长链非编码RNA在肝细胞肝癌中的研究进展

王丽萍, 周东杰, 金 鑫, 鲁 军,吴 挺, 胡序明, 崔恒宓

(1. 扬州大学临床医学院, 江苏 扬州, 225001;2. 扬州大学表观遗传学与基因组学研究所, 江苏 扬州, 225001)

肝细胞肝癌(HCC)是常见的消化系统恶性肿瘤之一，具有早期不易发现、易转移、术后复发率高、致死率高等特点，对患者的健康与生命造成了严重的威胁。目前，诱发HCC的主要危险因素包括乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精性肝硬化、长期进食黄曲霉素污染食品、肝脏遗传性疾病等[1]。HCC的发病机制十分复杂，例如抑癌基因的失活、JNK1和Wnt信号通路相关癌基因的激活等均可导致肿瘤的发生。目前，临床医师多根据不同分期方案如巴塞罗那临床肝癌(BCLC)分期、肿瘤-淋巴结-转移(TNM)分期、日本肝病学会(JSH)分期等对HCC进行分期，并据此指导治疗方案(包括外科手术切除、肝移植术、消融治疗、导管动脉化疗栓塞、系统抗肿瘤治疗等)的选择和预后的评估[2], 但HCC患者的预后通常很差。近年来，随着高通量测序技术的发展，曾经被认为是“无用序列”的长链非编码RNA(LncRNA)得到医学界人士的广泛重视, LncRNA在多种肿瘤中的表达水平存在差异，包括HCC、乳腺癌、肺癌等[3]。作为重要的功能性调节分子, LncRNA参与调控肿瘤细胞的生长与侵袭。本综述基于现有文献对LncRNA的功能及其在HCC发生发展中的作用进行阐述，并分析LncRNA对HCC的诊断与治疗潜力，旨在为HCC的基础研究和临床医学研究提供参考依据。

1 LncRNA概述

目前，人类基因组中的基因大部分为非编码基因，而能够编码蛋白的基因仅有2%[4]。非编码RNA根据核苷酸长度可分为微小RNA(miRNA)、LncRNA和环状RNA[5-6], 非编码RNA中有80%是LncRNA。LncRNA是指长度超过200 nt, 开放阅读编码框小于100 nt的非编码RNA。LncRNA的结构与信使RNA(mRNA)比较相似，其内部存在启动子，并发生剪接、加帽、多聚腺苷酸化和编辑等，因此其表达具备时间特异性和空间特异性[7]。尽管在人类细胞中LncRNA较mRNA多样化，但其表达水平较低。1990年, LncRNA H19最早在胎儿肝脏组织中被发现，其可通过降低胰岛素样生长因子2(IGF2)的表达来限制器官的生长[8]。随后有研究[9]发现, LncRNA XIST可介导X染色体失活。迄今为止，临床已发现超过50 000个基因可转录LncRNA, 且该数量仍在快速增长[10], 此外LncRNA表达在不同的组织与肿瘤中存在差异。近年来，随着全基因组测序、基因芯片技术的飞速发展，研究[11]发现LncRNA在人体内起着关键的调节作用，包括参与调节染色质重塑、基因的转录控制、mRNA转录后加工、调节蛋白质功能、参与细胞间信号转导等一系列生理过程。

2 LncRNA与HCC

LncRNA在HCC中表达异常，并通过不同的分子机制参与肿瘤的发生、发展及预后等进程，但目前大多数LncRNA在HCC中的作用途径尚未阐明。LncRNA对HCC发展的不同作用是由其表达水平决定的，通常高表达的LncRNA能够促进HCC的发生和发展。YUAN S X等[12]研究显示, LncRNA DANCR在HCC中高表达导致钙黏蛋白相关蛋白(CTNNB1)水平升高，从而激活Wnt信号通路，促进肿瘤细胞的形成，并增加肝脏转移与肺转移。此外，KLEC C等[13]发现LncRNA HULC的高表达能够促进HCC的生长、转移和耐药; 与高表达作用相反，在HCC中低表达的LncRNA发挥着与抑癌基因相似的作用，比如低表达的LncRNA LET通过与白细胞介素增强因子3(ILF3)/核因子90(NF90)竞争性结合，下调缺氧诱导因子-1a(HIF-1a)和细胞分裂周期蛋白42(CDC42)表达，从而抑制肿瘤的转移[14]。

2.1 LncRNA在HCC中的作用

2.1.1 与DNA结合: 高通量研究发现，多种核LncRNA可与DNA结合而重塑染色质结构和表观遗传修饰，两者的相互作用位点可能位于某些基因的启动子区或其他DNA调控序列(如增强子)中，从而调控基因表达。HCC形成过程中可观察到异常的染色质标记, LncRNA与DNA形成杂合体可改变染色质结构，引起DNA甲基转移酶(DNMTs)、zeste同源蛋白2增强子(EZH2)、组蛋白去乙酰化酶(HDACs)等表观遗传修饰因子的异常调控基因表达，或在空间上将启动子和增强子结合在一起调节转录活动。众所周知，多梳蛋白抑制复合物2(PRC2)是一种表观遗传抑制因子，在HCC发展过程中LncRNA PRC2通过蛋白H3第27位赖氨酸上三甲基化(H3K27me3)的方式诱导外显性转录抑制[15]; LncRNA TRERNA1表达升高通过募集组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶2(EHMT2)到钙黏蛋白1(CDH1)启动子区域二甲基化组蛋白3赖氨酸9(H3K9)而抑制CDH1的表达，促进肝癌细胞的转移与侵袭[16]。

