長鏈非編碼RNA在卵巢癌中的表達及作用的研究進展

張宇博，韓世愈

(哈爾濱醫科大學附屬第四醫院婦產科，哈爾濱 150001)

卵巢癌的發生率居女性腫瘤的第六位，是致死率最高的女性生殖系統惡性腫瘤[1]。據估計，2015年中國新發卵巢癌52 100例，其中死亡22 500例[2]。盡管在腫瘤細胞減滅術和化療藥物治療方面取得了巨大進展，但由于卵巢癌缺乏特異癥狀及篩查手段，發現時往往已發展至晚期，且傳統化療方法逐漸出現耐藥，患者的5年生存率僅為30%～40%[3]。因此急需探索新的診斷方法和治療手段。研究表明，長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)在卵巢癌中具有重要作用[4]，可能為卵巢癌的診斷、治療提供有效的生物標志物以及治療靶點。

隨著高分辨率微陣列和大規模平行測序技術的發展，超過98%的人類基因組將被轉錄成不具有明顯蛋白質編碼能力的RNA轉錄本[5]。根據其大小，這些非編碼RNA可以分為lncRNA(>200個核苷酸)和小非編碼RNA(≤200個核苷酸)[6]。這些小非編碼RNA如微RNA(microRNA,miRNA)、小干擾RNA等因在多種疾病的發生發展中具有顯著的作用而受到廣泛研究。lncRNA是非編碼RNA的一種，從2009年識別6 496個到2015年識別15 941個[7]，其發現數量不斷增多，對其功能的研究也越來越深入。lncRNA參與許多重要的生物學功能，包括基因組印跡、劑量補償效應、表觀遺傳調控、細胞周期調控、細胞分化以及腫瘤發生等[8]。目前，很多lncRNAs的作用已在不同腫瘤中得到評估，不同腫瘤階段以及組織分級的lncRNAs表達也存在差異[8]。lncRNAs在卵巢癌中同樣也具有重要作用，其過表達、缺乏或突變與卵巢癌的發生、轉移及預后相關。現就近年在卵巢癌中發現的表達失調的lncRNAs及其在卵巢癌中的生物學作用進行綜述。

1 LncRNA概述

在人類基因組中，僅有2%的區域編碼蛋白質，70%以上的基因組區域被轉錄成不具有編碼蛋白質能力的非編碼RNA[9]，但非編碼區域在大部分生物過程如發育、分化、細胞周期、癌癥形成以及其他生物過程中發揮重要作用[10]。基于與相鄰轉錄物之間的基因組接近度，lncRNA又可分為反義lncRNA、內含子lncRNA、基因間lncRNA、啟動子相關lncRNA和非翻譯區lncRNA[6，11]。基于細胞水平的表達模式和功能，lncRNA又可分為癌基因功能lncRNA、腫瘤抑制基因功能lncRNA和雙功能lncRNA，如長應激誘導的非編碼轉錄物5和尿路上皮癌抗原1(urothelial carcinoma associated 1,UCA1)屬于癌基因功能lncRNA，而母系表達基因3(maternally expressed 3，MEG3)屬于腫瘤抑制基因功能lncRNA，H19印跡母系表達轉錄本(H19 imprinted maternally expressed transcript，H19)屬于雙功能lncRNA，其在部分腫瘤組織中過表達，而在其他腫瘤組織中低表達甚至缺失[12]。

目前僅有一小部分功能性lncRNAs被表征。LncRNA可通過與DNA、染色質、信號調節蛋白以及多種細胞RNA相互作用，影響腫瘤細胞的生物學行為。與染色質結合的lncRNAs可通過控制局部染色質的結構或募集特異性調節因子到特定基因座，從而調節基因的表達[11]。與蛋白質結合的lncRNAs可促進蛋白質復合物的組裝或阻礙蛋白質-蛋白質的相互作用，從而影響細胞間信號轉導和生物學行為[13]。與編碼蛋白RNA結合的lncRNAs可以激活參與信使RNA(message RNA，mRNA)代謝的多種酶，從而影響mRNA剪接、穩定性或翻譯，調控基因表達[14]。miRNA是一類重要的小型非編碼RNA，參與包括癌癥在內的多種疾病[15]，通過序列互補性與靶mRNA結合，導致mRNA翻譯抑制和去穩定化。一些lncRNAs還通過與miRNA結合阻止其作用于靶mRNA。參與這種相互作用的lncRNA被稱為競爭性內源RNA。MEG3可通過改變卵巢癌中miRNA-21的表達影響信號轉導和轉錄激活因子3的表達[16]。最近已有研究報道了lncRNA與miRNA的關系，但這些相互作用在細胞中與功能相關的程度尚存在爭議[17]，需要進一步驗證。lncRNA與miRNA間存在的另一種關系即某些lncRNAs是miRNA的前體RNA，如H19是人類miR-675的前體RNA。因此，研究這種lncRNA的作用需要考慮其衍生靶點miRNA的功能[18]。通過研究腫瘤相關競爭性內源RNA網絡，有助于探索更多基因表達調控模式，更深層次了解基因的表達調控。

