HOXA11-AS在惡性腫瘤中的表達及作用研究

魯首男，戰鐵翔，蘇志雷，符 穩，邰 升，姜興明

(哈爾濱醫科大學附屬第二醫院膽胰外科，哈爾濱 150086)

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是長度大于200個核苷酸的一類非編碼RNA[1-4]。LncRNA可以通過調控染色質狀態和基因活性、調控基因表達和調控細胞核域結構等途徑在腫瘤的發生發展中起重要作用[5-6]。盡管手術技術、放化療方案和靶向藥物等治療方法有了很大的改進，但癌癥仍然是一個嚴重的全球公共衛生問題[7]。因此，為了更好地控制癌癥，尋找用于早期診斷和預后的新型生物標志物是必要的。長鏈非編碼RNA HOXA11反義RNA(HOXA11-AS)是近年來被發現的能夠促進腫瘤增殖與轉移的lncRNA，并且與腫瘤的侵襲能力和預后密切相關[8-9]。本文簡要綜述lncRNA HOXA11-AS在惡性腫瘤中的研究現狀。

1 HOXA11-AS概述

長鏈非編碼RNA HOXA11反義RNA(lncRNA HOXA11-AS)(也稱為HOXA11S，HOXA-AS5，HOXA11AS，HOXA11-AS1或NCRNA00076)，是位于染色體7p15.2上的長度為3885nt的同源盒(HOX)家族基因的成員[10-11]。HOXA11-AS在小鼠胚胎cDNA文庫中首次被發現[12-13]。隨著研究的深入，lncRNA HOXA11-AS相繼在人宮頸癌細胞、神經膠質瘤細胞等惡性腫瘤細胞中被發現，并且表示HOXA11-AS的表達水平與腫瘤的進展和預后密切相關。近年來研究發現HOXA11-AS在腫瘤細胞的基因調控和細胞周期進展等方面都發揮著重要作用。

2 HOXA11-AS與惡性腫瘤

2.1 HOXA11-AS與神經膠質瘤

研究發現HOXA11-AS與神經膠質瘤的生長與轉移有著密切的關系。有學者認為HOXA11-AS能夠成為神經膠質瘤分級與分型的標志物。在高級別神經膠質瘤(III-IV級)組織中的HOXA11-AS表達水平顯著高于低級別神經膠質瘤(I-II級)組織；在神經膠質瘤分型中經典亞型和間充質亞型中的HOXA11-AS表達水平也明顯高于神經亞型和前體亞型。在預后方面，HOXA11-AS的表達水平與膠質瘤患者的生存率顯著相關，并且經過統計學分析表示HOXA11-AS是神經膠質瘤的獨立預后因子。有學者發現HOXA11-AS可以通過改變細胞周期相關蛋白的表達來調節細胞周期進程。HOXA11-AS的過表達能夠上調細胞周期G1/S轉換所需的細胞周期素依賴性激酶4(cyclin-dependent kinases 4, CDK4)、CDK2、Cyclin D1和Cyclin E，而抑制細胞周期蛋白依賴性激酶p16、p21和p27被下調。進行進一步細胞實驗發現HOXA11-AS能夠通過2種不同的途徑調節細胞周期。Cui等[14]提出HOXA11-AS/miR-140-5p軸能夠對膠質瘤的生長進行調節。MiR-140-5p直接作用于HOXA11-AS 3’-非翻譯區(untranslated region, UTR)直接調節HOXA11-AS的表達，并與HOXA11-AS表達呈負相關。外源性下調HOXA11-AS表達能夠抑制腫瘤細胞的增殖、凋亡以及正常細胞周期的進行，而使用miR-140-5p抑制劑后可使HOXA11-AS的表達恢復正常并且解除對細胞增殖、細胞凋亡和細胞周期阻滯的抑制作用。另一條途徑是通過調節miR-214-3p/果蠅zeste基因增強子同源物2(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)軸來促進神經膠質瘤的細胞生長和轉移。低表達的HOXA11-AS對神經膠質瘤細胞生長的抑制作用可通過抑制miR-214-3p的表達得到部分恢復，并且抑制miR-214-3p的表達很大程度上消除了HOXA11-AS的小干擾RNA(small interfering RNA, siRNA)在腫瘤細胞中誘導的遷移和侵襲的抑制作用。過表達miR-214-3p顯著降低神經膠質瘤細胞中EZH2的mRNA和蛋白質表達水平，并且EZH2的表達與膠質瘤組織中HOXA11-AS的表達呈正相關，與miR-214-3p的表達呈負相關。這些證據表明HOXA11-AS可以通過miR-214-3p在膠質瘤中調節EZH2的表達從而促進神經膠質瘤的細胞生長和轉移[15-16]。Zhang等[17]研究發現：HOXA11-AS能夠調控膠質瘤腫瘤細胞的干細胞特性，外源性過表達HOXA11-AS能夠促進腫瘤細胞的成球能力并上調干細胞特性相關轉錄因子Oct4/Sox17/Sox2的表達；體內實驗中沉默HOXA11-AS后裸鼠移植瘤的生長受到抑制，并且腫瘤干細胞標志物的表達也呈下降趨勢。Yang等[18]也得到了與上述相似的實驗結果，并進一步指出膠質瘤中HOXA11-AS通過負向抑制miR-124-3p的表達來調控腫瘤細胞的惡性生物學行為能力。

