長鏈非編碼RNA MALAT1與腫瘤血管生成關系的研究進展

劉 凱，張全武 (鄭州大學附屬鄭州中心醫院病理科，河南 鄭州 450007)

在人類基因組中，僅不到2%的轉錄產物具有蛋白質編碼功能[1]，其余大部分均為非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)。最初這類ncRNA被認為是轉錄過程中不具備生物學功能的“噪音”，后來進一步研究發現，ncRNA在腫瘤細胞生物學行為的調節中也發揮重要作用[2-3]。根據核苷酸序列的長度分類，一般將長度>200個核苷酸的ncRNA定義為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。目前已知lncRNA可作為轉錄和選擇性剪接的調節因子、轉錄后調節因子和微小RNA的分子誘餌[4]。肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)作為lncRNA家族中的重要成員，最早是在非小細胞肺癌的研究中發現，用來研究肺癌的生物學行為，以及判斷預后[5]。此外，MALAT1可在多種腫瘤細胞中表達，參與調節腫瘤細胞的生物學行為以及血管生成[6-7]。因此，本文對MALAT1與腫瘤血管生成關系及調控腫瘤血管生成的可能機制進行重點闡述，以期為臨床抗腫瘤血管生成治療提供新的理論依據。

1 MALAT1概述

MALAT1定位于細胞核核小體核斑區，又稱為核富集轉錄本2，長約8.7 kb，位于人染色體11q13，不具有開放閱讀框架，無法編碼蛋白質[8]。MALAT1轉錄后，主要由內源性RNA酶RNase P和RNase Z進行修飾[9]。修飾后的轉錄本MALAT1的3’末端缺乏多聚A尾，卻能形成獨特的三螺旋結構，可使其免受核酸外切酶的剪切，具有保護MALAT1完整性的作用[10]。MALAT1除了在腫瘤細胞中異常表達外，在正常組織中也廣泛表達，屬于高度保守的ncRNA[4]。近年來研究發現，MALAT1不僅在肺癌中表達[11]，在腎細胞癌[12]、肝細胞癌[13]、宮頸癌[14]、骨肉瘤[15]、結直腸癌[16]、上皮性卵巢癌[17]等腫瘤中均有表達。MALAT1通過競爭性內源RNA調控、調節表觀遺傳基因表達、調節基因轉錄形成RNA蛋白復合物等方式，直接或間接與蛋白質、RNA、DNA等分子相互作用，進而參與調控腫瘤細胞增殖、細胞遷移、侵襲、血管生成[18-21]。而在上述功能的調控中，MALAT1的3’末端片段發揮重要作用[22]。

2 MALAT1與腫瘤血管生成

腫瘤的發生發展由多種因素參與，過程極其復雜，其中包括腫瘤細胞增殖、侵襲、遷移、上皮間質轉化及血管生成，而血管生成在腫瘤的生長及發展過程中具有重要作用[23-25]。研究[26-27]表明，腫瘤組織在沒有血管生成的情況下，腫瘤直徑不會超過2 mm。腫瘤血管生成是指血管內皮細胞在已分化的血管中，在相關血管生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的作用下，通過降解血管外基質和基底膜，內皮細胞增殖遷移重新形成血管網的過程[23]。

2.1 MALAT1與甲狀腺癌血管生成在甲狀腺癌中，MALAT1可通過調節甲狀腺癌腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophages, TAMs)分泌成纖維細胞因子2(fibroblast growth factor 2, FGF2)，抑制炎癥因子的釋放、促進腫瘤細胞增殖、遷移、侵襲和誘導血管形成[28]。FGF2作為早期發現的非依賴性血管生長因子，可通過與內皮細胞表面受體(酪氨酸激酶受體、整合素)相互作用發揮促血管生成活性[29-30]。

2.2 MALAT1與肝細胞癌血管生成在肝細胞癌的抗血管生成治療中，血管抑制劑可使含有MALAT1的外泌體進入腫瘤微環境，從而使MALAT1直接激活肝細胞外調節蛋白激酶1/2，導致肝細胞侵襲和遷移能力增強[31]。此外，在肝細胞癌中MALAT1和VEGF-A均呈高表達狀態，兩者相互作用，可顯著促進腫瘤血管生成[6]。

2.3 MALAT1與神經母細胞瘤血管生成神經母細胞瘤作為兒童早期最常見的實體腫瘤，主要特征是缺氧和廣泛的腫瘤血管生成。在缺氧條件下，人神經母細胞瘤細胞中MALAT1表達顯著上升，并且誘導內皮細胞遷移、侵襲和血管形成；與此同時，MALAT1也可通過刺激FGF2表達增加，從而促進腫瘤血管生成[32]。

2.4 MALAT1與結直腸癌血管生成在結直腸癌組織中，Yes相關蛋白1(Yes-associated protein 1，YAP1)可誘導MALAT1吸附miR-126-5p以促進VEGF-A等相關分子的表達，通過YAP1-MALAT1-miR-126-5p通路調控結直腸癌血管生成和上皮-間充質轉化，為大腸癌的治療提供了新的生物標志物和治療靶點[33]。

