長鏈非編碼RNA在非小細胞肺癌中的研究進展

王 娟，韓 旭，趙 寧，郭洪濤，廖 星，姜 淼，顧 浩

1.中國中醫科學院中醫臨床基礎醫學研究所（北京 100700）

2.河南中醫藥大學第一附屬醫院風濕免疫科（鄭州 450000）

肺癌是世界范圍內患病率最高的惡性腫瘤之一，嚴重威脅著人類健康。非小細胞肺癌（nonsmall cell lung cancer,NSCLC）占肺癌總數的85%，早期NSCLC 癥狀不明顯，診斷的生物標志物有限，現有診斷技術不敏感，后期治療壓力大、治愈率低、預后不良，晚期NSCLC 5年生存率僅6%左右[1-2]。盡管隨著免疫治療和靶向治療的興起，NSCLC 的診斷和治療情況有所改善，但由于人群中相關靶向和免疫基因的陽性突變率有限，仍有相當一部分患者亟需針對性的診斷和治療措施[3]。因此，有必要深入探索潛在的NSCLC 的生物標志物，為NSCLC 的早期診斷、靶向治療及預后改善提供新的方法。

長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一類長度超過200 個核苷酸的非蛋白質編碼轉錄物，在各種生物過程中發揮著重要的調節作用，如細胞周期的調節及細胞增殖、存活、凋亡、遷移、侵襲和化學抗性等[4-5]。研究表明，lncRNA 主要從表觀遺傳調控、在轉錄后和轉錄水平調控基因表達、作為致癌基因或抑癌基因、作為增強子RNA 和競爭性內源RNA 四個方面對癌癥進展起調控作用[6]。基于此，lncRNA 對癌癥中的細胞功能調節起到重要作用，可在臨床上作為潛在的生物標志物，用于各種癌癥的診斷、治療和預后[7-8]。目前，多項研究證實lncRNA 的異常表達與NSCLC 的發生和疾病進展密切相關，對lncRNA 表達水平的檢測和調控可為NSCLC 的診斷、治療和預后提供新的探索方向。

1 lncRNA在NSCLC發生發展中的作用

在NSCLC 進展過程中，異常調控的lncRNA能從轉錄、轉錄后和翻譯后水平調控基因信號網絡，對NSCLC 癌細胞的增殖、遷移、侵襲、凋亡、存活等生物過程進行調控，從而改變NSCLC 的各種惡性行為和治療反應，對lncRNA 在NSCLC 中的調控機制進行精準分析有利于奠定lncRNA 臨床應用的理論基礎。表1列舉了與NSCLC 相關的lncRNA 及其作用機制。

表1 NSCLC相關lncRNAs及其作用機制Table 1.NSCLC-related lncRNAs and their mechanism of action

2 lncRNA在NSCLC診斷中的作用

NSCLC 的臨床診斷主要包括組織活檢、低劑量CT 掃描、胸部X 射線和液體活檢。組織活檢通常具有高度侵入性，不適于早期診斷。低劑量CT 掃描和胸部X 射線是早期診斷的主要影像學檢查方法，但其誤診率高，存在過度診斷和累計輻射暴露的風險[9]。液體活檢具有無創和患者耐受性好的優點，利用血液的生物標志物進行檢測可以作為影像學檢查的輔助方法，用于NSCLC 的早期篩查，常用的生物標志物包括癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA）、鱗狀癌細胞抗原（squamous cancer cell antigen,SCCA）和細胞角蛋白19 片段（cytokeratin 19-fragments,CYFRA21-1）[10]。然而，組織分析本質上是客觀的，缺乏高度特異性，如CEA 不僅在NSCLC 中升高，在一些良性腫瘤或非致癌性疾病中也可以升高[11]。而lncRNA 通常具有高度穩定的二級結構，穩定性與mRNA 相似，組織特異性高于mRNA，對核糖核酸酶具有抗性，在外周血中穩定，在血液、尿液、唾液等各種體液中也能檢測到，使得lncRNA 適合定量檢測[12-15]。目前，已有多項研究論證了lncRNA 在NSCLC 中的診斷價值，將lncRNA 的表達量檢測與現有的CEA、SCCA、CYFRA21-1 聯合作為NSCLC 的診斷標志物，能夠提高診斷的特異度和靈敏度，為NSCLC 患者的病理特征和癌癥分期提供更加準確的結果。

