LncRNA-UCA1在腫瘤轉移中的研究進展

張本佳，詹曉曼，袁勝濤，孫 立

(中國藥科大學藥物科學研究院，江蘇 南京210009)

長鏈非編碼RNAs簡稱LncRNAs(long noncoding RNAs)，即是一類轉錄本大于200 nt的RNA分子。2006年研究人員從膀胱癌中檢測出來了一種LncRNA，命名為尿路上皮癌胚抗原1(UCA1)。作為一種原癌基因，UCA1在多種腫瘤組織中呈現高表達，在腫瘤的診斷、治療以及不良預后中均顯示出重要的價值。研究表明UCA1在調控腫瘤的轉移、耐藥、能量代謝、凋亡等方面起著關鍵性作用。而腫瘤轉移作為惡性腫瘤的基本生物學特征，是臨床上絕大多數腫瘤患者致死的主要原因，因此了解UCA1與腫瘤轉移之間的關系有助于為腫瘤治療提供新的研究方法與思路。本文就UCA1在腫瘤轉移中的作用作一綜述。

研究發現，在人類基因組中，有75%會轉錄成相應RNA，其中有蛋白翻譯功能的僅有小于2%。LncRNAs長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，LncRNA)是指分子長度大于200 nt的RNA，其本身不編碼蛋白質[1]。LncRNA最初被認為是轉錄過程中產生的的“噪音”，然而隨著研究的深入，科研人員發現LncRNA可在表觀遺傳、轉錄以及轉錄后水平等多個層次調控基因表達。大多數LncRNA由RNA聚合酶Ⅱ轉錄，在經過剪切加工成熟[2，3]。尿路上皮癌胚抗原1(UCA1)為LncRNA家族的一個重要成員，是Wang等[4]通過生物信息學方法從膀胱癌中檢測出來的。近年來的研究表明，作為一種原癌基因，UCA1與腫瘤周期調控、凋亡、轉移、侵襲的等方面密切相關。

1 UCA1的結構概述

2006年Wang等[4]在人膀胱移行癌細胞株中，利用cDNA末端快速擴增技術分析鑒定獲得了其中一個序列表達標簽(EST)片段的全長cDNA。將全長cDNA進行序列比對分析，其5′端與UCA1有99.15%的同源性，因此該全長的cDNA應是UCA1的基因。UCA1基因其5′端-1800-+200 bp全長2 000 bp為該基因啟動子區，-400--150 bp長度250 bp處為UCA1核心啟動子區。cDNA定位于19p13.12處，全長共1 442 bp，在其5′末端具有TATA盒(TATAAA)，3′末端具有polyA尾和加尾信號(ATTAAA)。結構中包含有3個外顯子和2個內含子，內含子和外顯子交界處具有剪接信號。且研究發現UCA1基因啟動子區不存在 CpG島，推測該基因核心啟動子區可能與多種轉錄因子結合，并通過研究確定轉錄因子c-Myb可以結合UCA1基因的核心啟動子區。研究發現在絨毛和胎盤組織均有明顯UCA1基因的表達，在成人正常組織中都不表達該基因除心臟、脾臟外，UCA1在多種惡性腫瘤中表達，且癌組織表達明顯高于癌旁組織[4-6]。

2 UCA1在不同腫瘤中的轉移

2.1 不同腫瘤中的表達

2.1.1膀胱癌

世界范圍內，男性最常見實體瘤膀胱癌位列排行榜第四位，在女性中位列排行第七位。研究表明，UCA1在膀胱癌[5]細胞中呈現高表達從而影響腫瘤細胞生長以及遷移。Wang等[4]研究發現UCA1在膀胱癌組織中異常高表，并指出UCA1可作為一個高度特異且敏感的潛在性生物學指標適用于膀胱癌的早期診斷。Yang等[6]的研究同樣發現在膀胱癌細胞中UCA1呈現高表達，通過研究發現UCA1可以通過PI3K / AKT信號通路來調控環磷酸腺苷應答元件結合蛋白(cAMP response element bind protein，CREB)的表達，使其磷酸化，加快細胞周期的進程，從而促進細胞增殖。因此這寫研究為了解膀胱癌的分子病理學提供了更充分的理論基礎，使UCA1成為潛在的診斷和治療膀胱癌的靶標。