2.1.2 改变miRNA的表达与活性: 根据碱基互补配对原则，不同RNA之间可相互结合而调节细胞功能。miRNA是另一类调节mRNA转录后表达的非编码RNA，LncRNA与miRNA相互作用可抑制miRNA与其自身靶标即miRNA海绵(也称竞争性内源性RNA, ceRNA)的结合, LncRNA可通过表观遗传机制调节miRNA转录。研究[17]表明, LncRNA HUL可通过上调DNA甲基转移酶1(DNMT1), 诱导启动子的高甲基化而降低微小RNA-9(miR-9)的表达; LncRNA MALAT-1可以与微小RNA-143-3p(miR-143-3p)竞争性结合，影响抑癌基因ZEB1的表达，从而促进HCC的发展[18]。SNHG6-003是具有致癌功能的LncRNA，其高表达与肿瘤进展和预后密切相关。LncRNA SNHG6-003在HCC中表达异常上调，其可通过靶向结合微小RNA-26a/b(miR-26a/b)调控转化生长因子β激活激酶1(TAK1)的表达，最终促进HCC细胞增殖、抑制细胞凋亡及增强耐药性等[19]。

2.1.3 调节mRNA稳定性: LncRNA能够与mRNA直接结合并调节mRNA的稳定性与定位。LncRNA ATB 可通过直接结合并稳定白细胞介素-11(IL-11)mRNA并刺激自分泌的IL-11产生，这种结合建立了IL-11的自分泌诱导和转录激活因子3(STAT3)信号的前馈激活，促进了肿瘤细胞的转移[20]。相关研究[21]还发现, LncRNA MALAT1可通过蛋白质中间体间接与新生的pre-mRNAs相互作用，从而定位到活跃的染色质位点，以调节mRNA稳定性。

2.1.4 调节蛋白质稳定性与活性: LncRNA可调节蛋白质泛素化，并影响泛素蛋白酶体介导的蛋白质降解。研究[22]发现, LncRNA PVT1通过上调核仁蛋白2(NOP2)的表达，促进肝癌的发生与发展，若敲减NOP2的表达，则抑制了LncRNA PVT1的促癌作用，此外LncRNA-PVT1高表达与HCC临床预后差密切相关。LncRNA可与蛋白质结合改变蛋白质的定位或活性，并可影响蛋白质复合物的形成与分离而发挥各种生物学功能。多种HCC相关蛋白的亚细胞定位与LncRNA直接相关，如与HCC间充质干细胞(MSC)共同培养的HCC-MSC可促进上皮-间充质细胞转化(EMT)与肝脏肿瘤的发生。高表达的LncRNA-MUF(MSC上调因子)可竞争性结合微小RNA-34a(miR-34a)激活Wnt/β-catenin信号通路而促进EMT。相反，在HCC细胞中敲降LncRNA-MUF，可有效抑制LncRNA介导的EMT过程及抑制肿瘤形成[23]。

2.2 LncRNA在HCC中的诊断与治疗潜力

目前临床主要依据高危因素HBV或HCV感染，动态增强CT、MRI等影像学检查及血清学分子标志物甲胎蛋白(AFP)相结合对HCC进行诊断，虽可以进一步提高HCC的早期诊断率，但HCC患者的预后仍较差。多种LncRNA在HCC组织中异常表达，参与调节肿瘤细胞的增殖、分化、血管生成及侵袭与转移。研究[24]发现，血浆中存在HCC相关的稳定表达的LncRNA, 其易于获取，具有作为肿瘤标志物的潜力。肝癌高表达转录本(HULC)是首个被发现在HCC组织中表达显著升高的LncRNA之一，在HCC患者血浆中有较高的检出率，并与HBV感染呈正相关，故HULC可作为HCC新的血浆肿瘤标志物[25]。吴建刚等[26]研究发现, AFP呈阴性的HCC患者血浆中LncRNA HOTTIP表达水平较对照组显著升高，且LncRNA HOTTIP表达水平与患者淋巴结转移及TNM分期呈线性相关，提示血浆LncRNA HOTTIP可作为诊断HCC和评估肿瘤细胞转移的重要指标。有些LncRNA在其他肿瘤组织中也会出现表达异常，故可将其与HCC生物标志物AFP联合应用进行诊断。例如，将LncRNA UCA1和WRAP53与AFP相结合，其敏感性可达100%[16, 27]。同样，另外2种LncRNA PVT1和uc002mbe. 2与AFP联合应用也被证明在HCC诊断中显著优于单独应用AFP[28]。

LncRNA主要通过影响HCC细胞的增殖、凋亡、侵袭和转移等生物学功能而调控肿瘤的发展，因此, LncRNA靶向治疗为HCC的治疗提供了新的方向。还有研究[29-30]发现, LncRNA HOTAIR可通过抑制微小RNA-217(miR-217)增强HCC患者对索拉非尼的耐药性，还可通过调节miR-34与蛋白激酶B(Akt)磷酸化以及与Wnt/β-catenin信号的相互作用，减轻HCC对紫杉醇的耐药[30]。

3 展 望

HCC是临床常见的消化系统恶性肿瘤之一，具有恶性程度高、侵袭性高和致死率高等特点。目前，早期HCC的治疗方式主要为手术切除，晚期HCC则采取综合治疗，尽管如此，患者的生存率仍然较低。近年来, LncRNA逐渐成为HCC研究领域的热点，其在HCC的发生、发展、侵袭、转移和治疗等方面发挥着关键性作用，故LncRNA有望应用于HCC的早期诊断、治疗及预后评估。今后，临床研究人员需结合细胞生物学、蛋白组学等技术，更加深入地探索LncRNA在HCC发展过程中的作用机制，从而为HCC的早期诊断和治疗提供有效的分子标志物，改善HCC患者的预后和生存质量。