2.1 lncRNA-GAS5

GAS5（long noncoding RNA growth arrestspecific transcript 5）在NSCLC 癌組織和血漿中表達水平均會下調，與臨床病理分期有關，有可能作為NSCLC 的診斷標志物。Li 等研究探索了GAS5在NSCLC 循環外泌體中的診斷價值，結果顯示，NSCLC 患者的外泌體GAS5下調（P＜0.001），受試者工作曲線下面積（AUC）達到0.857，敏感性85.94%、特異性70.00%，診斷價值優于CEA（AUC=0.758），且對于NSCLC 一期患者來說，GAS5（AUC=0.822）的診斷價值亦高于CEA（AUC=0.718）；而將GAS5與CEA 聯合起來，診斷效率更高，AUC 達到0.929[95%CI（0.881，0.978），P＜0.0001]，敏感性89.06%、特異性90.00%[16]。另一項研究探索了GAS5與lncRNASox2ot 組合作為標志物在NSCLC 血液樣本中的診斷價值，證明了GAS5下調與Sox2ot 上調組合的診斷效率更高[17]。

2.2 lncRNA-AGAP2-AS1

AGAP2-AS1（ArfGap with GTPase domain,ankyrin repeat and ph domain 2-antisense RNA 1）是一種長度為1567nt 的反義lncRNA，位于染色體12q14.1 的細胞遺傳帶上，在NSCLC 中上調，并對其有潛在的診斷價值[18]。Fan 等通過檢測NSCLC 患者的癌組織和癌旁組織中AGAP2-AS1的表達水平，發現AGAP2-AS1的表達水平與患者臨床病理分期相關（P＜0.05），AUC為0.846，具有良好的診斷價值[19]。一項病例對照研究結果顯示，外泌體AGAP2-AS1的表達水平與臨床病理分期呈正相關，在NSCLC 中診斷效率高于CYFRA21-1；而AGAP2-AS1、CYFRA21-1 和lncRNA-TBILA三者組合診斷價值更高（AUC=0.853），敏感性達到91.4%，準確率達到80.7%，優于三者單獨的診斷價值[20]。

2.3 lncRNA-AFAP1-AS1

AFAP1-AS1（actin filament-associated protein 1 antisense RNA 1）為AFAP1編碼基因的反義產物，是長度為 6 810 個核苷酸的 lncRNA，位于人類基因組的 4p16.1 染色體上。AFAP1-AS1在多種癌癥中上調，體外實驗表明，其敲低顯著抑制了肺癌細胞的侵襲和遷移能力，還增加了AFAP1的表達，AFAP1-AS1可能通過調節肌動蛋白絲的完整性促進癌細胞轉移，有可能作為NSCLC 診斷標志物提高NSCLC 的診斷準確率和敏感性[21-22]。研究發現NSCLC 患者血液中ASAP1-AS1高表達，AUC達到0.759[95%CI（0.692，0.826）]，診斷效果低于CYFRA21-1（AUC=0.777），但是兩者合用作為診斷標志物時，診斷效果更優，AUC 為0.860，敏感性79.3%、準確率91.0%[23]。

3 lncRNA在NSCLC治療中的作用

目前NSCLC 最常用的治療方法包括手術切除、化療、胸部放療、免疫治療和靶向治療。手術切除尤其適用于早期NSCLC 患者。化療和放療常伴有嚴重的不良反應，包括胃腸道反應、神經毒性和免疫功能下降等。免疫治療和靶向治療主要針對患病過程中出現PD-1、PD-L1、EGFR、NOS1、ALK等相關基因突變陽性的患者，但是人群中陽性基因突變率有限，PD-(L)1突變率約為30%、EGFR約為17%、ALK約為3%，臨床上還需探尋更多的靶向治療基因，擴大NSCLC 的治療范圍，從而為患者提供更多的選擇[3]。lncRNA 在NSCLC 中與基因表達的多種分子途徑的發展和調節起著重要作用，有望作為NSCLC 潛在的治療靶點。目前癌癥治療中靶向lncRNA 主要包括四種方法：①反義寡核苷酸（antisense oligonucleotides,ASOs）可與目標RNA 形成DNA-RNA 結構，觸發核糖核酸酶H（ribonuclease H,RNase-H）介導的RNA 降解過程，已被臨床測試用于靶向癌癥中的mRNA；②CRISPR/Cas9 基因組編輯技術是一種對目標基因進行特異性DNA 修飾的技術，可以沉默lncRNA 表達位點的轉錄，研究發現，向導RNA 可以靶向人類基因組中超過16 000 個lncRNA 啟動子；③病毒性載體是一種RNA 干擾（RNA interference,RNAi）轉染方法，主要包括腺病毒、慢病毒和逆轉錄病毒的重組載體，病毒性載體可用于將外源合成的lncRNA 質粒轉染癌細胞，上調相應的lncRNA；④納米藥物體積小，可生物降解，能夠與多種小分子藥物共價結合，并能到達亞核靶點[24-29]。癌癥治療主要包括脂質基納米顆粒、基于聚合物的納米顆粒和膠束、樹狀大分子、碳基納米顆粒和金屬磁性納米顆粒五種類型的納米藥物，由于大部分lncRNA 位于細胞核內，通過納米藥物能夠準確有效地靶向亞核lncRNA，從而獲得預期的治療效果[30-35]。