2.1.2胃癌

胃癌(gastric carcinoma)在我國各種惡性腫瘤中發病率排名居首位，它是起源于胃黏膜上皮的一種惡性腫瘤。現已存有的研究表明[7-9]，在胃癌組織中UCA1呈現異常高表達，且臨床病理學分析結果顯示，在胃癌的分化程度、腫瘤大小，浸潤深度和 TNM 分期中UCA1 起到了重要的作用。表明UCA1可能是一個有前途的胃癌治療的分子靶標。

2.1.3乳腺癌

乳腺癌有99 %發生在女性中，是女性最常見的惡性腫瘤之一。研究表明，在乳腺癌[10]細胞中UCA1基因異常高表達，且乳腺癌細胞的增殖、凋亡、轉移等方面與UCA1有著密切的聯系，因此UCA1可能成為乳腺癌診斷的標志物以及化療的潛在靶基因。

2.1.4胰腺癌

胰腺癌(pancreatic cancer，PC)惡性程度極高，近年來此癌癥發病率以及死亡率明顯上升，是一種比較常見的消化系統類腫瘤。張尤歷等[11，12]研究人員使用熒光定量PCR技術檢測了11例胰腺癌組織及其配對的癌旁正常組織UCA1的表達，結果顯示胰腺癌組織較于相應的癌旁組織其UCA1表達水平更高。胰腺癌細胞中高度表達UCA1[13]，因此對其表達的干預成為驗證其與腫瘤轉移關系的重要手段。

2.1.5肝癌

2015年1月至2016年1月期間陳蔡松等[14]研究人員于第二軍醫大學長海醫院收集了20例肝癌患者的腫瘤組織和血漿樣本以及20例健康受試者的血漿樣本。腫瘤組織及血漿樣本中UCA1 mRNA水平的表達通過采用實時定量PCR法測定，并且分析了UCA1 mRNA表達與Child-Pugh分級、原發灶腫瘤大小等臨床病理特征的關系。研究結果顯示存在肝癌肝內轉移患者的腫瘤組織與血漿中相比于肝癌患者有著更高的UCA1的表達，由此推測血漿UCA1可能是肝癌轉移診斷和病情監測的標志物，肝癌發展與UCA1的表達水平密切相關。

2.1.6其他

Xu等[15]研究表明，在膽管癌組織中UCA1的表達高于癌旁組織，且UCA1與淋巴結轉移、TNM分期、術后復發等密切相關。同樣的在肺癌細胞以及子宮內膜癌細胞中的研究[16，17]發現，在兩種癌細胞中UCA1呈現高表達，且研究結果顯示 UCA1的高表達與淋巴結轉移，遠處轉移，分級，晚期TNM分期和血管浸潤密切相關。因此UCA1有望作為腫瘤治療的潛在靶點。

2.2 促進腫瘤轉移

2.2.1基質金屬蛋白酶(Matrix Metallopeptidase，MMP)

在細胞外基質降解方面起重要作用的酶MMP-2以及MMP-9不僅提高了惡性腫瘤體內轉移以及侵襲的能力，且有研究表明在腫瘤的浸潤深度、淋巴結轉移、TNM分期方面MMP-2和MMP-9對其有著統計學意義的相關性，在腫瘤轉移中有著重要的作用[18]。

