長鏈非編碼RNA在泌尿系統腫瘤中的研究進展

朱一平 綜述 葉定偉 審校

復旦大學附屬腫瘤醫院泌尿外科，復旦大學上海醫學院腫瘤學系，上海200032

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長鏈非編碼RNA在泌尿系統腫瘤中的研究進展

朱一平 綜述 葉定偉 審校

復旦大學附屬腫瘤醫院泌尿外科，復旦大學上海醫學院腫瘤學系，上海200032

［摘要］長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一類長度大于200個的核苷酸，并不具備編碼蛋白質功能的基因轉錄產物。它最初被認為是RNA聚合酶Ⅱ轉錄的副產物，并不具有任何生物學功能。但最近的研究表明，lncRNA可以在多個層面參與人體內多種重要的調控過程，并且與腫瘤的發生、發展及預后密切相關。本研究對在泌尿系統腫瘤中的研究進展作一綜述。

［關鍵詞］長鏈非編碼RNA；泌尿系統腫瘤；基因表達

Long noncoding RNAs in urological neoplasms

ZHU Yiping, YE Dingwei
（Department of Urology,Fudan University Shanghai Cancer Center, Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China）

Correspondence to:YE Dingwei E-mail:dwyeli@163.com

［Abstract］Long non-coding RNAs（lncRNAs）are de fi ned as transcripts longer than 200 nt without coding capacities.Although they were initially argued to be transcriptional by-products of RNA polymerase Ⅱ, recent evidence suggests that lncRNAs have been associated with a spectrum of biological processes, and aberrant lncRNA expression may be a major contributor to tumorigenesis, progression and prognosis.This study summarizes the up-to-date studies on lncRNAs in urological neoplasms.

［Key words］Long non-coding RNAs; Urological neoplasms; Gene expression

隨著人類基因組計劃的完成，人們發現目前已知的20 000～25 000條蛋白編碼基因僅占所有基因組序列的不到2%，至少90%的堿基轉錄為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）［1-2］。高等生物拓寬其分子水平多樣性并不取決于基因的數目，而主要依靠對基因表達的調控來完成。人類基因組中的非編碼RNA（包括lncRNA、microRNA、siRNA和piRNA等）實際上組成了一個復雜的基因表達調控網絡，對多種重要的生物學功能起到關鍵調控作用。本研究對長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）在泌尿系統腫瘤中的研究進展作一綜述。

1 lncRNA的分類、功能和調控機制概述

根據轉錄本的長度，非編碼RNA可以分為小分子非編碼RNA（轉錄本＜200 nt）和lncRNA（轉錄本200 nt～10 kb）。在人體內，lncRNA的數量占全部非編碼RNA的大部分，它最初被認為是RNA聚合酶Ⅱ轉錄的副產物，并不具有任何生物學功能［3］。但最近的研究表明，lncRNA可以在多個層面（包括表觀遺傳調控、轉錄調控和轉錄后調控）參與人體內多種重要的調控過程，如X染色體沉默、基因組印記以及染色質修飾、轉錄激活、轉錄干擾和核內運輸等［4］。lncRNA調控基因表達的方式存在著豐富的多樣性，在不同的機制中，lncRNA扮演的角色可能不同，其自身既可作為主要的轉錄調控因子，又可作為共調控因子之一，與其他組分一起在基因表達過程中發揮調控作用。

lncRNA的編碼基因在基因組范圍內的分布廣泛，可以位于編碼mRNA基因的外顯子或內含子中，也可以位于編碼mRNA基因之間的序列。根據轉錄基因與鄰近的蛋白編碼基因的位置，lncRNA可分為3種類型：插入型（lncRNA轉錄基因遠離蛋白編碼基因），反義轉錄本型（lncRNA從蛋白編碼基因的反義鏈轉錄得到）和基因內型（lncRNA從基因的內含子區轉錄得到）［4-5］。

2 lncRNA在常見腫瘤中的功能和作用機制

由于對基因表達的多個環節具有調控作用，lncRNA也成為目前腫瘤學領域研究的熱點之一。隨著lncRNA芯片與RNA深度測序技術的廣泛應用，研究者發現在肝癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、膠質瘤和胃癌等多種腫瘤中都存在著lncRNA的異常表達［6-11］。然而相對于目前篩查出的數萬條lncRNA而言，已經鑒定出功能和作用機制的lncRNA僅占很小一部分。

Yang等［12］研究發現，在HBV相關肝癌中lncRNA-HEIH表達明顯增高，并且與較差的預后相關。它可以通過與EZH2蛋白的結合來招募PRC2進而抑制下游靶基因的表達，并使細胞周期阻滯于G0/G1期。HOTAIR是一條長2 200 bp的lncRNA，在乳腺癌中的表達水平是正常乳腺組織的2 000倍。它可以通過與PRC2蛋白結合調節上皮間質轉化以增強乳腺癌細胞的侵襲力，并且其高表達與乳腺癌的轉移和預后密切相關［13-14］。MALAT1是另一個研究廣泛的lncRNA，最初被證實與肺腺癌的轉移相關，進一步的研究發現，其在肝癌、胰腺癌和乳腺癌等腫瘤中高表達，并且與肝移植后的肝癌復發相關［15］。體外研究還發現，干擾MALAT1的表達可以抑制肺腺癌細胞增殖，降低其遷移和侵襲能力［16］。從上述研究可以看出，lncRNA可以通過與其靶蛋白結合調控基因表達，進而影響腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移及細胞周期等關鍵特性，并且與腫瘤的復發、轉移及預后等因素密切相關。

