同源盒基因转录反义RNA在卵巢上皮性恶性肿瘤中的作用研究进展

王燕茹，卢德露，陈永林

(1.兰州大学第一临床医学院，甘肃 兰州 370000；2.兰州大学第一医院病理科，甘肃 兰州 370000)

卵巢上皮性恶性肿瘤是女性生殖系统常见的恶性肿瘤之一，其发病率居女性生殖系统恶性肿瘤第3位，但病死率居妇科恶性肿瘤的首位，对女性的生命造成了严重威胁[1-2]。约10%的卵巢上皮性恶性肿瘤与遗传基因的突变有关，其中以BRCA1/2突变研究最为深入，但卵巢上皮性恶性肿瘤的发生是一个多因素、多基因、多阶段的复杂的生物学过程，其病因及发生机制尚未明确。近年来，长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)在肿瘤发生、发展中的作用一直是肿瘤领域的研究热点。研究表明,同源基因转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)是第1个被发现具有反式调节作用的lncRNA，在维持肿瘤细胞的生长和增殖，提高肿瘤细胞的侵袭转移能力，诱导血管生成同时抑制肿瘤细胞的凋亡等方面具有重要意义[3]；HOTAIR异常表达在卵巢上皮性恶性肿瘤的发生、复发、转移及肿瘤耐药中起到重要作用[4]。本文就HOTAIR异常表达在卵巢上皮性恶性肿瘤发生、发展中的作用机制及其应用于临床的研究价值进行综述。

1 HOTAIR的基本结构和功能

HOTAIR在2007年由RINN等[5]首先报道，是参与人同源盒基因(homebox gene，HOX)调控的关键基因之一。HOTAIR位于同源盒基因C11( homebox gene C11，HOXC11)和同源盒基因C12(homebox gene C12，HOXC12)之间，在生理作用下可通过与多梳蛋白(polycomb group，PcG)中的核心蛋白复合体2 (polycomb repressive complex 2，PRC2)和赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1/沉默转录因子/共抑制蛋白复合体(lysine specific demethylase 1/repressor element-1-silencing transcription factor/corepressor of repressor element-1-silencing transcription factor complex,LSD1/REST/CoREST)相互作用，反式调控同源盒D基因簇(homebox D gene，HOXD)的表达。此外，HOTAIR与PRC2复合体相互作用，可在特定的基因位点招募PRC2介导组蛋白H3第27位赖氨酸上三甲基化(trimethylation of lysine 27 on histone 3,H3K27me3)修饰，促使该基因发生表达沉默[6]；HOTAIR还可以与LSD1/REST/CoREST复合体相互作用调控特定基因发生组蛋白3第4位赖氨酸的二甲基化修饰，促使该位点基因表达沉默[7]。研究发现，HOTAIR在许多恶性肿瘤中出现异常表达，其中包括卵巢上皮性恶性肿瘤，其可通过不同的调控机制参与卵巢上皮性恶性肿瘤的发生、发展[8]。

2 HOTAIR与卵巢上皮性恶性肿瘤的临床病理特征及发病风险的相关性

LI等[9]研究发现，HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤组织中的表达水平显著高于正常卵巢组织。QIU等[10]研究发现，HOTAIR的表达水平与卵巢上皮性恶性肿瘤的国际妇产科联盟分期、组织学分级、淋巴结转移及远处转移呈正相关，与卵巢上皮性恶性肿瘤患者的总生存期(overall survival，OS)及无进展生存期(progression-free survival，PFS)呈负相关；且多因素分析表明，HOTAIR表达水平升高是影响卵巢上皮性恶性肿瘤患者OS和PFS的独立危险因素，与卵巢上皮性恶性肿瘤患者预后不良相关 。目前尚不清楚在卵巢上皮性恶性肿瘤中HOTAIR水平升高是否是由基因改变如扩增、缺失或点突变所引起的。SAEEDI等[11]研究发现，HOTAIR基因单核苷酸多态性可增加卵巢上皮性恶性肿瘤的发病风险。研究发现，HOTAIR基因单核苷酸多态性常见的突变位点有 rs4759314 A.G、rs920778 C.T、rs189663 G.T、rs12826786 C.T、rs7958904 G.C、rs874945 A.G[12-13]。其中HOTAIR基因rs4759314(G>C)和rs7958904 (A>G)与人发生卵巢上皮性恶性肿瘤的易感性相关，HOTAIR基因rs4759314(G>C)卵巢上皮性恶性肿瘤与患者存在肿瘤家族史及抽烟显著相关性，而rs7958904 (A>G)则可降低人群发生卵巢上皮性恶性肿瘤的风险。但是，关于rs7958904 (A>G)降低卵巢癌发生风险的观点并不一致，WU等[12]研究认为，rs7958904 (A>G)可降低卵巢癌的发生风险；而CHO等[13]的研究发现,HOTAIR基因rs7958904位点多态性可增加卵巢癌的发生风险。因此，关于HOTAIR基因rs7958904位点多态性对卵巢癌患病风险的预测作用有待进一步研究。QIU等[14]在关于HOTAIR基因单核苷酸多态性与卵巢上皮性恶性肿瘤临床病理特征的研究中发现，rs920778位点多态性与卵巢上皮性恶性肿瘤的高分期、易发生淋巴结和远处转移以及患者的不良预后密切相关。HOTAIR基因单核苷酸多态性介导卵巢上皮性恶性肿瘤发生的机制，可能是由于rs920778位点位于HOTAIR的内含子的增强子区域，rs920778的多态性可能会改变该增强子的活性并导致HOTAIR过表达，而HOTAIR过表达可沉默HOXD10、PTEN、PBM38等抑癌基因，激活HER2、MMPs等原癌基因，并激活Wnt/β-catenin、信号传导与转录激活因子(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3) 和 磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B,PI3K/PKB)信号通路，从而介导肿瘤的发生。

