長鏈非編碼RNA在結直腸癌發生發展中的研究進展

陳猛云（綜述） 樊曉明（審校）

（復旦大學附屬金山醫院消化科 上海201508）

2018年中國癌癥統計數據顯示結直腸癌（colorectal cancer，CRC）發病率和死亡率在惡性腫瘤中分別位居第3位和第5位，中國已成為每年新發病例數和死亡病例數均位居前位的發展中國家［1］。CRC在50歲以下人群中的發病率和死亡率迅速上升，呈現年輕化趨勢。早期發現、診斷和治療是改善預后、減少死亡率、減輕疾病負擔的關鍵，然而多數患者發現時已屬晚期。早期診斷和早期治療率偏低是限制我國CRC患者預后進一步提高的瓶頸，因此探索新的生物標志物對CRC的早期診斷和治療有重要意義。多因素、多基因變異參與CRC發病過程，長鏈非編 碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）在CRC中的生物學作用已引起廣泛關注。國內外研究表明，LncRNA參與腫瘤的增殖、侵襲、轉移等生物學過程［2］，預測其可應用于CRC的診斷、治療和耐藥等方面。本文就抑癌基因LncRNA-p21、致癌基因LncRNA結直腸癌差異表達基因（LncRNA colorectal neoplasia differentially expressed，LncRNACRNDE）、LncRNA牛 磺 酸 上 調 基 因1（LncRNA taurine up-regulating gene 1，LncRNA-TUG1）、胃腺癌相關LncRNA（gastric adenocarcinoma related LncRNA，LncRNA-GAPLIC）等4種LncRNA在CRC中的研究進展進行綜述。

LncRNA人類基因組DNA核苷酸序列中約93%能被轉錄為RNA，被轉錄的RNA中僅有約2%的轉錄產物被翻譯為蛋白質，其余RNA絕大部分缺少AUG（起始密碼子）［3-4］，被稱為非編碼RNA，包括微RNA（microRNA，miRNA）、小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）和LncRNA等［5］。LncRNA于2002年在小鼠體內被鑒定，是一類大于200個核苷酸的非編碼RNA轉錄本［6］。Rinn等［7］研究發現其具有重要的生物學功能，但不具有編碼蛋白質的功能。多數LncRNA定位于細胞核內，主要在分子水平發揮調控作用，具有調節多種生物學過程的潛能，如參與CRC的增殖、侵襲、凋亡、轉移，甚至有望作為CRC預后、診斷、療效預測的生物標志物［8-9］。目前研究LncRNA的主要方法有Northern雜交（Northern blot）、熒光原位雜交（fluorescencein situhybridization，FISH）、微陣列芯片（microarray）和高通量測序技術（next-generation sequencing）、定量RT-PCR等［10-13］。其中FISH是經典的手段，也是檢測LncRNA的金標準，但實驗過程較繁瑣，檢測通量低。FISH使用熒光素標記探針，通過探針與靶RNA序列互補的方法檢測目標RNA。高通量微陣列芯片是篩選疾病有關LncRNA的有效工具，該方法是將大量標記有特殊熒光染料的LncRNA檢測探針聚集在一張芯片上，再通過樣本中的RNA與芯片探針進行雜交，掃描芯片的熒光強度，經由專業軟件處理得到此疾病LncRNA的表達譜信息。定量RT-PCR是將所提取的RNA進行反轉錄，所獲得的cDNA作為模板，設計引物進行擴增，是一種檢測基因表達的常用方法。高通量LncRNA表達譜芯片技術篩選出疾病相關的候選LncRNA，再采用定量RT-PCR對候選LncRNA進行驗證。自LncRNA被發現以來，科學家一直致力于尋找有臨床實用價值的LncRNA。

抑癌基因LncRNA-p21作為CRC細胞的抑癌基因，LncRNA-p21位于編碼關鍵細胞周期調節蛋白CDKNIA（p21）的基因上游15 kb，LncRNA-p21基因同時是p53的下游靶點，又稱為p53直接轉錄靶，轉錄長度為3 kb，含有2個外顯子［14］。

信號通路方面的研究表明，LncRNA-p21通過調控mRNA翻譯和抑制p53和Wnt/β-catenin信號通路影響人類疾病的發生，其在癌癥（如肝癌、胃癌、前列腺癌）中均有異常表達，同時在CRC中發現其異常表達促進了腫瘤進展和轉移。研究發現，LncRNA-p21過表達可以抑制直結腸癌細胞遷移、侵襲［15］，提示該基因可能作為腫瘤有效抑制因子，有望成為治療靶點。在治療方面，Shen等［14］研究發現LncRNA-p21增強了實體腫瘤如肝癌和腦膠質瘤的放療敏感性，為放療提供了有價值的治療靶點。Zhai等［16］研究發現LncRNA-p21過表達抑制化療的有效靶點通路（β-catenin信號通路），從而促進細胞凋亡，增強CRC放療的敏感性，為CRC放療提供了一個潛在的治療靶點；另一方面，LncRNA-p21表達水平與CRC分期、腫瘤組織浸潤、血管侵犯有關，提示LncRNA-p21在CRC中具有潛在的抗腫瘤作用［16］。治療方面還有研究表明LncRNA-p21參與了中藥制劑銀杏葉提取物（EGB761）對CRC抗調節控制機制。以上研究表明LncRNA-p21是潛在的生物標志物和重要的治療靶點。

