敏感性[29]。lncRNA膀胱癌相关转录物1(BLACAT)就通过调节自噬参与顺铂耐药，它作为ceRNA下调miR-17的表达，上调自噬相关蛋白的表达，促进自噬，参与顺铂耐药[30]。另外，除了顺铂，lncRNA也可诱导其他药物的耐药，如lncRNA代谢诱导的肿瘤激活因子1(MITA1)通过诱导肺癌细胞自噬促进吉非替尼耐药[31]。

总之，lncRNA可通过调节细胞凋亡、细胞自噬等参与NSCLC患者耐药的发生，对这些作用机制研究有助于寻找防止耐药发生的新方法。

3 lncRNA在肺癌诊断及预后评估中的价值

3.1lncRNA作为生物标志物诊断肺癌 目前临床诊断肺癌主要依靠支气管镜检、病理活检、肿瘤标志物检测和影像学检查。但肺癌患者早期缺乏典型的临床表现，影像学表现难以与炎症、结核等区别，且放射性物质对机体有害。支气管镜检和病理活检虽可作为金标准，但其具有侵袭性，患者依从性不高。而目前的肿瘤标志物由于灵敏度、特异度不高，诊断效能有限。因此探寻有效的早期诊断标志物仍是肺癌研究中的一大问题。

某些lncRNA能稳定地存在于人的血清或血浆中[32]，这为lncRNA作为肺癌的诊断标志物提供了可能。XIE等[33]构建了由lncRNA SOX2重叠转录本(SOX2OT)、INK4基因座的一种反义非编码RNA(ANRIL)与常规肺癌标志物癌胚抗原(CEA)、细胞角质蛋白19片段抗原21-1(CYFRA21-1)、鳞状细胞癌抗原(SCCA)联合诊断NSCLC的诊断模型，其诊断效能明显优于单独使用一种标志物；不仅如此，该研究还验证了血清经过室温孵育不同时间以及反复冻融不同次数后SOX2OT和ANRIL的稳定性，结果显示SOX2OT和ANRIL的相对表达水平没有明显变化。TBILA和AGAP2-AS1可能作为NSCLC的潜在诊断标志物，虽然与单独检测相比，二者联合检测不能提升诊断效能，但与CYFRA21-1联合检测能提高准确性[34]，可这项研究并未验证TBILA和AGAP2-AS1在血清中的稳定性。除了寻求血清中游离lncRNA，研究人员也在努力探索血细胞中的lncRNA作为标志物的可能性。在肿瘤发展过程中，血小板受到癌细胞的影响可改变其分子表达，肺癌和早期肺癌患者血小板中的lncRNA linc-GTF2H2-1和RP3-466P17.2都显著下调，而ST8SIA4-12显著上调，将三者联合检测比单独检测对肺癌和早期肺癌的诊断效能均有提高；此外，联合检测linc-GTF2H2-1和CEA、CYFRA21-1、神经元特异性烯醇化酶(NSE)能有效鉴别早期和晚期肺癌[35]。

由此可见，就诊断效能来说，lncRNA有望成为新的肺癌诊断标志物，且与常规肿瘤标志物或多种lncRNA联合检测优于单独检测。但lncRNA毕竟是RNA的一种，由于RNA酶的广泛存在，不能保证血清中所有游离lncRNA均稳定存在，因此在将其作为诊断标志物前还需要验证其稳定性。另外，血细胞如血小板中也存在可能作为诊断标志物的lncRNA，这为发掘新的肺癌标志物提供了新思路。

3.2lncRNA与肺癌预后相关 肺癌患者预后差主要是由于早期不易确诊、易复发转移、化疗耐药等，因此与侵袭转移、耐药机制相关的lncRNA都可能与预后密切相关。预后差的肺癌患者通常TNM分期较晚，且已发生淋巴结转移，许多lncRNA与这些临床病理特征相关，可能是肺癌预后差的独立危险因素。

例如，lncRNA PVT1在肺癌中表达上调，与PVT1低表达相比，高表达的肺癌患者预后更差[36]。lncRNA DLX-AS高表达与肺癌细胞分化程度及TNM分期显著相关[37]。lnRNA结合蛋白转录因子亚基β1-内含子转录本1(GABPB1-IT1)在NSCLC患者中低表达，且TNM分期高者较分期低者表达水平更低，而高表达者的总体生存率高于低表达者，提示GABPB1-IT1可能作为NSCLC患者的预后标志物[38]。

这些研究说明，lncRNA与肺癌患者预后具有一定相关性，寻找与肺癌TNM分期、淋巴结转移等病理特征相关的lncRNA并应用于临床监控将有助于及时评估患者预后。

4 小结与展望

近年来，基因芯片和高通量测序技术的发展逐步成熟，在肺癌中表达失调的lncRNA越来越多地被发现。但对于这些lncRNA的功能机制研究就相对滞后，绝大多数与肺癌相关的lncRNA的生物学效应尚未了解完全，以及是否能用于临床诊断和预后判断也需要经过大量验证。但毋庸置疑的是，lncRNA与肺癌关系密切，是肺癌潜在的生物标志物，相信随着研究的深入，lncRNA能为肺癌的诊疗及预后判断提供新途径。