長鏈非編碼RNA在胃癌中的作用

趙 永 郭進軍 何 松

(1.重慶醫(yī)科大學第二臨床醫(yī)學院 重慶 400010；2.重慶市急救醫(yī)療中心 重慶 400010；3.重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院 重慶 400010)

胃癌（GC）指源于胃黏膜上皮細胞的惡性腫瘤，是全球第二常見的癌癥相關死亡原因，嚴重威脅人類健康[1]。由于缺乏有效的臨床早期診斷腫瘤分子標志物，大多數(shù)胃癌患者確診時已是中晚期，多數(shù)伴有廣泛浸潤和遠處轉移，雖然手術切除及放、化療等多種手段廣泛應用于GC治療，但治療效果不佳，5年生存率僅約為30%[2][3]。近幾十年來，lncRNAs的異常表達已被證明與多種人類癌癥（包括胃癌）的發(fā)生和發(fā)展有關。長非編碼RNA（Long Non Coding RNAs，lncRNAs）由于其高度的特異性、易于非侵襲性的可及性以及在不同病理生理條件下的異常表達，作為潛在的診斷或預測生物標志物而備受關注。它們也可能成為治療胃癌的靶點。因此，探索lncRNAs的特殊功能將有助于更好地理解胃癌的發(fā)病機制，并開發(fā)新的胃癌治療方法。本文就lncRNAs在胃癌中的表達和功能進行綜述，并分析其作為診斷標記物和治療靶點的潛在應用。

一、lncRNA簡介

隨著全基因組分析的快速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)基因組被轉錄的RNA中98%不能被翻譯成蛋白，這類不能被翻譯成蛋白質的RNA統(tǒng)稱為非編碼RNA（non-codingRNA，ncRNA）[4][5]。根據(jù)ncRNA的大小，人們將它分為兩類：一類是長度小于200nt的短鏈ncRNA，如siRNA，microRNA等；一類是長度大于200nt、缺少有效的開放閱讀框或包含高密度的終止子的長鏈非編碼RNA，稱為lncRNA。根據(jù)lncRNA在基因組的位置，lncRNA可以分為5類[6]：反義lncRNA；內含子非編碼RNA；基因間的lncRNA；正義lncRNA；雙向lncRNA。在過去，人們認為lncRNA被誤認為只具有逆轉錄功能的“噪聲”“垃圾”，但是隨著國內外研究的不斷深入，很多研究表明lncRNA在生物進程中發(fā)揮了很大的作用［6][7][8］。lncRNA的異常表達會導致一些癌基因與抑癌基因的異常表達。因此，lncRNA與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉移及預后有關。

二、lncRNA與胃癌發(fā)生、發(fā)展、轉移及預后

（一）lncRNA與胃癌發(fā)生、發(fā)展

lncRNA H19位于染色體11p15.5上，其高表達與乳腺癌、膀胱癌和宮頸癌等多種腫瘤的增殖和侵襲有關[9][10][11][12][13]。H19也被報道在胃癌中起癌基因的作用，其過表達可能與胃癌的發(fā)生有關。Li等[14]研究表明lncRNA H19在胃癌組織中的表達高于正常組織，且與淋巴結轉移和臨床分期呈正相關。在體外，H19的上調可以促進胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲，而H19的下調則導致細胞凋亡[15][16][17]。Zhou[18]等使用逆轉錄實時熒光定量PCR（RT-qPCR）檢測發(fā)現(xiàn)了在GC患者中血清外泌體lncRNA H19的表達水平明顯高于健康志愿者（P＜0.01），并且與術前GC患者的相比，術后GC患者的血清外泌體在術后LNCRNA H19水平顯著降低。這些結果提示lncRNA H19可能是一種潛在的具有診斷和預后價值的胃癌生物標志物。

