长链非编码RNA在乳腺癌的诊断和治疗中的最新进展

梁端林 魏杨辉 黄耀* 张卫星 李明

长链非编码RNA在乳腺癌的诊断和治疗中的最新进展

梁端林 魏杨辉 黄耀* 张卫星 李明

随着微阵列和深度测序等技术的进展，对非编码RNA（ncRNA）有了更深入的理解。研究发现只有<2%的总基因组序列是蛋白质编码基因，>98%的基因组转录ncRNA。在过去，ncRNA被视作“转录噪声”。但近来发现，ncRNA在细胞分化和机体生长和代谢中发挥关键的调节作用［1］。NcRNA由一些众所周知的RNA组成，如tRNA、snRNA、rRNA和snoRNA［2］。长链非编码RNA（lncRNA）是ncRNA中最大的家族，具有重要的生理功能。最近在多种癌症中检测到lncRNA，包括乳腺癌，其参与乳腺癌的多个生物学过程，可能成为癌症诊断，预后评估的潜在生物标志物和治疗的靶点，在不远的将来，其可能成为战胜乳腺癌关键［3］。

1 lncRNA的生物学特征

LncRNA是一类不编码蛋白质的RNA分子，长度200 nt至100 kb［4］。以前对lncRNA的研究中，对lncRNA及其生物学作用的描述较少，无足够的关于其功能的信息。近年来研究发现，大多数的lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ（RNA pol Ⅱ）转录，具有mRNA的部分特征，如5'端加帽，3'端多聚腺苷酸尾以及相似的剪切模式等［2，5］。lncRNA虽然序列保守性低，但多具有保守的二级结构、剪切方式及亚细胞定位。序列特异性和结构的保守性，表明lncRNA生物学功能的复杂多样性。根据转录本来源，将lncRNA分为5类：基因间lncRNA，基因内lncRNA，双向lncRNA，正义lncRNA，反义lncRNA。

2 lncRNA在乳腺癌发生、发展中的作用

LncRNA的许多生物学功能是未知的，最近的研究表明lncRNA和乳腺癌的发生和发展有密切联系。一些lncRNA在乳腺癌中异常表达，包括HOX转录反义基因间RNA（HOTAIR），肺腺癌转移相关转录子-1（MALAT-1），，生长阻滞特异性转录子-5（GAS-5），长应激诱导非编码转录子-5（LSINCT-5），类固醇受体RNA激活剂-1（SRA1），X非活性特异性转录子（XIST），H19和BC200［2，6］。一些lncRNA在某些细胞中特异性表达，可能成为其潜在的生物标志物或治疗靶点［7］。在本文中，作者简略的介绍一些lncRNA在乳腺癌中的表达及在乳腺癌进展中的作用，也讨论lncRNA的临床应用以及作为治疗人类乳腺癌新方法的潜力。见表1。

表1 一些参与乳腺癌进展的lncRNA

除了上述lncRNA分子外，越来越多的lncRNA，包括MEG3、LOC554202、CCAT2和linRNA-ROR等，也相继被发现在乳腺癌组织和癌细胞中异常表达，进而影响乳腺癌的发生和发展。

3 lncRNA作为乳腺癌诊断的生物标志物

可以用多种方法检测lncRNA转录产物，包括微阵列技术［8］，RNA测序，RT-PCR［9-11］，northern印迹杂交，原位杂交（FISH），RNA干扰（RNAi）和RNA免疫共沉淀测序（RIP），RNA结合蛋白免疫沉淀芯片（RIP-CHIP）［12-14］。

在多种癌症中均发现lncRNA的表达水平失调［15］。例如，DD3或PCA3，一种前列腺特异性lncRNA，被确定为早期检测前列腺癌的可靠肿瘤标志物［16］。此外，在前列腺癌早期筛查中，尿沉渣测DD3比血液更敏感［17］。BC200在浸润性乳腺癌［18］和其他肿瘤如卵巢癌、宫颈癌和肺癌中的表达高度上调。其在侵袭性乳腺癌中的高表达使其有望成为诊断标志物。HOTAIR的表达水平在原发性和转移性乳腺癌中均升高［19］。在乳腺癌组织中，同样观察到MALAT1 的中等或高水平表达［20］。有越来越多的证据表明乳腺癌细胞存在X染色体失活的改变［21］。在最近的一项研究中，研究了六种lncRNA：HOTAIR，H19，KCNQ1OT1，MEG3，MALAT1和ZFAS1，在45例乳腺癌患者正常乳腺上皮、导管原位癌（DCIS）和浸润性癌（IC）中的表达，结果表明H19和HOTAIR，尤其是KCNQ1OT1是潜在的乳腺癌诊断的生物标志物［22］。

lncRNA存在于体液中，是恶性肿瘤诊断和预后潜在的非侵入性生物标志物。例如，在最近的研究中，在乳腺癌患者和健康个体的血清中测量循环HOTAIR衍生的片段，结果显示HOTAIR循环DNA是乳腺肿瘤的潜在生物标志物［23］。研究人员研究了乳腺癌患者的循环血清中lncRNA RP11-445H22.4，数据表示lncRNA RP11-445H22.4可作为潜在的乳腺癌肿瘤标志物［24］。

