長鏈非編碼RNA在肝癌中分子機制和臨床應用的研究進展

陳 琳

天津市第二人民醫院檢驗科 300192

肝癌是全球范圍內最常見一種侵襲性的腫瘤，發病率在全世界范圍內排名第五，是亞洲范圍內死亡率的第二位。肝癌發生的分子機制是相當復雜的，包括細胞周期的失調，凋亡，癌細胞的侵襲和轉移。盡管現在肝癌診斷和治療的水平都比較先進，但是肝癌的發生率和死亡率卻在不斷地增長。因此闡明肝癌發生的分子機制對提高肝癌的診斷、治療和預后至關重要。

1 長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)

lncRNA是一類轉錄本長度超200核苷酸的RNA 分子，它們并不編碼蛋白質。lncRNA可以通過多種方式與DNA、RNA、蛋白質相互作用從而調節DNA的表達和蛋白質的合成。它們可以通過激活基因的表達對細胞網絡和發育進程進行調節。很多文獻發現lncRNA的異常調節作用與很多疾病有關，比如心血管疾病，家族遺傳病，神經系統疾病，免疫系統失常和癌癥。根據lcRNA在基因組中的定位將其分為基因內、基因間、正義、反義lncRNA。根據功能其分為信號、誘餌、引導、骨架lncRNA。信號lncRNA主要是作為一種轉錄因子或在多種信號通路中起到調節作用。誘餌lncRNA作為“分子海綿”通過結合或隔離轉錄因子，使其不能與靶基因結合。引導lncRNA通過招募染色質修飾酶進行染色質重塑從而調節基因的表達。骨架lncRNA作為招募染色質修飾物的支架，與核糖核蛋白(RNP)形成復合物從而調節下游信號通路。

在高通量測序和基因芯片技術的幫助下，很多lncRNA被鑒定出來。它們大多在腫瘤中異常表達，如肝癌、肺癌、乳腺癌、結腸癌等。現在文獻已經報道了lncRNA參與調節細胞增殖、上皮間質轉化、血管形成、轉移、自噬等。在臨床標本像血，尿中可特異性檢測出lncRNA的存在，從而使其具有成為腫瘤標志物的潛在可能。因此，更好的理解肝癌特異性的lncRNA對肝癌的診斷和治療具有很大幫助。

2 肝癌中的癌基因lncRNA

2.1 肝癌高表達轉錄本(Highly upregulated in liver cancer, HULC) HULC是一個500堿基對的lncRNA，最早是在肝癌中高表達而被發現，不僅是在肝癌組織，在肝癌細胞系和肝癌病人的血清中HULC也顯著的升高，使其具有成為肝癌生物標志物的潛能。HULC調節很多細胞進程，包括增殖、上皮間質轉化、血管形成、自噬和耐藥性。另外，HULC的過表達與腫瘤的大小、臨床TNM分期、復發、生存率有關。

Wang等人報道了一個起誘餌作用的HULC，在肝癌細胞中它通過“分子海綿”的功能下調miR-372的表達[1]，間接促進miR-372的靶基因蛋白激酶A催化亞單位β(PRKACB)的表達升高，PRKACB進而活化CAMP效應反應原件結合蛋白(CREB)，CREB又可以反過來誘導HULC的表達，這樣就形成了一個CREB-HULC-miR372-PRKACB的正反饋調節通路[1]，從而使HULC在肝癌維持高表達水平。研究報道了肝癌中許多HULC這樣類似的調節通路，促進肝癌的發生，如：通過HULC/USP22/Sirt1通路誘導細胞自噬[2]。由此可見HULC具有成為肝癌診斷生物標志物的潛在可能。

2.2 肺腺癌轉移相關轉錄本1(Metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1) MALAT1是最早在研究非小細胞肺癌的轉移時被發現的長約8 700個核苷酸的lncRNA，編碼基因位于染色11q13，又被稱作核富集常染色體轉錄本2(Nuclera-enriched autosomal transcript 2, NEAT2)。MALAT1在肝癌組織和細胞中均高表達，并且與肝移植后腫瘤復發有關，暗示了MALAT1在肝癌復發中起著重要的作用。研究發現MALAT1與肝癌細胞的多種表型都有關，它可以促進肝癌細胞的生長、侵襲、轉移、自噬及耐藥性。MALAT1可以作為內源性競爭RNA，與miR-195競爭EGFR結合，從消除miR-195對表皮生長因子受體(EGFR)的調控作用，失去調控的EGFR通過對PI3K/AKT和 JAK/STAT 信號通路的激活，從而促進肝癌細胞的增殖[3]。由此可見，MALAT1可以通過誘餌或內源競爭作用調節肝癌細胞的進程，暗示著它將來成為肝癌的治療靶位的可能。