LncRNAs的生物學行為決定了其在腫瘤發生和發展中的重要作用。相對于正常組織,腫瘤組織往往會發生特異性lncRNAs表達下調或上調,從而引起腫瘤發生，促進腫瘤細胞增殖、浸潤和轉移或抑制凋亡。

2 LncRNAs在卵巢癌中的表達及作用

2.1表達上調的lncRNAs

2.1.1HOX轉錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR) HOX基因簇通過編碼進化保守的轉錄因子家族調節胚體發育，并在幾種成體細胞分化過程中發揮關鍵作用。在人類4個不同的染色體上存在A、B、C、D 4種不同的HOX基因座。HOTAIR是一種與腫瘤發生密切相關的HOXC基因座轉錄的lncRNA[19]。HOTAIR在漿液性卵巢癌(serous ovarian carcinoma,SOC)中的表達升高，且升高的水平與國際婦產科聯盟分期、腫瘤組織學分級、淋巴結轉移呈正相關，多因素分析表明，HOTAIR可作為預測SOC總體生存率和無病生存率的獨立危險因素[20-21]。此外，HOXA11反義RNA(HOX11 transcript antisense RNA，HOXA11-AS)在SOC中也高表達，且HOXA11-AS水平與SOC的組織學分級、術前糖類抗原125水平顯著相關；多因素Cox回歸分析顯示，腫瘤組織中HOXA11-AS高表達是無進展生存期和總生存期的獨立預測因子[22]。

2.1.2H19 H19基因是卵巢癌中第一個被發現的印記母系異常表達的lncRNA，通常在胎兒組織中高表達，出生后大部分組織中的表達被抑制。除編碼lncRNA外，H19基因也是miRNA-675的前體，能夠調節對生長、發育和致癌起關鍵作用的基因的表達，如視網膜母細胞瘤基因。miRNA let-7屬于腫瘤抑制miRNA,能使調節細胞生長的致癌基因的表達下調[23]。H19的過表達可通過抑制miRNA let-7，調節細胞周期相關基因的表達,從而促進腫瘤細胞的增殖和遷移[24]。與鄰近的非腫瘤組織相比，H19在大部分卵巢癌組織中的表達上調，其表達水平與腫瘤分期和腫瘤大小呈正相關，沉默H19將誘導細胞凋亡和G2/M期停滯[25]。此外，在大部分卵巢癌患者的腹水中也可以檢測到H19 RNA[26]。因此H19對卵巢癌發生和發展可能具有重要作用。

2.1.3INK4基因座中反義非編碼RNA(antisense non-coding RNA in the INK4 locus，ANRIL) ANRIL定位于染色體9p21區域，被轉錄成3.8 kb lncRNA，通過結合細胞分裂蛋白調節劑1和細胞分裂蛋白調節劑2調控INK4b/ARF/INK4a基因簇的表觀遺傳[27]。研究表明，ANRIL在SOC組織和高轉移性SOC細胞系過表達，其表達水平與國際婦產科聯盟分期、組織學分級、淋巴結轉移呈正相關，且ANRIL高表達卵巢癌患者表現出較短的總生存期[28]。此外，ANRIL在SOC侵襲、轉移中具有重要作用，基質金屬蛋白酶3是ANRIL的關鍵下游基因[28]。

2.1.4人卵巢癌特異性轉錄因子2(human ovarian cancer-specific transcription factor 2,HOST2) HOST2是定位在染色體10q23.1區域的lncRNA，含有多拷貝的逆轉錄病毒相關序列。在正常組織或正常卵巢組織中HOST2呈低表達或缺失，但在卵巢癌來源的細胞系和原發性腫瘤中高表達[29]。此外，與正常卵巢上皮細胞相比，HOST2在4種主要的卵巢癌細胞亞型中的表達上調[29]。Gao等[30]認為，HOST2可通過抑制miRNA let-7b下調靶抑癌基因，增強上皮性卵巢癌中癌細胞的遷移、侵襲和增殖。

