長鏈非編碼RNA MIAT與腫瘤關系的研究進展

孫 程，黃立寧，李景林，李正龍，姜興明，崔云甫

(哈爾濱醫科大學附屬第二醫院膽胰外科，哈爾濱 150086)

人類基因組計劃草圖表明，基因組中包含大約2萬個蛋白質編碼基因，不足整個基因組的2%，而剩余至少70%的序列被轉錄成RNA。這些轉錄序列大部分是蛋白質非編碼RNA(non-coding RNA, ncRNA)，它們最初被認為是轉錄“噪聲”，并沒有引起過多的注意[1]。lncRNAs包含種類各異的RNA轉錄分子，它缺少蛋白質編碼功能，且缺乏足夠長度的開放閱讀框，其長度通常大于200個核苷酸[2]。最近，Hon等[3]在人類基因組中鑒定了19175個可能有功能的lncRNAs。與編碼蛋白質的RNA類似，lncRNA擁有RNA聚合酶II轉錄物的poly-A尾巴和5′帽狀結構，且可以進行剪切[4]。各種研究表明，lncRNA可以調節基因表達水平和轉錄后修飾，充當轉錄因子及miRNAs誘餌，并在許多生物過程中扮演調節者的角色[5-7]。

隨著基因技術的不斷發展，研究發現lncRNA與人類多種疾病有關，尤其是腫瘤中隨處可見其表達異常的情況[8-10]。部分lncRNA已被證實在腫瘤中充當重要的角色，如指揮腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移等，且可能被用作腫瘤的潛在治療靶點和診斷預后的生物標記物[11-12]。腫瘤目前仍是威脅人類生存的主要殺手之一，因此進一步了解lncRNA獨有的基因特點，特異的表達方式和穩定的結構特征，可以提高我們對腫瘤相關疾病的理解和建立新型診斷預后生物標志物。

1 MIAT概述與發現

MIAT也被稱為Gomafu或Rncr2[13-15]，是所有腫瘤相關lncRNAs中的后起之秀，在多種腫瘤中表達異常，包括前列腺癌、肺癌、肝癌、卵巢癌、乳腺癌、胃癌、慢性淋巴細胞性白血病、膠質瘤。MIAT最早被發現于2000年[16]，它位于22q12.1，長度為30051 bp。最初，Ishii等[15]通過單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism, SNP)標記的大規模病例對照關聯研究，確定了心肌梗死的易感基因位點，于其中分離出一個新的完整cDNA基因，命名為MIAT(myocardial infarction associated transcript)。該基因包含5個外顯子，所有的剪接點都符合基本的GT/AG規則[17-18]。盡管傳統的序列比對測驗沒有發現任何非哺乳動物的MIAT直系同源物[14]，但測驗確定了來自小雞和非洲熱帶爪蟾的假定MIAT直系同源物。在每個直系同源物的最大外顯子中發現了ACUAACC序列的多重聚簇重復序列，在每個轉錄產物中發現了5到8個這樣的重復序列[19]。該重復序列包括RNA結合蛋白Quaking的ACUAAY共有識別位點，其調節RNA亞細胞定位和穩定性[20-21]，盡管其功能意義尚不清楚。與其它核保留的lncRNAs，如Xist和Air不同，MIAT與染色質無關，而與核基質緊密相關。相對于兩棲動物而言，MIAT在胎盤哺乳動物中高度保守[15,22]。