關于H19作為癌基因在胃癌中的潛在作用機制，已有多位研究人員提出了H19作為胃癌致癌基因的潛在功能機制。研究表明ISM1是H19的結合蛋白，其表達與H19的表達呈正相關[19]。CALN1是miR-675的靶基因，其表達與miR-675呈負相關。H19在胃癌中的作用是通過直接上調ISM1和海綿吸附miR-675間接抑制CALN1表達來介導惡性進展。另有研究發(fā)現(xiàn)lncRNA H19可以作為競爭性內源RNA起作用，通過在GC細胞中螯合let-7c來調節(jié)HER2表達，而Let-7c在癌癥中被認為是腫瘤抑制因子[20]。其他研究表明，胃癌組織中H19的表達與miR-141的表達呈負相關。H19可促進胃癌的增殖和侵襲，而miR-141則抑制胃癌的增殖和侵襲。H19和miR-141之間的競爭抑制關系在胃癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用[21]。

Linc00152屬于基因間的lncRNA，位于染色體2p11.2上，長約828nts長的轉錄本[22]。Pang等人采用實時定量逆轉錄-聚合酶鏈反應（RT-PCR）檢測71對胃癌患者癌組織及癌旁正常組織中LINC00152的表達，發(fā)現(xiàn)LINC00152在胃癌組織中的表達水平顯著高于其配對的正常組織（P=0.045）和正常胃黏膜（P=0.004），LINC00152的高表達與腫瘤的侵襲性相關（P=0.042）[23]。此外，LINC00152的高表達與腫瘤大小、浸潤深度及預后呈正相關。Zhao等[24]敲除Linc00152基因會導致細胞增殖抑制，增強細胞周期G1期阻滯，觸發(fā)晚期凋亡，減少上皮向間充質轉化（EMT）程序，并抑制細胞的遷移和侵襲。這些結果提示Linc00152可能是一種致癌的lncRNA，參與胃癌的發(fā)生和侵襲性進展。Linc00152有可能成為胃癌診斷和治療的新生物標志物。

功能分析表明[24]，敲除Linc00152基因可以抑制細胞增殖和集落形成，將細胞周期阻滯于G1期，誘導晚期凋亡，抑制上皮向間充質轉化（EMT）程序，抑制細胞遷移和侵襲。另一項研究表明，通過敲除LINC00152可以顯著抑制胃癌細胞的增殖。此外，Linc00152可以直接與致癌驅動因子表皮生長因子受體（EGFR）結合，從而激活PI3K/AKT信號轉導通路，從而促進腫瘤生長，有望成為未來治療的潛在靶點[25]。Huang等人[26]發(fā)現(xiàn)LINC00152與miR-193a-3p呈負相關，miR-193a-3p通過靶向MCL1顯著抑制胃癌細胞增殖，抑制腫瘤生長。因此，LINC00152通過LINC00152/miR-193a-3p/MCL1通路發(fā)揮其在胃癌發(fā)生發(fā)展中的生物學效應。

（二）lncRNA與胃癌的轉移

生長停滯特異性轉錄本5（growtharrest-specific5，GAS5）GAS5是一種長約650nts的非編碼RNA，最初是在生長停滯期間篩選潛在的腫瘤抑制基因時分離出來的[27]。Gas5在胰腺癌、卵巢癌、骨肉瘤、腎細胞癌、結直腸癌等多種腫瘤中被認為是一種腫瘤抑制因子[28][29][30][31][32][33]。Liu等發(fā)現(xiàn)[34]Gas5在胃癌中低表達是一種常見事件，并且在遠處轉移的組織中以及正常胃上皮細胞系Gas5表達水平明顯低于無遠處轉移的組織及胃癌細胞系中，這表明Gas5可能在胃癌轉移中起關鍵作用。這些結果證實了Gas5在胃癌中表達下調，可能參與了胃癌的轉移。也有研究顯示GAS5與腫瘤的大小（P=0.008）、分期（P＜0.001）、浸潤深度（P＜0.001）和局部淋巴結轉移（P＜0.001）呈負相關［35］。