3 HOTAIR表达异常在卵巢上皮性恶性肿瘤发生、发展中的调节机制

3.1 HOTAIR通过调节细胞周期、抑制细胞凋亡促进卵巢上皮性恶性肿瘤细胞的增殖LI等[15]研究发现，细胞周期蛋白E-CDK2激酶复合物在G1/S期以组蛋白H1为底物，具有组蛋白H1激酶样活性，启动DNA合成。在卵巢上皮性恶性肿瘤A2780和OVCA429细胞系中，敲除HOTAIR可下调细胞周期蛋白E的表达，显著降低组蛋白H1的表达，从而抑制卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系的增殖。HOTAIR的过表达还可通过激活Wnt/β-catenin途径加速卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系的细胞繁殖周期，促进细胞增殖；抑制Wnt/β-catenin信号通路或敲低HOTAIR，可将卵巢上皮性恶性细胞系细胞周期阻滞在G1期，从而抑制细胞增殖 。敲低HOTAIR可降低抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，同时增加促凋亡蛋白caspase-9和caspase-3的表达，从而促进卵巢上皮性恶性肿瘤细胞的凋亡。

3.2 HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤侵袭转移中的调控机制QIU等[16]研究发现，在卵巢癌A2780和OVCA429 细胞系中，HOTAIR可通过调节基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)9和MMP3表达，提高卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系的侵袭转移能力，促进卵巢上皮性恶性肿瘤的进一步进展。 WANG等[17]研究发现，在卵巢上皮性恶性肿瘤干细胞中，HOTAIR减少了E-钙黏蛋白的表达，诱导了表皮间充质转化，促进了卵巢上皮性恶性肿瘤的侵袭、转移 。

肿瘤干细胞是恶性肿瘤细胞的一个小亚群，具有自我更新、转移扩散及对化学治疗药物耐药能力。研究发现，卵巢上皮性恶性肿瘤干细胞能够导致卵巢上皮性恶性肿瘤的频繁复发及化学治疗药物耐药[18-19]。ZHANG等[20]研究发现，HOTAIR在卵巢癌干细胞中高表达，而降低卵巢上皮性恶性肿瘤干细胞中HOTAIR的表达水平可降低卵巢癌干细胞对顺铂的耐药性，且卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系的体内成瘤能力显著降低。T-box转录因子3 (T-box transcription factor 3，TBX3)在卵巢癌干细胞中高表达，并可被HOTAIR正向调控。在卵巢癌干细胞系中，TBX3可保持卵巢癌干细胞系自我更新和分化的潜能，而且TBX3高表达可以消除因HOTAIR下降而导致的卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系体内成瘤能力的下降。这可能是由于HOTAIR可通过吸附微RNA(microRNA,miR)-206提高TBX3的表达水平，从而介导卵巢癌干细胞对卵巢上皮性恶性肿瘤化学治疗药物的耐药及卵巢癌的复发。

