lncRNA靶向miRNA調控Wnt信號通路在結直腸癌中的研究進展

孫燈眾，劉牧林*，吳華彰，史維俊

（1.蚌埠醫學院第一附屬醫院胃腸外科，安徽 蚌埠 233003；2.蚌埠醫學院生物科學系）

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）作為世界上最常見的惡性腫瘤之一，最新世界癌癥報告顯示：CRC占每年全球癌癥發生率的10.2%，在男性中位于第3位，在女性中位于第2位［1］。CRC的發生大多以散發性常見，20%～30%的CRC患者有家族史，其中5%的CRC出現在孟德爾遺傳綜合征的背景中。發生CRC的風險與患者的年齡、生活方式和慢性病史等個人特征或習慣有關［2-3］。在 CRC 中，長鏈非編碼 RNA（long noncoding RNA，lncRNA）可作為一種競爭性內源RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA）調控Wnt信號通路的活性，這對于探索CRC的發病機制及開發腫瘤靶向藥物具有重要意義。本文現就lncRNA靶向miRNA調控Wnt信號通路在CRC中的研究進展進行綜述。

1 lncRNA、miRNA及Wnt信號通路的簡介

1.1 lncRNA lncRNA是一類長度大于200 nt的非編碼RNA，其在性染色體沉默、轉錄激活、轉錄干擾、核內運輸等多個調控方面均具有重要的功能，lncRNA一度被認為是基因轉錄的副產物［4］。然而，最近研究顯示lncRNA在細胞中具有重要的功能，主要通過轉錄水平和轉錄后水平來調控基因表達進而影響到腫瘤的發生發展［5］。lncRNA具有多聚腺苷酸尾與啟動子結構，在分化過程中有動態的表達與不同的剪接方式，同時也具有組織和時空特異性，即不同組織表達量不同，同一組織在不同生長階段表達量也會不同［6］。

1.2 miRNA miRNA是一類長度約為22 nt的內生小RNA，可通過部分互補結合到目的mRNA的3'非編碼區（3'UTR），導致mRNA降解引起蛋白翻譯抑制，在轉錄后水平上調控基因表達［7］。而lncRNA可以通過競爭性結合miRNA靶向的3'-UTR，通過間接性抑制miRNA對靶基因的負調控來發揮功能［8-9］；此外，lncRNA也可以通過衍生出成熟的miRNA，間接調節靶基因的表達［10］。

1.3 Wnt信號通路 Wnt信號通路分為經典（βcatenin依賴型）和非經典（β-catenin非依賴型）通路，經典Wnt信號通路在腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲中起著重要作用，非經典Wnt信號通路主要調節細胞骨架重排、細胞粘附、遷移和組織分離［11］。Wnt信號通路作為當前研究較為詳細的通路之一，在沒有配體Wnt的情況下，β-catenin在細胞質中與糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）和酪蛋白激酶1（CK1）結合，導致β-catenin發生泛素化而降解；相反，在配體Wnt存在下，配體與受體形成復合物抑制GSK-3β，致使β-catenin不會被泛素化降解并進入細胞核，與T細胞因子或淋巴細胞增強因子（TCF/LEF）結合形成復合物，該復合物調節參與細胞增殖、分化、存活和凋亡的多個下游因子的轉錄［12］。研究發現miRNA可調控Wnt信號通路發揮功能，而lncRNA又可作為miRNA的ceRNA，影響miRNA的調控功能，進而影響腫瘤的發生、發展。

2 lncRNA靶向miRNA調控Wnt通路

2.1 lncRNA CRNDE靶向miR-181a-5p 結直腸癌差異表達lncRNA CRNDE首次在結直腸腺癌中發現上調［13］，目前證實在肝癌［14］、肺癌［15］、胃癌［16］等多種腫瘤組織中差異性表達，CRNDE以復雜的機制促進腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移以及抑制凋亡。一方面，過表達的CRNDE促進上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）過程，在癌癥中可作為一種新型預后標志物［17-18］；另一方面，CRNDE也參與到了炎癥反應以及作為中樞代謝調節因子［19-20］。

Han等［21］發現在CRC中高表達的CRNDE可以抑制miR-181a-5p的表達水平，miR-181a-5p可以與β-catenin和T細胞因子4（TCF4）結合并抑制其表達，說明miR-181a-5p抑制Wnt信號通路傳導的活性；敲低CRNDE后會抑制Wnt信號通路的活性，同時敲低miR-181a-5p，Wnt信號通路的活性又得以恢復；功能學實驗表明CRNDE在CRC中作為癌基因，通過抑制miR-181a-5p的表達恢復Wnt通路的活性，β-catenin和TCF4形成復合物結合在下游基因的啟動子處，促進CRC的發生、發展和轉移。實際上CRND還可以通過其他通路發揮功能，比如 PI3K/AKT［22］、NF-κB［20］、Notch［23］等信號通路，從另一個角度可以看出CRNDE與多個信號通路間均有交互。