在膀胱癌細胞中[19]，使用CRISPR/Cas9技術降低細胞中UCA1的表達，通過Western blot實驗證明了UCA1表達下調可降低MMP-2及MMP-9的表達并且同樣在體內動物實驗中得到驗證，綜上所述UCA1可能通過調節MMP-2和MMP-9從而促進腫瘤的侵襲轉移。有研究[20]發現，UCA1通過促進Cbl-c介導的G蛋白偶聯受體激酶2(GRK2)的泛素化降解調節GRK2的穩定性，導致ERK-MMP9信號通路的激活從而促進胃癌細胞的侵襲和遷移；動物實驗同樣得到驗證。張尤歷等[11,12]采用UCA1表達質粒提高PaTu8988細胞的UCA1水平，通過小干擾RNA降低Bx PC-3細胞的UCA1表達水平，同時用Western blot檢測MMP-2和MMP-9的蛋白表達水平，研究結果顯示：在PaTu8988細胞中過表UCA1其MMP-2和MMP-9的蛋白表達水平也隨之升高，在Bx PC-3細胞中降低UCA1表達后其MMP-2和MMP-9的蛋白水平隨之降低。隨后科研人員又考察了UCA1與細胞遷移之間的影響，通過劃痕以及transwell實驗證實了高表達UCA1能增強胰腺癌細胞的體外遷移侵襲能力，敲低UCA1的表達可降低MMP-2和MMP-9的表達從而減弱胰腺癌細胞系的體外遷移侵襲能力。

2.2.2微小RNA(mi RNA)

Mi RNA是一類非編碼RNA，廣泛存在于動植物、病毒中，研究表明其通過不同的作用機制在腫瘤細胞的侵襲、轉移中發揮著重要作用，例如miR-134在非小細胞型肺癌細胞中通過靶向FoxM1可以抑制細胞的上皮間質轉化從而影響細胞的侵襲轉移；miR-379-5p在肝癌細胞中通過抑制MMP2以及MMP9從而抑制肝癌細胞的遷移和侵襲；miR-4725-3p通過靶向Stim1信號傳導通路參與黃腐醇抑制膠質瘤細胞侵襲[21-23]。由此可以看出mi RNA在癌細胞的轉移過程中發揮著關鍵作用。

①miR-135a

Zhang等[24]研究表明miRNA-135a是UCA1的直接目標，經查閱文獻得知在乳腺癌細胞中miR-135a與 HOXA10基因的3’-UTR存在著堿基配對，并通過熒光素酶報告基因檢測以及WB實驗證實了miR-135a可以調節HOXA10的表達而HOXA10 基因是胚胎形態發生和分化的調節因子，在幾種癌癥中都存在著異常表達。有報道稱其能夠在胰腺癌細胞中通過TGF-β2介導的p38 MAPK通路的激活促進細胞侵襲和MMP-3表達，因此顯示miR-135a能調控癌細胞的遷移[25-29]。Zhang的研究顯示了UCA1通過靶向miR-135a而作為一種致癌基因從而調控癌細胞的生長和遷移。UCA1-miR-135a途徑調節PC的生長和轉移，為PC治療提供新的見解，但具體的調控機制是否如上所列還沒有有關的文獻報道。

②miR-143

Luo等[30]研究表明，UCA1過表增強癌細胞的侵襲、轉移能力，推測其機制可能與UCA1調控EMT有關，通過對EMT相關蛋白及其上游蛋白進行檢測，結果顯示LncRNA-UCA1可以調節miR-143/HMGB1通路從而影響膀胱癌細胞，HMGB1即高遷移率族蛋白家族的成員，已有研究表明HMGB1在膀胱癌細胞中高表[31]且HMGB1在人類癌細胞中也可以作為EMT的誘導劑[32]。由上可知LncRNA-UCA1可以通過miR-143/HMGB1通路調節膀胱癌細胞的侵襲與遷移，因此，lncRNA-UCA1可能成為治療侵襲和轉移型膀胱癌的有效的靶點，具體的機制還有待深入研究。

③miR-144

研究[16]發現，在肺癌細胞中UCA1呈高表，敲低UCA1的表達，可以明顯減弱癌細胞的遷移能力，表明UCA1與肺癌的轉移密切相關，進一步研究發現，UCA1與miR-144直接結合從而發揮作用，對于miR-144有研究表明在骨肉瘤細胞中通過生物信息學分析miR-144潛在的靶基因，并通過熒光素酶測定法進行確認，確定了雷帕霉素(mTOR)為miR-144的靶標且是由于直接靶向mTOR mRNA的3'非翻譯區，導致mTOR蛋白水平降低從而影響信號通路，而mTOR信號通路在腫瘤轉移中起著重要作用[33，34]，以上為研究UCA1影響肺癌細胞的侵襲與轉移的機制提供探索思路。

