長鏈非編碼RNA：UCA1在惡性腫瘤中的表達和功能研究進展

施光清,馬李杰,張庭秀,吳鵬飛,肖貞良

長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA，LncRNA)是一組長度大于200個核酸分子、缺少特異性的開放閱讀框、無蛋白質編碼功能的RNA分子；lncRNA在細胞穩態，如增殖、凋亡、遷移、侵襲、轉移、染色質重塑、基因轉錄和轉錄后加工等方面起到重要作用[1]。基于lncRNA在癌癥中的生物學功能，lncRNA可分為兩大類：一類是致癌lncRNA，如轉移相關的肺腺癌轉錄物1(MALAT1)、同源盒基因轉錄反義RNA(HOTAIR)、H19等，另一類是腫瘤抑制因子lncRNA，如母體表達基因3(MEG3)、牛磺酸上調基因1(TUG1)、生長抑制特異性轉錄本5(GAS5)等。

尿路上皮癌胚抗原1(urothelial carcinoma associated 1，UCA1)是一種在腫瘤中研究較多的致癌LncRNA，由Wang等人[2]在膀胱癌組織中發現并以此命名的LncRNA，最初的研究證實UCA1表達可促進膀胱癌進展，隨后的大量研究證實UCA1在多種腫瘤中具有致癌作用，包括肺癌[3]、乳腺癌[4]、肝細胞癌[5]、胃癌[6]、結直腸癌[7]、卵巢癌[8]、食管癌[9]、黑色素瘤[10]、甲狀腺瘤[11]、口腔鱗狀細胞癌[12]、神經膠質瘤的細胞[13]等。由于UCA1轉錄復雜性，有學者提出相反觀點，Kumar等人[14]發現轉錄復合體CAPERα/TBX3抑制原代培養的人包皮成纖維細胞(HFF)中的UCA1表達，CAPERα/TBX3復合物與UCA1啟動子的解離導致UCA1表達升高，并誘導由致癌Ras基因刺激的HFF的凋亡，表明UCA1在某些情況下可發揮抑癌基因活性。

UCA1簡介

UCA1基因位于人染色體19p13.12正鏈上,包含三個外顯子和兩個內含子，其5'末端具有TATA盒(TATAAA)，3'末端具有加尾信號(ATTAAA)和poly A尾[2]。UCA1基因的啟動子區位于其5'端-1800～+200 bp，全長2000 bp，使用Matrix Catch軟件預測結果發現3個轉錄因子(c-Myb,C/EBPα,c-ETS-2)與UCA1基因核心啟動子結合[15]，其中Ets-2的結合位點在啟動子的-400 bp和-150 bp之間，Ets-2通過直接結合UCA1的啟動子促進其表達，另外轉錄因子C/EBPα與核心啟動子結合后可增強UCA1的表達，有助于增加膀胱癌細胞活力并減少其凋亡[16]。關于UCA1調控基因轉錄的研究發現，UCAl屬于組織特異性基因，其啟動子區中不存在CpG島,其不僅是基因的一種標志，而且參與基因表達的調控及影響染色質的結構，正常非甲基化CpG島的高甲基化是人類腫瘤中普遍存在的現象，這種高甲基化是導致抑癌基因失活的又一個機制[15]。在幾種腫瘤中檢測到UCA1表達異常增加，并且通過癌癥中的多種信號通路調節若干下游靶標，UCA1表達與腫瘤形成、生長、血管生成、進展、耐藥性及預后不良正相關[2]。

UCA1與膀胱癌

膀胱癌是中國最常見的泌尿生殖系統惡性腫瘤，早期診斷新發和復發性膀胱癌，予以及時治療，將有效降低其死亡率[17]。自從Wang等人篩選及克隆出UCA1后， 對其研究越發深入[2]。研究發現UCA1參與調控膀胱癌細胞增殖、凋亡，證實在體內外通過調節UCA1/miR-195/ARL2軸增強膀胱癌細胞線粒體功能及細胞活力，促進腫瘤生長[18]；另外Luo等人[19]證實敲除UCA1可促進膀胱癌細胞凋亡，并且UCA1可通過miR-143/HMGB1軸調節細胞侵襲性。此外，UCA1還可調節膀胱癌細胞的代謝，Li等人證實高表達UCA1可顯著增加腫瘤細胞的葡萄糖消耗及乳酸產生的速率[20]；并且，UCA1可通過競爭性抑制miR-16調節GLS2的表達，減少ROS產生并促進人膀胱癌細胞中的線粒體谷氨酸分解[21]。另外Li等人[22]發現UCA1還參與促進膀胱癌細胞中的糖酵解，即UCA1通過mTOR-STAT3/miRNA-143-HK2軸來調節腫瘤細胞的葡萄糖代謝，并揭示了lncRNA與癌細胞中葡萄糖代謝之間的新聯系。

