LncRNA在泌尿系腫瘤中的研究進展

摘要：LncRNAs是基因表達過程中重要的調控因子，并與細胞生長、增殖、分化及生存等重要通路相互作用。回顧當前lncRNAs的生物學進展，揭示其與前列腺癌、膀胱癌及腎癌的聯系，我們將對腫瘤的生物學機制有更深的了解并為泌尿系腫瘤的治療提供了新的治療靶點。

關鍵詞：LncRNAs；泌尿系腫瘤；生物標志物

1 LncRNA的定義

人類DNA中，蛋白編碼基因所占比例<3%，而>80%的基因轉錄為無蛋白編碼功能的RNA轉錄體[1]。這些轉錄體被稱為非編碼RNA（ncRNA）。ncRNA按其長度可分為小非編碼RNA和長鏈非編碼RNA。LncRNA長度一般超過200個核苷酸殘基，大多由RNAⅡ轉錄，缺乏有意義的開放閱讀框架，不能編碼蛋白，包括正義、反義、雙向、基因內、基因間。目前研究的熱點仍集中于ncRNA如微小RNA、小干擾RNA等，其生物學的許多方面得以闡明，但LncRNA所扮演的功能角色卻知之甚少。

2 LncRNAs在泌尿系腫瘤中的生物學功能

眾多研究表明，LncRNAs在基因信息處理每一步驟中都發揮著\"多面手\"的角色。LncRNAs與主要細胞通路相互作用調控細胞增殖、分化及凋亡，其功能轉變是許多惡性腫瘤的發病機制。LncRNAs為基因表達的表觀調控者，通過染色質結構的微調控制駐留在同一染色體或其他染色體上的基因表達[2]。

2.1LncRNAs順式阻遏作用 順式調控LncRNAs中最突出的就是XIST，它控制男性與女性間性連鎖基因的劑量補償。XIST僅表達于女性非活躍的X染色體并大量積累，將X染色體\"包圍\"，導致其對RNA多聚酶Ⅱ排斥并使抑制性組蛋白標記物快速增加。這樣，XIST以順式作用使整個X染色體處于沉寂狀態。繼而，與X染色體增加、低水平甲基化及XIST重新表達有關的男性腫瘤即會出現[3]。

2.2LncRNAs反式阻遏作用 反式作用LncRNA的第一個樣本源于乳腺致癌基因HOTAIR。正常細胞，HOTAIR與染色體重組多梳阻遏復合物2（PRC2）相結合，靶向定位于HOXD位點，PRC2使胚胎轉錄因子處于沉寂狀態。腫瘤HOTAIR過度表達可致使PRC2基因組重新定位，并誘導腫瘤轉移抑制基因沉默進而促使癌癥進展[4]。與乳腺癌HOTAIR相似，前列腺PTCA1復合物也與PRC2相關。PTCA1在轉移性腫瘤明顯過度表達，表明PTCA1可作為前列腺癌特異性轉錄阻遏物以控制細胞增殖，這也許在前列腺癌演化進程中發揮重要作用[5]。

2.3.LncRNAs激活作用 LncRNAs也可作為轉錄激活因子，同樣前列腺特異性轉錄體（PCGEM1）也具此功能。PCGEM1是具有前列腺高度特異性、雄激素調控作用的lncRNA，國人及非裔美國人前列腺癌中其表達顯著增高。在前列腺癌細胞過度表達促進了細胞增殖，減弱了多柔比星誘導的p53和p21表達，另外具有抑制凋亡的功能。在前列腺上皮內瘤的前體病變，前列腺癌相關非編碼RNA1處于上調狀態，且與前列腺癌細胞的生存力呈正相關[6]。