3 肝癌中的抑癌基因lncRNA

3.1 母系表達基因3(Maternally expressed gene 3，MEG3) MEG3第一個被發現具有腫瘤抑制作用的lncRNA，在很多正常組織中都有表達。最近研究發現miR-26a和MEG3在肝癌組織中的表達比癌旁正常組織中的表達下降，在肝癌細胞中上調miR-26a的表達可以使肝癌細胞的增殖、侵襲和遷移能力顯著降低，他們認為DNA甲基轉移酶3b(DNMT3B)是miR-26a的直接靶基因，過表達miR-26a抑制了DNMT3B的表達，而封閉DNMT3B的表達則會使MEG3的表達水平升高。另外，在肝癌組織中高水平的DNMT3B和低水平的miR-26a和MEG3呈負相關，這些研究證明了肝癌進展中的一個新機制即miR-26a/DNMT3B/MEG3的調節軸的存在[4]。研究證明，TF和NF-κB可以結合到MEG3的啟動子區域，影響其轉錄，而MEG3的過表達可通過“海綿”作用與miR-664競爭，去除其對乙醇脫氫酶4(ADH4)的抑制作用，從而抑制肝癌細胞的增殖[5]。這些結果證明MEG3可以作為預測肝癌預后的生物標志物。

3.2 生長停滯特異基因5(Growth arrest specific 5，GAS5) 有研究顯示GAS5在肝癌組織中的表達水平要比癌旁正常組織中的低。GAS5的過表達可以抑制肝癌細胞的增殖、侵襲、促進肝癌細胞的凋亡，并能下調波形蛋白和上調E鈣黏素的表達水平[6]。GAS5的過表達可以降低肝癌細胞的遷移和侵襲，而miR-21則可以消除GAS5對肝癌細胞遷移侵襲的影響作用，這意味著GAS5作為一種腫瘤抑制因子是通過負向調節miR-21的表達實現的[7]。

4 lncRNA作為肝癌診斷生物標志物和治療靶點

越來越多的證據證明，許多lncRNA在肝癌發生中起到了關鍵的作用，或者作為癌基因或是作為抑癌基因。lncRNA的異常表達和癌癥的生長、轉移、總體生存率、無病生存率、無復發生成率和腫瘤的TNM分期都有著顯著的聯系。多變量分析進一步揭示lncRNA可以獨立的預測肝癌的復發和轉歸。隨著分子診斷學的高速發展，如測序技術、實時定量PCR、基因芯片技術、RNA免疫共沉淀技術等，使得lncRNA能夠簡單地在各種體液中檢測到，這就為lncRNA作為新型的肝癌診斷和預后標志物打下了基礎。例如，癌基因HULC在肝癌患者的組織和血漿中的表達都異常升高，它就可能成為一種新型的肝癌診斷生物標志物。除了在血漿中，血清和外泌體中也可以用于lncRNA的檢測[8]。例如，HEIH，一種癌基因lncRNA，在肝癌組織中高表達，并且在肝癌患者的血清和外泌體中也一樣表達升高[9]。lncRNA作為癌基因或抑癌基因，在肝癌中異常表達，進而影響到許多下游靶基因及其相關信號通路。使這些異常表達的lncRNA恢復到正常水平是一種值得思考的治療方法，尤其是為那些對化療藥物產生耐受的患者多出一種可選擇的治療方式。因此，明確lncRNA特異性的作用分子機制將會大大提升以lncRNA為基礎的肝癌診斷和治療水平。

肝癌是常見的惡性腫瘤，它的惡性程度高，預后比較差，并且具有很強的侵襲和轉移能力。盡管現在有多種治療肝癌的手段，但其臨床療效，復發率和生存率并不理想。lncRNA在肝癌中的研究越來越多，許多研究證明lncRNA在肝癌發生，發展和治療方面都起著重要作用。這種功能使得lncRNA有望成為肝癌診斷和治療的手段，雖然關于lncRNA的研究報道越來越多，使我們了解到許多lncRNA及其作用的分子機制，然而還需進一步研究去開啟更多關于lncRNA的研究方法，更進一步的證明lncRNA在生物制藥方面的可能性。相信在不久的將來，一些與肝癌相關的lncRNA可能成為肝癌的診斷和預后的生物學標志和治療靶點應用于臨床。