2.2 lncRNA H19靶向miR-29b-3p 母源性印記基因19轉錄因子（H19）位于染色體11p15.5上，是第一個被發現的印跡lncRNA［24］，低甲基化的 H19與印跡丟失（LOI）有關［25］。目前，H19在多種腫瘤組織中表達上調，包括肺癌［26］、胃癌［27］、乳腺癌［28］等多種癌癥。一方面，H19 可以通過促進CRC的EMT過程，參與到腫瘤的侵襲轉移［29］；另一方面，H19通過調控 Wnt信號通路來影響腫瘤耐藥性［30］。

Ding等［31］證實了 H19和 miR-29b-3p之間的靶向關系，H19的表達量與miR-29b-3p的表達量呈負相關；分別添加LiCl（Wnt信號通路激活劑）和XAV93920（Wnt信號通路抑制劑）后，EMT的標記分子（如E-cadherin、c-Myc和snail等）相應會發生明顯改變，實驗表明miR-29b-3p可通過靶向下游基因PGRN（顆粒蛋白前體）抑制Wnt信號活性以及影響細胞周期，H19通過抑制miR-29b-3p間接解救Wnt通路活性，促使β-catenin與TCF/LEF結合后，通過調節EMT的標記蛋白，進一步調節細胞周期的進展；此外，阻斷Wnt/βcatenin通路可抑制細胞增殖，促進細胞凋亡。綜上所述，構建lncRNA H19/miR-29b-3p/PGRN作用軸，其可通過Wnt信號通路促進CRC細胞的EMT，這可能極大地有助于CRC診斷生物標志物和治療靶點的探索。

2.3 lncRNA Linc00675靶向miR-942 Linc00675在多種癌癥中表達下調，具有抑癌基因活性，抑制腫瘤的發生發展和侵襲轉移，其中包括食管癌、宮頸癌、CRC等［32-33］。目前對于Linc00675的研究相對較少，已知文獻中報道其與Wnt信號通路的關系密切。

Shan等［34］研究發現，過表達的 Linc00675可以抑制miR-942的表達，同樣抑制CRC細胞的發生發展與轉移。結合靶基因預測軟件及雙熒光素酶實驗表明miR-942可以與GSK-3β的3'-UTR結合，轉染miR-942至CRC細胞，顯示GSK-3β顯著減少，β-catenin表達增加；反之，當轉染Linc00675時，作用相反。這些結果表明，miR-942通過靶向GSK-3β的3'-UTR抑制其對βcatenin的降解，導致β-catenin進入細胞核啟動Wnt信號通途及其下游蛋白（cyclin D1和cmyc），發揮促癌作用，而Linc00675通過抑制miR-942間接發揮其抑癌的功能。與miR-21、miR-215和miR-224一樣，miR-942在CRC中是促癌因子，而miR-21、miR-215和miR-224證明與化療耐藥性有關，因此miR-942在CRC中是否與化療耐藥性有關仍需進一步研究。

2.4 lncRNAHOTAIR靶向miR-203a-3pHOTAIR是第一個被發現具有反式調控作用的lncRNA，研究發現HOTAIR參與基因的表觀遺傳調控，HOTAIR可將染色質修飾蛋白（如PRC2）募集到基因組的特定位點，通過調節染色質狀態影響基因表達，通過與PRC2相互作用在不同的細胞途徑中發揮重要作用［35］，此外，HOTAIR還可以通過Wnt通路、EMT以及作為ceRNA發揮作用。

Xiao等［36］研究發現，高表達的HOTAIR可以促進CRC的發生發展以及影響腫瘤耐藥性，并抑制miR-203a-3p的表達；HOTAIR的表達改變會影響miR-203a-3p的豐度，但miR-203a-3p的表達變化不影響HOTAIR的表達，表明miR-203a-3p位于HOTAIR的下游。進一步實驗說明miR-203a-3p可通過抑制β-catenin和GRG5（格勞喬相關基因5）調控Wnt信號通路活性，HOTAIR通過抑制miR-203a-3p表達，間接性地恢復了Wnt信號通路，促進了CRC的發生發展和增強腫瘤耐藥性，因此HOTAIR可以作為CRC增殖和耐藥性的生物指標。可以看出，Wnt信號通路不僅與腫瘤的發生發展有關，還與腫瘤的耐藥性密切相關。