UCA1對于膀胱癌的診斷、耐藥、預后同樣具有重要作用，一篇關于尿UCA1對膀胱癌診斷的薈萃分析結果顯示UCA1對于膀胱癌具有較好的診斷價值，其中靈敏度為0.81，特異性為0.86[23]。另一篇對212名患者血標本進行UCA1檢測，其中94人患有膀胱癌、33例輸尿管/盆腔癌、85例正常或患有其他泌尿道疾病，結果血UCA1對膀胱癌診斷靈敏度為0.809，特異度為0.918，此外，高表達UCA1與分級為G2-G3的膀胱癌顯著相關[24]。UCA1不僅對膀胱癌診斷有意義，還參與膀胱癌對化學藥物敏感性的調控。Pan等人[25]發現UCA1通過調節UCA1/CREB/miR-196a-5p信號途徑，促進膀胱癌細胞對順鉑/吉西他濱化學敏感性，此發現將成為膀胱癌化療的新靶點。此外，UCA1可作為膀胱癌預后的判斷指標，Lebrun等人[26]對208名尿路上皮膀胱癌患者的UCA1、p53、Ki67檢測并統計分析發現，發現UCA1與腫瘤預后因子p53、Ki67的表達具有相關性。

UCA1與肺癌

肺癌是導致癌癥死亡的主要原因之一，2013年中國近60萬人死于肺癌[27]。UCA1可調控肺癌細胞增殖、遷移、侵襲，Wu等人[3]發現UCA1通過調節mi-193a及其下游蛋白HMGB1，即UCA1/miR-193a/HMGB1信號途徑，促進肺癌細胞的增殖、遷移。另外，Li等人發現敲除UCA1后可顯著抑制肺癌A549細胞活力、遷移、侵襲及細胞周期進程，并促進細胞凋亡[28]。

UCA1調節肺癌靶向藥物治療的敏感性，Cheng等人[29]進行了lncRNAs/mRNA芯片表達譜分析，并與親本吉非替尼敏感的PC9細胞相比，在獲得性吉非替尼抗性PC9/R細胞中的UCA1呈高表達。此外，Cheng等人[30]對比具有獲得性抗性的PC9/R、H1975細胞與具有原發性抗性的A549、H460、H23和H1299細胞，前者細胞中的UCA1表達更高。功能分析顯示，非T790M突變的PC9/R細胞中UCA1的敲低部分恢復了吉非替尼的敏感性，而具有T790M突變的H1975細胞仍保持吉非替尼耐藥；并且，體內外實驗均證實UCA1通過激活AKT/mTOR軸和EMT促成非T790M獲得對EGFR-TKI的抗性[30]。另外，Hu等人[31]發現UCA1敲除后可顯著降低A549/DDP細胞中順鉑的IC50，而UCA1在NCI-H1299中過表達后可增加順鉑的IC50。

UCA1與乳腺癌

乳腺癌是全球女性癌癥死亡的第二大原因[17]。Chen等人[32]發現UCA1在原發性乳腺腫瘤中表達上調，并與晚期乳腺癌的臨床分期相關，具有促進乳腺癌的發生和發展作用。隨后UCA1對乳腺癌的細胞增殖、侵襲、凋亡相關機制研究越來越多，Huang等人[33]發現UCAl可與異質性胞核核糖核蛋白(hnRNP I)相互作用，調控細胞周期抑制蛋白P27的表達，參與調控乳腺癌細胞周期。此外，Tuo等人發現UCA1還可與miR-143結合，使miR-143的表達下調，從而調節乳腺癌細胞的增殖及凋亡[4]。關于UCA1是否可調節乳腺癌化學藥物治療的抵抗性，Wu等人[34]證實UCA1可通過激活mTOR信號途徑增強乳腺癌細胞對他莫昔芬的抗性。另外，Zhu等人[35]也證實UCA1可通過UCA1/miR-18a/YAP1軸調節乳腺癌細胞對曲妥珠單抗的敏感性。

UCA1與肝細胞癌

肝細胞癌在癌癥相關死亡原因中排名第五，死亡率高、預后不良[17]。LncRNA用于肝細胞癌早期診斷、判斷預后的研究越來越多，其中UCA1也參與肝細胞癌的增殖、凋亡。Xiao等人研究發現UCA1通過抑制miR-203調節Snail2的表達，即UCA1通過調節UCA1/miR-203/Snail2信號途徑促進肝細胞癌的進展[5]。對于肝癌預后的相關研究證實UCA1可作為其獨立預后影響因素[36]。Zheng等人[37]對105名肝癌、105名良性肝病、105名健康志愿者檢測UCA1后分析結果顯示血清UCA1的高表達與高腫瘤分級、大小、陽性血管侵犯及晚期TNM分期顯著相關，經多變量分析顯示，血清高水平UCA1是肝細胞癌的獨立的不良預后因素。此外，有學者也證實UCA1在肝細胞癌組織中異常增高與轉移及術后存活具有相關性[38]，且血清UCA1與甲胎蛋白組合診斷肝癌可使其診斷靈敏度提高至100%[39]。以上研究均證實UCA1對肝癌有較高的臨床價值，但仍需大量研究其具體調控機制，證實其推廣于臨床的可行性。

