長鏈非編碼RNA HIF1A-AS1的研究現狀與進展

肖 寧 ，林瑋鍵，龍永福

（1.桂林醫學院第二附屬醫院泌尿外科，廣西 桂林 541199；2.邵陽市中心醫院尿控學研究室，湖南 邵陽 422000）

隨著高通量檢測方法的快速發展，大量非編碼RNA被發現，其中70%的非編碼RNA被認為是長鏈非編碼RNA（LncRNAs），其表達水平較低，但是與眾多生理功能相關[1]。雖然LncRNAs不編碼蛋白質，但LncRNAs在許多疾病發生和進展的生物過程中發揮重要的調節作用。LncRNAHIF1A-AS1是一種自然反義RNA，位于人14號染色體低氧誘導因子-1α（HIF-1α）的反義鏈上，其成熟體長度為652 nt，它與其相應正義RNA的部分序列存在互補關系，可能通過多種機制發揮調控正義RNA的表達[2]。近年來，越來越多的研究提示HIF1A-AS1不僅參與惡性腫瘤的發生、發展過程，而且與一些器官組織的纖維化相關，有望成為相關治療的新靶點。本研究現就LncRNA HIF1A-AS1的研究現狀與進展進行綜述。

1 LncRNAs的定義和生物學功能

隨著各項研究的深入，發現LncRNAs參與了細胞分化和生長，包括癌癥在內的許多疾病的發病過程。根據LncRNAs與蛋白質編碼基因在基因組中的相對位置，可分為正義LncRNA、反義LncRNA、雙向LncRNA、內含子LncRNA、基因間LncRNA及增強子LncRNA[3]。目前為止，已發現LncRNAs在表觀遺傳、轉錄及轉錄后水平調控基因表達方面發揮重要作用。首先，LncRNAs通過染色質修飾與重塑、組蛋白修飾及核小體定位改變在基因表達調控中起著至關重要的作用，在調節染色體重塑的機制中，SWI/SNF復合物是由多個亞基組成的染色體重組復合物，該復合物能驅動核小體定位的改變，LncRNAs可以與SWI/SNF復合物相互作用，改變染色體結構，調節基因表達；此外，LncRNAs還通過影響S-腺苷同型半胱氨酸水解酶的DNA甲基化、生長停滯、DNA損傷誘導的α-DNA去甲基化DNA損傷誘導基因45A（GADD45A）以及組蛋白與去乙酰化酶6（SIRT6）的乙酰化來調節染色質的重塑。許多LncRNA通過與多硫抑制復合物2（PRC2）相互作用來調節組蛋白甲基化，從而改變染色體的結構和功能[4]。

2 HIF1A-AS1的發現過程

ZHU等[5]在腎非乳頭狀細胞癌中發現缺氧誘導因子-1α-反義鏈1（HIF1A-AS1）較癌旁組織明顯升高，通過逆轉錄-多聚酶鏈反應（RT-PCR）發現其編碼與HIF-1α信使3'-非編碼區（3′ UTR）在正常和低氧環境中的腎癌細胞系腎細胞癌22（RCC22）中均處于高表達狀態，逐漸降低氧濃度也難以顯著提高其在RCC22中的表達，但是其在淋巴細胞系、肝癌細胞系及卵巢癌細胞系的表達存在差異。在正常成人組織中存在HIF1A-AS1表達，且胎兒表達更高，同時，在齲齒動物中也發現不同組織中（比目魚肌、心臟、大腦）HIF1A-AS1的不同表達，由于其在哺乳動物轉錄的保守性，提示HIF1A-AS1在不同生理和病理發展過程中發揮著重要作用[6]。但僅提示HIF1A-AS1在腎癌組織與部分胚胎組織的表達異常，對于其功能的研究尚不充分。