3.1 lncRNA-MALAT1

MALAT1在NSCLC 轉移和細胞遷移的過程中起著重要作用，可通過調節致癌轉錄因子B-MYB的表達控制細胞周期進程，靶向MALAT1能抑制NSCLC 藥物治療的耐藥性，且能作為ceRNA與microRNA-146a和microRNA-216b結合，上調BRCA1基因的表達，保護NSCLC 癌細胞中的同源重組（homologous recombination，HR）途徑，以此參與DNA 修復過程[36-37]。同時，上調的MALAT1能夠保護NSCLC 癌細胞免受順鉑的細胞毒性作用，因此，靶向NSCLC 癌細胞中的MALAT1能夠通過同源重組通路誘導DNA 損傷并保護NSCLC 癌細胞對順鉑的治療敏感性[36]。研究已證實，將MALAT-ASO 注射到裸鼠皮下腫瘤能有效抑制體內MALAT1并阻斷NSCLC 的轉移[38]。

3.2 lncRNA-NEAT1

NEAT1（nuclear-enriched abundant transcript 1）在NSCLC 中作為致癌因子，可能通過抑制細胞自噬、調節癌癥干細胞來影響NSCLC 的疾病發展與治療進程[39]。研究表明，NEAT1可能通過調節Wnt/β 信號通路、Akt/mTOR 信號通路和上皮間質轉化 （epithelial-to-mesenchymal transition，EMT） 過程來調節NSCLC 癌細胞干性，增強患者對化療和靶向治療的敏感性，延緩患者的耐藥性[39-42]。因此，若將傳統化療或靶向治療與NEAT1抑制上調相結合，有可能增加患者對傳統化療的敏感性，甚至克服耐藥性，對于NSCLC 的治療具有潛在價值。

3.3 lncRNA-HOTAIR

HOTAIR在NSCLC 中的異常調控能從多種途徑調節癌癥的發生發展，下調HOTAIR在臨床前期模型中表現出了良好的抗腫瘤功效。研究發現HOTAIR能夠通過激活轉化TGF-α/EGFR信號轉導，抑制Bax/caspase-3 通路來誘導吉非替尼耐藥；增強ULK1的磷酸化、刺激自噬來增加NSCLC患者的克唑替尼耐藥性[43-44]。此外，HOTAIR還能夠通過下調WIF-1 以激活Wnt 信號通路來增加NSCLC 的輻射抗性[45]。由此可見，通過靶向HOTAIR來調節相應的生物過程和細胞因子、調節腫瘤進展、增加傳統治療方式的敏感性，對NSCLC 具有很大的潛在治療價值。

3.4 lncRNA-GAS5

GAS5在NSCLC 中下調，可抑制腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和上皮間質轉化進展，研究發現GAS5能夠通過多種途徑增強NSCLC 治療敏感性，從而改善患者的治療效果[46-47]。GAS5通過與microRNA-217海綿吸附，抑制LHPP表達，從而抑制NSCLC 的順鉑耐藥性[47]。實驗證明GAS5的過度表達顯著抑制了電離輻射誘導的p53 細胞凋亡，且GAS5能夠通過調節microRNA-21 增加PTEN表達并抑制Akt 磷酸化，電離輻射能夠增強GAS5對miR-21/PTEN/Akt軸之間的相互作用，證明GAS5對NSCLC 放射治療有增敏作用[48]。除此之外，還有研究發現GAS5表達能夠調節IGF-1R 蛋白和EGFR 信號通路，增強NSCLC 腫瘤細胞對EGFR-TKIs 的敏感性[49]。

