長(zhǎng)鏈非編碼RNA NEAT1在腫瘤中的作用及機(jī)制研究進(jìn)展

王 昀 刀鈺洋 李浩宇 侯 飛 劉 超

昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院 云南省腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，云南昆明 650118

人類(lèi)基因組有超過(guò)85%被轉(zhuǎn)錄為RNA，但其中只有約2%被翻譯為蛋白質(zhì)。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）的長(zhǎng)度超過(guò)200 nt，其開(kāi)放閱讀編碼框（ORF）不超過(guò)100 個(gè)堿基，而有些LncRNA 則不具有ORF，雖然近年發(fā)現(xiàn)可以編碼形成一些短肽，但在最初發(fā)現(xiàn)該分子時(shí)被一度認(rèn)為是“進(jìn)化的垃圾”。目前研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA 可以通過(guò)改變基因表達(dá)和信號(hào)傳導(dǎo)途徑的方式調(diào)控機(jī)體的多種生物學(xué)功能，包括細(xì)胞增殖、侵襲、遷移、凋亡以及細(xì)胞周期等，LncRNA 已經(jīng)與越來(lái)越多的生物和疾病過(guò)程密切相關(guān)[1-4]。隨著研究的不斷深入，LncRNA NEAT1 干預(yù)并調(diào)控多種腫瘤在人體內(nèi)形成和進(jìn)展的機(jī)制逐漸明確，其運(yùn)用在腫瘤早期診斷及預(yù)后評(píng)估的意義日益突出[5-6]。

1 LncRNA NEAT1的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

LncRNA NEAT1（nuclear paraspeckle assembly transcript1）存在于亞核paraspeckles中，該亞核體是NEAT1 及四十多種蛋白質(zhì)構(gòu)成的RNA-蛋白核體結(jié)構(gòu)，特異性地存在于哺乳動(dòng)物中，能夠參與基因表達(dá)調(diào)控。NEAT1 基因分別編碼 長(zhǎng)3.7 kb 的NEAT1-1 和 長(zhǎng)23 kb 的NEAT1-2兩個(gè)轉(zhuǎn)錄本。2 個(gè)轉(zhuǎn)錄本5'末端可完全重合，3'端處理機(jī)制則完全不同，但兩者可共享相同的啟動(dòng)子。NEAT1 能與PSP1、p54nrb 和SFPQ 等蛋白因子結(jié)合，形成Paraspeckles 的骨架，維持其形態(tài)和功能，NEAT1 過(guò)表達(dá)可增加Paraspeckles 的數(shù)目，而敲除NEAT1 會(huì)導(dǎo)致Paraspeckles 結(jié)構(gòu)缺失。亞核體Paraspeckle 的具體功能還待進(jìn)一步明確，目前已知其與線(xiàn)粒體之間存在相互作用，而且可以通過(guò)核保留RNA 來(lái)調(diào)控基因表達(dá)，在包括細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、病毒感染、細(xì)胞分化等重要生理活動(dòng)中起著重要作用[7-8]。

2 NEAT1相關(guān)分子信號(hào)通路研究

目前NEAT1 與幾種癌癥相關(guān)通路之間相互作用的研究，進(jìn)一步揭示了其在人類(lèi)腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用，其中Akt 和Wnt 信號(hào)通路與NEAT1 在癌癥中的作用密切有關(guān)[9]。NEAT1 對(duì)Wnt 信號(hào)激活的調(diào)控作用已經(jīng)在一些腫瘤組織中得到證實(shí)。如NEAT1 在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）中通過(guò)誘導(dǎo)Wnt 信號(hào)通路和上皮- 間質(zhì)轉(zhuǎn)換（EMT）過(guò)程使腫瘤組織產(chǎn)生腫瘤干細(xì)胞特征。有研究顯示，在A(yíng)549/CDDP 細(xì)胞中，當(dāng)NEAT1 沉默后Wnt 信號(hào)通路失活，從而發(fā)現(xiàn)了NEAT1 在調(diào)節(jié)Wnt 通路中的作用。這是因?yàn)镹EAT1 的下調(diào)導(dǎo)致了這些細(xì)胞中β-catenin 和p-GSK3β 蛋白表達(dá)水平的下調(diào)，而p-β-catenin 和GSK3β 蛋白表達(dá)水平的上調(diào)所致的[10]。在乳腺癌組織中，NEAT1 抑 制miR-129-5p 表 達(dá) 并 上 調(diào)WNT4 表達(dá)，激活了Wnt 信號(hào)。另外，NEAT1 在調(diào)控AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用也已經(jīng)在一些癌癥中得到證實(shí)[11]。最近的一項(xiàng)宮頸癌研究發(fā)現(xiàn)，NEAT1 參與了PI3K/Akt 信號(hào)通路誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和遷移，NEAT1 可上調(diào)p-PI3K 和p-Akt 水平，增強(qiáng)PI3K/Akt信號(hào)通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[12]。在非小細(xì)胞肺癌中，NEAT1 上調(diào)可明顯增加PI3K、AKT 和GSK3 蛋白分子的磷酸化水平，體外研究也證實(shí)了NEAT1 對(duì)Akt 信號(hào)通路的調(diào)控作用[13]。

