长链非编码RNA在肿瘤中的研究进展

王馨悦，李剑

河北医科大学基础医学院，石家庄0500000

在过去，人们认为非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）没有任何生物学功能，是暗物质。但是随着多个物种基因组测序的完成，人们发现在真核生物的基因组中，能够编码蛋白质的序列还不足2%，而在线虫中此类基因却可达60%。这说明能够编码蛋白质的序列所占比例与物种进化水平呈负相关趋势，即生物进化的等级越高，其基因组中长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的比例就越高，反之亦然[1]。除去非编码区，可推算出约有91%的基因组序列能转录生成ncRNA。其中有广为人知的转运RNA（transfer RNA，tRNA）、核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）等，也有近年来的研究热点微小RNA（microRNA，miRNA）、lncRNA等。与miRNA相比，人们对lncRNA所知甚少，而今因为发现其调节功能与恶性肿瘤的密切关系而成为研究热点。本文结合国内外最新研究，对lncRNA在恶性肿瘤中的研究进展作一综述。

1 lncRNA的简介

1.1 lncRNA的来源与分类

lncRNA是指转录本长度超过200 nt，位于细胞核或细胞质内，通常由RNA聚合酶Ⅱ转录生成的分子。由于缺乏有意义的开放阅读框（open reading frame，ORF），lncRNA一般不能编码蛋白质，只能以RNA的形式在多种层次上调控基因的表达。研究人员根据lncRNA与信使RNA（messenger RNA，mRNA）的相似性，推测其来源[2]：①编码蛋白质的基因结构被破坏；②染色体重排；③在反转录转座的作用下，变成具有功能的非编码返座基因和不具有功能的非编码返座假基因；④lncRNA中邻近的重复序列发生两次串联重复事件；⑤可转座元件的插入。又根据其来源和分布特点分为5类：正义链lncRNA、反义链lncRNA、双向lncRNA、内含子lncRNA、基因间lncRNA。

1.2 lncRNA的特点与功能

与mRNA和小分子RNA不同，lncRNA在不同物种之间的保守性较差，这是快速适应进化的结果。但许多lncRNA仍含有高保守元件，且研究结果表明,这些高保守元件的核苷酸序列或空间结构对lncRNA维持其二级结构的稳定性或功能的发挥至关重要[3]。即lncRNA的一级结构具有低保守性，而二级结构具有高保守性。

lncRNA功能繁多，与肿瘤相关：①维持细胞的生长与增殖；②躲避生长抑制因子；③保证复制的连续进行；④促进转移和侵袭；⑤诱导血管生成；⑥抑制细胞凋亡[4]。与此同时，lncRNA在肿瘤中的作用亦表现在其对肿瘤代谢的影响。研究显示，肿瘤的浸润、转移及血管生成的过程中都伴有lncRNA表达的改变，而肿瘤的这些行为改变均涉及肿瘤的代谢变化[5]。即lncRNA可以通过影响糖代谢、脂肪代谢等来影响肿瘤的发生发展。

2 lncRNA与肿瘤

越来越多的研究结果显示，肿瘤的发生发展与lncRNA的异常表达密切相关，lncRNA在许多恶性肿瘤中的表达都与在正常组织中有很大差异。本文将近年来研究较透彻的lncRNA进行了归纳总结（表1）。

2.1 肺癌

肺癌是发病率和病死率增长最快，对人类健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一。虽然肺癌的病因至今尚不完全明确，但主要因素为吸烟、空气污染、电离辐射等[6]。经研究发现，许多lncRNA在肺癌患者中都表达异常。肺腺癌相关转录本1（metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是第一个在肺癌中被研究的lncRNA，在肺癌中表达有较高的特异性，被认为是非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）尤其是肺腺癌转移早期阶段的特异性标志物[4]。研究显示，MALAT1在肺癌患者体内表达上调，能够促进肺癌细胞增长和迁移[4,7-8]。在肺癌患者的肺组织内还有很多lncRNA与其功能相似，如HOTAⅠR、CCAT2等。而母系表达基因3（maternally express 3，MEG3）是第一个被发现具有肿瘤抑制功能的lncRNA[9]。它可能通过下调BCL-XL（B-cell lymphoma-XL）的表达来抑制肿瘤细胞的增殖，同时促进细胞凋亡[10]。其在正常组织中通常呈高表达状态，尤其是脑组织；而在肺癌患者肺组织内低表达，甚至不表达。与MEG3一样，GAS6-AS1、TUG1等有抑制肿瘤细胞转移的作用，在肺癌患者体内表达下调。由此可见，肺癌患者肺组织中的许多lncRNA表达均异常，一些有抑制肿瘤细胞增殖、转移作用的lncRNA表达下调；而具有促进肿瘤细胞增殖、转移的lncRNA表达上调。值得关注的是，除了MALAT1，近年来研究人员又陆续发现了一些肺腺癌特异性 lncRNA（表 2）[9,11-14]，如 CCAT2、CAS6-AS1、CAS5、HOTAⅠR等，它们可能是肺癌预后预测分子标志物，或许能够为肺癌的诊断和治疗提供参考。

