長鏈非編碼RNA在結直腸癌中的研究現狀

梁新軍 臧愛華

?綜述?

長鏈非編碼RNA在結直腸癌中的研究現狀

梁新軍 臧愛華

近年來研究發現，長鏈非編碼RNA在多種惡性腫瘤的發生發展中發揮重要作用，有望成為新的腫瘤治療靶點，已成為目前腫瘤研究的熱點問題之一。本文對長鏈非編碼RNA的概況及其在結直腸癌預后判斷、惡性潛能及診斷中的應用現狀做一綜述，為結直腸癌的精準治療提供新的思路與依據。

結直腸腫瘤；診斷，鑒別；長鏈非編碼RNA

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是臨床上常見的惡性腫瘤之一，其發病呈逐年上升趨勢，目前已躍居全世界惡性腫瘤發病率的第3位，死亡率僅次于肺癌，嚴重威脅人們的生命安全［1］。近年來，隨著外科技術的不斷進步、新藥的開發應用及以貝伐單抗和西妥昔單抗為代表的靶向治療藥物的臨床使用，晚期結直腸癌患者的療效和預后已有了大幅度的提高。但由于遠處轉移和耐藥的發生，其療效仍不令人滿意［2］。

既往人們對結直腸癌發病和轉移機理以及耐藥機制等方面進行了一系列探討，認為機體內多種基因變化或表觀遺傳學改變可能在其中起到了重要作用。近年來人們發現，長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）在多種惡性腫瘤的發生發展以及耐藥等方面發揮重要作用，已成為目前腫瘤研究的熱點問題之一［3］。本文將對LncRNA在結直腸癌中的研究現狀進行綜述。

一、LncRNA的概述與功能

（一）LncRNA的概述

近年來研究發現，在真核細胞的基因組中存在大量不具備編碼蛋白質功能、但又在細胞生長和分化過程中發揮重要作用的非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）。按照其功能和表達特點，ncRNA可分為管家非編碼RNA（housekeeping non-coding RNA）和調控非編碼RNA（regulatory non-coding RNA）兩類。按照所含核苷酸和堿基的大小又可分為長鏈非編碼RNA以及小分子非編碼RNA（包括微小RNA，miRNA；小干擾RNA，siRNA；與PIWI蛋白相互作用的RNA，piRNA）兩大類［4］。

長鏈非編碼RNA是一類內源性轉錄本長度大于200個核苷酸的非編碼RNA，缺少開放的閱讀框，不具備轉錄和翻譯功能。可能是編碼蛋白質的結構基因由于各種原因導致核苷酸斷裂、染色質重排、非編碼基因轉錄、基因插入以及基因序列重復等而產生。LncRNA具有類似于mRNA樣的結構，通常由RNA聚合酶II生成，具有polyA尾巴和啟動子結構，因此曾被稱為mRNA樣的長鏈RNA。按照其編碼基因在基因組中的位置，LncRNA又分為正義、反義、雙向、基因間以及基因內等5大類型［5］。

（二）LncRNA的功能

研究表明，雖然LncRNA序列的保守型較低，但由于類型的多樣性和核苷酸的長度決定了其承載的信息量大，更易形成高級結構，因而其功能可能更為多樣和復雜。人們推測，LncRNA的功能可能作為垃圾或轉錄副產物存在，也有可能作為聯系不同蛋白質之間的橋梁、或指導蛋白質復合體正確結合到基因組上的向導，并可能作為小分子非編碼RNA（如miRNA、piRNA等）的前體分子或激活編碼基因的啟動子和調節基因表達的效應子等［6］。

