LncRNA在調控結直腸癌上皮間質轉化中的機制研究

劉林，杜新祝 綜述 趙逵 審校

遵義醫科大學附屬醫院消化內科，貴州 遵義 563000

結直腸癌是消化系統中最常見的惡性腫瘤之一，據全球各國癌癥發病、死亡和患病數據的統計，我國結直腸癌發病率居惡性腫瘤發病率的第3 位，死亡率居第5位[1]，且發病率及致死率呈逐年上升。結直腸癌的治療目前仍以手術為主，但術后的復發及轉移是致使患者死亡的主要因素，而上皮間質轉化(EMT)則是結直腸癌發生轉移的必要條件。EMT 是上皮細胞改變其原始形態及結構，并被具有侵襲性的間充質表型取代的過程，該過程可促使腫瘤細胞增強其侵襲、轉移及抗凋亡能力[2]。EMT作為結直腸癌轉移過程中不可或缺的環節，其激活受到多種基因表達變化的調控。開始被學者們認為是轉錄“噪音”的長鏈非編碼RNA(LncRNA)，隨著基因組測序技術的日益進步，近年來被發現可在表觀遺傳、轉錄后、翻譯及翻譯后水平上調控腫瘤相關基因的表達[3-4]。最為重要的是LncRNA可作為癌細胞EMT過程的重要調節器，其失調將促進腫瘤細胞的多種惡性生物學行為。但LncRNA是如何參與結直腸癌的EMT過程，其具體機制還知之甚少，本文主要從不同的作用機制介紹與結直腸癌EMT相關的LncRNA，以期為結直腸癌的防治提供不同的治療靶點。

1 與ceRNA機制相關的LncRNA

1.1 LncRNA UICLM UICLM 是結直腸癌肝轉移中表達上調最明顯的LncRNA，CHEN等[5]通過體外實驗敲除結直腸癌細胞的UICLM 基因，發現結直腸癌細胞的增殖、侵襲、干細胞形成及EMT 受到了明顯抑制，且通過小鼠體內成瘤實驗也證實了UICLM 可抑制結直腸癌的生長和肝轉移。進一步機制研究發現，UICLM 可充當ceRNA，通過靶向miR-215 來增強下游靶基因ZEB2 的表達，進而促進結直腸癌細胞的EMT過程，該研究是第一個系統評價LncRNA在結直腸癌肝轉移中作用的研究。

1.2 LncRNA XIST XIST 由 染 色 體Xq13.2 轉錄產生，在調節X 染色體失活中起重要調節作用，其異常表達與結直腸癌的發生發展密切相關，且XIST高表達往往提示預后不良。研究發現XIST可通過競爭miR-200b-3p使ZEB1表達上調，從而促進結直腸癌EMT，加速腫瘤細胞的轉移[6]。而LIU 等[7]也證實了XIST 可誘導結直腸癌的EMT 過程，但其具體調控機制不同，在該研究中XIST 主要通過靶向miR-137/EZH2 軸來調控結直腸癌的惡性生物學行為。此外，有學者[8]發現XIST 還可靶向miR-486-5p/NRP-2 軸，來促進結直腸癌增殖和EMT。

1.3 LncRNA TUG1 TUG1 是位于人類22 號常染色體上的一種長鏈非編碼RNA，其主要通過調節靶基因表達、招募特異性RNA結合蛋白、影響腫瘤血管生成以及充當ceRNA發揮作用。SUN等[9]發現TUG1在結直腸癌細胞和臨床標本中均表達上調，其過表達促進了結直腸癌的侵襲和遷移，并激活了EMT相關基因的表達，使代表間質表型的N-cadherin，Vimentin 和纖維連接蛋白表達上調，使代表上皮表型的E-cadherin表達下調。并通過小鼠肝轉移模型進一步證明，TUG1 的過表達促進了結直腸癌的肝轉移。同時，探索TUG1 的上游基因發現，組蛋白去乙?；?HDAC)可負性調控TUG1，但尚未闡明HDAC 調節TUG1 表達的具體機制。為進一步探索TUG1 促進EMT 的具體分子機制，該團隊[10]后續研究表明TUG1可通過負性調控miR-600，使miR-600 的下游靶基因細胞遷移誘導蛋白KIAA1199 表達上調，進而促進結直腸癌EMT。

1.4 LncRNA TUSC7 TUSC7 是一種反義LncRNA，位于染色體3q13.31 區域，首先發現于骨肉瘤中。近來研究發現TUSC7在結直腸癌中低表達，是一種潛在的腫瘤抑制因子。TUSC7 序列中含兩個miR211-3p 的結合位點，因此該LncRNA 可通過ceRNA 方式與miR211-3p 完全結合，使miR22-3p 的下游靶基因周期蛋白依賴性激酶6(CDK6)表達下調，從而抑制結直腸癌細胞增殖[11]。此外，TUSC7 可抑制結直腸癌的遷移及侵襲，并通過激活ZEB1 的表達來抑制癌細胞的EMT過程[12]，但以上研究結論還需進一步的活體研究來證實。

