長鏈非編碼RNA在肝癌中的研究進展

龔艷清，韓濤，章坤，張倩

(1天津醫科大學第三中心臨床學院，天津300170；2天津醫科大學)

?

長鏈非編碼RNA在肝癌中的研究進展

龔艷清1，韓濤1，章坤2，張倩1

(1天津醫科大學第三中心臨床學院，天津300170；2天津醫科大學)

摘要：長鏈非編碼RNA(lncRNA)是指長度超過200個核苷酸的非編碼RNA，不具有編碼蛋白質功能。近年來研究發現，與肝癌有關的lncRNA包括H19、HOC轉錄反義RNA、肝癌過表達轉錄本、肺腺癌轉移相關轉錄本1、人母系表達基因3等，其與肝癌的發生、發展關系密切，有望成為新型的肝癌標志物及治療靶點，在肝癌診斷、預后和治療方面應用前景良好。

關鍵詞：肝癌；長鏈非編碼核糖核酸； 母源性印記基因；HOC轉錄反義RNA；肝癌過表達轉錄本；肺腺癌轉移相關轉錄本1；人母系表達基因3

研究表明，人類基因組中至少80%的DNA序列有生物活性，其中一部分活躍轉錄成RNA，無翻譯成蛋白質的功能，被稱為非編碼RNA(ncRNA),其中包括長鏈非編碼RNA(lncRNA)[1]。近年來，lncRNA的功能和機制備受關注，其通過染色體劑量補償作用、基因印記、表觀修飾、核質運輸、轉錄、剪接及翻譯等多種作用模式，參與多種生命進程及多種疾病的病理生理過程[2,3]。有研究發現，一些lncRNA在肝癌組織中表達失控，與肝癌的發生、發展、轉移關系密切，有望成為肝癌新的診療指標及治療靶點。現就近年來研究與肝癌相關的lncRNA綜述如下。

1H19

H19是母源性印記基因，位于人染色體11p15.5；人胚胎發育階段在很多組織中高表達，但出生后僅在乳腺、心肌和骨骼肌中少量表達，在形成腫瘤時可被重新激活。胰島素樣生長因子2(IGF2)為父源性印記基因，與H19定位相近且交互印記，并在肝癌中檢測到二者異常表觀遺傳性表達[4]。H19在肝癌中可通過不同機制發揮促癌或抑癌的相反效應，與其上游調控區及下游的通路不同有關。

許多研究表明，H19在肝癌中發揮促癌作用。目前主要有以下研究證據支持：H19在肝癌組織中表達水平明顯高于正常組織；敲除H19基因后會導致肝癌細胞的增殖和侵襲能力明顯減弱；H19在HCC中出現雙基因表達；黃曲霉素B1可通過提高H19和轉錄因子E2F1的表達水平而促進肝癌細胞的增殖和侵襲能力，并且E2F1可與H19基因啟動子相結合[5]。H19的表達可被在肝癌細胞中頻繁過表達的癌基因產物c-Myc誘導，c-Myc可作為轉錄因子與活化的母源染色體上H19印記調控區附近高度保守的E盒結合,促進組蛋白乙酰化并啟動H19的表達，過表達的H19增加了肝癌細胞的增殖能力，其中一種可能機制是，H19可上調硫氧還蛋白，而該蛋白是一種信號轉導的調控因子和腫瘤形成的增效劑[6]。

近來有研究證實，H19在肝癌中發揮抑癌作用，可抑制腫瘤細胞的增殖、侵襲能力及腫瘤新血管生成。Zhang等[7]研究發現，H19在肝癌組織中的表達低于相對應癌旁正常肝組織，且瘤內外H19表達量的低比值與肝內轉移率及腫瘤包膜的不完整性相關，并伴隨較短無復發生存率，是提示肝癌預后不良的獨立危險因素，進一步闡明其機制是H19可激活miRNA-200的表達，從而抑制或反轉上皮細胞間質轉變(EMT)，抑制進展期HCC的浸潤與轉移；并發現抑制H19和miR-675表達，可通過 AKT/GSK-3β/Cdc25A信號通路發揮效應，促進肝癌細胞的遷移與浸潤

