長鏈非編碼RNA在肝細胞肝癌中的研究進展

王麗萍, 周東杰, 金 鑫, 魯 軍,吳 挺, 胡序明, 崔恒宓

(1. 揚州大學臨床醫(yī)學院, 江蘇 揚州, 225001;2. 揚州大學表觀遺傳學與基因組學研究所, 江蘇 揚州, 225001)

肝細胞肝癌(HCC)是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，具有早期不易發(fā)現(xiàn)、易轉移、術后復發(fā)率高、致死率高等特點，對患者的健康與生命造成了嚴重的威脅。目前，誘發(fā)HCC的主要危險因素包括乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精性肝硬化、長期進食黃曲霉素污染食品、肝臟遺傳性疾病等[1]。HCC的發(fā)病機制十分復雜，例如抑癌基因的失活、JNK1和Wnt信號通路相關癌基因的激活等均可導致腫瘤的發(fā)生。目前，臨床醫(yī)師多根據不同分期方案如巴塞羅那臨床肝癌(BCLC)分期、腫瘤-淋巴結-轉移(TNM)分期、日本肝病學會(JSH)分期等對HCC進行分期，并據此指導治療方案(包括外科手術切除、肝移植術、消融治療、導管動脈化療栓塞、系統(tǒng)抗腫瘤治療等)的選擇和預后的評估[2], 但HCC患者的預后通常很差。近年來，隨著高通量測序技術的發(fā)展，曾經被認為是“無用序列”的長鏈非編碼RNA(LncRNA)得到醫(yī)學界人士的廣泛重視, LncRNA在多種腫瘤中的表達水平存在差異，包括HCC、乳腺癌、肺癌等[3]。作為重要的功能性調節(jié)分子, LncRNA參與調控腫瘤細胞的生長與侵襲。本綜述基于現(xiàn)有文獻對LncRNA的功能及其在HCC發(fā)生發(fā)展中的作用進行闡述，并分析LncRNA對HCC的診斷與治療潛力，旨在為HCC的基礎研究和臨床醫(yī)學研究提供參考依據。

1 LncRNA概述

目前，人類基因組中的基因大部分為非編碼基因，而能夠編碼蛋白的基因僅有2%[4]。非編碼RNA根據核苷酸長度可分為微小RNA(miRNA)、LncRNA和環(huán)狀RNA[5-6], 非編碼RNA中有80%是LncRNA。LncRNA是指長度超過200 nt, 開放閱讀編碼框小于100 nt的非編碼RNA。LncRNA的結構與信使RNA(mRNA)比較相似，其內部存在啟動子，并發(fā)生剪接、加帽、多聚腺苷酸化和編輯等，因此其表達具備時間特異性和空間特異性[7]。盡管在人類細胞中LncRNA較mRNA多樣化，但其表達水平較低。1990年, LncRNA H19最早在胎兒肝臟組織中被發(fā)現(xiàn)，其可通過降低胰島素樣生長因子2(IGF2)的表達來限制器官的生長[8]。隨后有研究[9]發(fā)現(xiàn), LncRNA XIST可介導X染色體失活。迄今為止，臨床已發(fā)現(xiàn)超過50 000個基因可轉錄LncRNA, 且該數(shù)量仍在快速增長[10], 此外LncRNA表達在不同的組織與腫瘤中存在差異。近年來，隨著全基因組測序、基因芯片技術的飛速發(fā)展，研究[11]發(fā)現(xiàn)LncRNA在人體內起著關鍵的調節(jié)作用，包括參與調節(jié)染色質重塑、基因的轉錄控制、mRNA轉錄后加工、調節(jié)蛋白質功能、參與細胞間信號轉導等一系列生理過程。

