LINC01559在恶性肿瘤中的研究进展

李祥,郭燕,仓顺东

(河南大学人民医院/河南省人民医院 肿瘤中心,河南 郑州 450003)

恶性肿瘤是导致人类死亡的主要原因之一,我国每年新发肿瘤患者高达数百万例[1]。众所周知,大多数恶性肿瘤早期症状不明显、病情进展快以及缺乏有效的治疗手段,导致肿瘤已经成为威胁国民健康的首要问题,因而寻找有效的生物标志物及治疗靶点成为肿瘤治疗的关键。

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNAs)是一种长度超过200个核苷酸、无蛋白质编码功能的RNA转录本,是RNA聚合酶Ⅱ的转录产物。它通过结合RNA、DNA和蛋白等分子,在转录及转录后水平、翻译及翻译后水平调控基因的表达[2]。越来越多的研究发现lncRNAs可通过影响不同的靶点和信号通路发挥促癌或抑癌的作用,从而影响恶性肿瘤的发生和发展[3-4]。其中,LINC01559(long intergenic non-protein coding RNA 1559,LINC01559)是一种新的长链非编码RNA,其主要分布在细胞质中。近年的研究发现在胃癌、胰腺癌、肺癌和乳腺癌等多种恶性肿瘤中LINC01559均呈现异常高表达,并通过调控癌细胞的增殖、侵袭、转移及耐药等生物学过程参与恶性肿瘤的发生发展。此外,LINC01559在恶性肿瘤中的作用机制主要是可作为竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA, ceRNA),从而结合miRNA,进而调控mRNA的基因表达。

本综述旨在总结LINC01559在多种肿瘤中的表达、生物学功能及作用机制,从而为LINC01559成为恶性肿瘤新的诊断和治疗靶点提供重要的理论参考和依据。

1 LINC01559与消化系统恶性肿瘤

1.1 胰腺癌胰腺癌是恶性程度最高的消化系统恶性肿瘤之一,5 a生存率低于10%[5]。有研究发现,与正常胰腺细胞相比,LINC01559在胰腺癌细胞系中表达呈显著性上调,LINC01559基因的敲除不仅可抑制胰腺癌细胞的增殖和迁移,而且可诱导癌细胞凋亡的发生[6]。通过裸鼠皮下成瘤实验发现,敲低LINC01559导致体内肿瘤生长速度减慢、体积缩小及质量减轻,探索机制发现LINC01559与miR-607在胰腺癌细胞中相互作用,当胰腺癌细胞过表达miR-607时,LINC01559的表达被抑制,反过来,在LINC01559被抑制时miR-607的表达增强[6]。基于此,通过数据库分析及荧光素酶报告实验进一步发现Yes蛋白(Yes-associated protein,YAP)是miR-607的下游靶点,是胰腺癌进展中的关键癌蛋白,该研究除了证实YAP是LINC01559/miR-607轴调控胰腺癌进展的下游靶点,还发现LINC01559也可以直接促进胰腺癌细胞中YAP的表达进而促进胰腺癌的发生与发展[6]。

另有研究发现,LINC01559可作为ceRNA与miR1343-3p结合,抑制后者的表达,从而促进胰腺癌进展[7]。该研究通过数据库分析筛选出LINC01559的潜在靶点miR1343-3p,荧光素酶报告实验确定了LINC01559与miR1343-3p有相应的结合位点,细胞功能挽救实验表明,抑制miR-1343-3p的表达可以挽救敲低LINC01559对胰腺癌细胞增殖、迁移和侵袭能力的抑制作用[7]。进一步探讨机制发现RAF原癌基因丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶(Raf-1 proto-oncogene, serine/threonine kinase,RAF1)是miR-1343-3P的作用靶点,miR-1343-3P的过表达能抑制RAF1的表达,在胰腺癌细胞中RAF1的表达与LINC01559呈正相关,而与miR-1343-3p呈负相关,功能实验表明,RAF1的过表达可以部分逆转敲低LINC01559对癌细胞恶性表型的抑制作用[7]。既往有研究发现RAF1是RAF/MEK/ERK信号通路的重要组成部分,在包括胰腺癌在内的多种恶性肿瘤中呈高度表达[8-9]。后续Chen等[7]通过western blot实验验证了LINC01559的过表达能激活RAF/MEK/ERK信号通路,从而促进胰腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭,进而揭示了LINC01559可作为miR-1343-3p的ceRNA,使RAF1的表达上调,进一步激活RAF/MEK/ERK信号通路发挥促癌作用。