2 參與信號通路調控的LncRNA

2.1 LncRNAAB073614 AB073614首先被鑒定為人類原發性肝母細胞瘤cDNA，后來被發現在多種腫瘤中異常表達，并與各種癌癥的瘤體大小、浸潤程度、淋巴結轉移、臨床病理分期等相關。WANG 等[13]通過實驗發現AB073614 在結直腸癌組織中高表達，并促進結直腸癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力。Western blot 實驗表明在AB073614 過表達時，間質標記物MMP9 上調，而敲低其表達時則得到相反的結果，這說明AB073614 可能參與了結直腸癌的EMT 過程。機制研究發現，AB073614通過影響PI3K/AKT信號通路，促進了結直腸癌細胞的增殖和轉移。但該研究尚未檢測與EMT 相關的其他間質標記物及上皮標記物，故以上結論還有待商榷。在上述研究基礎上，XUE 等[14]對AB073614 參與結直腸癌EMT 過程進行了相關研究，通過基因敲除和基因過表達技術構建了結直腸癌細胞系模型，分別檢測兩個模型中EMT相關標記物的表達，均得到了這一結論：AB073614 可使上皮標記物E-cadherin、Occludin 表達降低，間質標記物N-cadherin、Vimentin 表達上調，從而促進結直腸癌EMT。此外，該研究還發現AB073614 可通過激活JAK-STAT3信號通路，促進結直腸癌細胞的EMT進程。

2.2 LncRNA EPB41L4A-AS1 EPB41L4A-AS1位于染色體5q22.2，是一種P53調控基因，與結直腸癌患者的低生存率和腫瘤轉移相關。研究發現[15]，EPB41L4A-AS1在結直腸癌中高表達，促進了腫瘤細胞的增殖、侵襲及EMT過程。機制上，EPB41L4A-AS1主要通過激活Rho/ROCK信號通路來促進結直腸癌的發生發展。Rho/ROCK通路作為細胞內最重要的信號通路之一，其主要機制是調節細胞形狀、細胞骨架重塑和影響細胞相關骨架蛋白表達，進而促進腫瘤細胞的EMT過程。

2.3 LncRNA-CTD903 CTD903 位于染色體14q11.2，在結直腸癌中表達上調，YUAN 等[16]研究發現LncRNA-CTD903 可抑制Wnt/β-catenin 信號通路傳導，使Twist、Snail、Vimentin表達減少，ZO-1表達增加，從而抑制結直腸癌的侵襲、轉移及EMT，這提示著CTD903 在結直腸癌中可能作為抑癌基因發揮作用。然而在該研究中E-cadherin 及N-cadherin 的表達并無顯著變化，這表明Wnt/β-catenin信號通路的激活可能是獨立的，并不依賴于E-cadherin的表達。此外，先前的研究[17]也證實了E-cadherin與Wnt/β-catenin通路的激活并沒有本質上的聯系，因為該通路的其他調控因子(例如APC 或Axin)也可以將β-catenin 賦予細胞核以誘導EMT。

2.4 LncRNA SLCO4A1-AS1 SLCO4A1-AS1

位于20號染色體上，其在肺癌、膀胱癌、喉癌、白血病、結直腸癌等癌癥中均表達上調，并通過不同機制在腫瘤的惡性進展中起作用。YU等[18]通過Transwell實驗和Western blot實驗表明，敲低SLCO4A1-AS1 基因可上調E-cadherin、α-catenin 的表達，下調Vimentin 和纖維粘連蛋白，從而抑制結直腸癌EMT。進一步的研究表明，SLCO4A1-AS1 可抑制β-catenin 與GSKβ相結合，使β-catenin 穩定性增加，從而激活Wnt/β-catenin 信號通路來發揮SLCO4A1-AS1 的促癌作用。此外，SLCO4A1-AS1 還可通過EGFR/MAPK 途徑促進結直腸癌的增殖及轉移[19]。當然，除了以上通路外，在LncRNA 誘導結直腸癌EMT 過程中還存在許多信號通路，而這些信號通路是否可以相互作用，以及LncRNA 如何調控這些信號通路還有待進一步研究。

3 涉及腫瘤微環境的LncRNA

總所周知，腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)被認為是腫瘤微環境中含量最豐富的細胞[20]，在結直腸癌進展中起重要作用，而LncRNA 介導的TAMs 在結直腸癌EMT 過程中的研究卻少有報道。LIANG 等[21]研究發現LncRNA RPPH1 在結直腸癌中高表達，與結直腸癌的惡性程度呈正相關。機制研究發現，RPPH1可被結直腸癌細胞來源的外泌體運輸至巨噬細胞內，促進巨噬細胞M2 極化，從而調控EMT 過程，促進結直腸癌的轉移及侵襲。此外，RPPH1 還可與β-Ⅲ微管蛋白(TUBB3)相互作用增強其穩定性，誘導結直腸癌細胞發生EMT。最后，通過受體工作特征(ROC)曲線分析得出，結直腸癌患者血漿中的外泌體RPPH1與公認的腫瘤標志物CEA，CA199 和CA125 相比，可能更具有診斷價值。

