長鏈非編碼RNA 在結直腸癌中的研究進展

王燦，鄒傳鑫

1長江大學第二臨床醫學院，湖北 荊州 434000

2荊州市中心醫院消化內科，湖北 荊州 434000

結直腸癌居全球惡性腫瘤發病率的第三位，病死率居全球惡性腫瘤病死率的第二位，是全球發病率和病死率最高的消化系統惡性腫瘤[1]。近年來，國內結直腸癌發病率呈上升趨勢，已成為中國消化系統發病率第二位、患病率第一位的惡性腫瘤[2-3]。長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一類長度超過200 nt的RNA分子。一般來講，lncRNA不編碼蛋白質或肽，但除與微小RNA（microRNA，miRNA）、小干擾 RNA（small interfering RNA，siRNA）、核仁小RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）等非編碼RNA具有某些相同功能特性的一級結構外，lncRNA還具有二級和三級結構，使其同時具有RNA和蛋白質樣功能[4]。據估計，機體中有超過6萬個lncRNA，且其數量仍在迅速增加[5]。近年來研究表明，lncRNA可通過調控蛋白編碼基因的表達、控制表觀遺傳調控及調節選擇性剪接過程在各種細胞生物學過程中發揮關鍵作用，廣泛參與腫瘤的發病過程，如細胞增殖、轉移、侵襲、凋亡和抗腫瘤耐藥性[6-10]。這些發現為結直腸癌的早期診斷、分子機制的探明及基因的靶向治療提供了可能。

1 lncRNA 參與結直腸癌的發生及其在臨床診斷中的意義

研究表示，lncRNA在腫瘤發生的調控中起著關鍵作用，分子生物學研究表明，基因間長鏈非編碼 RNA152（long intergenic noncoding RNA152，LINC00152）等lncRNA的異常表達在結直腸癌的發生發展中起著重要作用[11]。lncRNA可通過多種機制、多種途徑促進或抑制結直腸癌發生發展。

Yu等[12]研究發現，漿細胞瘤變異易位基因1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）通過PVT1/miRNA-30d-5p/RUNX2軸在結直腸癌中作為競爭性內源性RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA）發揮作用。研究表明，PVT1與矮小相關轉錄因子 2（runt-related transcription factor 2，RUX2）在結直腸癌組織中的表達呈正相關，RUX2水平在PVT1基因敲除的結直腸癌細胞系中較低，但在miRNA-30d-5p基因敲除的結直腸癌細胞中水平升高，表明PVT1通過PVT1/miRNA-30d-5p/RUX2 ceRNA網促進結直腸癌的發生[13]。Yang等[14]發現，HOXD簇反義RNA 1（HOXD cluster antisense RNA 1，HOXD-AS1）可以通過募集多梳家族蛋白（polycomb-group proteins，PRC2）來誘導抑制性標記H3K27me3在HOXD3啟動子上的積聚，而抑制HOXD3的轉錄，而HOXD3作為轉錄激活劑促進整合素β3的轉錄，從而激活促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）信號通路，繼而促進結直腸癌的發生和轉移。Zhu等[15]研究發現，人類同源基因GATA6在結直腸癌的腫瘤干細胞中高表達，并促進腫瘤的發生和發展。GATA6的反義寡核苷酸對結直腸癌有很強的治療作用，可作為結直腸癌的治療靶點。Wang等[16]研究發現，細胞骨架調節RNA（cytoskeleton regulator RNA，CYTOR，也稱為LINC00152）在結直腸癌組織中表達明顯上調，而核仁素（nucleolin，NCL）和SAM68（KHDRBS1）是促進結直腸癌進展的癌基因。CYTOR、NCL和SAM68的異三聚體復合物通過激活核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路和上皮細胞-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），從而促進了結直腸癌的發生發展。Yu等[17]在中國人群中選取315例結直腸癌患者和441例對照組（同期選取在本院進行體檢的健康者，排除腫瘤、合并消化系統疾病、其他來源轉移、放或化療史的體檢者）進行病例對照研究，采用限制性片段長度多態性聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism，PCR-RFLP）進行基因分型，結果發現，lncRNA H19基因rs2839698多態性降低了中國人結直腸癌的發病風險，可能是預測中國漢族人群結直腸癌易感性的重要生物標志物和診斷標志物。