致癌基因LncRNA-CRNDE LncRNA-CRNDE

全稱CRC差異表達基因的轉錄本，是長度超過200 bp的LncRNA，位于人類基因組16號染色體上，是CRC中高表達的基因，它與IrQuooS同源盒5（Irx5）共享一個雙向啟動子［17］。LncRNA在轉錄和轉錄后的過程中起關鍵性的作用。LncRNA-CRNDE的表達有組織特異性，在成人大腸黏膜、肝臟和白細胞中幾乎不表達，而在睪丸、乳腺和皮膚中高表達。LncRNA-CRNDE在大腸癌中表達顯著上調。基因異常表達的細胞或組織中往往伴隨LncRNACRNDE表達增加，提示其可能是腫瘤發生的重要參與者。

LncRNA-CRNDE基因在結腸腺瘤和結腸癌中表達上調，而其在正常結腸上皮中幾乎不表達。信號通路和生物學功能方面的研究證實，LncRNACRNDE通過CRC細胞中的胰島素/IGF信號促進代謝。另有研究發現LncRNA-CRNDE通過表觀沉默DUSP5/CDKN1A促進CRC細胞增殖；其在CRC組織中表達上調，與腫瘤大小、晚期TNM分期、淋 巴 結 轉 移 呈 正 相 關。Peng等［7］研 究 表 明LncRNA-CRNDE可通過Wnt/β-catenin信號通路調節CRC的表達，并影響化療藥物的耐藥性，進一步提示LncRNA-CRNDE可作為惡性腫瘤的預后標志物。上述研究表明LncRNA-CRNDE在CRC中高表達，促進癌細胞增殖與淋巴轉移，并且與TNM分期有關，可能是CRC患者生存期的獨立預測因子。

致癌基因LncRNA-TUG1 LncRNA-TUG1也稱為LNC000080和NCRNA000080，全長7.1 kb，位于人22號常染色體長臂1區2號帶2亞帶（22q12.2），最初被為是由牛磺酸上調的轉錄物，在人類癌細胞系和腫瘤中均有表達［18］。LncRNATUG1是致癌基因，其在不同類型的癌癥中均有異常上調，包括食管鱗狀細胞癌、B細胞惡性腫瘤、肝細胞癌、膀胱癌等，可通過敲除LncRNA-TUG1證明其抑制細胞增殖、侵襲或集落形成。

研究發現腸癌組織中LncRNA-TUG1高表達與疾病快速進展顯著相關，且目的基因通過調節miR-197-3p在CRC的ceRNA介 導5-氟 尿 嘧 啶 抗 性［19］。Zhai等［20］研 究 發 現LncRNA-TUG1可作 為CRC潛在的癌基因。過表達LncRNA-TUG1可能促進CRC癌細胞的增殖和遷移。研究者發現在致病機制方面，CRC組織和細胞中LncRNA-TUG1上調，并通過影響上皮-間質轉換（epithelial-mesenchymal transition，EMT）促進其轉移，因此CRC預后差［21］，而EMT是癌組織侵襲轉移的主要機制。研究者通過生物信息學軟件DIANA預測了LncRNA-TUG1和miR-600之間可能存在的結合位點，隨后研究發現LncRNA-TUG1通過miR600促進KIAA1199表達、促進CRC細胞轉移和EMT［26］，但詳細的致病機制尚未明確。上述研究表明LncRNA-TUG1異常表達在CRC轉移中起重要作用，在臨床實踐中可能具有重要價值，LncRNA-TUG1可能作為CRC的生物標志物、治療靶點和預后因子。

致癌基因LncRNA-GAPLINCLncRNAGAPLINC長度為924 bp，在胃癌、肝癌等多種腫瘤中均有表達。Hu等［22］研究發現胃癌細胞中的LncRNA-GAPLINC高表達，參與腫瘤增殖、遷移及血管生成等生物學過程，其機制可能是LncRNAGAPLINC通過競爭miR211-3p，從而在轉錄后調節CD44表達，LncRNA-GAPLINC可能成為 該 疾 病的潛在生物標志物和治療靶點。該機制在CRC中也有報道：LncRNA-GAPLINC通過競爭miR211-3p，在CRC中調節CD44依賴的細胞生長。LncRNAGAPLINCP在其他腫瘤中可能也發揮致病作用［23］。

LncRNA-GAPLINC在CRC進展中具有多種功能。通過人類癌細胞LncRNA PCR芯片檢測CRC標本中差異表達的LncRNA-GAPLINC，采用實時熒光PCR、Western blot等方法研究人CRC細胞株（HCT116）的遷移和侵襲相關基因的分子機制，結果表明LncRNA-GAPLINC通過調節miR-34a/c-Met信 號通路促進CRC細胞遷 移和侵襲［24］。GAPLCN還能促進CRC細胞的增殖。通過LncRNA陣列和生物信息學分析證明，CRC淋巴結轉移組的LncRNA-GAPLINC表達高于正常淋巴結組，且LncRNA-GAPLINC與腫瘤大小及TNM分期有關［25］。關于LncRNA在CRC轉移中的作用，研究者采用多種研究方法對CRC細胞系HCT116、HT29、SW480、DLD-1和SW620D等具有代表性的細胞株進行研究，結果表明LncRNA-GAPLINC與PSF/NONO結合，通過刺激SNAI2的表達，從而促進CRC侵襲。因此LncRNA-GAPLINC可作為CRC診斷和治療的靶點。

結語關于LncRNA與CRC的研究報道日益增加，LncRNA異常表達參與CRC細胞的表觀遺傳和轉錄后調控等生物學過程，與CRC細胞的異常增殖、侵襲、轉移密切相關。隨著LncRNA在CRC發病機制中的研究逐步深入，其有望作為腫瘤的診斷及預后的標志物。

作者貢獻聲明陳猛云文獻收集，論文構思、撰寫和修訂。樊曉明論文指導和修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。