缺氧是腫瘤微環境中普遍存在的現象，與腫瘤血管生成、侵襲性、轉移、復發、免疫調節及化療敏感性密切相關。據文獻報道，缺氧微環境主要通過缺氧誘導因子(HIF)來誘導相應靶基因的表達，從而參與腫瘤細胞惡性生物學行為的調控[22]，而一些缺氧反應的LncRNA可在多水平上影響HIF-1α的活性[23]。作為腫瘤抑制因子的LncRNA CPS1-IT1，可通過調節HIF-1α活性來抑制肝癌細胞EMT，使肝癌細胞的轉移受到阻遏[24]。ZHANG等[25]通過實驗發現CPS1-IT1在結直腸癌細胞的EMT過程中也起抑制作用，并顯著降低腫瘤細胞的增殖、侵襲及轉移，加速細胞凋亡。在上述研究基礎上，該團隊[26]對CPS1-IT1在結直腸癌中的作用進行了更深入的機制研究，結果表明CPS1-IT1 通過使HIF-1α失去活性，導致缺氧誘導的自噬過程不能順利進行，從而抑制結直腸癌的EMT過程。

4 與其他機制相關的LncRNA

4.1 LINC01413 LINC01413 是一種新型LncRNA，位于15 號染色體長臂2 區1 帶3 亞帶上，其在結直腸癌中的作用鮮有報道。JI 等[27]研究發現LINC01413 可 通過招募hnRNP-K 促進YAP1/TAZ1 的核易位，在轉錄水平上增加ZEB1的表達，從而促進結直腸癌的EMT進程和轉移。體外實驗表明，LINC01413可促進結直腸癌細胞的增殖、侵襲及遷移過程。此外，體內實驗也證實了LINC01413的促瘤作用。

4.2 LncRNA RP11-138J23.1(RP11) RP11最早是YAMADA等[28]通過RNA測序技術發現的一種與結直腸癌密切相關的LncRNA，并通過癌癥基因組圖譜數據集進行了確認。隨后，WU 等[29]通過體外和體內實驗發現，RP11 可促進結直腸癌的遷移和侵襲行為。進一步機制研究表明，RP11 可通過增加Zeb1 蛋白的穩定性及降低Zeb1的泛素化作用，使結直腸癌細胞中Zeb1 蛋白表達增加，從而正向調節結直腸癌的EMT過程。但RP11所誘導的Zeb1表達上調并非兩者相互作用所致，而是RP11 通過與hnRNPA2B1 結合使SiaH1 和FBXO45 表達水平下調，進而誘導Zeb1 表達上調。此外，該研究還發現N6-甲基腺苷(m6A)修飾可增加RP11 核積累，使RP11 在結直腸癌細胞中的表達增加。

4.3 LncRNA DUXAP8 DUXAP8 位于染色體22q11，全長2107bp。DUXAP8 在結直腸癌中表達上調，可通過正向調控Zeste同源物增強子2(EZH2)和組蛋白去甲基化酶LSD1，加速結直腸癌的惡性進展[30]。最近研究表明，DUXAP8 與EZH2 和組蛋白3 的第27位賴氨酸的三甲基化(H3K27me3)相互作用后，可在表觀遺傳上沉默E-cadherin 轉錄來誘導EMT 過程的發生，從而促進結直腸癌侵襲及轉移[31]。此外，轉錄因子STAT3可上調DUXAP8在結直腸癌中的表達[32]。

5 展望

本文綜述了LncRNA通過多種作用機制來參與結直腸癌的EMT 過程，其中涉及的ceRNA 機制以及信號通路調控機制是目前的研究熱點。此外，較少的研究報道了LncRNA通過影響腫瘤微環境來調控結直腸癌EMT，而作為腫瘤細胞生長必不可少的腫瘤微環境較為復雜，將LncRNA 與腫瘤微環境相結合來研究結直腸癌的發生發展，這將是今后腫瘤靶向治療的突破點。LncRNA 調控結直腸癌EMT 所涉及的不同作用機制并非完全獨立的，這些機制可在相關調節因子的介導下相互聯系、相互影響，從而形成一個環環相扣的機制體系來影響結直腸癌的發生發展。例如，作為癌基因的LncRNA H19 可通過ceRNA 機制海綿于miR-29b-3p，誘導PGRN 表達上調，從而激活Wnt/β-catenin 信號通路來促進結直腸癌EMT[33]。此外，H19 還可特異性結合hnRNPA2B1，進而激活ERK 信號通路，促進結直腸癌上皮細胞向間質細胞轉化[34]。同時，這些復雜的作用機制及潛在信號通路，也給結直腸癌的防治帶來了巨大的挑戰，且目前對于該方面的研究還處于初級階段，因此還需要投入大量的基礎研究和臨床研究。相信隨著高通量測序技術和生物信息學方法的突飛猛進，新型LncRNA分子靶向藥物將被開發并應用于臨床，這將為結直腸癌轉移的防治開辟一條新道路。