2.2 HOXA11-AS與胃癌

HOXA11-AS在胃癌(gastric cancer, GC)中同樣起著重要作用。統計學研究發現GC患者中較高的HOXA11-AS表達水平與腫瘤大小、腫瘤的分化程度、病理分期和淋巴結轉移呈正相關，且HOXA11-AS高表達組3年總生存率和無進展生存率都低于低表達組[19]。通過動物實驗，Liu等[20]發現HOXA11-AS低表達組收集的腫瘤組織具有較少的Ki-67陽性細胞，而HOXA11-AS過表達組具有更多的Ki-67陽性細胞。這表示HOXA11-AS的上調能夠促進腫瘤細胞的遷移和侵襲能力。在細胞實驗中，Sun等[21]發現HOXA11-AS可以同時結合多梳抑制復合體2(polycomb repressive complex 2, PRC2)等，并在轉錄水平上調節蛋白酶絲氨酸8(protease serine 8, PRSS8)和kruppel樣因子2(Kruppel-like factor 2, KLF2)。HOXA11-AS同時也作為細胞質中miR-1297的競爭性內源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)，并且與miR-1297結合來促進其對EZH2 mRNA的抑制，導致EZH2蛋白水平升高。隨后EZH2蛋白能夠進入細胞核，HOXA11-AS可以進一步募集EZH2蛋白來抑制PRSS8和KLF2的轉錄。減少的PRSS8蛋白可以進一步刺激β-連環蛋白(β-catenin)增多。該反饋環將導致PRSS8和KLF2的喪失以及β-catenin的持續高表達，其最終促進GC細胞增殖和侵襲。另外有研究發現HOXA11-AS能夠影響細胞周期，用si-HOXA11-AS轉染的腫瘤細胞在G1/G0期有明顯的細胞周期停滯，但其具體機制尚不清楚有待進一步闡明。

2.3 HOXA11-AS與結直腸癌

最近研究證實，HOXA11-AS與結直腸癌(colorectal cancer, CRC)的侵襲和轉移有著密切的關系。HOXA11-AS過表達能顯著加速細胞遷移，且HOXA11-AS siRNA轉染至腫瘤細胞后能夠顯著減少細胞遷移。進一步研究發現，在結直腸癌細胞中miR-125a-5p能夠直接結合HOXA11-AS，HOXA11-AS的過表達顯著降低結直腸癌細胞中miR-125a-5p的表達，而miR-125a-5p能夠靶向調節蛋白精氨酸脫亞氨酶2(protein-arginine deiminase 2, PADI2)的表達，二者同樣呈負相關關系。這就表示HOXA11-AS的過表達能夠顯著降低結直腸癌細胞中miR-125a-5p的表達從而提高PADI2的表達，三者有著密切的關聯。進一步實驗證實，PADI2 siRNA轉染能顯著減少細胞遷移并降低腫瘤細胞的侵襲能力[22-23]。綜上，通過HOXA11-AS/miR-125a-5p/PADI2調控網絡能夠調節結直腸癌的轉移及侵襲能力，這為治療和預防結直腸癌轉移找到了新的治療靶點。另外，HOXA11-AS與CRC患者的淋巴結轉移、TNM分期、腫瘤大小和CEA水平同樣顯著相關。但具體的調節機制尚不明確，需要進一步研究。