胰腺癌组织内存在明显的促结缔组织增生和缺乏充足血供,导致胰腺癌组织内缺氧的微环境的形成[10]。在此基础上有研究发现LINC01559能通过增强胰腺癌细胞中糖酵解能力进而促进胰腺癌的发生发展[11]。该研究首先通过生物信息分析LINC01559在糖酵解高组和糖酵解低组之间存在差异表达,敲低LINC01559能抑制胰腺癌细胞的糖酵解能力,进而使葡萄糖摄取减少、乳酸产生变慢和胞外酸化速率降低[11],而LINC01559调控糖酵解的作用机制有待进一步探索。

综上所述,LINC01559在胰腺癌中高表达,作为ceRNA通过LINC01559/miR-607/YAP以及LINC01559/miR-1343-3P/RAF1途径促进胰腺癌细胞增殖、迁移和侵袭,并且LINC01559能通过增强胰腺癌细胞中糖酵解能力进而促进胰腺癌的发生发展。LINC01559在胰腺癌的诊断、治疗和预后中有望成为一种新的生物标志物。

1.2 结直肠癌结直肠癌作为消化系统最常见的恶性肿瘤之一,是全球第三大常见癌症,也是癌症相关死亡的第二大原因[12]。在之前的研究中发现多聚ADP核糖聚合酶1(poly ADP-ribose polymerase 1,PARP1)可促进癌细胞的凋亡发生[13]。而人第10号染色体缺失的磷酸酶(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10,PTEN)通常作为一种癌症抑制因子促进下游蛋白AKT的磷酸化,抑制癌细胞的各种恶性生物学行为[14-15]。近期有研究探讨了LINC01559在结直肠癌中的表达及作用途径,揭示了其在PARP1/PTEN/AKT通路中的作用机制,该研究发现LINC01559在结直肠癌细胞和组织中高表达,同时LINC01559基因的敲除抑制了结直肠癌的增殖、迁移和侵袭能力[16]。随后进一步的机制研究发现miR-1343-3P上有LINC01559的结合位点,LINC01559能够通过竞争性结合miR-1343-3P上调PARP1的表达,从而通过PARP1/PTEN/AKT通路促进结直肠癌的发生发展[16]。然而有研究发现LINC01559在结直肠癌中低水平表达,其表达下调促进结直肠癌细胞体外增殖和转移以及体内结直肠癌的发生发展[17],进一步探讨机制发现miR-106b-5p上有LINC01559的结合位点,LINC01559通过竞争性结合miR-106b-5p上调PTEN的表达进而抑制结直肠癌进展。

综上所述,LINC01559可通过竞争性结合miR-1343-3p调节PARP1/PTEN/AKT通路促进结直肠癌的发生发展,而同时LINC01559通过调节miR-106b-5p/PTEN轴抑制结直肠癌进展。因此,LINC01559在结直肠癌中的表达及作用机制和途径有待进一步探索。

1.3 胃癌胃癌是发病率较高的一种常见的胃肠道肿瘤,尽管近年来该癌种的诊疗技术在不断的进步,但晚期或转移性胃癌患者的预后仍然很差[18]。有研究通过生物学信息分析发现LINC01559在胃癌组织中的表达高于正常胃组织,而且LINC01559高表达的胃癌患者预后不佳[19]。功能实验证明LINC01559在胃癌组织中的高表达促进胃癌细胞的增殖、迁移和干细胞分化,研究发现LINC01559可以通过外泌体从间充质干细胞转移到胃癌细胞,促进胃癌的进展[19]。磷酸甘油醛激酶1(phosphoglycerate kinase1,PGK1)是一种已知致癌基因[20-21],有报道发现PGK1能通过激活PI3K/AKT通路促进恶性肿瘤的进展[22]。LINC01559通过竞争性结合miR-1343-3p可上调胃癌细胞中PGK1的表达,从而激活PI3K/AKT通路促进胃癌细胞的增殖和迁移[19]。