目前認為，LncRNA可能通過以下幾種方式發揮其生物學功能［7］：（1）通過與編碼蛋白基因的mRNA互補結合形成雙鏈結構，進而干擾mRNA的剪切，形成不同的剪切形式，或在Dicer酶的作用下產生內源性siRNA；（2）通過與特定蛋白質直接結合而調節相應蛋白的活性或改變該蛋白的細胞定位；（3）作為結構組分與蛋白質形成核酸蛋白質復合體；（4）通過在編碼蛋白的基因上游啟動子區轉錄，進而干擾下游基因的表達；（5）通過抑制RNA聚合酶II或者介導組蛋白修飾或染色質重構而影響下游基因的表達。

（三）LncRNA與惡性腫瘤

越來越多的研究證實，LncRNA在細胞增殖與凋亡、分化與發育等過程中均發揮了重要作用。隨著研究的深入，人們發現LncRNA也參與了惡性腫瘤的發生與發展進程。LncRNA可能通過調節DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質重構以及miRNA等表觀遺傳機制而影響基因的表達，繼而影響相應蛋白質功能，破壞基因組的穩定性而導致了腫瘤的發生。在多種惡性腫瘤如肺癌、乳腺癌、前列腺癌等中，均發現了特異性的LncRNA表達譜，同時發現LncRNA與腫瘤的惡性程度及其侵襲和轉移密切相關［8-10］。

報道顯示［11］，在人類細胞中已有超過3 000個LncRNA被發現，根據其在惡性腫瘤發生、發展中的作用，可將LncRNA分為促進腫瘤發展的以及抑制腫瘤的2大類型。目前研究較多的有促瘤作用的LncRNA包括HOX轉錄反義RNA（Hox transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）、肺腺癌轉移相關轉錄本1（metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）、HULC（highly up-regulated in liver cancer）、H19等；有抑瘤作用的LncRNA包括生長停滯轉錄本（growth arrest-specifc transcript 5，GAS5）、母系表達基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）、NAMA（non-protein coding RNA，associated with MAP kinase pathway and growth arrest）等。

二、LncRNA與結直腸癌

（一）LncRNA與結直腸癌患者預后的關系

自從人們發現LncRNA以來，已有研究發現LncRNA與惡性腫瘤的惡性程度及不良預后有關。報道顯示，在肺癌、肝癌、腎癌等多種惡性腫瘤中MALAT1的表達顯著升高，且其表達和預后密切相關［12-14］。Zheng等［15］分析了23例II/III期結直腸癌患者的癌組織及癌旁正常組織中MALAT1的表達差異，結果顯示，MALAT1在癌組織中的相對表達量高出癌旁正常組織2.26倍，差異具有顯著性統計學意義（P＜0.001），進一步在146例結直腸癌患者中按照其表達高低分為了高表達組和低表達組，結果顯示高表達組不管是總生存期（overall survival，OS）還是無進展生存期（disease free survival，DFS）均顯著短于低表達組，提示MALAT1在結直腸癌中的表達上調是II/III期結直腸癌患者的預后不良因素。

HOTAIR是最早發現的具有反式調控作用的長鏈非編碼RNA，研究表明，HOTAIR在急性淋巴細胞性白血病、乳腺癌、卵巢癌等中呈異常表達且與預后相關［16-18］。Svoboda等［19］研究發現，HOTAIR在腸癌組織中的高表達與患者的高死亡率密切相關，同時發現在結直腸癌患者外周血中HOTAIR的表達顯著高于健康對照組，其在癌組織中的表達和外周血中的表達具有相關性并均與結直腸癌患者的預后呈負相關，可作為潛在的預后預測因子。Wu等［20］也分析了120例結腸癌患者組織標本中HOTAIR的表達，發現HOTAIR在結腸癌組織中的表達與腫瘤的侵襲、淋巴結轉移、遠處器官轉移、組織分化程度、脈管浸潤以及更差的分期有關，HOTAIR的表達越高，患者復發率越高，且總生存期和無進展生存期均短。