3 NEAT1在腫瘤中的作用及調(diào)控機(jī)制研究

3.1 LncRNA NEAT1與腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡及細(xì)胞周期的關(guān)系

NEAT1 在體內(nèi)通過(guò)調(diào)節(jié)miR-495-3p/E2F3軸促進(jìn)黑色素瘤的進(jìn)展，NEAT1 可以通過(guò)負(fù)調(diào)節(jié)miR-495-3p 的表達(dá)水平，導(dǎo)致miR-495-3p 對(duì)E2F3 的抑制作用降低，從而促進(jìn)黑色素瘤進(jìn)展，包括癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移等[14]。在口腔鱗狀細(xì)胞癌（OSCC）組織和細(xì)胞中，miR-365 可靶向抑制其下游的G 蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)因子20（RGS20）[15]，通過(guò)使細(xì)胞周期停留在G0/G1 期，使腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)分?jǐn)?shù)降低，從而抑制細(xì)胞增殖和侵襲并促使細(xì)胞凋亡，NEAT1 可抑制miR-365 對(duì)RGS20 的抑制作用并促進(jìn)OSCC 細(xì)胞增殖。SRSF1 在膠質(zhì)瘤（GBM）中過(guò)度表達(dá)[15]，并可促進(jìn)NEAT1 在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤組織中的穩(wěn)定性，而NEAT1 過(guò)表達(dá)可通過(guò)正調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白和細(xì)胞周期相關(guān)基因（CDK6、CDK2、CCND1、MYBL2、E2F2 和E2F1）表達(dá)，從而推動(dòng)GBM 細(xì)胞周期（G1）進(jìn)展并誘導(dǎo)細(xì)胞增殖。脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL），甘油二酯（DAG）和游離脂肪酸（FFA）在肝細(xì)胞癌（HCC）中的水平高于其相鄰的正常組織[16]，NEAT1 可通過(guò)抑制miR-124-3p 來(lái)正調(diào)節(jié)脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）表達(dá)，而ATGL可通過(guò)TAG 的水解產(chǎn)物DAG 和FFA 激活過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα）的表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活、增殖、遷移。在骨肉瘤組織和細(xì)胞中miR-194 受NEAT1 負(fù)調(diào)節(jié)[17]，導(dǎo)致miR-194對(duì)其靶標(biāo)（骨形態(tài)發(fā)生蛋白1、ras 相關(guān)基因、鈣黏著蛋白2 和1 型胰島素樣生長(zhǎng)因子受體）的抑制作用降低，誘導(dǎo)腫瘤生長(zhǎng)和骨肉瘤轉(zhuǎn)移。在卵巢癌（OC）細(xì)胞系中過(guò)表達(dá)的NEAT1 可負(fù)調(diào)控miR-34a-5p來(lái)促進(jìn)BCL2 表達(dá)[18]，增加腫瘤細(xì)胞在細(xì)胞周期S 期的比例而誘導(dǎo)OC 細(xì)胞增殖并抑制其凋亡。綜上所述，LncRNA NEAT1 在各種人類(lèi)實(shí)體腫瘤的細(xì)胞增殖、凋亡抵抗及細(xì)胞周期等生物過(guò)程起到了重要的促進(jìn)作用。