Gas5在胃癌中的表達下調已被普遍證實，但其作用機制尚不清楚。越來越多的證據(jù)表明，在腫瘤發(fā)生過程中，Gas5可能通過與miRNA結合發(fā)揮作用。Li等人[36]發(fā)現(xiàn)過表達Gas5可以通過負調控miR-222抑制胃癌細胞的增殖，miR-222被證明是一種致癌的miRNA。Liu等[37]發(fā)現(xiàn)lncRNA GAS5與Y-box結合蛋白1（YBX1）相互作用，敲除lncRNA GAS5可加速YBX1蛋白的周轉，而不影響YBX1的轉錄。lncRNA GAS5的下調降低了YBX1蛋白的水平，從而降低了YBX1轉錄的p21表達，逆轉了胃癌G1期細胞周期停滯。同時也證明了lncRNA Gas5/YBX1/p21通路可能為發(fā)展以lncRNA為基礎的胃癌治療提供有用的靶點[38]。另有研究發(fā)現(xiàn)Gas5的作用可能是通過上調P21蛋白的表達和抑制CDK6介導，抑制胃癌細胞的增殖。

轉移相關肺腺癌轉錄本1（metastasis- associated lung adenocarcinoma transcript 1， MALAT1）是長約800nts的非編碼RNA，位于染色體11q13.1上。MALAT1是Ji等人于2003年最初在早期非小細胞肺癌發(fā)現(xiàn)的原癌基因之一，Bi等人證實了它促進癌癥的增殖、遷移和轉移[39][40][41][42]。近年來也有研究提示MALAT1可能作為癌基因在胃癌中發(fā)揮作用，高水平的MALAT1可作為胃癌遠處轉移的潛在生物標志物。Xia等人[43]報道胃癌患者遠處轉移組織和血漿中的MALAT1水平顯著高于無遠處轉移患者和健康對照組（P＜0.01）。此外，COX分析表明MALAT1的高表達與胃癌患者的不良預后正相關（風險比，0.242；95%CI，0.154-0.836；P=0.036）。另一項研究通過分析MALAT1在胃癌組織和配對的非癌組織中的表達水平，也表明了MALAT1表達水平的上調與局部侵襲、淋巴結侵襲、腹膜轉移和短總生存期之間的正相關[44][45]。

體外研究證實[46]，MALAT1與miR-1297呈負相關，并發(fā)揮分子海綿作用，拮抗miR-1297抑制HMGB2表達的能力。這表明MALAT1/miR-1297/HMGB2軸在胃癌發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要調控作用，為胃癌治療提供了新的靶點。另有研究表明，MALAT1通過與EZH2結合抑制抑癌基因PCDH10的表達，導致胃癌細胞遷移和侵襲[47]。MALAT1還可以作為miR-23b-3p的競爭性內源性RNA，降低其對TG12的抑制作用，而TG12是自噬的重要調節(jié)因子[48]。這將促進化療誘導的胃癌細胞自噬和化療耐藥。這些結果表明，MALAT1可以作為胃癌的治療靶點。

（三）lncRNA與胃癌的預后

位于染色體14q32.3上的母系表達基因3（MEG3）在多種腫瘤組織和細胞中表達下調[49]。現(xiàn)已證實MEG3基因是一種腫瘤抑制基因，與包括胃癌在內的多種癌癥有關。Peng等發(fā)現(xiàn)MEG3在胃癌組織中表達下降，并且MEG3在胃癌中的表達水平與pM分期（P＜0.01）和pT分期（P＜0.01）呈負相關，與患者性別、年齡、靜脈浸潤、腫瘤位置、borrmann分型、T分期和pN分期等臨床病理特征無顯著差異。此研究還表明，MEG3的表達與腫瘤大小呈負相關，與胃癌患者的總體生存率呈正相關。越來越多的研究表明，MEG3的過表達可以抑制胃癌的增殖和轉移，并且與腫瘤的深層侵襲、晚期轉移和不良預后密切相關。

研究表明，lncRNA可能通過與miRNAs相互作用，促進信號通路，在胃癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。MEG3在胃癌患者和細胞系中降低，其表達與轉移性胃癌相關，MEG3可通過miR-181a上的競爭內源性RNA（CeRNA）活性上調Bcl-2的表達，從而抑制了細胞增殖、遷移、侵襲，促進了細胞凋亡。miR-770及其宿主基因MEG3可能發(fā)揮抑癌作用，近端啟動子和增強子區(qū)域的高甲基化可能是MEG3和miR-770失活在GC發(fā)展中的關鍵機制之一。MEG3和miR-770可作為預測GCA患者預后的潛在生物標志物。故MEG3可以作為競爭的內源性RNA，吞噬不同的miRNAs，從而調節(jié)胃癌的惡性行為。另有研究表明，MEG3過表達促進了胃癌細胞系p53的表達，提示MEG3可能通過p53依賴的轉錄途徑抑制胃癌的增殖和轉移。