2 肝癌過表達轉錄本(HULC)

HULC是首個被發現的肝癌細胞質中特異性過表達的ncRNA,定位于人染色體Chr6p24.3。其在多數正常組織中不表達，在乙型病毒肝炎導致的肝癌(HBV-HCC)中發揮重要作用，不僅在肝癌組織中可檢測到，在結腸癌肝轉移瘤中也過表達，亦可在血液中檢測到，為其臨床應用提供有利條件。HULC在肝癌細胞質中過表達可能的機制是: HULC可作為ceRNA吸附并抑制多種miRNA的活性，包括與miRNA-372結合，使miRNA-372對靶基因PRKACB(一種cAMP依賴性的蛋白激酶的催化亞基)抑制作用減弱，從而促進激酶生成并使環磷腺苷效應元件結合蛋白(CREB)磷酸化，而HULC在肝癌細胞中的表達受轉錄因子CREB的調控，最終結果增加HULC的表達，是一種正反饋自調節過程[14]。有研究表明，HBV-HCC組織中HULC表達水平與乙型肝炎x蛋白(HBx)呈正相關，而HBx對HCC的發生、發展起重要作用；且體外實驗中證明，人肝正常細胞L-02和HepG2癌細胞中HBx可利用CREB上調HULC表達，上調的HULC會通過抑制p18促進肝癌細胞的增殖[8]。另外，有研究顯示，結腸癌肝臟轉移瘤也能檢測到HULC過表達，而結腸原發癌中未檢測到HULC過表達，這提示HULC過表達可能與肝臟的內環境有關[9]。

3HOC轉錄反義RNA(HOTAIR)和肺腺癌轉移相關轉錄本1(MALAT1)

HOTAIR來源于人類染色體12q13.13 HOXC基因的反義鏈，是第1個被發現的具有反式調控作用的lncRNA，遠距離調控2號染色體上的HOXD基因。HOTAIR在肝癌中的表達明顯上調，促進肝癌生長、轉移，與肝癌術后復發及預后密切相關。有研究顯示，肝癌組織中過表達HOTAIR的患者肝移植術后易出現腫瘤復發及淋巴結轉移，無復發生存期縮短，是肝移植術后肝癌復發的獨立危險因素；且體外實驗中利用siRNA抑制肝癌細胞系中HOTAIR的表達，可影響肝癌細胞的生存力和侵襲力，并提高對化療藥物的敏感性[10]。以上提示肝癌中過表達的lncRNA-HOTAIR可促進肝癌細胞的生長及轉移，并有望成為新的肝癌預后分子及治療靶點。值得注意的是，最近有研究發現HOTAIR在一部分肝癌細胞中低表達，需進一步研究。

MALAT1是最早被確定的轉移相關基因，來源于人染色體chr11p。其在人體大多數正常組織中均表達，可以通過調節細胞核中磷酸化形式的絲氨酸/精氨酸豐富剪接因子(SR蛋白)的水平來調控選擇性剪接，在轉錄后水平調控基因表達。與HOTAIR類似，研究表明MALAT1在體外肝癌細胞株和體內肝癌組織中均上調表達，過表達的MALAT1可作為肝移植術后復發的獨立危險因素，尤其適用于超出米蘭標準的患者；且體外實驗中干擾HepG2細胞珠中MALAT1的表達會明顯影響細胞的生存力、遷移活力和侵襲能力，增加對化療藥物的敏感性[11]。

綜合分析，lncRNA-HOTAIR及MALAT1單獨或聯合作用可能在肝癌進展中發揮重要作用，并且有機會作為肝移植后肝癌復發新的生物標記物和肝癌治療靶點。

4人母系表達基因3 (MEG3)