2 LncRNA與HCC

LncRNA在HCC中表達異常，并通過不同的分子機制參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預后等進程，但目前大多數(shù)LncRNA在HCC中的作用途徑尚未闡明。LncRNA對HCC發(fā)展的不同作用是由其表達水平決定的，通常高表達的LncRNA能夠促進HCC的發(fā)生和發(fā)展。YUAN S X等[12]研究顯示, LncRNA DANCR在HCC中高表達導致鈣黏蛋白相關蛋白(CTNNB1)水平升高，從而激活Wnt信號通路，促進腫瘤細胞的形成，并增加肝臟轉移與肺轉移。此外，KLEC C等[13]發(fā)現(xiàn)LncRNA HULC的高表達能夠促進HCC的生長、轉移和耐藥; 與高表達作用相反，在HCC中低表達的LncRNA發(fā)揮著與抑癌基因相似的作用，比如低表達的LncRNA LET通過與白細胞介素增強因子3(ILF3)/核因子90(NF90)競爭性結合，下調缺氧誘導因子-1a(HIF-1a)和細胞分裂周期蛋白42(CDC42)表達，從而抑制腫瘤的轉移[14]。

2.1 LncRNA在HCC中的作用

2.1.1 與DNA結合: 高通量研究發(fā)現(xiàn)，多種核LncRNA可與DNA結合而重塑染色質結構和表觀遺傳修飾，兩者的相互作用位點可能位于某些基因的啟動子區(qū)或其他DNA調控序列(如增強子)中，從而調控基因表達。HCC形成過程中可觀察到異常的染色質標記, LncRNA與DNA形成雜合體可改變染色質結構，引起DNA甲基轉移酶(DNMTs)、zeste同源蛋白2增強子(EZH2)、組蛋白去乙?；?HDACs)等表觀遺傳修飾因子的異常調控基因表達，或在空間上將啟動子和增強子結合在一起調節(jié)轉錄活動。眾所周知，多梳蛋白抑制復合物2(PRC2)是一種表觀遺傳抑制因子，在HCC發(fā)展過程中LncRNA PRC2通過蛋白H3第27位賴氨酸上三甲基化(H3K27me3)的方式誘導外顯性轉錄抑制[15]; LncRNA TRERNA1表達升高通過募集組蛋白賴氨酸N-甲基轉移酶2(EHMT2)到鈣黏蛋白1(CDH1)啟動子區(qū)域二甲基化組蛋白3賴氨酸9(H3K9)而抑制CDH1的表達，促進肝癌細胞的轉移與侵襲[16]。

2.1.2 改變miRNA的表達與活性: 根據堿基互補配對原則，不同RNA之間可相互結合而調節(jié)細胞功能。miRNA是另一類調節(jié)mRNA轉錄后表達的非編碼RNA，LncRNA與miRNA相互作用可抑制miRNA與其自身靶標即miRNA海綿(也稱競爭性內源性RNA, ceRNA)的結合, LncRNA可通過表觀遺傳機制調節(jié)miRNA轉錄。研究[17]表明, LncRNA HUL可通過上調DNA甲基轉移酶1(DNMT1), 誘導啟動子的高甲基化而降低微小RNA-9(miR-9)的表達; LncRNA MALAT-1可以與微小RNA-143-3p(miR-143-3p)競爭性結合，影響抑癌基因ZEB1的表達，從而促進HCC的發(fā)展[18]。SNHG6-003是具有致癌功能的LncRNA，其高表達與腫瘤進展和預后密切相關。LncRNA SNHG6-003在HCC中表達異常上調，其可通過靶向結合微小RNA-26a/b(miR-26a/b)調控轉化生長因子β激活激酶1(TAK1)的表達，最終促進HCC細胞增殖、抑制細胞凋亡及增強耐藥性等[19]。

2.1.3 調節(jié)mRNA穩(wěn)定性: LncRNA能夠與mRNA直接結合并調節(jié)mRNA的穩(wěn)定性與定位。LncRNA ATB 可通過直接結合并穩(wěn)定白細胞介素-11(IL-11)mRNA并刺激自分泌的IL-11產生，這種結合建立了IL-11的自分泌誘導和轉錄激活因子3(STAT3)信號的前饋激活，促進了腫瘤細胞的轉移[20]。相關研究[21]還發(fā)現(xiàn), LncRNA MALAT1可通過蛋白質中間體間接與新生的pre-mRNAs相互作用，從而定位到活躍的染色質位點，以調節(jié)mRNA穩(wěn)定性。