2.4 HOXA11-AS與非小細胞肺癌

非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)是肺癌中最常見的一類腫瘤。有趣的是，在NSCLC中HOXA11-AS對腫瘤的促癌作用同樣存在。HOXA11-AS在NSCLC組織中顯著上調，是正常組織的2.38倍，并且HOXA11-AS的水平與NSCLC患者的預后呈正相關[24]。目前已知的促進NSCLC侵襲及轉移的途徑有兩條，第一條途徑是通過HOXA11-AS的過度表達抑制非小細胞肺癌中的miR-200b促進細胞上皮間質化(epithelial mesenchymal transition, EMT)。HOXA11-AS過表達時，能與細胞中的與EZH2和DNA甲基轉移酶(DNA methyltransferase 1, DNMT1)相互作用來抑制miR-200b的表達從而促進細胞的EMT過程，直接表現為鋅指E-盒結合同源異形盒1(zinc finger E-box binding homeobox 1, ZEB1)、ZEB2、Snail和N-鈣粘蛋白(N-cadherin)的mRNA和蛋白表達顯著升高，而E-cadherin表達下降[25]；第二條途徑是HOXA11-AS過表達能夠降低miR-124的表達，從而使轉錄因子Sp1的水平升高[26]。而Sp1的水平高低與腫瘤細胞的侵襲能力呈正相關，這表示HOXA11-AS能夠通過該途徑提高腫瘤細胞的侵襲能力。另外有研究報道稱HOXA11-AS與miR-642b相互作用也能影響NSCLC的生長，但具體調節方式與途徑尚不清晰[27]。

2.5 HOXA11-AS與肝細胞癌

近年來有研究發現HOXA11-AS同樣能夠促進肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的發生發展。體外實驗發現，HOXA11-AS在HCC組織中的表達水平明顯升高，高于正常組織表達一倍以上，且高HOXA11-AS表達的患者的總體生存時間顯著短于低表達的患者，而HOXA11-AS降低可顯著抑制HCC細胞的腫瘤形成能力。進一步實驗提示，HOXA11-AS能夠攜帶PRC2到大腫瘤抑制激酶1(large tumor suppressor kinase 1, LATS1)啟動子區域以抑制其轉錄，從而抑制HCC細胞增殖并促進細胞周期進展至G1/G0期以及凋亡[28]。Zhan等[29]認為HOXA11-AS抑制miR-214-3p的表達同樣能夠促進HCC細胞的增殖與侵襲能力，并且HOXA11-AS的過表達會促進EMT相關蛋白的過表達從而促進腫瘤的增殖與轉移。另外Liu等[30]發現，HOXA11-AS能將EZH2募集到雙特異性蛋白磷酸酶5(dual specificity protein phosphatase 5, DUSP5)的啟動子上并抑制DUSP5的轉錄。而DUSP5是一種腫瘤抑制因子，它的轉錄抑制能夠促進腫瘤的增殖，這為抑制HCC腫瘤生長提供一種新的思路。