3 泌尿系統腫瘤中lncRNA的調控效應研究

3.1 lncRNA在前列腺癌中的表達及調控機制

在泌尿系統腫瘤中，lncRNA的研究最早始于前列腺癌領域。PCA3是一種特異性表達于前列腺癌中的lncRNA，在癌組織中的表達明顯高于正常前列腺組織［17］。Cao等［18］研究表明，PCA3高表達于前列腺癌患者的尿液，聯合分析尿液中包括PCA3在內的多個腫瘤標志物，可以明顯提高前列腺癌診斷的靈敏度和特異度。這提示lncRNA可以作為腫瘤患者特異性診斷和隨訪的重要指標。Ren等［19］通過RNA測序發現，lncRNA PCA3、FR0348383和MALAT-1在中國人群前列腺癌組織中的過表達率分別為80%、72.5%和82.5%，FR0257520在癌組織中的低表達率為82.5%。在歐美人群中尚未發現的融合基因CTAGE5-KHDRBS3和USP9Y-TTTY15在中國人群中卻有很高的表達頻率。

Fu等［20］研究發現，在非洲裔美國人的前列腺癌中，一種名為PCGEM1的lncRNA過量表達導致了癌細胞的增殖和克隆形成，在LNCap細胞中過表達PCGEM1可以抑制多種化療藥物誘導的凋亡，PCGEM1調控前列腺癌的發生進程，是潛在的前列腺癌標志物。PRNCR1是一種定位于8號染色體長臂的lncRNA，研究表明其高表達于多種前列腺癌細胞中，下調其表達可以抑制前列腺癌細胞的活性及雄激素受體（androgen receptor，AR）的活化［21］。最新的研究發現，上述2條lncRNA在侵襲性前列腺癌中高表達，并且通過與AR結合明顯增強了配體依賴及配體非依賴的AR介導的基因活化程序，從而促進前列腺癌細胞增殖。通過shRNA干擾其表達可以明顯抑制去勢抵抗性前列腺癌移植瘤的生長，因此這2條lncRNA可以作為去勢抵抗性前列腺癌的治療靶點［22］。

3.2 膀胱癌中lncRNA的研究進展

目前在膀胱癌中lncRNA的研究主要集中在UCA1、MALAT1、ncRAN、GAS5和H19等幾條lncRNA上。Ying等［23］研究發現，MALAT1在膀胱癌組織中的表達明顯高于癌旁組織，并且在轉移性癌中表達最高。進一步研究證實，MALAT1可以通過激活wnt信號通路促進上皮間質轉化，進而增強膀胱癌細胞的侵襲和轉移能力。Yang等［24］研究發現，UCA1可以通過PI3K/AKT信號通路來調控轉錄因子CREB的表達，進而調控膀胱癌細胞的增殖和細胞周期。GAS5是最近發現的一條與細胞增殖相關的lncRNA。Liu等［25］研究發現，GAS5在膀胱癌組織和細胞中低表達，并且下調GAS5的表達可以通過調控CDK6細胞周期蛋白促進膀胱癌細胞增殖。H19是最早發現的lncRNA之一。最近的研究發現，它在膀胱癌組織中表達明顯高于正常膀胱組織，并且上調其表達可以通過調控ID2 及EZH2蛋白的表達在體內外促進膀胱癌細胞增殖、侵襲和轉移［26-27］。Zhu等［28］最近進一步證實了膀胱癌中存在著廣泛的lncRNA的異常表達，這些異常表達的lncRNA通過與蛋白編碼基因的相互作用來調控膀胱癌的一系列生物學功能。

3.3 腎癌中lncRNA的研究進展

與前列腺癌和膀胱癌相比，腎癌中lncRNA的研究還處于起步狀態。Yu等［29］通過lncRNA芯片研究發現，相比正常腎組織，腎癌標本中存在著數千條異常表達的lncRNA，這些lncRNA可能對腎癌的生物學行為起到調控作用。Fachel等［30］對18例腎細胞癌和11例癌旁組織標本進行了lncRNA芯片檢測，結果發現與癌旁組織相比，腎癌中存在廣泛的內含子區域反義lncRNA的差異表達，這些差異表達的lncRNA很可能在腎癌的惡性轉化及生物學行為調控中起到重要作用。Qiao等［31］研究發現，GAS5在腎癌中表達明顯降低，過表達GAS5可以抑制腎癌細胞增殖并且誘導凋亡。因此，GAS5在腎癌中起抑癌基因的作用，并且可以作為腎癌治療的潛在靶點。

4 總結

隨著高通量測序技術以及生物信息學技術的發展，我們發現在泌尿系統常見腫瘤（包括前列腺癌、膀胱癌和腎癌）中存在著廣泛的lncRNA異常表達，這些lncRNA可以通過與其靶蛋白結合調控基因表達，進而影響腫瘤細胞的生物學行為，并且與腫瘤的復發、轉移和預后等因素密切相關。這些起到癌基因或抑癌基因作用的lncRNA將來很可能成為癌癥治療的靶點，并有可能作為新型的遺傳分子標志物用于疾病的診斷及療效預測。

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收稿日期：（2014-03-07 修回日期：2015-05-12）

通信作者：葉定偉 E-mail:dwyeli@163.com

基金項目：國家自然科學基金青年項目（81302216）；教育部博士點基金（20130071110056）。

中圖分類號：R737

文獻標志碼：A

文章編號：1007-3639（2016）01-0117-04

DOI:10.3969/j.issn.1007-3969.2016.01.019