失巢凋亡是细胞失去与细胞外基质或细胞之间的接触而诱导的一种特殊的程序化死亡方式，失巢凋亡抵抗是卵巢上皮性恶性肿瘤发生转移和化学治疗耐药的先决条件[21]。DAI等[22]研究发现，在卵巢癌SKOV3细胞系中细胞失巢凋亡能力与HOTAIR的表达水平密切相关。HOTAIR在悬浮细胞中的表达显著增加，而在贴壁细胞中的表达并不明显。在降低HOTAIR表达水平后，肿瘤细胞在连续悬浮培养中的成球能力下降。此外，在抑制HOTAIR后，失巢凋亡相关标记神经型钙黏蛋白、锌指E盒结合蛋白1和TWIST1表达下调，而上皮型钙黏蛋白和酪氨酸蛋白激酶受体3表达上调。这可能是由于HOTAIR通过招募组蛋白甲基转移酶同源序列2增强子(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)和H3K27me3来调控miR-193a和酪氨酸蛋白激酶下游分子2的表达，从而增强卵巢癌细胞对失巢凋亡的抵抗，提高卵巢上皮性恶性肿瘤细胞的成瘤能力，促进卵巢上皮性恶性肿瘤的侵袭迁移和对化学治疗耐药。

3.3 HOTAIR通过内源竞争性RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)调控网络参与卵巢上皮性恶性肿瘤的发生、发展HOTAIR作为ceRNA，可通过ceRNA调控网络参与卵巢上皮性恶性肿瘤的发生、发展：(1)通过吸附miR-1、miR-214-3p、miR-330-5p，激活丝裂原活化蛋白激酶1通路，促进卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系SKOV3的增殖、迁移和侵袭[23]。(2)通过吸附miR-214 或miR-217调节PI3K调节亚基3，激活PI3K/PKB/雷帕霉素靶体蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路途径，促进卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系SKOV3的增殖、迁移和侵袭[24]。(3)通过吸附miR-520a，激活癌基因RAB22A，促进卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系的增殖和侵袭[25]。(4)通过吸附miR-206，促进 CCND1 和CCND2的表达，从而加快卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系的增殖、迁移和侵袭[26]。YANG等[27]研究证实，miR-200c过表达可通过抑制HOTAIR而抑制卵巢上皮性恶性肿瘤细胞的侵袭和致瘤性 。

3.4 HOTAIR通过表观遗传调节参与卵巢上皮性恶性肿瘤的发生PcG家族靶基因PCGT甲基化是细胞发生癌变的先决条件，并且在肿瘤干细胞中PCGT基因甲基化水平不断累积，可加快肿瘤细胞的分裂、增殖能力。TESCHENDORFF等[28]研究发现，HOTAIR与DNA修饰相关，DNA甲基化是最常见的表观遗传调节形式之一，HOTAIR高表达可促进PCGTs CpG岛甲基化，促使PCGTs蛋白编码减少，从而诱导恶性肿瘤的发生 。

4 HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤临床诊疗中的研究价值

4.1 HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤诊断中的研究价值有研究采用实时定量聚合酶链反应检测卵巢癌患者血浆HOTAIR水平，评估HOTAIR对卵巢癌的诊断价值，结果发现，手术前卵巢癌患者血浆HOTAIR水平显著高于健康对照组，患者术后血浆HOTAIR水平显著低于术前，且卵巢癌复发患者外周血HOTAIR表达高于非复发组[29-31]，表明血浆HOTAIR可以作为诊断和监测卵巢癌患者病情变化的生物标志物。

4.2 HOTAIR作为卵巢上皮性恶性肿瘤危险分层指标的研究价值研究显示，HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤组织中的表达水平越高，卵巢上皮性恶性肿瘤组织分化程度越差，患者的TNM分期越高，患者发生淋巴结转移及远处转移的可能性越大[10-14]，表明HOTAIR可作为卵巢上皮性恶性肿瘤的危险分层指标，HOTAIR高表达与卵巢上皮性恶性肿瘤患者预后不良相关。