④miR-145

Xue等[35]的研究發現過表UCA1的膀胱癌細胞呈現間質細胞樣形態。且過表UCA1能增加細胞中ZEB1、ZEB2和fascin homologue 1(FSCN1)的表達以及降低miR-145的表達。同時，侵襲實驗顯示癌細胞的侵襲、遷移能力都有增強。相反，如果敲低細胞中的UCA1的表達水平，則可下調相關蛋白的表達，因此表明LncRNA-UCA1可通過hsa-miR-145-ZEB1/2-FSCN1途徑增強膀胱癌細胞遷移和侵襲。

⑤miR-203

Xiao等[36]研究通過RNA免疫共沉淀及拉下實驗證實miR-203是UCA1的作用靶點。體內外實驗表明UCA1可以像內源性海綿吸附miR-203，影響轉錄因子Snail2的表達，Snail2是一個有力的誘導EMT的因子且該功能部分是由于在腫瘤進展過程中直接抑制E-鈣粘蛋白轉錄，更有文獻報道Snail還通過間質調控MMPs表達增加細胞的侵襲能力[37，38]，綜上所述UCA1通過miR-203/Snail2途徑促進細胞的侵襲與轉移然而其下游具體的機制還有待深入的研究。

⑥miR-216b

Wang等[39]研究發現肝癌TNM 分期、轉移和術后生存期與UCA1的表達水平密切相關，且在肝癌組織中UCA1呈高表。進一步的研究發現，UCA1可以通過直接結合作用下調miR-216b表達。另外，UCA1可以逆轉miR-216b對肝癌細胞生長和轉移的影響，可能參與了肝癌的成纖維細胞生長因子受體1(FGFR1)的表達，從而形成一個全新UCA1-miRNA-216b-FGFRl-胞外信號調控激酶信號通路影響細胞的侵襲遷移能力。

2.2.3mTOR

Li等[40]研究采用慢病毒轉染使胃癌細胞株BGC-823高表UCA1，再進行劃痕實驗及Transwell實驗并對其機制進行探討，研究結果顯示UCA1可以通過PI3K-Akt-mTOR信號通路影響腫瘤細胞的發展。PI3K-Akt信號通路與腫瘤血管的發生以及細胞運動等方面有著重要的作用，mTOR是PI3K信號通路下游的分子之一，另外有文獻報道此信號通路可以通過影響MMP-2[41]、MMP-9以及VEGF[42]的表達水平從而影響腫瘤的侵襲與轉移。這些發現進一步證實lncRNAs在維持細胞動態平衡中的重要性，表明UCA1可能是一個有前途的胃癌治療的分子靶標。

2.2.4p27

在乳腺癌研究中，Huang等[10]研究表明，p27作為一種重要的抑癌基因，通過抑制p27基因的表達可增強細胞的侵襲和轉移能力。核內不均一核糖核蛋白Ⅰ(hnRNP I)能夠通過與UCA1結合形成功能性的核糖核蛋白復合體增加UCA1的穩定性。 磷酸化形式的hnRNP I主要在細胞質中，負責與UCA1的相互作用。hnRNP I通過與p27 mRNA的5′-非翻譯區相互作用來增強p27的翻譯，UCA1與hnRNP I通過競爭性作用抑制p27蛋白水平。提示UCA1通過抑制p27從而降低癌細胞侵襲轉移能力。

3 結語

綜上所述，UCA1在腫瘤轉移中發揮著重要作用。盡管對于UCA1在腫瘤轉移中的作用已經有了一定的認識，比如，UCA1在許多腫瘤中表達升高，可以促進癌細胞的遷移，但是UCA1調節腫瘤的轉移，此過程通過何種靶點、作用機制及信號通路尚不十分明確。相信隨著研究的不斷深入，在不久的未來這些問題會得到解決，UCA1有望成為新型腫瘤分子標志物和基因治療的靶點。