2 MIAT與腫瘤性疾病關系

2.1 MIAT與肺癌

肺癌是全球癌癥相關死亡的主要原因[23]，肺癌患者大部分表現為非小細胞肺癌(no-small-cell lung cancer, NSCLC)，它每年的發病率占肺癌比例大約是80%，盡管近年來治療方式不斷進步，但患者預后仍然較差[24]。因此，尋找到可靠的預后生物標記物和分子靶向藥物，以降低與NSCLC相關的發病率和死亡率迫在眉睫。Zhang等[25]在2015年首次發現MIAT在NSCLC組織和腫瘤細胞中的表達上調，并通過細胞學水平實驗證實抑制MIAT的表達可以降低腫瘤細胞的侵襲能力，其機制是通過內源性海綿吸附miR-150，從而上調下游靶基因ZEB1(zinc finger E-box binding homeobox 1)的表達發揮調控功能。Lai等[26]在上述研究的基礎上同樣發現MIAT表達在NSCLC和腫瘤細胞中上調，且其高表達水平與腫瘤大小，TNM分期和淋巴結轉移呈正相關。隨后，實驗證實沉默MIAT可以降低腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲能力，且緩解細胞周期阻滯。進一步研究機制發現，MIAT提高腫瘤細胞中組蛋白甲基轉移酶和基質金屬蛋白酶9(matrix metallopeptidase 9, MMP9)啟動子的結合能力，促進啟動子中H3K4me3的合成，進而上調MMP9表達，最終實現調控腫瘤細胞的目的。Li等[27]預測MIAT可能作為競爭性內源性RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)，內源性減少miR-106的表達，低表達的miR-106負向調控下游基因MAPK9(mitogen-activated protein kinase 9)的表達，而上調的MAPK9最終反饋調節肺癌細胞的增殖，侵襲和轉移能力。

2.2 MIAT與肝癌

肝癌是世界第三大的癌癥相關死亡原因，每年導致約60萬人死亡[28]。目前，早期手術治療可能是唯一有效的方法，而大多數肝癌患者術后復發率高，早期診斷困難，此時放化療可能是最后的希望[29]。因此，探索一種新的肝癌治療靶點已成為當務之急。Huang等[30]對45例肝細胞肝癌中腫瘤組織和細胞的qRT-PCR,定量檢測結果顯示，MIAT的含量顯著高于相鄰的正常組織和細胞，且MIAT啟動子中H3/H4組蛋白乙酰化水平比正常組織高。上調的MIAT促進肝癌腫瘤細胞的增殖和侵襲。此外，MIAT的高水平表達與肝癌的多發腫瘤中心，淋巴結轉移和腫瘤分期有緊密的聯系。進一步研究發現腫瘤細胞中上調的MIAT通過海綿吸附降低miR-214的表達，從而阻斷miR-214與下游靶基因EZH2的結合，提高其下游基因EZH2和β-catenin蛋白的水平，進而調控肝癌細胞的增殖和侵襲能力。

2.3 MIAT與胃癌

胃癌是全球范圍內發病人數第二多的癌癥，也是中國癌癥相關死亡的第二大原因[31]。近年來早期胃癌的治療結果顯著提高，但早期癥狀不典型，確診比較困難，導致患者5年生存預后差。因此，開發靈敏度高的生物標志物對于這種致命疾病的早期診斷至關重要。Li等[32]經研究發現胃癌組織中MIAT表達水平較癌旁正常組織顯著增高，并在細胞學水平進行檢測，證實該轉錄本表達差異與組織實驗一致。隨后，體外實驗表明高表達的MIAT可促進胃癌細胞增殖、轉移和侵襲，并抑制細胞凋亡。此外進一步挖掘該機制作用途徑，發現胃癌細胞中上調的MIAT作為miRNA“海綿”靶向誘捕miR-29a-3p，從而有效上調下游基因HDAC4的表達含量。這說明MIAT/miR-29a-3p/HDAC4軸可能作為調節胃癌細胞的惡性生物學行為的關鍵步驟。

2.4 MIAT與乳腺癌

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，其發病率在世界范圍內呈增高趨勢，遠處轉移和化療耐藥是目前治療的主要困境[33-34]。因此尋找可預測藥物反應性和腫瘤進展的生物標志物顯得尤為重要。Luan等[35]首先通過TCGA數據預測MIAT在乳腺癌腫瘤組織中呈過表達狀態，進一步研究發現與正常對照相比，乳腺癌細胞系和晚期乳腺腫瘤組織中的MIAT均存在不同程度上調趨勢，且表達水平與淋巴轉移情況正相關。此外通過外源性沉默MIAT發現腫瘤細胞增殖、抗凋亡、侵襲轉移和上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)等諸多惡性生物學表形出現了不同程度減弱或降低。最后，MIAT作為ceRNA，通過內源性海綿吸附機制下調miR-155-5p的表達，低表達的miR-155-5p失去了對下游靶基因DUSP7的負向調控，進而上調DUSP7表達來體現其促癌作用。