除此以外，還有諸多學者也發現了其他一些與結直腸癌患者預后相關的LncRNA。如Yue等［21］發現FER1L4的在結直腸癌組織中的表達與腫瘤的浸潤深度、淋巴結轉移及臨床分期等密切相關。也有研究者同期發現LncRNA-ATB也與結直腸癌患者的轉移及不良預后有關［22］。Yan等［23］報道了ncRuPAR在結直腸癌組織中呈低表達，且其表達與淋巴結轉移、TNM分期等有關。Ren等［24］發現HOTTIP在結直腸癌中的高表達也代表著不良預后。這些研究都證實，LncRNA在結直腸癌中的異常表達可作為判斷結直腸癌患者預后的指標。

（二）LncRNA與結直腸癌細胞的惡性潛能

研究證實，LncRNA可能通過多種機制調控惡性腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲和轉移，進而促進腫瘤的發生和發展。CCAT1是一個有2 628個核苷酸的長鏈非編碼RNA，已有研究發現CCAT1在胃癌和腸癌中呈異常表達。He等［25］也發現，CCAT1在結腸癌組織中顯著高表達，且其表達與患者的臨床分期、淋巴結轉移和術后生存時間密切相關，同時他們發現，癌基因c-Myc可以通過直接作用于CCAT1的啟動子區域而上調其表達并促進結腸癌細胞的增殖和侵襲能力。

ncRAN是首個在神經母細胞瘤中發現的非編碼RNA，其定位于人第17號染色體上，在膀胱癌、神經母細胞瘤等中呈異常表達。Qi等［26］發現ncRAN在結直腸癌組織中呈低表達，并與腫瘤的惡性程度、分化程度及肝轉移成負相關。體外實驗證實ncRAN可體外影響結腸癌細胞的侵襲和轉移能力。Yuan等［27］分析了115例結直腸癌患者，發現LncRNA-CTD903在癌組織中呈異常表達，在結腸癌細胞系中敲除CTD903后，細胞的侵襲和遷移能力增強，發生上皮-間充質轉換，黏附能力下降，同時下調CTD903可增強Wnt/β-catenin及轉錄因子Twist和Snail的表達。提示LncRNA-CTD903可通過抑制Wnt/β-catenin信號進而抑制細胞侵襲和遷移，影響結直腸癌的轉移。

其他一些研究如Thorenoor等［28］在119例結直腸癌患者中發現有111例ZFAS1表達顯著升高（至少2倍以上），體外實驗發現沉默ZFAS1的表達后結腸癌細胞的增殖抑制，細胞阻滯于G1期，同時對其機制進行了探討，發現ZFAS1可能通過使P53失穩定或者作用于CDK1/cyclin B1復合體進而導致加速細胞周期并抑制凋亡而促進了結腸癌細胞的惡性潛能。Sun等［29］體內體外實驗均發現LncRNA DQ786243可影響結腸癌細胞的增殖和凋亡。Zhang等［30］發現在結直腸癌中LncRNATINCR呈低表達，并且發現TINCR的表達缺失可促進EPCAM的水解進而釋放EplCD，隨后激活Wnt/β-catenin信號而促進結腸癌細胞的增殖和轉移。這些均表明，LncRNA可通過不同的機制影響結腸癌細胞的惡性潛能而在結直腸癌進展中發揮重要作用。

（三）LncRNA與結直腸癌放化療耐受的關系

隨著新型化療藥物和靶向治療藥物的臨床應用，晚期結直腸癌患者的中位生存時間已達到30個月左右，但是患者最終因發生耐藥而導致治療失敗。已有眾多研究對結直腸癌的耐藥機制進行了探討，有關LncRNA與結直腸耐藥的研究目前甚少。Bian等［31］發現LncRNA UCA1在結直腸癌中呈高表達，體內體外實驗發現UCA1可降低結腸癌細胞對5-Fu的敏感性，進一步對機制進行探討發現，UCA1可抑制miR-204-5p的活性，而CREB1是miR-204-5p的靶基因，進一步通過調控BCL2/RAB22A而影響了結腸癌細胞對5-Fu的敏感性。