lncRNA UCA1位于19q11，長約1.4kb。研究人員首次在膀胱癌中發(fā)現(xiàn)了尿路上皮癌相關基因1（UCA1）。UCA1隨后被證明是一個致癌的長非編碼RNA。近年來，UCA1一直被證實在胃癌的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。在之前的一項研究結果顯示UCA1在胃癌組織中的表達水平明顯高于癌旁正常組織，并且與健康對照組相比，GC患者的血漿UCA1表達明顯上調（p＜0.0001），手術后血漿中的表達水平（AUC=0.883）較術前顯著降低（p＜0.01），下調UCA1會抑制GC細胞增殖，遷移和凋亡。研究人員進一步的臨床病理分析顯示，UCA1的表達水平與腫瘤大小、浸潤深度、TNM分期和總體生存不良呈正相關。

功能研究表明，UCA1的表達可以促進胃癌細胞的增殖、集落形成和侵襲，而沉默UCA1則抑制腫瘤的生長。Cao等人通過改變人胃癌細胞中UCA1和miR-495的表達來評價細胞的體外活性以及體內的腹膜轉移和成瘤能力。UCA1作為miR-495的一個ceRNA，可以通過上調PRL-3來加速胃癌的發(fā)展，促進胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲，同時抑制細胞凋亡，促進了胃癌細胞的腹膜轉移和成瘤。同時，上調miR-495的表達可以逆轉UCA1的促進作用。這為胃癌的靶向干預治療提供了一個有潛力的基礎。另一項研究表明，抑制UCA1可降低子宮內膜異位癥相關蛋白水平，轉化生長因子β-1（TGF-β-1）可部分逆轉這種作用。推測在轉化生長因子β-1誘導下，Uca-1可能促進胃癌的增殖、侵襲和轉移。Gu等人發(fā)現(xiàn)UCA1可能通過負調控miR-590-3p的表達和激活其下游靶標CREB1的表達來發(fā)揮作用。UCA1/miR590-3p/CREB1可能成為治療胃癌的潛在靶點。

除了上述已被充分證實的lncRNAs外，許多其他lncRNAs在胃癌中起著重要的病理作用。比如LincRNA00978、HULC、ANRIL、FendrR等lncRNAs，LincRNA00978在胃癌組織和血漿中升高，通過激活轉化生長因子β/smad2/MMP9通路誘導內膜轉化。在肝癌中HULC高表達的lncRNAs也通過加速胃癌細胞的EMT而促進腫瘤細胞的遷移。ANRIL是位于INK4基因區(qū)的反義lncRNA。已有研究表明ANRIL在胃癌中過表達，并與腫瘤大小、TNM分期和生存率下降呈正相關。ANRIL通過mTOR和CDK6/E2F1途徑調控miR-99a/miR-449a，從而調控胃癌的發(fā)生發(fā)展。FendrR是在腫瘤發(fā)生中起重要作用的lncRNA之一。研究人員已經(jīng)證明了Fendrr的下調及其與浸潤深度、淋巴結轉移和患者預后不良的相關性。這表明，lncRNA在胃癌發(fā)生、發(fā)展等過程中具有重要作用。

三、問題及展望

因此，篩選和識別潛在的用于預后、監(jiān)測和評估患者治療反應的早期生物標志物，有助于改善胃癌患者的預后及生存質量。lncRNA作為重要的基因表達調控因子，通過細胞增殖、細胞周期、細胞凋亡、細胞分化、細胞遷移、侵襲等多種過程，在腫瘤細胞的生物學功能中發(fā)揮著明顯不同的功能作用。全基因組測序技術已經(jīng)成為一項重要的技術，并報道了大量新發(fā)現(xiàn)的lncRNA，這表明lncRNA在胃癌預后和診斷中的應用前景廣闊。然而，我們目前對lncRNA與胃癌的關系的了解仍然有限。因此，需要更多的研究來更好地了解lncRNA及其在胃癌中的作用機制。