4.3 HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤化学治疗药物耐药中的作用机制卵巢癌患者对化学治疗药物耐药一直是卵巢癌治疗中的一大难题[33]。LI等[15]研究指出，HOTAIR在卵巢癌中表达增高与卵巢癌铂耐药具有显著的相关性，HOTAIR过表达可通过激活Wnt/β-catenin途径导致卵巢癌细胞系对铂类药物耐药，抑制Wnt/β-catenin信号通路或敲低HOTAIR可使已对铂类药物耐药的卵巢癌细胞系重新对铂类药物致敏。ÖZE等[33]研究发现，使用铂类药物处理卵巢癌细胞系，使DNA双链断裂，诱发DNA损伤后修复反应，激活核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)通路，诱导卵巢癌细胞系对铂类药物耐药，在使用铂类药物处理的高表达HOTAIR的卵巢癌细胞系中可观察到NF-κB通路的持续激活，且NF-κB通路中2个重要靶基因白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)及MMP9基因表达增加，这与HOTAIR上调可以降低细胞核因子κB 抑制蛋白α(inhibitor of nuclear factor kappa-B α，Iκ-Bα)表达而延长NF-κB通路的激活有关，从而使卵巢癌细胞系更容易对铂类药物产生耐药。YU 等[34]研究发现，在卵巢癌中HOTAIR过表达，且随着顺铂浓度的增加，自噬相关蛋白Atg7和LC3 II/I在卵巢癌细胞中的表达水平显著增加，说明HOTAZR可通过促进顺铂诱导的自噬作用来增加卵巢癌对铂类药物的耐药性；而敲除HOTAIR可抑制顺铂诱导的自噬作用，增加卵巢癌对铂类药物的敏感性。LIU等[35]研究发现，在裸鼠异种移植模型中下调HOTAIR,可通过降低同源盒基因A7(homebox gene A7，HOXA7)的表达而抑制卵巢上皮性恶性肿瘤的进一步恶化,而沉默HOTAIR和HOXA7后可有效抑制肿瘤生长，增加裸鼠卵巢上皮性恶性肿瘤对化学治疗药物的敏感性，表明HOTAIR可通过上调HOXA7的表达诱导卵巢上皮性恶性肿瘤对化学治疗药物产生抵抗，从而促进肿瘤的进展。此外，ZHANG等[36]研究发现，HOTAIR可通过吸附miR-138-5p而阻止miR-138-5p与EZH2和SIRT1的结合，从而降低EZH2和SIRT1表达，促进卵巢癌细胞对铂类产生耐药。

JIANG等[37]研究发现，在使用紫杉醇处理后，卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系HOTAIR的表达水平显著升高。在抑制HOTAIR表达后，卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系的增殖能力受到抑制，这可能与HOTAIR抑制后加速了G2/M期的细胞周阻滞有关；此外，HOTAIR表达抑制后增强了卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系对紫杉醇的敏感性；相反，当HOTAIR表达上调时，在卵巢癌细胞上观察到相反的作用。这可能是由于HOTAIR表达上调促进了检查点激酶1 (checkpoint kinase 1，CHEK1)的表达，降低了卵巢上皮性恶性肿瘤对紫杉醇的敏感性，表明CHEK1是HOTAIR诱导紫杉醇耐药的下游靶点，通过下调HOTAIR可增强紫杉醇的治疗效果。总之，HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤化学治疗药物耐药机制中的研究已取得一定进展，这为卵巢上皮性恶性肿瘤的药物研制提供了有利的理论依据。

4.4 HOTAIR作为靶点药物应用于临床的研究价值HOTAIR的功能研究为针对HOTAIR的靶向治疗提供了有力的理论证据，但事实证明，开发在体内针对lncRNA的靶向药物很困难。在当前的研究中，设计了一种肽核酸(peptide nucleic acid，PNA)，即以多肽为骨架的核苷酸类似物，其不带电荷，能抵抗体内各种酶的降解，可与DNA或RNA特异性杂交形成稳定的三螺旋结构，从而抑制下游基因的复制、转录、翻译[38-39]。 因Warburg效应，卵巢癌细胞发生有氧糖酵解，癌组织处于酸性环境中；为了使PNA有效到达癌细胞内，研究者将PNA与低pH插入肽(pH low insertion peptides，pHLIPs)偶联，pHLIPs在酸性环境下较为稳定，并可以靶向插入呈酸性的肿瘤细胞膜中，从而介导PNA有效到达癌细胞内，阻止肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移[40-41]。ÖZE等[33]体外研究发现，通过PNA与pHLIPs偶联，可以阻止HOTAIR与果蝇EZH2的相互作用，从而抑制HOTAIR-EZH2活性，可使卵巢癌细胞系对铂类药物重新致敏；且使用PNA处理高表达HOTAIR的卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系，癌细胞的侵袭性显著下降，这可能是由于使用PNA处理HOTAIR高表达的卵巢上皮性恶性肿瘤细胞系后，抑制了NF-κB通路的活化，同时抑制MMP-9和IL-6的表达，从而降低了肿瘤细胞的增殖和侵袭能力。

5 总结与展望

卵巢上皮性恶性肿瘤患者对化学治疗药物耐药一直是卵巢癌治疗中的一大难题，而HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤化学治疗耐药机制中作用的研究已取得一定进展，为卵巢上皮性恶性肿瘤的药物研制提供了强有力的理论依据，尤其是在PNA类药物的开发上具有重要的推动作用。但是，目前仍有一些问题需要进一步解决，如HOTAIR是通过什么途径完成 Iκ-Bα 降解、促进NF-κB通路的持续激活，这为深入了解HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤中介导的化学治疗药物耐药机制的研究提供了方向。此外，HOTAIR在卵巢上皮性恶性肿瘤中的致癌机制仍需进行更广泛全面的研究，以为后期靶点药物的开发及临床诊断、治疗的应用提供更加有利的帮助。