3 HIF1A-AS1與其正義RNAHIF-1α

HIF1A-AS1與其正義RNAHIF-1α之間可能也存在相關調控，在正常胎兒和成人組織中的HIF1A-AS1中發現一些低氧反應元件，可以誘導其低氧時表達升高，可能促進HIF-1α的降解；因此，HIF1A-AS1/HIF-1α在正常情況下可能是一個負反饋通路[7]。ACYA等[8]分別利用在氧應激（2% H2O2）及正常環境下單獨培養心臟內皮細胞（ECs）、聯合培養ECs和心肌細胞（CMs）所產生的培養基質，觀察CMs在不同培養基質和不同氧應激環境下的生存率和相關因子變化，模擬心肌缺血再灌注損傷后CMs的相關保護機制。他們發現HIF-1α是氧應激下ECs對CMs的保護因子，而HIF1A-AS1卻呈現出相反效應，但是該效應可以被ECs和CMs共同培養的相互作用所抵消，因此，HIF1A-AS1可能是HIF-1α在氧應激下的一種調控方式，但是具體機制并未明確。GONG等[9]研究HIF-1α在牙周膜成纖維細胞（PDLCs）中對成骨分化的作用，發現HIF-1α、HIF1A-AS1及缺氧誘導因子-1α-反義鏈2（HIF1A-AS2）在低氧（2% O2）環境高表達，而通過小分子RNA干擾（siRNA）抑制HIF-1α可下調HIF1A-AS1和HIF1A-AS2在牙周膜細胞（PDLCs）的表達，但是只有抑制HIF1AAS2才能增加HIF-1α的表達，提示在PDLCs中HIF-1α可以正性調控HIF1A-AS1和HIF1A-AS2，只有HIF1AAS2對HIF-1α有負反饋調控。

4 HIF1A-AS1在各種疾病中的相關研究進展

4.1 HIF1A-AS1與腫瘤疾病近年來，隨著LncRNAs作為潛在的非侵入性腫瘤檢測生物標志物研究的不斷深入，發現LncRNAs對預測腫瘤患者復發具有一定的價值，相關研究表明HIF1A-AS1與多種腫瘤的臨床分期與預后相關[10]。高表達HIF1A-AS1的副神經節瘤患者術后轉移率更高，其可能作為患者術后效果的預測指標。CAYER等[11]檢測非轉移乳腺癌患者的HIF-1α、HIF1A-AS1及sHIF-1α的表達，發現HIF1A-AS1作為預后指標比HIF-1α更好，HIF1A-AS1可能在轉錄后水平負性調控HIF-1αmRNA，但是sHIF-1α表達卻隨HIF1A-AS1的增加而升高。TANTAI等[12]發現32例非小細胞肺癌（NSCLC）患者中癌組織和血液的HIF1A-AS1和另一種長鏈非編碼核糖核酸X染色體失活特異性轉錄本基因（LncRNAXIST）都呈高表達，治療后兩者表達均顯著降低，HIF1A-AS1的ROC曲線下面積（AUC）為0.876，XIST為0.834，兩者結合為0.931，提示HIF1A-AS1為NSCLC有價值的預測指標。QING等[13]對比151名結直腸癌（CRC）患者和160名健康對照組，發現CRC患者血清中HIF1A-AS1表達明顯升高，其鑒別CRC的ROC曲線下AUC為0.96，其表達升高患者5年生存率僅為32.89%，而表達降低者為76.00%，通Kaplan-Meier和多因素Cox回歸分析均提示HIF1A-AS1是CRC患者有效的預后指標。