3 膀胱癌及腎癌 LncRNA基因表達受干擾

3.1 11p15.5基因位點 11p15.5基因位點編碼數個lncRNAs和轉錄因子，此過程在泌尿系惡性腫瘤中常受到干擾，KCNQ1反義轉錄體1（KCNQ1OT1）為順式作用的LncRNA，與伯-韋綜合征（BWS）多個染色體重組有關。孕產婦特異性甲基化的丟失是BWS中最常見的缺陷，導致KCNQ1OT1的激活及細胞增殖負性調節器和腫瘤細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子1C的沉默[7]。H19與KCNQ1OT1相鄰，是父方印記、母方表達的轉錄體，在發育中的胚胎十分常見。IGF2/H19位點的干擾印記與泌尿系腫瘤密切相關。Wilms瘤中，H19在染色體及IGF2雙等位基因表達均呈沉寂狀態，從而腫瘤細胞提供了生長優勢。印記缺失及IGF2雙等位基因的表達也可見于人前列腺和衰老的移行細胞模型，同樣也存在于正常前列腺組織，男性相關癌癥中更是廣泛存在[8]。另有報道稱，膀胱癌父方H19等位基因處于低甲基化水平，H19發揮反式作用阻遏物的作用，通過抑制細胞間鈣黏附糖蛋白CDH1及裸角質膜同源蛋白拮抗劑促使癌癥細胞的體內外轉移。H19的表達是由c-MYC基因和腫瘤抑癌基因p53的缺失直接誘導而成，這更進一步地支持了H19為強效致癌基因。值得注意的是，肝細胞和膀胱癌低氧誘導的H19水平增加了基因促進血管生成、細胞存活及細胞增殖水平[9]。與此相反，H19編碼的miR-675作為腫瘤抑制劑，在應激或致癌信號存在情況下通過降低胰島素樣生長因子1受體水平抑制細胞增殖[10]，表明轉錄體的多功能性源于H19的基因位點。

3.2 14q32.3位點 14q32.3位點也于泌尿系惡性腫瘤相關，且其結構與11p15.5十分相似。父系表達基因3（MEG3）和母系δ樣表達基因1同源體（DLK1）為兩個共同表達且相互作用的印記基因，位于14q32.3。MEG3通過對抑制MDM2、刺激p53啟動子激活腫瘤中p53，發揮抑癌作用。由于基因刪除、啟動子甲基化或相應印記基因區的低甲基化，致使MEG3表達缺失。前列腺癌及膀胱癌細胞可見MEG3表達的缺失[11]。DLK1在腎癌中可作為\"候選\"抑癌基因。DLK1在正常腎組織持續表達，但大多數原發性腎細胞癌（RCCs）及RCC來源的細胞系卻出現DLK1的表達缺失。若將DLK1重新引入，裸鼠則出現錨定非依賴性細胞死亡的增加及腫瘤生長的抑制。MEG3上游的甲基化導致RCCs來源的DLK1失活[12]。

3.3 LncRNAs為泌尿系腫瘤的致癌基因 轉移相關的肺腺癌轉錄體1（MALAT1）在膀胱癌、腎癌及部分前列腺癌中明顯上調。MALAT1過度表達于尿路上皮癌；誘導細胞增殖、遷移及存活；并通過激活體外WNT信號促進上皮-間質之間的轉化。在RCC中，MALAT1與TFEB相融合，TFEB在數個不同的細胞系譜中作為轉錄因子調控關鍵的發育途徑。MALAT1與TFEB融合后保留了整個TFEB編碼序列，導致TFEB蛋白水平顯著升高及腫瘤進展。MALAT1與牛磺酸調節基因1編碼的lncRNA相結合，調節細胞核間多梳抑制復合物的往復運動從而導致生長控制基因的激活或抑制[13]。尿路上皮腫瘤相關基因1（UCA1）為膀胱癌中另一個上調的lncRNA，UAC1的過度表達增強了ERK1/2和PI3-K/AKT激酶的活性，引起轉錄共同激活劑p300表達增加，p300通過染色體重組及其互作蛋白CREB的表達和磷酸化調控轉錄，反過來促進致癌作用及癌癥浸潤。膀胱癌細胞中UCA1亞型（UCA1a，CUDR）之一過度表達即可對抗順鉑誘導的細胞凋亡并提高致瘤性，表明UCA1a可作為膀胱癌新的治療靶點[14]。已經證明，前列腺癌中雄激素敏感lncRNAs，CBR3-AS1和CTBP1-AS，間接地調節AR及下游基因的表達。CBR3-AS1是羰基還原酶3基因（CBR3）反義編碼的3個lncRNAs之一。與正常組織和良性前列腺增生相比，CBR3-AS1在原發性腫瘤及前列腺癌細胞的表達水平顯著升高。在雄激素敏感及非敏感的LNCaP細胞，CBR3-AS的沉寂致使AR下調、細胞增殖減少并誘導細胞凋亡，這表明CBR3-AS1也可作為前列腺癌新的治療靶點[15]。