2.5 MIAT與前列腺癌

前列腺癌是男性第二常見的腫瘤，是全球癌癥相關死亡的第五大原因[28]。0.5%～2%的前列腺癌被歸類為神經內分泌前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer, NEPC)，其對所有形式的激素治療不敏感，被診斷時常常伴隨遠處轉移[36-37]。此外，尚無有效治療方法能夠延長NEPC患者的生存期，而其中位生存期僅為7個月[38]。Crea等[39]2016年研究發現MIAT表達上調可見于NEPC細胞核中，伴隨容易轉移、預后較差及Rb突變頻繁等特征。此外，MIAT的表達變化與CBX2(chromobox 2)和Rb是相關聯的，而MIAT/CBX/Rb軸的具體分子機制需要進一步的實驗研究。

2.6 MIAT與卵巢癌

卵巢癌是最致命的婦科惡性腫瘤，大約70%的患者被診斷時已處于晚期階段[40]。腹膜播散的程度與晚期患者預后不良密切相關，EMT被認為是腹膜轉移、無瘤生存期和總生存期的重要指標[41]。所以，確定EMT的關鍵調節分子十分重要。Mitra等[42]通過TCGA數據庫確定了卵巢癌中MIAT表達水平顯著增高，間充質亞型表達水平至少兩倍高于上皮亞型，且表達高度保守。隨后，微陣列探針檢測到兩鐘亞型中MIAT表達水平與已知蛋白質編碼EMT相關基因相似，間充質細胞亞型表達相較于上皮亞型升高。此外，通路分析顯示MIAT相關異常表達基因顯著富集在EMT相關的路徑。

2.7 MIAT與膠質瘤

彌漫性膠質瘤是大腦和中樞神經系統中最惡性的腫瘤類型[43]。腦膠質瘤的發病機制非常復雜，涉及原癌基因的異常激活和腫瘤抑制因子失活[44]。因此，尋找診斷和預后相關的新的生物標志物是當務之急。Zou等[45]首先通過GEO數據庫預測出MIAT是膠質瘤中差異表達lncRNA之一，其表達在膠質瘤樣品與非腫瘤對照組中明顯下調。隨后，PCR檢測得到了類似的結果。此外，根據TCGA分類標準來定義的膠質母細胞瘤亞型中，MIAT的表達水平顯著差異，其明顯表達于前庭亞型。進一步研究發現，膠質瘤患者中MIAT低表達與Ki-67高含量密切相關，上調的p53(TP53突變)是相對危險因素。而Ki-67可能是細胞增殖所必需的一種核蛋白[46]，TP53基因編碼腫瘤抑制蛋白p53，TP53基因突變與包括膠質瘤在內的多種人類腫瘤發生有關[47]。

2.8 MIAT與白血病

Sattari等[48]在白血病/淋巴瘤細胞系中檢測，發現MIAT在淋巴樣細胞系中表達上調。隨后，進一步確定擴增的成熟B型白血病細胞中MIAT表達水平顯著升高。此外，深入機制研究發現惡性成熟B細胞中MIAT與OCT4(organic cation/carnitine transporter4)構成調控通路，如之前在小鼠多能干細胞中報道的那樣[49]，用特異性siRNA沉默MIAT可以導致轉錄因子OCT4表達下調，而上調的OCT4可以增加MIAT表達水平，從而影響腫瘤細胞的增殖和凋亡能力。

3 結語及展望

目前，MIAT顯示出作為腫瘤調節因子的獨特魅力，其調控腫瘤細胞的惡性生物學行為，并活化信號通路和調節細胞周期。然而，MIAT的復雜機制研究仍處于早期階段，其精確的上下游分子機制沒有被徹底了解，仍然有待系統的調查。利用MIAT作為癌癥診斷和治療的腫瘤標志物仍有許多難題需要面對。首先，進一步系統的大樣本隊列研究加速其臨床應用是必要的。其次，MIAT在體液中的表達和功能尚不清楚。第三，與MIAT相關的分子靶點需要進一步探索。總之，MIAT可能作為人類癌癥的生物標志物和治療靶點，需要對其進行更深入的了解和研究。