2.1.4 調節(jié)蛋白質穩(wěn)定性與活性: LncRNA可調節(jié)蛋白質泛素化，并影響泛素蛋白酶體介導的蛋白質降解。研究[22]發(fā)現(xiàn), LncRNA PVT1通過上調核仁蛋白2(NOP2)的表達，促進肝癌的發(fā)生與發(fā)展，若敲減NOP2的表達，則抑制了LncRNA PVT1的促癌作用，此外LncRNA-PVT1高表達與HCC臨床預后差密切相關。LncRNA可與蛋白質結合改變蛋白質的定位或活性，并可影響蛋白質復合物的形成與分離而發(fā)揮各種生物學功能。多種HCC相關蛋白的亞細胞定位與LncRNA直接相關，如與HCC間充質干細胞(MSC)共同培養(yǎng)的HCC-MSC可促進上皮-間充質細胞轉化(EMT)與肝臟腫瘤的發(fā)生。高表達的LncRNA-MUF(MSC上調因子)可競爭性結合微小RNA-34a(miR-34a)激活Wnt/β-catenin信號通路而促進EMT。相反，在HCC細胞中敲降LncRNA-MUF，可有效抑制LncRNA介導的EMT過程及抑制腫瘤形成[23]。

2.2 LncRNA在HCC中的診斷與治療潛力

目前臨床主要依據高危因素HBV或HCV感染，動態(tài)增強CT、MRI等影像學檢查及血清學分子標志物甲胎蛋白(AFP)相結合對HCC進行診斷，雖可以進一步提高HCC的早期診斷率，但HCC患者的預后仍較差。多種LncRNA在HCC組織中異常表達，參與調節(jié)腫瘤細胞的增殖、分化、血管生成及侵襲與轉移。研究[24]發(fā)現(xiàn)，血漿中存在HCC相關的穩(wěn)定表達的LncRNA, 其易于獲取，具有作為腫瘤標志物的潛力。肝癌高表達轉錄本(HULC)是首個被發(fā)現(xiàn)在HCC組織中表達顯著升高的LncRNA之一，在HCC患者血漿中有較高的檢出率，并與HBV感染呈正相關，故HULC可作為HCC新的血漿腫瘤標志物[25]。吳建剛等[26]研究發(fā)現(xiàn), AFP呈陰性的HCC患者血漿中LncRNA HOTTIP表達水平較對照組顯著升高，且LncRNA HOTTIP表達水平與患者淋巴結轉移及TNM分期呈線性相關，提示血漿LncRNA HOTTIP可作為診斷HCC和評估腫瘤細胞轉移的重要指標。有些LncRNA在其他腫瘤組織中也會出現(xiàn)表達異常，故可將其與HCC生物標志物AFP聯(lián)合應用進行診斷。例如，將LncRNA UCA1和WRAP53與AFP相結合，其敏感性可達100%[16, 27]。同樣，另外2種LncRNA PVT1和uc002mbe. 2與AFP聯(lián)合應用也被證明在HCC診斷中顯著優(yōu)于單獨應用AFP[28]。

LncRNA主要通過影響HCC細胞的增殖、凋亡、侵襲和轉移等生物學功能而調控腫瘤的發(fā)展，因此, LncRNA靶向治療為HCC的治療提供了新的方向。還有研究[29-30]發(fā)現(xiàn), LncRNA HOTAIR可通過抑制微小RNA-217(miR-217)增強HCC患者對索拉非尼的耐藥性，還可通過調節(jié)miR-34與蛋白激酶B(Akt)磷酸化以及與Wnt/β-catenin信號的相互作用，減輕HCC對紫杉醇的耐藥[30]。

3 展 望

HCC是臨床常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，具有惡性程度高、侵襲性高和致死率高等特點。目前，早期HCC的治療方式主要為手術切除，晚期HCC則采取綜合治療，盡管如此，患者的生存率仍然較低。近年來, LncRNA逐漸成為HCC研究領域的熱點，其在HCC的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉移和治療等方面發(fā)揮著關鍵性作用，故LncRNA有望應用于HCC的早期診斷、治療及預后評估。今后，臨床研究人員需結合細胞生物學、蛋白組學等技術，更加深入地探索LncRNA在HCC發(fā)展過程中的作用機制，從而為HCC的早期診斷和治療提供有效的分子標志物，改善HCC患者的預后和生存質量。