2.6 HOXA11-AS與腎癌

Yang等[31]的研究發現，HOXA11-AS在腎癌腫瘤組織和腫瘤細胞系中呈異常上調表達，并且HOXA11-AS的表達水平與腎癌的臨床晚期分期、腫瘤分期以及淋巴結轉移密切相關。細胞實驗中，外源性轉染siRNA下調HOXA11-AS表達后能夠抑制腫瘤細胞增殖和侵襲能力、阻滯細胞周期，EMT標志蛋白ZEB1、Snail1、N-cadherin的表達下降。進一步的機制研究證實，腎癌中HOXA11-AS通過內源性海綿吸附miR-146b-5p，阻斷miR-146b-5p與其下游靶基因基質金屬蛋白酶16(matrix metalloproteinase 16, MMP16)的3’-UTR結合，進而上調MMP16的表達來促進腫瘤細胞的侵襲能力(HOXA11-AS/miR-146b-5p/MMP16調控軸)。后續的體內實驗也證實，下調HOXA11-AS的表達后，腎癌腫瘤細胞在體內的增殖能力受到明顯抑制。

2.7 HOXA11-AS與其他惡性腫瘤

HOXA11-AS在其他腫瘤中同樣存在高表達，但在不同的腫瘤中發揮不同作用的機制。Richards等[32]認為單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)能夠影響HOXA11-AS抑制卵巢癌的生長；Kim等[33]的實驗研究證實HOXA11-AS在宮頸癌中呈異常高表達，過表達的HOXA11-AS能夠促進宮頸癌腫瘤細胞的增殖與侵襲轉移能力，并調控腫瘤細胞的細胞干性及上皮間質化過程，同時HOXA11-AS可以作為宮頸癌患者整體生存的獨立評估因素；骨肉瘤中發現：HOXA11-AS能夠通過HOXA11-AS/miR-124-3p/ROCK1信號傳導軸的相互作用促進骨肉瘤細胞的增殖[34-35]；Li等[36]研究發現HOXA11-AS通過調節EMT過程參與乳腺癌細胞的侵襲和轉移；Lu等[37]研究認為HOXA11-AS可能通過抑制p21表達和擴增miR-124來提高眼色素層黑色素瘤細胞的增殖和侵襲能力。Sun等[38]的研究證實HOXA11-AS在食管鱗癌腫瘤組織和腫瘤細胞中均呈上調表達，其表達水平與腫瘤的組織學分級和淋巴結轉移密切相關，低表達HOXA11-AS組患者的中位生存時間和中為無病生存時間均更長，并且HOXA11-AS的表達可以作為食管鱗癌患者預后的獨立危險因素。此外，HOXA11-AS在頭頸部鱗癌中同樣為上調表達，并且與患者的總體生存率和無病生存率相關；外源性沉默HOXA11-AS表達后腫瘤細胞的遷移能力明顯下降[39]。Zhao等[40]研究發現HOXA11-AS在順鉑耐藥的肺腺癌(lung adenocarcinoma, LUAD)細胞內的表達明顯升高，外源性抑制HOXA11-AS的表達后LUAD細胞的增殖和遷移能力下降、細胞凋亡增加、EMT過程受到阻滯，并且能夠能提高LUAD細胞對順鉑的敏感性；該研究團隊進一步指出HOXA11-AS是通過調控miR-454-3p/信號轉導與轉錄激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3, STAT3)軸來促進LUAD細胞的順鉑耐藥。

3 總結與展望

近年來lncRNA已成為近代遺傳研究的新熱點，越來越多的研究已經發現lncRNA在各種癌癥類型中的失調，并且lncRNAs的異常表達實際上參與了癌癥發展的各個階段，包括癌癥的發生，發展和轉移。目前對于HOXA11-AS的認識有了很大的進步；現今認為HOXA11-AS能夠對大多數腫瘤都有促癌作用，如神經膠質瘤、胃癌和非小細胞肺癌等，且作用機制與靶點不盡相同。但總體來說，對于HOXA11-AS的作用機制尚處于早期階段，很多詳細深入的研究尚需繼續進行，如HOXA11-AS對于喉鱗狀細胞癌的促癌機制尚不明確、HOXA11-AS與腫瘤化療耐藥及患者治療后的反應關系研究等。但隨著研究的深入，研究方法及技術的不斷進步，終將探明HOXA11-AS對腫瘤增殖與轉移的作用機制，HOXA11-AS也具有很大潛力能夠成為疾病預防、診斷及治療的新靶點。