QIU等[14]學者發現40例卵巢癌（EOC）組織中HIF1A-AS1的mRNA較28例對照組表達增加，其中28例晚期EOC的表達較12例早期EOC更高；低氧環境（1% O2）培養EOC細胞系SKOV3和HO89，細胞中HIF1A-AS1表達增加，在培養2 h后最為明顯，然后逐漸降低；通過慢病毒抑制HIF1A-AS1表達，可以通過下調Bcl-2，上調Bax、含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶7（Caspase-7）和含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶9（Caspase-9）在低氧環境下促進細胞凋亡和抑制增殖，在小鼠SKOV3細胞移植瘤上也證實了HIF1A-AS1的促癌效應。口腔黏膜下纖維化（OSF）是口腔癌前病變，WANG等[15]發現口腔癌患者的HIF1A-AS1mRNA表達較正常者增高，檳榔堿可以導致HIF1A-AS1在BMFs的表達升高，通過PLV-RNAi下調HIF1A-AS1表達，可以抑制由于檳榔堿誘導的BMFs的轉移能力增強，可能抑制其向fBMFs的轉化。提示HIF1A-AS1參與多種惡性腫瘤的發生、發展過程，與許多促腫瘤因子存在相關調控，是潛在的預后指標和治療靶點，有望成為潛在的診斷和評估預后的新的分子標志物，對臨床診斷和治療存在一定的實用價值，但是對于具體分子通路、功能學研究以及臨床應用研究尚有欠缺。

4.2 HIF1A-AS1與非腫瘤疾病在以往的研究中發現HIF1A-AS1參與肝纖維化、動脈瘤和粥樣硬化形成機制，以及與心肌缺血再灌注保護等方面有關。ZHAO等[16]發現在胸腹主動脈瘤（TAA）患者血清中HIF1AAS1表達較正常者增高6倍，通過siRNA抑制HIF1AAS1可以通過增加Bcl-2和抑制含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶3（Caspase-3）、含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶8（Caspase-8）的表達逆轉棕櫚酸誘導的血管平滑肌細胞（VSMCs）凋亡。而在顱內血管瘤（ICA）中，發現ICA患者血液中HIF1A-AS1表達高于正常對照組，其診斷ICA的ROC曲線下AUC為0.880，可以通過上調轉化生長因子-β（TGF-β）抑制VSMCs增殖，從而參與ICA的發生。

肝星狀細胞（HSGs）在肝纖維化中起著關鍵作用，通過siRNA抑制HIF1A-AS1可以促進HSGs增殖和抑制其凋亡。此外，在與肝纖維化和慢性肝功能衰竭相關的Kupffer細胞（KCs）中，相關研究發現下調HIF1A-AS1可明顯抑制由腫瘤壞死因子-α（TNF-α）所致的KCs凋亡[17]。研究發現在65名粥樣硬化（AS）患者血漿中HIF1A-AS1表達高于68名健康者，與目前常見的AS外泌體標記物CD9、CD63及TSG101相關性高（r = 0.875，均P＜0.05），其診斷AS的ROC曲線下AUC為0.823，認為HIF1A-AS1是AS的潛在生物標記物[18]。XUE等[19]構建大鼠心肌缺血再灌注模式，發現HIF1A-AS1可以作為內源競爭RNA（ceRNA）結合miRNA-204，因此抑制HIF1A-AS1可以通過促進miRNA-204和抑制SOCS2表達，減輕心肌缺血再灌注后心室重構，保護心肌功能。HIF1A-AS1參與器官組織纖維化的具體機制并未明確，多種促纖維化因子參與其中，深入研究HIF1A-AS1與纖維化疾病發生、發展的關系，有助于纖維化疾病的早期診斷、預后分析與靶向治療。

5 小結

利用測序技術研究LncRNAs在疾病診斷、治療及預后中的作用引起人們的高度重視。LncRNAs可能主要通過其異常表達導致疾病發生，并可能與腫瘤的發生、發展及轉移有關，從而增加癌癥相關疾病的死亡率。HIF1A-AS1不僅參與血管與臟器纖維化進程，還在腫瘤發生、發展中發揮重要作用，但是相較其他非編碼RNA的研究而言卻顯薄弱，其功能和相關通路仍未明晰。隨著生物信息學分析、RNApulldown、RNAEMSA、RNARIP及CHIP等技術成熟，HIF1A-AS1與相關RNA、DNA及蛋白的相互作用機制愈加清晰，將有助于HIF1A-AS1在腫瘤與纖維化疾病的相關通路及功能調控研究，明確其在相關疾病中的具體作用，使其有望成為新的診斷、預后指標及治療靶點，為疾病的診斷、治療及預后評估提供新方向。