2 lncRNA 對結直腸癌增殖、凋亡、侵襲和轉移的調控

Li等[18]發現，結直腸癌組織中黑素轉鐵蛋白反義 RNA（melanotransferrin antisense RNA，MFI2-AS1）和 c-myc結合蛋白（c-myc binding protein，MYCBP）的表達均高于癌旁組織。MFI2-AS1可通過激活MYCBP/miRNA-574-5p軸來促進結直腸癌細胞增殖、轉移和侵襲。Jiang等[19]研究表明，RP11-468E2.5通過下調靶向信號轉導及轉錄激活因子（signal transduction and activator of transcription，STAT）5和STAT6來抑制Janus激酶（the Janus kinase，JAK）/STAT信號通路，從而抑制結直腸癌細胞的增殖并促進其凋亡。Li等[20]研究發現，LINC01354表達上調可促進結直腸癌細胞的增殖、轉移和EMT表型的形成，而敲除LINC01354則可抑制細胞的增殖、轉移和EMT表型的形成。FEZ家族鋅指 1反義 RNA1（FEZF1 antisense RNA 1，FEZF1-AS1）在結直腸癌中的表達上調，其高表達與較低的生存率相關。Chen等[21]通過功能分析顯示，FEZF1-AS1可以結合并增加丙酮酸激酶M2型（pyruvate kinase M2，PKM2）蛋白的穩定性，使細胞核和細胞質內PKM2的水平升高，從而促進丙酮酸激酶活性和乳酸合成（有氧糖酵解），并進一步激活STAT3信號通路，以促進結直腸癌細胞的增殖和轉移。結直腸癌肝轉移上調（up-regulated in colorectal cancer liver metastasis，UICLM）的表達在結直腸癌肝轉移病例中明顯上調，其異位表達促進了結直腸癌細胞的增殖和侵襲，敲除UICLM可抑制腫瘤生長和肝轉移。Chen等[22]研究表明，UICLM通過調控ZEB2基因的表達來發揮其生物學效應，而ZEB2的缺失可抑制UICLM促進腫瘤細胞增殖及轉移的作用。Lan等[23]發現，結腸癌過表達 基 因 1（overexpressed in colon carcinoma 1，OCC1）通過抑制結直腸癌細胞周期G0期至G1期、G1期至S期的轉變來抑制細胞生長，并通過增強泛素E3連接酶TrCP1與HuR（一種腫瘤相關RNA結合蛋白）的結合，使HuR易于泛素化和降解，從而降低HuR及其與腫瘤細胞生長直接相關的信使RNA（messenger RNA，mRNA）水平，來抑制腫瘤細胞的增殖。

3 lncRNA 與結直腸癌耐藥性和敏感性

臨床已證明，5-氟尿嘧啶、鉑、羥基喜樹堿、長春新堿、甲氨蝶呤、伊立替康、紫杉醇和（或）西妥昔單抗等化療藥物可明顯提高結直腸癌患者的生存率[24]。但多數結直腸癌患者最終多會產生化療耐藥，導致預后不良。結直腸癌耐藥機制復雜，目前尚沒有形成統一定論。尿路上皮癌相關基因1（urothelial carcinoma associated 1，UCA1）與結直腸癌患者的生存呈負相關，可通過調節UCA1/miRNA-204-5p/cAMP反應元件結合蛋白1（cAMP responsive element binding protein 1，CREB1）/B 細胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）/RAS 相關蛋白 Rab-22A（RAS-related protein Rab-22A，RAB22A）通路從而在5-氟尿嘧啶耐藥中發揮重要作用。UCA1還可通過抑制細胞凋亡來降低結直腸癌細胞對5-氟尿嘧啶的敏感性[25]。Han等[26]發現，結直腸癌差異表達基因（colorectal neoplasia differentially expressed，CRNDE）可通過調節miRNA-181a-5p的表達和WNT/β-catenin信號通路的活性來調控結直腸癌的進展以及對5-氟尿嘧啶和奧沙利鉑的耐藥。Li等[27]研究發現，敲除肺腺癌轉移相關轉錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）可增強結直腸癌細胞鈣黏附蛋白E的表達，并可抑制奧沙利鉑誘導的結直腸癌細胞內EMT，從而增強其對奧沙利鉑的敏感性。Ren等[28]研究發現，H19則可通過激活WNT/β-catenin信號通路來影響甲氨蝶呤的耐藥性。因此，可設想通過lncRNA的再表達或抑制過表達來增加化療藥物的敏感性，從而解決耐藥問題。