MEG3來源于人染色體14q32.3的母系印記基因, 是小鼠母系印記基因Gtl2的人類同源物，在多數正常細胞中表達，在很多人的腫瘤中起抑癌作用并表達下調。有研究顯示，MEG3在肝癌中表達下調210倍，其表達抑制受表觀遺傳學的調控。肝癌細胞中MEG3的啟動子的CRE區域存在CpG超甲基化，從而影響MEG3的轉錄；且MEG3可作為miRNA-29的靶分子，調控肝癌細胞生長。研究表明，MEG3在肝癌中通過p53依賴途徑和p53非依賴途徑發揮抑癌作用，MEG3可使E3泛素連接酶MDM2水平下調，進而減少p53泛素化而提高p53蛋白水平，同時增加p53與細胞增殖抑制劑GDF15啟動子的結合并促進后者轉錄而抑制肝癌的發生；實驗進一步發現，MEG3也可抑制敲除了p53基因的肝癌細胞增殖。因此，MEG3可通過其他途徑發揮抑癌作用[12]。

5其他lncRNA

研究發現，MVIH是一種過表達的肝癌微血管侵犯相關lncRNA，其可通過抑制肝癌細胞分泌磷酸甘油酸激酶1(PGK1),從而使PGK1的抗腫瘤血管生成作用受到抑制，促進腫瘤誘導的微血管生成作用，從而促進肝癌生長和肝內外轉移[13]。

HEIH是一種在肝癌中高表達的lncRNA，可通過與Zeste 同源序列2的增強子(EZH2)相互作用，從而作用于其靶基因如p15、p16、p21、p57,催化啟動子組蛋白過度甲基化而抑制細胞周期相關基因的表達，在表觀遺傳學層面參與肝癌細胞周期調控，促進腫瘤細胞增殖[14]。

Huang等[15]研究發現，Dreh是由HBx下調表達的一種lncRNA，可以通過抑制中間絲的波形蛋白，導致正常的細胞骨架結構改變，在體內外均抑制肝癌細胞的生長與轉移，在HBV-HCC發展過程中起抑癌作用。

LET是一種在腫瘤中低表達的lncRNA，在正常組織中發揮抑癌基因作用，而在癌組織中與低氧誘導癌轉移相關。癌組織形成的低氧微環境促使組蛋白去乙酰酶3水平升高，后者抑制調控LET表達，進而減少核因子90(NF90)的降解，使得NF90下游靶基因HIF1 等蛋白水平發生改變，從而促進肝細胞轉移。體內外實驗表明，LET可有效抑制肝癌的侵襲轉移能力[16]。

uc002mbe.2是一種在肝癌組織中低表達的lncRNA，是潛在的抑癌基因，能介導組蛋白去乙酰化酶抑制劑曲古抑菌素A(TSA)誘導的肝癌細胞凋亡。最近研究顯示，在HCC的TSA的治療中，uc002mbe.2表達反應性上調300倍，并且敲除uc002mbe.2基因可有效降低TSA的促凋亡效應，證明TSA誘導的癌細胞凋亡作用依賴于uc002mbe.2的參與[17]。

有研究報道，RNA結合蛋白PCBP2基因9號外顯子位置有可轉錄出一種命名為TUC338的超保守元件,獨立于PCBP2蛋白表達。TUC338高表達于肝癌細胞中，并可調控癌變細胞增殖及周期，促進肝癌發展，其機制仍需進一步研究。另外，還有很多lncRNA被發現，如ROR也是在肝細胞癌中呈高表達的lncRNA，可誘導多功能干細胞及表皮干細胞的活性，促進癌細胞無限增殖，并與耐藥形成有關[18]。

現階段人們對lncRNA及其功能的研究只是冰山一角，但已為人類對于基因組表達和疾病的發生機制提供了新的視角。隨著人們對lncRNA與肝癌關系的日益重視，越來越多的與肝癌相關的lncRNA會被發現和研究；同時，它們在肝癌發生、發展中的作用機制將逐漸被豐富，有望幫助人們對肝癌有更深入的了解，并期待能為臨床做出貢獻，在肝癌的預測、診斷、預后和治療中有新的應用。

參考文獻：

[1] Consortium EP. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome[J]. Nature, 2012,489(7414):57-74.

[2] Ponting CP, Oliver PL, Reik W. Evolution and functions of long noncoding RNAs[J]. Cell, 2009,136(4):629-641.

[3] Xiaoqing H, Dandan L, Juan W. Long non-coding RNAs in plants[J]. Yi Chuan, 2015,37(4):344-59.