Xiong等［32］利用芯片技術分析了結腸癌5-Fu耐藥細胞株和非耐藥株之間LncRNA的表達差異，發現了若干可能與5-Fu耐藥相關的LncRNA，可能為下一步研究提供新的思路。徐小雯等［33］利用高通路LncRNA芯片篩選比較了不同放療敏感性細胞株間LncRNA的表達差異，獲得了5種與結直腸癌細胞放療敏感性相關的LncRNA，為后續機制研究奠定了基礎。Sun等［34］利用二代測序技術發現了23個上調和20個下調的與長春新堿耐藥相關的LncRNA。這些研究都說明LncRNA可能在結直腸癌細胞放化療抵抗中發揮了重要作用，其機制尚有待進一步研究。

（四）LncRNA在結直腸癌診斷中的應用

上述已證實，LncRNA在結直腸癌的發生發展及預后預測中均起到了重要作用，學者對其在診斷結直腸癌中的應用價值也進行了一系列探討。Zhao等［35］研究發現在結直腸癌患者血漿中LncRNA HOTAIR和CCAT1的含量均顯著高于健康對照組，通過ROC曲線分析，聯合檢測血漿中HOTAIR和CCAT1的含量診斷結直腸癌可達到84.3%的敏感性和80.2%的特異性，更為重要的是，可使結直腸癌的早期診斷率達到85%。提示其可作為結直腸癌篩選的預測指標之一。

Kam等［36］應用以CCAT1的特異性多肽PNA為基礎的分子探針（TO-PNA-MB）檢測結直腸癌，結果顯示在4例結直腸的早期腺瘤癌變中CCAT1均呈陽性表達，同時在8例侵襲性結直腸癌中CCAT1也均呈陽性表達，提示CCAT1 TO-PNA-MB可作為特異性診斷結直腸癌的工具，可應用于鑒別早期轉移或區分良惡性病變。Tao等［37］在80例結直腸癌組織和20例血漿標本中發現LncRNAUCA1均呈高表達，且與臨床分期和淋巴結轉移相關，提示檢測血漿中UCA1的表達可作為早期診斷結直腸癌患者的生物標記物。

綜上，隨著分子生物學的發展，越來越多的LncRNA被發現。諸多研究已證實LncRNA與結直腸癌的發生、發展及預后密切相關，其在結直腸癌預后判斷及診斷中的應用價值已逐漸受到關注，目前已成為研究的熱點之一。但LncRNA的功能及其發揮作用的確切機制目前所知甚少，仍有許多問題尚未解決。如能進一步深入闡明LncRNA的作用模式及調控網絡，將為結直腸癌的診斷和治療提供新的靶點，為精準治療結直腸癌提供新的思路與手段，必將擁有廣闊的應用前景。

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Research progress of long non-coding RNA in colorectal cancer

Liang Xinjun,Zang Aihua.Department of Gastroenterology,Hubei Cancer Hospital,Wuhan 430071,China

Liang Xinjun,Email:doctorlxj@163.com

As long non-coding RNA plays an important role in the occurrence and development of a variety of malignant tumors,it has become one of the extensively attended issues in cancer research and is expected to become a new target for tumor therapy.In this review,we outlined the biological characteristics of long non-coding RNA and its application in prognostic value,malignant potential and diagnosis of colorectal cancer,which will provide a new idea and basis for the accurate treatment of colorectal cancer.

Colorectal neoplasms;Diagnosis,differential;Long non-coding RNA

2016-07-23）

（本文編輯：關旭）

10.3877/cma.j.issn.2095-3224.2016.06.013

武漢市科技局科技計劃資助項目（No.2013062301010813）；武漢市晨光計劃資助項目（No.2015070404010204）

430079 武漢，湖北省腫瘤醫院腹部內科

梁新軍，Email：doctorlxj@163.com

梁新軍,臧愛華.長鏈非編碼RNA在結直腸癌中的研究現狀[J/CD].中華結直腸疾病電子雜志,2016,5(6):518-522.