4 lncRNA作为乳腺癌预后的生物标志物

在最近的研究中，BC040587在乳腺癌组织和乳腺癌细胞系中显著下调，因此，BC040587可能成为评估乳腺癌预后新的生物标志物［25］。HOTAIR和BC200在乳腺癌中上调，可用于预测乳腺癌患者的结果和肿瘤侵袭性［18］。最近，一项研究发现，与正常组织比较，在48个乳腺癌组织中SPRY4-IT1（PRY4内含子转录物1）的表达显著增加。此外，SPRY4-IT1的高表达水平与肿瘤大小和病理分期有关。因此，其可成为乳腺癌预后评估的生物标志物和乳腺癌治疗的靶点［26］。在另一项研究中，研究人员发现嗜酸性粒细胞个体发育转录物（EGOT）在乳腺癌组织中下调，并与肿瘤分期及乳腺癌患者的不良预后密切相关［27］。LINC 00472是一种新的lncRNA，研究结果表明，LINC 00472的表达上调预示乳腺肿瘤侵袭性小和更好的预后［28］。U79277是一种新的lncRNA，研究表明，U79277上调预示乳腺癌预后不良。

5 lncRNA在乳腺癌治疗中的临床应用

与蛋白质编码RNA比较，lncRNA更具有组织特异性，这种lncRNA的组织特异性使个体化用药和对局部肿瘤的早期检测成为可能，临床也可又来预测治疗效果和作为基因治疗的靶点［29］。随着时间流逝，发现更多的lncRNA参与乳腺肿瘤发生和发展。例如，Gupta等［19］的一项研究显示HOTAIR在转移性乳腺癌表达量是正常乳腺组织的上千倍，并且还显示高水平的HOTAIR表达是转移和死亡的重要预测物，独立于其他风险因素如肿瘤体积，激素受体状态和肿瘤分期。结肠癌相关转录物-2（CCAT-2），一种乳腺癌中的新型lncRNA，在三个原发性乳腺癌患者组中，两个组中显示过表达，可用于无转移患者生存预测，也可用于预测局部有淋巴结转移且接受辅助化疗的患者的总生存［30］。

Meng等［31］发现一组4-lncRNA标签可预测总体生存。4-lncRNA标签（AK024118，U79277，AK000974，BC040204）可以作为分子诊断标志物和治疗靶点，包括筛选出高风险患者进行辅助治疗。在最近的研究中发现GAS-5水平降低减少了乳腺癌细胞对诱导凋亡常规化疗药的应答，恢复GAS-5的表达可能对乳腺癌化疗有意义［32］。

IncRNA临床应用之一是应用RNAi介导的基因沉默来选择性沉默致癌性lncRNA。基因治疗是另一种治疗方法，通过向乳腺癌细胞递送抑癌lncRNA。然而，应当注意，在实施治疗性RNAi和基因治疗中仍存在许多技术挑战［14］。另一种策略是通过反义寡核苷酸（ASO）靶向作用于lncRNA，单链DNA或RNA分子可以高序列特异性结合其靶lncRNA，并通过RNAseH1激发其螯合［33］。该研究发现ASO阻断MALAT-1后，可预防肺癌细胞的转移。ASO可靶向作用于其它致癌性lncRNA，以限制其表达［34］。

6 结论

IncRNA作为基因表达的重要调节剂已经表现出多种功能，它们能够通过多种途径改变乳腺癌进展。大多数乳腺恶性肿瘤具有侵袭性，迫切需要找到具有高灵敏度和特异性的非侵入性生物标志物，以在早期检测出乳腺癌并监测其对治疗的应答。

虽然一些lncRNA已经显示出作为诊断标志物的潜力，可预测乳腺癌患者的分期、转移和评估患者预后，但是将lncRNA应用到临床中仍然存在着许多障碍。理想的lncRNA生物标志物需要在生物流体，如血浆和尿液中稳定的检出，但是循环lncRNA的稳定性仍是未知，此外，循环lncRNA的来源不易检出。lncRNA转录物及其转录后水平在疾病不同时期是波动的或难以确定的。最后，lncRNA作为生物标志物的可行性仍然需要进一步的临床实践和验证［35］。

基于RNA治疗学的新进展，引入lncRNA作为治疗的新靶点，可能为乳腺癌的安全和有效的治疗提供新的希望。检测循环肿瘤细胞的新技术可研究肿瘤的转移阶段。新的基因组编辑工具，如CRISPR / Cas9系统的应用可能为lncRNA研究铺平了道路。使用对某些lncRNA具有高亲和力和特异性的合成寡核苷酸，例如锁定核酸修饰的寡核苷（LNA），可以用于靶向修饰lncRNA的表达。高通量筛选lncRNA-蛋白质相互作用的小分子调节剂可以引入潜在的候选物以中断lncRNA-蛋白质相互作用或加载区域靶基因组改变lncRNA，靶向调节lncRNA-蛋白的相互作用，增加化合物特异性并减少脱靶效应，实现更有选择性的治疗效果。然而，在RNA治疗的发展中仍然存在许多共同的挑战，包括缺乏安全、特异、有效的递送方法，无确定的最佳剂量方案及防止脱靶效应。此外，使用RNAi技术难以靶向作用于lncRNA转录物，这可能是由于它们的分子量过大和粗放的二级结构。

目前，对lncRNA的了解越来越多，他们为癌症治疗和生物标志物提供了一个新的研究领域。仍需要更深入的研究，以了解lncRNA作为乳腺癌早期诊断生物标志物、评估患者预后标志物和治疗新靶点的潜力。本篇综述介绍了一些研究热门的lncRNA，在不久的将来，它们可能用于乳腺癌的临床筛查、诊断、治疗，在此之前仍需要做许多进一步的研究和临床实践。

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518033 广东医学院附属福田医院（梁端林）

518033 中山大学附属第八医院（魏杨辉 黄耀 张卫星 李明）

*通信作者