[4] Wu J, Qin Y, Li B, et al. Hypomethylated and hypermethylated profiles of H19DMR are associated with the aberrant imprinting of IGF2 and H19 in human hepatocellular carcinoma[J]. Genomics, 2008,91(5):443-450.

[5] Lv J, Yu YQ, Li SQ, et al. Aflatoxin B1 promotes cell growth and invasion in hepatocellular carcinoma HepG2 cells through H19 and E2F1[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2014,15(6):2565-2570.

[6] Barsyte-Lovejoy D, Lau SK, Boutros PC, et al. The c-Myc oncogene directly induces the H19 noncoding RNA by allele-specific binding to potentiate tumorigenesis[J].Cancer Res,2006,66(10):5330-5337.

[7] Zhang L, Yang F, Yuan JH, et al. Epigenetic activation of the MiR-200 family contributes to H19-mediated metastasis suppression in hepatocellular carcinoma[J]. Carcinogenesis, 2013,34(3):577-586.

[8] Du Y, Kong G, You X, et al. Elevation of highly up-regulated in liver cancer (HULC) by hepatitis B virus X protein promotes hepatoma cell proliferation via down-regulating p18[J]. J Biol Chem,2012,287(31):26302-26311.

[9] Matouk IJ, Abbasi I, Hochberg A, et al. Highly upregulated in liver cancer noncoding RNA is overexpressed in hepatic colorectal metastasis[J].Eur J Gastroenterol Hepatol, 2009,21(6):688-692.

[10] Yang Z, Zhou L, Wu LM, et al. Overexpression of long non-coding RNA HOTAIR predicts tumor recurrence in hepatocellular carcinoma patients following liver transplantation[J]. Ann Surg Oncol, 2011,18(5):1243-1250.

[11] Lai MC, Yang Z, Zhou L, et al. Long non-coding RNA MALAT-1 overexpression predicts tumor recurrence of hepatocellular carcinoma after liver transplantation[J]. Med Oncol, 2012,29(3):1810-1816.

[12] Zhou Y, Zhong Y, Wang Y, et al. Activation of p53 by MEG3 non-coding RNA[J]. J Biol Chem, 2007,282(34):24731-24742.

[13] Yuan SX, Yang F, Yang Y, et al. Long noncoding RNA associated with microvascular invasion in hepatocellular carcinoma promotes angiogenesis and serves as a predictor for hepatocellular carcinoma patients′ poor recurrence-free survival after hepatectomy[J]. Hepatology, 2012,56(6):2231-2241.

[14] Yang F, Zhang L, Huo XS, et al. Long noncoding RNA high expression in hepatocellular carcinoma facilitates tumor growth through enhancer of zeste homolog 2 in humans[J]. Hepatology, 2011,54(5):1679-1689.

[15] Huang JF, Guo YJ, Zhao CX, et al. Hepatitis B virus X protein (HBx)-related long noncoding RNA (lncRNA) down-regulated expression by HBx (Dreh) inhibits hepatocellular carcinoma metastasis by targeting the intermediate filament protein vimentin[J]. Hepatology, 2013,57(5):1882-1892.

[16] Yang F, Huo XS, Yuan SX, et al. Repression of the long noncoding RNA-LET by histone deacetylase 3 contributes to hypoxia-mediated metastasis[J]. Mol Cell, 2013,49(6):1083-1096.

[17] Yang H, Zhong Y, Xie H, et al. Induction of the liver cancer-down-regulated long noncoding RNA uc002mbe.2 mediates trichostatin-induced apoptosis of liver cancer cells[J].Biochem Pharmacol, 2013,85(12):1761-1769.

[18] Loewer S, Cabili MN, Guttman M, et al. Large intergenic non-coding RNA-RoR modulates reprogramming of human induced pluripotent stem cells[J]. Nat Genet, 2010,42(12):1113-1117.

(收稿日期：2015-12-02)

中圖分類號：R735.7

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)10-0096-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.10.044

通信作者：韓濤(E-mail: hantaomd@126.com)

基金項目：國家科技第十二五重大專項(2012ZX10002004-011)；天津市科委基金項目(13RCGFSY19200)。