表1 lncRNA的功能及涉及肿瘤类型

表2 相关lncRNA在肺癌中的作用

2.2 肝癌

肝癌可分为原发性肝癌和继发性肝癌两大类。原发性肝癌是中国高发的、危害极大的恶性肿瘤。同肺癌一样，原发性肝癌的病因及确切分子机制尚不完全清楚，但lncRNA在肝癌的发生发展中一样起着重要的调控作用。H19是最早被鉴定的印迹基因之一，它在肝癌中起着重要的调控作用。H19上调促进肝癌细胞的增殖，下调会抑制增殖[15]。且在试管内水平研究发现，H19是通过逆转上皮-间充质转化来抑制肝癌细胞转移的。H19通过蛋白复合体HNRNPU/PCAF/RNAPolⅡ促进蛋白乙酰化，激活miRNA-200家族，逆转上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），从而抑制肝癌细胞向远处转移。lncRNA UCA1在肝癌组织中高表达，能够提示病情的进展，还预测肝癌移植术后患者复发的风险[16]。除此之外，还有很多lncRNA也在肝癌组织中异常表达（表3）[17-21]，如MALAT1、HOTAⅠR、MVⅠH、HEⅠH、HULC等，它们与肝癌的发生发展、转归及预后都密不可分。

表3 相关lncRNA在肝癌中的作用

2.3 胃癌

胃癌亦是中国高发恶性肿瘤之一，了解能够调节胃癌发生发展的lncRNA对胃癌的治疗有很大帮助。研究显示，大多表达异常的lncRNA都是上调的，如CCAT1、HULC、H19和lncRNABC002811等[22]。新的研究结果表明，lncRNA RP11-513G11.1在胃癌患者体内高表达，它不但与胃癌患者的TNM分期、转移密切相关，还是患者预后的独立影响因素[23]。HOTAⅠR是HOX基因簇的表达产物，能与PRC2相结合，共同招募复合体，调节染色质的结构状态，进而影响肿瘤组织的表观遗传状态。它能在包括胃癌的多种肿瘤组织中过表达，同时还与胃癌的TNM分期、淋巴结转移等密切相关，即HOTAⅠR能促进胃癌细胞的增殖和转移[24]。而MEG3、AC096655.1-002等lncRNA在肿瘤中的表达量明显下降，它们有抑制肿瘤细胞增殖转移，促进细胞凋亡的作用。与HOTAⅠR一样，FENDRR是另一个可以与PRC2相结合的lncRNA，它在胃癌组织中的表达下调，能够促使肿瘤细胞转移，与胃癌患者的不良预后相关[25]。此外，研究发现PVT-1在顺铂耐药胃癌患者体内高表达，与肿瘤耐药相关[26]。现将相关lncRNA在胃癌中的作用总结如下（表4）[22,25-27]。

2.4 乳腺癌

乳腺癌发病率一直呈上升趋势，中国每年约有21万新发病例，居女性恶性肿瘤第一位[28]。同样在乳腺癌中异常表达的lncRNA也有很多，如HOTAⅠR、LOC554202、LSⅠNCT5等。无论是原发性还是转移性乳腺癌，HOTAⅠR的表达均上调，它具有促进细胞增殖，抑制细胞凋亡的作用，与乳腺癌的转移和病死率呈正相关[29]。最新研究结果显示，雌激素能够通过G蛋白偶联雌激素受体（G protein-coupled estrogen receptor，GPER）抑制miRNA-148a，提高HOTAⅠR的表达量，从而促进乳腺癌的转移[30]。为提高乳腺癌的治愈率，研究人员进行了大量的研究。ⅠRAⅠN就是新发现的一种lncRNA，研究显示其在人乳腺组织中呈单等位基因不均衡表达（即一些基因存在优先表达出一个等位基因的现象），可作为抑癌基因，调控肿瘤细胞的成长[31]。lncRNA-ROR是乳腺癌的分子标志物，与癌旁组织相比，其表达量高，受雌激素、孕激素影响，与肿瘤的临床症状及转移相关[32]。另外，有研究显示，在乳腺癌患者的尿液中H19的表达量增加，因此尿液H19或许可作为乳腺癌筛查的一个潜在的无创性生物标志物[34]。现将相关lncRNA在乳腺癌中的作用总结如下（表5）[26-27,29-34]。

表4 相关lncRNA在胃癌中的作用

表5 相关lncRNA在乳腺癌中的作用

3 小结与展望

lncRNA在肿瘤的发生发展中起着至关重要的作用。同一种lncRNA可以在多种不同的肿瘤组织中异常表达，同一种肿瘤组织中也会有多种lncRNA的异常表达。虽然大多数lncRNA的表达上调，但表达下调的lncRNA也不在少数。总之，要想攻克癌症难题，研究lncRNA无疑是一个很好的切入点。然而，对lncRNA的研究目前仍处于起步阶段，有很多的lncRNA未被发现，已被确认的lncRNA还有假阳性的存在，大部分被鉴定出的lncRNA功能还未知，这已经成为进一步研究lncRNA的阻碍[1]。所以利用不断发展的分子生物学技术发现和研究lncRNA无疑是一个热点。本文对lncRNA在肿瘤中的研究进展作一总结，希望能对日后的研究有所帮助。