2.5 lncRNA NEAT1靶向miR-34a NEAT1是嚴格定位于細胞核中的lncRNA，其在不同的腫瘤組織中的作用是不同的，目前普遍接受的觀點認為NEAT1主要充當ceRNA，通過吸附性抑制miRNA，使其發生降解，恢復其下游的致癌靶標轉錄物的翻譯能力，最終促進癌發生［37］。雖然NEAT1作為ceRNA的假說被普遍接受，但由于miRNA是在細胞質中與其靶mRNA發生作用，這與NEAT1的胞核定位明顯矛盾，仍然需要進一步的研究。

根據先前報道SIRT1在CRC中具有促癌作用，且 miR-34a可以靶向 SIRT1抑制其功能［38］。Luo等［39］進一步證明，在CRC細胞系中SIRT1的3'-UTR是miR-34a的直接靶標，miR-34a通過抑制SIRT1表達進而影響Wnt信號通路活性，表現出抑制CRC發生發展的作用；進一步研究發現，NEAT1的高表達可以使Wnt信號通路的分子發生變化，如c-myc和cyclin-D1表達水平上調，實驗結果表明，NEAT1作為一種ceRNA發揮作用，抑制miR-34a/SIRT1反饋環并隨后激活Wnt信號傳導途徑。

2.6 其他 Yu等［40］實驗表明，CRNDE是 miR-217的直接靶標，并且在CRC中miR-217與CRNDE的表達水平呈負相關；此外，miR-217可直接結合TCF7L2并抑制其表達，使其不能與βcatenin結合形成復合物；實驗進一步驗證lncRNA CRNDE通過競爭性結合miR-217，進而增強Wnt信號通路活性，促進CRC發生發展。Lv等［41］發現 ，改變 miR-181a-5p 的 表 達 會 影響lncRNA ZEB1-AS1的表達；反之，則不會。結果顯示miR-181a-5p可以負性調控lncRNA ZEB1-AS1的表達，而ZEB1-AS1可以作為miR-181a-5p的“分子海綿”，結合并抑制其功能，阻斷miR-181a-5p對Wnt信號通路的抑制作用。同樣地，Sun等［42］也發現了 lncRNA XIST 可以作為 miR-34a的靶標，阻斷miR-34對Wnt信號通路的抑制作用，促進CRC的發生發展。

由此可見，lncRNA與miRNA之間存在著復雜的調控關系，一方面，lncRNA可以通過靶向miRNA使其降解，調控Wnt信號通路的活性；另一方面，miRNA也可以靶向lncRNA使其自身降解調控Wnt信號通路的活性，miRNA的這種類似于“自殺式”的靶向關系在文獻中廣泛涉及。

3 小結與展望

近年來，隨著對非編碼RNA研究的深入，lncRNA與miRNA的功能及機制越來越受到矚目，lncRNA與miRNA均屬于非編碼RNA，兩者的轉錄過程很相似，lncRNA和miRNA的相互作用在腫瘤的發生發展中扮演著重要角色。lncRNA與miRNA的關系并不是單向的，lncRNA可以調控miRNA的表達；反過來，miRNA也可以調控lncRNA的表達。目前，lncRNA多作為一種ceRNA發揮功能，即通過靶向抑制miRNA而間接發揮其功能。本文綜述了兩者在Wnt信號通路的作用，miRNA中多數是抑制Wnt信號通路的活性；少數是促進β-catenin與TCF4的結合，誘導Wnt信號通路的活性；而lncRNA通過與miRNA結合并使其降解，導致β-catenin和TCF4結合形成復合物促進轉錄，使得下游的蛋白c-myc、cyclin-D1表達水平上調和E-cadherin表達下調。當然，miRNA調控Wnt信號通路的方式遠不止這些，比如，miR-34a抑制 Wnt配體；miR-224抑制GSK-3β的表達；miR-26b和miR-29b抑制TCF4的表達，而miR-21則是促進β-catenin與TCF4的表達與結合［43］。

研究表明，多數惡性腫瘤中的lncRNA和miRNA的表達出現了紊亂，lncRNA與miRNA相互作用共同參與到腫瘤的發生發展中，故lncRNA和miRNA有望為疾病的診斷、預后以及生物靶向藥物的開發提供新的思路。目前研究提示，許多亟待解決的難題依然存在，比如在細胞、動物模型和人類臨床試驗層面上研究lncRNA如何影響CRC的發生發展是藥物研發所面臨的巨大挑戰，且對于探究lncRNA和miRNA在細胞內是否還存在其他相互調控的機制以及通過它們對疾病的治療的安全性依然還存在著較多的不確定性，所以仍然需要不斷探索并完善lncRNA與miRNA的相互調控機制，促使lncRNA和miRNA在疾病的診斷和治療等應用方面成為可能。