近期有研究发现锌指E盒结合同源框1(zinc finger E-box binding homeobox 1,ZEB1)诱导的LINC01559可以通过募集胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白2(insulin like growth factor 2 mRNA binding protein 2,IGF2BP2)来稳定ZEB1的表达从而促进胃癌细胞的增殖、迁移和上皮向间充质转化(epithelial-to-mesenchymal transition,EMT)过程[23]。ZEB1是一种已知的转录因子,在恶性肿瘤中起到促进肿瘤进展的作用[24-25]。IGF2BP2是一种在肿瘤发生中起重要作用的RNA结合蛋白[26]。通过生信分析及荧光素酶报告实验发现ZEB1与LINC01559有相应的结合位点,ZEB1可促进LINC01559在胃癌细胞中的表达,当敲低LINC01559后,ZEB1在胰腺癌细胞中的表达水平也大大降低,在进一步探讨中发现LINC01559能与IGF2BP2结合,在此基础上,LINC01559可以通过募集IGF2BP2反向上调ZEB1的表达来促进胃癌细胞的增殖、迁移和EMT[23]。

综上所述,LINC01559在胃癌组织中表达上调,具有致癌作用,与胃癌患者的不良预后呈正相关。LINC01559可以通过竞争性结合miR-1343-3p上调PGK1而激活PI3K/AKT通路,以及通过结合IGF2BP2稳定ZEB1的表达促进胃癌的发生发展。LINC01559有希望作为未来胃癌治疗的生物标志物。

1.4 肝癌肝细胞癌恶性程度高,疾病症状隐蔽,病死率居世界第四[27]。有研究发现LINC01559在肝细胞癌组织中的表达显著高于癌旁正常组织,且高表达LINC01559的患者预后较差[28]。功能研究发现LINC01559基因的下调抑制了肝癌的生长、迁移和侵袭,进一步从LINC01559在肝癌中的潜在分子机制研究发现miR-511上存在LINC01559的作用靶点,抑制miR-511表达可提高肝癌细胞的存活率、迁移和侵袭能力,并且可部分恢复LINC01559基因敲除对肝癌细胞的抑制作用[28]。该作者通过生物信息学分析和荧光素酶报告实验确定了溶质载体家族38成员1(solute carrier family 38 member1,SLC38A1)是miR-511的直接靶标,并且SLC38A1在肝癌组织中的表达高于正常肝组织,敲低LINC01559可以降低SLC38A1的表达,在此基础上抑制miR-511可以消除这种作用,使SLC38A1的表达上调[28]。因此证明肝癌组织中存在LINC01559/miR-511/SLC38A1轴,LINC01559可以通过竞争性结合miR-511从而上调SLC38A1的表达,促进肝癌细胞的增殖、侵袭和迁移[28]。

综上所述,LINC01559在肝细胞癌中表达上调,且LINC01559的高表达与肝癌患者预后呈正相关。LINC01559可通过LINC01559/miR-511/SLC38A1轴促进肝癌的发生发展,为肝细胞癌的精准治疗提供新的选择。

2 LINC01559与呼吸系统肿瘤

肺癌是全球癌症患者最常见的死亡原因之一,肺癌早期症状不明显,晚期病情进展迅速,其5 a生存率仅为15%[29-30]。作为肺癌最常见的病理类型,肺腺癌的发病率正逐年上升。近期有研究通过肿瘤基因组图谱数据库获得了与肺癌相关的lncRNAs表达数据,并筛选出与自噬相关的lncRNAs,其中LINC01559是与肺腺癌自噬相关lncRNAs中表达差异最大的[31]。作者研究发现LINC01559可促进肺腺癌的淋巴结转移,影响患者的预后,通过功能实验发现LINC01559能促进肺腺癌细胞增殖和迁移,抑制细胞的凋亡,通过LINC01559、自噬和肺腺癌之间的相互作用发现LINC01559可通过增强肺腺癌细胞的自噬能力,发挥其促癌作用[31]。从机制上来讲,LINC01559可通过ceRNA影响RAB11A,从而调节肺腺癌的自噬[31]。RAB11A是一种参与调节自噬途径的蛋白质,有证据表明RAB11A是自噬体膜的一种成分,参与了自噬小体与溶酶体的结合过程,进而发挥促癌作用[32-33]。相关分析发现LINC01559和RAB11A之间存在很强的正相关性,通过数据库筛查发现它们都具有has-miR-1343-3p的miRNA结合域,has-miR-1343-3p可抑制LINC01559对肺腺癌的自噬作用。同时,在敲低LINC01559时,RAB11A的蛋白水平也降低,且当has-miR-1343-3p被抑制时,RAB11A的蛋白水平升高[31]。