3.4. LncRNA作為腫瘤標志物 PCA3（DD3）是我們最為熟悉的LncRNA，為無創性前列腺癌診斷的尿液標志物，且診斷效果優于組織活檢[16]。同樣，來源于XIST啟動子的非甲基化寡核苷酸也被認定為無創性睪丸生殖細胞腫瘤及前列腺癌的血清標志物。尿沉渣中UCA1的累積可作為移行細胞癌患者的敏感性、特異性診斷標志和隨訪標志。

LncRNAs和ucRNAs高度的組織及腫瘤特異性表達顯示出它對泌尿系惡性腫瘤具有診斷、判斷預后及預測的功能。例如：缺氧誘導因子翻譯轉錄體的過度表達可鑒別乳頭狀及非乳頭狀RCC；H19/IGF2位點的LOI是年齡相關前列腺癌易感性的標志，而且有助于診斷[13]。除了LncRNA的表達，腫瘤的危險性還與前列腺癌基因單核苷酸多態性（SNPs）的濃縮有關[17]。在H19位點，SNP的存在可降低非肌層浸潤性膀胱癌的危險性；若PCGEM1和PRNCR1中SNP數量增加則有助于前列腺癌易感性的發生[6]。

4 LncRNA的當前挑戰及未來前景

當前新發現的lncRNAs數目不斷上升、闡明其多向性功能的試驗證據不斷積累，這使我們腫瘤生物學及將來的臨床應用有了更深一步的了解。僅依目前對lncRNA的了解對其作全面的描述仍面臨一系列挑戰。由于lncRNA相對較低的序列保守性，其功能闡明收到一定限制。RNA的主要功能仍可能存在于三級結構，三級結構由保守序列的激活所決定，有助于RNA折疊并在蛋白質結合方面起著至關重要的作用。PRNCR1及PCGEM1和AR的序列性組裝可顯示上述過程，MEG3結構對其腫瘤抑制功能的實現是十分必要的。什么導致大多數lncRNAs在正常及腫瘤組織的特異性表達，這是我們亟待解決的另一個重要問題[5]。目前，只有少數報道就特定lncRNAs的表觀遺傳學靶點提供了證據，可能通過刪除、擴增、融合或甲基化等過程得以實現。遺傳性及表觀遺傳性畸變控制lncRNA的表達，今后研究應重點應集中在獲取lncRNAs共性方面。

5 結論

LncRNAs作為基因信息的必要調控者，與細胞增殖、分化及生存。特定lncRNAs的功能轉化促進許多腫瘤包括前列腺癌、膀胱腫瘤及腎腫瘤的發生、進展及轉移。LncRNAs在組織及腫瘤細胞的特異性表達表明可作為泌尿系腫瘤非常有價值的腫瘤標志物。對lncRNAs本質及其在正常、惡性腫瘤細胞功能進一步了解，使我們對腫瘤生物學機制將更加明了，并可為泌尿系腫瘤提供新的治療靶點。

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編輯/王敏