2.1.5功能基因組趨化基因1(functional genomic chemotactic gene 1，FAL1) FAL1是采用功能基因組方法鑒定的lncRNA,現已證實其RNA在許多癌細胞中頻繁過表達，在超過93%的卵巢癌樣本中可檢測到FAL1的高表達，在晚期卵巢癌中的表達量和拷貝數更高[31]。FAL1 RNA的高表達和FAL1基因的基因組增加與多種腫瘤患者的低存活率顯著相關[31]。FAL1的致癌活性可歸因于對p21的抑制作用，其還能與表觀遺傳阻遏物鼠類淋巴瘤濾過性病毒致癌基因 1結合，通過控制其穩定性，改變包括細胞周期素依賴性激酶抑制因子1A在內的許多基因的轉錄[31]，從而發揮腫瘤激活作用。

2.1.6UCA1 UCA1是膀胱癌細胞生長的調節因子[32]。UCA1在卵巢癌組織中的表達也升高[33]。在SKOV-3細胞中，UCA1 RNA的高表達可增加腫瘤細胞的遷移、侵襲，增強順鉑的耐藥能力[33]。UCA1的這種功能可能是通過精氨酸-絲氨酸蛋白激酶1和凋亡途徑蛋白介導[33]。

2.1.7LncRNA AB073614 LncRNA AB073614是卵巢癌發展過程中的功能性癌基因。與正常卵巢組織相比，在85.3%的卵巢癌組織中AB073614的表達上調；與低表達組相比，AB073614高表達的卵巢癌患者具有較低的5年總生存期[34]。在卵巢癌細胞系中使用小干擾RNA下調AB073614的表達，卵巢癌細胞的生物學行為如增殖、侵襲被抑制，癌細胞周期停滯，并啟動凋亡程序[34]。同時研究該還發現，lncRNA可能通過靶向胞外信號調節激酶1/2和蛋白激酶Bα介導的信號轉導途徑發揮致癌作用[34]。

2.2表達下調的lncRNAs

2.2.1X染色體失活特異轉錄物(X inactive specific transcript，Xist) Xist作為僅由非活性X染色體轉錄表達的一種lncRNA，在卵巢癌細胞系或復發性卵巢癌細胞系的表達缺失或下調,并可縮短卵巢癌患者的無進展生存期[35-36]。研究表明，Xist的下調能夠上調X連鎖的凋亡抑制功能，引發癌細胞的抗藥表型，從而導致癌細胞對化療藥物的耐藥[35]。Xist的丟失可能與卵巢癌中乳腺癌相關基因1的突變有關，但目前尚未得到驗證，仍存在爭議。

2.2.2MEG3 MEG3是位于第14號染色體q32區域的一種能夠提高p53等抑癌基因表達、阻止腫瘤發生和發展的lncRNA。由于MEG3啟動子高甲基化作用，使其在大部分上皮性卵巢癌組織和細胞系中的表達降低或消除[16]。此外，MEG3的異常高表達能抑制上皮性卵巢癌細胞的增殖并促進凋亡[16]。因此，MEG3啟動子高甲基化導致其表達降低可能是上皮性卵巢癌發生和發展的重要因素。針對此甲基化靶點，有望開發出新型有效的卵巢癌靶向藥物。

2.2.3生長停滯特異性轉錄因子5(growth arrest specific 5，GAS5) 與正常卵巢上皮組織相比，上皮性卵巢癌組織中GAS5的表達水平降低，而在正常卵巢上皮和良性上皮病變中GAS5的表達無明顯變化，GAS5表達的下調能促進腫瘤細胞淋巴結轉移[37]。此外，GAS5能抑制卵巢癌細胞增殖，促進細胞凋亡，減少腫瘤細胞遷移和侵襲[37]。因此，GAS5有望成為上皮性卵巢癌新的治療靶點。

3 小 結

隨著高通量測序基因組學的發展，通過使用新一代測序工具對人類組織或細胞進行lncRNA表達譜的檢測，有望識別出更多對惡性腫瘤發生和發展具有重要生物學作用的lncRNAs。通過研究lncRNA的生物學特性及潛在的分子機制，有望找到更特異的惡性腫瘤早期診斷方法和治療靶點，從而提高患者的生存率。此外，利用生物信息學構建出更多lncRNA-miRNA-mRNA的競爭性內源RNA網絡,有助于探索出更多惡性腫瘤所涉及的基因表達調控機制。