3.2 NEAT1與腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移的關(guān)系

腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移是由相互關(guān)聯(lián)而又連續(xù)復(fù)雜的步驟組成，包括腫瘤細(xì)胞從原發(fā)腫瘤脫離，細(xì)胞外基質(zhì)侵入，穿透血管或淋巴管，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，最終在遠(yuǎn)隔器官中生存并增殖。有研究表明，NEAT1 在胃癌（GC）細(xì)胞和組織中高度表達(dá)，而其高度表達(dá)受ALKBH5 調(diào)控，ALKBH5 通過(guò)與NEAT1 結(jié)合促進(jìn)EZH2 的表達(dá)，從而促進(jìn)GC 的侵襲和轉(zhuǎn)移[19]。NEAT1 啟動(dòng)，miR-361 介導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)以驅(qū)動(dòng)侵襲性子宮內(nèi)膜癌（EC）的進(jìn)展，miR-361作為腫瘤抑制因子，可直接靶向致癌基因STAT3而抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、遷移及耐藥性，NEAT1 對(duì)miR-361 有“海綿”作用，通過(guò)抑制miR-361 的表達(dá)，激活STAT3 通路，從而促進(jìn)侵襲性EC 細(xì)胞的侵襲性、癌腫形成和耐藥性的產(chǎn)生，并重塑腫瘤微環(huán)境[20]。胃腺癌（GAC）組織中NEAT1 的表達(dá)水平顯著升高，早期和晚期GAC 之間NEAT1 的表達(dá)也存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.0111），有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移GAC 的NEAT1 表達(dá)水平比無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的更高[21]。有研究發(fā)現(xiàn)[22]，肺癌細(xì)胞中Oct4 通過(guò)啟動(dòng)子激活NEAT1，通過(guò)增強(qiáng)子激活MALAT1，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和運(yùn)動(dòng)，而敲除NEAT1 或MALAT1 則可以消除Oct4 介導(dǎo)的肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)。癌細(xì)胞的侵襲性和轉(zhuǎn)移性較強(qiáng)的原因在于其對(duì)周?chē)h(huán)境的強(qiáng)大適應(yīng)力，許多人類(lèi)癌癥中的O2濃度相較于正常組織顯著降低，缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控是介導(dǎo)癌細(xì)胞在低氧環(huán)境下利用氧，并對(duì)低氧環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)的關(guān)鍵因素和主要機(jī)制[23]。缺氧調(diào)節(jié)的NEAT1 可能通過(guò)作用于特定的編碼轉(zhuǎn)錄本或影響RNA 加工途徑，而成為對(duì)HIF 間接應(yīng)答的效應(yīng)子。另外，NEAT1還可通過(guò)整合其他生理反應(yīng)，充當(dāng)HIF 途徑信號(hào)通路的級(jí)聯(lián)組件，在促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲性表型起重要作用[24]。

3.3 NEAT1在少數(shù)腫瘤中發(fā)揮抑制癌細(xì)胞生物過(guò)程的作用

雖然NEAT1 可促進(jìn)大多數(shù)惡性腫瘤的進(jìn)展，但其在某些惡性血液疾病中可起到抑癌基因的作用，研究發(fā)現(xiàn)NEAT1 在如HL-60、Jurkat、K562 和THP-1 等白血病細(xì)胞系中表達(dá)受到抑制，而在白血病細(xì)胞系中過(guò)表達(dá)NEAT1 可以改善因細(xì)胞毒化合物誘導(dǎo)形成的多重耐藥表型[25]。NEAT1 在急性早幼粒細(xì)胞白血?。ˋPL）中表達(dá)下調(diào)，NEAT1 表達(dá)被PML-RAR 抑制，而這種抑制可以通過(guò)全反式維甲酸（ATRA）誘導(dǎo)的NB4 細(xì)胞分化導(dǎo)致該lncRNA上調(diào)，通過(guò)沉默NEAT1 又可讓ATRA 對(duì)NB4 細(xì)胞的誘導(dǎo)分化作用失效[26]。與NEAT1 在白血病中的研究相同，NEAT1 在多發(fā)性骨髓瘤患者骨髓漿細(xì)胞中的表達(dá)與健康個(gè)體外周血單核細(xì)胞相比，其表達(dá)也是降低的[27]。

3.4 NEAT1與腫瘤化療及靶向治療敏感性的關(guān)系

在對(duì)多柔比星耐藥的尿路上皮膀胱癌組織和細(xì)胞中，NEAT1 通過(guò)負(fù)調(diào)節(jié)miR-214-3p 的表達(dá)并通過(guò)Wnt/β-catenin 途 徑抑 制J82 和T24 細(xì) 胞 對(duì)多柔比星的化學(xué)敏感性，從而誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞產(chǎn)生多柔比星耐藥性[28]。NEAT1 在對(duì)紫杉醇耐藥的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中顯著上調(diào)，PARP 和caspase-3表達(dá)上調(diào)可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡從而逆轉(zhuǎn)對(duì)紫杉醇耐藥性，而NEAT1 可以抑制它們的表達(dá)[29]。Chen 等[30]研究表明，miR-335 受NEAT1 的負(fù)調(diào)節(jié)，NEAT1可降低miR-335 對(duì)c-Met-Akt 通路抑制作用，并激活該通路來(lái)引起HCC 細(xì)胞對(duì)的索拉非尼的耐藥性。肝癌中NEAT1-2 和SFPQ 表達(dá)的增加與順鉑耐藥性有關(guān)[31]，使用CRISPER/Cas9 系統(tǒng)構(gòu)建的功能獲得和功能喪失試驗(yàn)顯示，NEAT1-2 對(duì)于肝癌細(xì)胞的生存至關(guān)重要，并通過(guò)SFPQ 介導(dǎo)了肝癌細(xì)胞的順鉑耐藥性。BAP1 的高表達(dá)與吉西他濱的耐藥性密切相關(guān)，BAP1 可正向調(diào)節(jié)其下游靶分子NEAT1，而NEAT1 又可反向調(diào)節(jié)BAP1 表達(dá)，這種相互作用誘導(dǎo)肝內(nèi)膽管細(xì)胞癌對(duì)吉西他濱產(chǎn)生耐藥性[32]。慢性粒細(xì)胞白血?。–ML）細(xì)胞中特征在于其表達(dá)酪氨酸激酶BCR-ABL 蛋白，而NEAT1 在CML 中表達(dá)水平減低，伊馬替尼作為酪氨酸激酶抑制劑，能與BCR-ABL 的ATP 結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合并使NEAT1表達(dá)增加，這表明NEAT1 是BCR-ABL 誘導(dǎo)CML惡性表型的關(guān)鍵中間調(diào)節(jié)因子[33]。