2.5 MALAT1與骨肉瘤血管生成骨肉瘤作為起源于骨的最常見惡性腫瘤，好發于青少年時期，預后較差。在骨肉瘤中，MALAT1可誘導血管生成因子(包括VEGF-A和FGF2)的表達，進而發揮促血管生成作用[15]。也有學者發現，MALAT1可通過與miR-150-5p結合促使VEGF-A表達上升，從而誘導骨肉瘤血管生成[34]。因此，MALAT1被認為是預防骨肉瘤進展新的治療靶點。

2.6 MALAT1與乳腺癌血管生成在乳腺癌患者血清中MALAT1呈高表達狀態，被作為早期乳腺癌篩查的潛在指標，和影響患者預后的獨立因素[35]。Huang等[7]發現乳腺癌中MALAT1高表達與腫瘤血管生成關系密切，敲除乳腺癌細胞中MALAT1后可顯著抑制血管內皮細胞增殖、遷移和管狀結構形成，這一機制可能與MALAT1和miR-145相互作用降低了血管生長因子的表達有關。

3 MALAT1參與腫瘤血管生成的可能機制

MALAT1的功能發揮主要取決于其自身基因序列中兩個獨立的結構域，指導其定位于核小斑。作為儲存、加工mRNA前體剪切因子的重要場所，核小斑在MALAT1前體加工中起到重要作用[36]。成熟MALAT1轉錄本3’末端的三螺旋結構可促進mRNA翻譯等相關結構的發現為MALAT1后續功能研究奠定基礎。

3.1 MALAT1發揮競爭性內源性RNA作用微小RNA(microRNA，miRNA)是一類內源性、保守長度為20～24個核苷酸的非編碼小RNA分子。MALAT1作為競爭性內源性RNA可與miRNA相互作用，發揮“miRNA海綿”的功能，通過互補配對，起到抑制miRNA表達及其對靶基因的負向調控作用[37]。研究[38]發現，MALAT1可抑制miR-92a的表達，抵消miR-92a對血管內皮中Krüppel樣轉錄因子2表達的抑制作用，從而誘導血管生成。Sun等[39]發現，抑制血管內皮細胞中MALAT1的表達，可抑制內皮細胞的增殖，其機制與MALAT1和miR-320a相互作用有關。

研究[40]發現，在缺氧復氧誘導的血管內皮細胞損傷實驗中，MALAT1也可通過與miR-320a相互作用調節血管生成。在肝細胞癌中MALAT1可與miR-140相互作用，共同參與血管生成的調節作用[6]。在乳腺癌中MALAT1與miR-145相互作用，通過調節VEGF的表達水平，實現對腫瘤血管生成的調控作用[7]。

3.2 MALAT1與DNA甲基化DNA甲基化是一種表觀遺傳修飾，也是一種基因表達調控方式，在甲基轉移酶的作用下，將甲基轉移到胞嘧啶-鳥嘌呤雙核苷酸(CpG)中的胞嘧啶5號碳位上，通過改變局部染色質的結構影響基因的表達[41]。表觀遺傳修飾是指在遺傳表現和基因表達發生可遺傳的改變，而DNA序列不發生改變，主要包括DNA甲基化修飾、組蛋白修飾、ncRNA等修飾形式[42]。

MALAT1作為首個報道的lncRNA，既可參與基因剪切也可參與表觀遺傳[43]。研究[44]發現，lncRNA可以通過與DNA甲基轉移酶DNMT1結合的模式，參與DNA甲基化，且這種作用機制在其他基因中也普遍存在。在基因組中，CpG密集的區域稱為CpG島。一般情況下，腫瘤組織中抑癌基因CpG島是高甲基化的，臨近基因無法正常表達；相反，癌基因CpG島是低甲基化的，促使癌基因表達，兩者均可促進腫瘤的發生、發展。研究[45]發現，MALAT1在乳腺癌組織中表達較癌旁正常組織高，而MALAT1甲基化水平較癌旁正常組織低，結果提示MALAT1基因啟動子DNA甲基化是導致MALAT1表達下調的重要機制，并對乳腺癌的發生發展起到抑制作用。

4 總結與展望

MALAT1在甲狀腺癌、肝細胞癌、神經母細胞瘤等多種腫瘤組織中表達，參與腫瘤血管生成等生物學行為的調節。目前關于MALAT1參與調節腫瘤血管生成的研究相對較少，參與腫瘤血管生成調節的機制主要有2種，一是發揮競爭性內源性RNA作用，二是通過DNA甲基化對基因表達進行調控。雖然關于MALAT1作用機制的研究報道較多，但MALAT1在腫瘤血管生成中具體的調節機制、作用靶點仍不十分明確。MALAT1介導的DNA甲基化能否應用到腫瘤的防治和新藥開發中、不同腫瘤中作用機制是否可以通用等問題還有待進一步驗證。總之，MALAT1在不同腫瘤中發揮的作用是多樣的，這也為臨床以MALAT1為靶點抗腫瘤血管生成治療帶來了新的挑戰。今后隨著MALAT1參與調節腫瘤血管生成機制的進一步闡明，也將為腫瘤患者的靶向治療帶來新的希望。