4 lncRNA在NSCLC預后中的作用

NSCLC 患者5年生存率極低，臨床病例常并發淋巴結轉移與腫瘤遠處轉移，預后較差[50]。目前常用臨床病理分期系統預測NSCLC 預后情況，但其準確性有限。有研究使用相關統計學方法分析了lncRNA 是否可以作為獨立預測NSCLC 患者預后的生物標志物[51-52]，也有研究探索了NSCLC中異常調控的lncRNA 的預后價值以及對總生存期的預測作用。根據多種lncRNA 在不同時期、不同病理類型NSCLC患者中的表達情況，對NSCLC 患者的預后進行更加精準的判斷，有利于及時準確地判斷患者的病情以及生存期，臨床決策中選擇對患者最有利的治療手段。

4.1 lncRNA-MALAT1

有研究報道了MALAT1在NSCLC 中的預后價值，發現MALAT1上調的患者往往預后不良，生存期更短。Liu 等發現上調的MALAT1可作為癌癥患者總生存期的獨立預后因素[HR=2.20，95%CI（1.53，3.16），P＜0.001]，且與NSCLC患者的臨床特征密切相關，包括性別、腫瘤大小、淋巴結轉移、腫瘤分化程度以及臨床病理分期，提示MALAT1可作為NSCLC 患者的預后生物標志物[53]。

4.2 lncRNA-PVT1

PVT1（plasmacytoma variant translocation 1）在NSCLC 的癌組織和細胞系中表達水平顯著升高，通過靶向miR-361-3p和上調SOX9的表達，增強了NSCLC 癌細胞的增殖、遷移和侵襲[54]。Xiao 等研究發現，上調的PVT1可作為癌癥患者總生存期的獨立預測因子[55]。另有研究通過檢測PVT1在NSCLC 癌組織中的表達量，發現高表達PVT1的NSCLC 患者總生存期更短、預后較差[56-57]。

4.3 lncRNA-H19

H19在NSCLC 中上調，可促進癌細胞的增殖和遷移，通過作為miR-140-5p的ceRNA 調節FGF9 的表達，進而促進NSCLC 病情進展[58]。多項研究表明上調的H19往往提示NSCLC 預后不良，患者總生存期更短，而表達水平較低的患者生存期更長，表明上調的H19是NSCLC 潛在的預后生物標志物[58-59]。

5 結語

lncRNA 參與多種細胞過程和各種信號通路的調節，在NSCLC 的發生發展、診斷、治療和預后方面具有重要的潛在臨床價值。近年來，隨著科學技術的發展和醫療水平的提高，NSCLC的臨床診斷、治療和預后手段不斷推陳出新，力圖用更小的成本實現最大的醫療價值，為患者減輕疾病負擔。lncRNA 作為一種新興的基因調控因子具有較大的臨床應用潛力，MALAT1、HOTAIR、BANCR、PVT1、GAS5、TUG1等lncRNA 已經有較多的臨床前研究證明其應用價值，將lncRNA 與CEA、CYFRA21-1 等臨床已經應用的診斷標志物結合對NSCLC 往往具有更高的診斷價值，若能應用于NSCLC 的早期篩查，有可能提高NSCLC 早期診斷率，進而提高NSCLC 的治愈率。靶向lncRNA 有利于提高NSCLC患者對化療藥和靶向治療藥物的敏感性，若將靶向特異lncRNA 與NSCLC 常規藥物治療相結合，可延長患者的用藥靈敏期，提高抗癌療效。lncRNA 的異常調控對于NSCLC 的總生存期具有良好的預后價值，連續測量預后相關lncRNA 的表達量，可衡量個體對治療措施的反應和敏感性。

然而，lncRNA 的研究尚處于起步階段，距離其在NSCLC 的臨床應用仍有諸多問題亟需解決。第一，需要建立每個lncRNA 的因果關系，以確定它們的組織特異性，并將它們和不同的腫瘤階段聯系起來，尋找能夠用于NSCLC 早期診斷的生物標志物。第二，lncRNA 在不同物種中的生物特性相差很大，動物模型得到的功能和結構信息，以及治療策略可能不能直接應用于人體，需要更深入的臨床研究。第三，ASO 等新型療法已經顯示出基因編輯治療NSCLC 的可行性，但在進一步應用之前，還應仔細評估lncRNA 的時空特異性所導致的不穩定因素。最后，目前lncRNA 在NSCLC中的預后研究僅限于臨床前研究，缺乏大樣本量的臨床試驗。因此，今后還需更加嚴謹科學的臨床試驗，以進一步證實lncRNA 在NSCLC 臨床診療過程中的應用價值，將基礎研究成果轉化為臨床應用，為患者提供更加有利的臨床治療手段。