4 NEAT1與腫瘤患者預(yù)后的關(guān)系

Kaplan-Meier生存分析結(jié)果顯示，在高表達(dá)NEAT1 的大腸癌患者比NEAT1 低表達(dá)的大腸癌患者無(wú)病生存期較差，NEAT1 低表達(dá)的腫瘤患者術(shù)后無(wú)病生存中位時(shí)間為50 個(gè)月，而NEAT1 高表達(dá)的腫瘤患者術(shù)后無(wú)病生存中位時(shí)間為28 個(gè)月，NEAT1 高表達(dá)的大腸癌患者具有更高的腫瘤復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[34]。Chen 等[35]通過(guò)對(duì)96 例食管鱗狀細(xì)胞癌（ESCC）進(jìn)行定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)（qRT-PCR），發(fā)現(xiàn)與臨近正常細(xì)胞相比，NEAT1 在ESCC 組織和細(xì)胞中的表達(dá)水平更高。Pearson分析顯示，升高的NEAT1 水平與腫瘤大?。≒=0.026），淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（P=0.035）和臨床分期（P=0.004）異常相關(guān)。此外，Kaplan-Meier曲線(xiàn)與對(duì)數(shù)秩檢驗(yàn)表明，NEAT1 的較高表達(dá)導(dǎo)致存活率顯著降低，多變量Cox比例風(fēng)險(xiǎn)分析表明NEAT1 是總生存期（OS）的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，與之相反，敲除NEAT1 則顯示相反的結(jié)果，所以，監(jiān)測(cè)NEAT1 的水平可能是ESCC 預(yù)后監(jiān)測(cè)的有效生物標(biāo)志物，并且在ESCC 的發(fā)生和發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。另外2 項(xiàng)Meta 分析結(jié)果[36-37]均顯示NEAT1 的高表達(dá)與多種腫瘤的不良預(yù)后相關(guān)，而且是多種腫瘤預(yù)后監(jiān)測(cè)的有效因子。

5 展望

在生物學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中腫瘤診斷及預(yù)后標(biāo)志物成為了近年的研究熱點(diǎn)，這是因?yàn)榘┌Y的治療和治療效果的預(yù)測(cè)主要在于有效的早期診斷及對(duì)預(yù)后因子的監(jiān)測(cè)。目前，諸如NGS、芯片、質(zhì)譜等技術(shù)正快速發(fā)展，讓LncRNA 的研究日益深入，特別是其cDNA 文庫(kù)建立讓更多新的LncRNA 被發(fā)現(xiàn)。其中，LncRNA NEAT1 的發(fā)現(xiàn)讓其成為各種人類(lèi)惡性腫瘤中被廣泛研究的對(duì)象，值得注意的是，NEAT1在A(yíng)PL 的表達(dá)下調(diào)，而其促白細(xì)胞分化作用可使APL 得以抑制，這與在多數(shù)實(shí)體腫瘤中NEAT1 高表達(dá)并起致癌基因的作用是相反的。NEAT1 與包括細(xì)胞增殖、凋亡、細(xì)胞周期、侵襲遷移、化療和靶向治療敏感性等腫瘤的多種生物學(xué)過(guò)程有息息相關(guān)，許多人類(lèi)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展與NEAT1 的失調(diào)密不可分。故而認(rèn)為，NEAT1 可能是潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物，并在腫瘤的診斷和治療中充當(dāng)著至關(guān)重要的角色。當(dāng)然，NEAT1 在許多腫瘤中調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展的生物學(xué)功能機(jī)制還不明確，在細(xì)胞內(nèi)亞結(jié)構(gòu)之間的相互作用以及在血清中的化學(xué)穩(wěn)定性也不清楚，對(duì)NEAT1 的進(jìn)一步認(rèn)知還需要大量的相關(guān)研究。