UCA1與胃癌

胃癌(Gastric cancer，GC)是全球最常見的癌癥之一，由于缺乏特異性的生物標志物，早期診斷困難，預后相對較差[17]。Li等人[40]發現UCA1可激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt/mTOR信號蛋白及其下游介質，以此調節胃癌細胞的增殖、凋亡。此外，有學者發現UCA1還可通過促進Cbl-c介導的GRK2泛素化和降解來調節GRK2的蛋白穩定性，從而增加胃癌細胞的轉移能力[6]。

臨床研究顯示UCA1在GC中高表達，一項研究檢測了80對GC樣本和鄰近正常胃組織中的UCA1表達[41]，結果顯示胃癌組織中的UCA1表達高于鄰近的非腫瘤組織，且高表達UCA1與腫瘤分期、大小、浸潤程度、預后顯著相關[42]。同時檢測GC患者血漿中UCA1表達后分析發現其對GC有較高的診斷性能(AUC=0.928;P<0.001)[43]。

UCA1與結直腸癌

結腸直腸癌(Colorectal cancer，CRC)是最常見的癌癥類型之一，也是全球第三位致命的惡性腫瘤[17]。Bian等人[44]發現UCA1可與miR-204-5p競爭內源性結合并抑制其活性，上調其下游蛋白CREB1在CRC的表達，從而調控結直腸癌細胞的增殖、凋亡；此外，Yang等人[45]證實敲除UCA1可抑制CCL244細胞集落形成、增殖及細胞周期G2/M阻滯，從而調控結直腸癌的進展。臨床標本檢測分析顯示，CRC患者原發腫瘤組織中UCA1的上調與腫瘤分期、腫瘤大小、深度以及不良預后相關，提示UCA1可作為散發性CRC的潛在生物標志物[46]。UCA1可參與調節多種腫瘤，但具體生物學功能、機制尚不明確，仍需大量樣本研究為腫瘤的探索開辟一條新道路。

UCA1與卵巢癌

卵巢癌(Ovarian cancer，OC)在女性惡性腫瘤致死率排名第五，因缺乏早期診斷、治療使其預后極差[17]。有學者證實UCA1的高表達與OC患者對化療的反應有關，Kaplan-Meier分析顯示高UCA1表達與OC患者的較差總生存期相關，證實其是OC患者預后的獨立因素[47][8]。UCA1還參與調節OC對紫杉醇的敏感性，Wang等人[8]發現與其親代細胞(SKOV3和HeyA-8)相比，UCA1在紫杉醇(PTX)抗性OC細胞(SKOV3/PTX、HeyA-8/PTX)中上調，此外，抑制UCA1表達可增強紫杉醇誘導的細胞凋亡，進而提高SKOV3/PTX、HeyA-8/PTX細胞對PTX的敏感性。然而UCA1在卵巢癌方面研究較少，具體機制不明，但結合目前所有研究結果發現，UCA1將有望作為OC的治療新靶點以及預后分子標志物。

UCA1與其他腫瘤

UCA1還參與調節食管癌[9]、黑色素瘤[10]、甲狀腺瘤[11]、口腔鱗狀細胞癌[12]、神經膠質瘤[13]等細胞的增殖、凋亡、遷移和侵襲等。其中，黑色素瘤是一種具有高度侵襲性的惡性腫瘤，Wei等人發現抑制UCA1的表達可使黑色素瘤細胞周期G0/G1停滯及抑制細胞增殖、侵襲，進一步研究發現UCA1通過調控UCA1/miR-507/FOXM1軸調控黑色素瘤細胞增殖[10]。另外，Zhao等人[48]取63例神經膠質瘤組織標本與正常腦組織標本檢測UCA1的表達，結果發現前者明顯高于后者，且UCA1高表達與腫瘤分級、預后相關，進一步研究發現UCA1可通過上調cyclin D1轉錄促進膠質瘤細胞的增殖及細胞周期進程[13]。

展 望

現有研究已證實UCA1在膀胱癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌、結直腸癌、肝細胞癌、食管癌、黑色素瘤、口腔癌等惡性腫瘤中發揮致癌重要，但具體作用機制尚不明確。此外目前證實UCA1對腫瘤臨床的診斷、預后、耐藥方面有重要作用，但仍未明確其具體調控機制，無法精確用于臨床。此外，研究闡明UCA1蛋白的生物化學和結構性質以及UCA1-microRNA相互作用，可能為未來開發針對主要類型的人類癌癥的潛在治療策略提供前景。總之，UCA1在腫瘤的相關研究仍需大量數據證實其具體調控機制，為臨床腫瘤的診斷、治療提供新策略。