综上所述LINC01559能通过竞争性结合has-miR-1343-3p上调RAB11A的表达增强自噬信号通路,促进肺癌细胞的增殖和迁移,这为肺腺癌的诊断和治疗提供了新的靶点。

3 LINC01559与乳腺系统肿瘤

三阴性乳腺癌是一种雌激素受体、孕激素受体和人表皮生长因子受体阴性的乳腺癌[34]。作为一种恶性程度较高的乳腺癌亚型,常规的内分泌治疗和表皮生长因子受体靶向治疗对其无效,寻找有效的治疗靶点是三阴性乳腺癌研究的热点。近期有研究发现LINC01559在三阴性乳腺癌组织中的表达显著高于癌旁正常组织,同时临床数据分析表明高表达的LINC01559与TNM分期呈正相关,而且高表达LINC01559的患者生存时间更短[35],该研究在机制方面的探索发现LINC01559在三阴性乳腺癌中的高表达主要是受到组蛋白修饰的调控,通过实验分析发现LINC01559与miR-3703p、miR-485-5p和miR-940有相应的结合位点,下调LINC01559的表达后能导致miR-370-3p、miR-485-5p和miR-940的表达明显上升,从而降低三阴性乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力,相反,下调这些miRNAs的表达可以显著挽救因LINC01559下调而降低的三阴性乳腺癌细胞的恶性表型[35]。

综上所述,LINC01559在三阴性乳腺癌中高表达,促进了三阴性乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。LINC01559可作为ceRNA结合miR-3703p、miR-485-5p和miR-940促进三阴性乳腺癌的生长和转移。

4 LINC01559与泌尿系统肿瘤

肾细胞癌是最常见的原发肾脏肿瘤[36],大约1/3的肾癌患者在晚期才被确诊,预后较差[37]。近期有研究通过相关数据库及临床标本分析总结了影响肾细胞癌的预后因素,并在此基础上筛选出包括LINC01559在内的9个lncRNA作为肾癌患者的预后标志物[38]。该研究发现患者婚姻状况、性别、年龄、肿瘤的大小、分级、分期和治疗方案都能影响肾细胞癌患者预后,而其中肿瘤组织学分型和病理分期对预后影响最大,因此研究进一步从肾细胞癌组织学分级为G4的Ⅳ期患者样本中筛查出表达较高的lncRNA,然后对这些lncRNA进行Cox单因素分析,最终确定与预后相关的9个lncRNA,包括KIAA2012、CCNT2-AS1、ITPKB-AS1、TBX2-AS1、NUTM2A-AS1、LINC02522、LINC02384、LINC01559和LINC00865[38]。其中LINC01559已经在既往研究中被发现可作为肾癌预后的非侵袭性指标[39]。在进一步的机制探索中发现LINC01559等lncRNAs能通过调节细胞有丝分裂和细胞周期相关信号途径参与肾癌的发生与发展[38]。

综上所述,根据LINC01559等相关lncRNA的表达水平可以预测高分期、高级别肾细胞癌患者的预后,有助于指导肾癌患者的治疗方案,对肾癌患者的预后做出更好、更客观的判断。

5 总结与展望

LINC01559作为一种新发现的lncRNA,在大多数恶性肿瘤中都表现为高表达,表现出“促癌基因”的特点,且与各种癌症患者的早期诊断及预后密切相关。LINC01559与肿瘤的相关性及其功能和作用机制已成为研究的热点,但是引起LINC01559在肿瘤中表达异常的具体机制仍不明确,限制了LINC01559在肿瘤早期筛查及后续治疗中的应用,还需进行临床多类型肿瘤及多样本的深入分析。随着人们对 LINC01559的关注及研究,其在肿瘤发生发展中的作用机制及诊疗价值将被不断发掘,有望成为临床肿瘤诊疗的新的生物标志物。