4 lncRNA 與結直腸癌的靶向治療

Wang等[29]研究表明，大腸腺瘤性息肉病基因（adenomatous polyposis coli，APC）可通過抑制過氧化物酶體增殖物激活受體α（peroxisome proliferator-activated receptor α，PPARα）來促進 lncRNA APC1（TCNS-00027227）的表達，而lncRNA APC1可與Rab5b直接結合從而抑制結直腸癌細胞的生長、轉移和新生血管生成。APC對APC1的調控可作為一種結直腸癌的治療方法。Cheng等[30]發現，過表達的生長抑制特異性轉錄本5（growth arrest specific transcript 5，GAS5）可通過抑制 miRNA-182-5p的表達來抑制細胞增殖和促進細胞凋亡，可成為結直腸癌的治療靶點。He等研[31]究發現，PVT1-214/Lin28/LET-7軸作為結直腸癌發病的關鍵調節因子，可能是結直腸癌治療的新方向。鋅指NFX1型反義RNA1（zinc finger NFX1-type containing 1-antisense RNA 1，ZNFX1-AS1）在結直腸癌中明顯上調。Shi等[32]發現，敲除ZNFX1-AS1可抑制腫瘤的發生、發展和轉移，進一步研究發現，ZNFX1-AS1/miRNA-144/Zeste基因增強子同源物2（enhancer of zeste homolog 2，EZH2）軸也參與了結直腸癌的調控，表明ZNFX1-AS1可能是結直腸癌治療的靶點。小核仁RNA宿主基因6（small nucleolar RNA host gene 6，SNHG6）在體外和體內均能促進結直腸癌細胞的生長、轉移和侵襲。可與miRNA-26a、miRNA-26b和miRNA-214相互作用，調節共同其靶點——EZH2。Xu等[33]研究證實，SNHG6在結直腸癌中發揮原癌基因的作用，可能成為結直腸癌診斷和治療的新靶點。Zhou等[34]發現，通過抑制肺癌相關轉錄本1（lung cancer associated transcript 1，LUCAT1）與泛素核糖體融合蛋白52（ubiquitin 52 amino acid fusion protein，UBA52）的結合并激活RPL40/MDM2/p53通路，可阻滯結直腸癌細胞周期，誘導細胞凋亡，表明LUCAT1可作為結直腸癌治療靶點。結直腸癌相關轉錄物1（colon cancer associated transcript 1，CCAT1）可介導結直腸癌的EMT進程，并通過上調miRNA-181a-5p的表達來抑制結直腸癌細胞的增殖、生長和轉移[35]，此外，抑制CCAT1的表達可促進結直腸癌細胞凋亡[36]。敲除CCAT1，可縮小腫塊并減少促腫瘤蛋白的表達，表明抑制CCAT1的表達可能是抗腫瘤治療的方案。

5 lncRNA 表達與結直腸癌生存、預后的關系

結直腸癌患者的預后是臨床治療中最為關心的問題，但術前評估結直腸癌患者的預后仍較為困難。位于8q24.21位點的CCAT1和CCAT2在結直腸癌中高表達，Ozawa等[37]研究發現，CCAT1和CCAT2的高表達與無復發生存期和總生存期短明顯相關，CCAT1和CCAT2單獨或聯合表達可作為判斷結直腸癌預后的重要生物標志物。Sun等[38]研究發現，牛磺酸調節基因1（taurine-upregulated gene 1，TUG1）在結直腸癌細胞系和原發結直腸癌臨床標本中均上調，且與結直腸癌患者的生存時間密切相關，可作為判斷結直腸癌預后的生物標志物。Yu等[39]研究表明，核富集轉錄體1（nuclear enriched abundant transcript 1，NEAT1）表達上調與結直腸癌患者TNM分期、生存率低、腫瘤復發密切相關，可作為腫瘤復發的獨立預后因素。Wang等[40]發現，母系表達基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）在結直腸癌中表達下調，可通過調節作用于RNA1的抗腺苷脫氨酶（anti-adenosine deaminase acting on RNA 1，ADAR1）來調節細胞功能；且Kaplan-Meier生存曲線顯示，MEG3高表達的結直腸癌患者總體生存率明顯較高。Huang等[41]研究發現，HOXB簇反義RNA3（HOXB cluster antisense RNA 3，HOXB-AS3）可通過編碼一個保守的53-aa肽（HOXB-AS3肽）來抑制結直腸癌的發生發展，且HOXB-AS3肽低表達的結直腸癌患者預后差。

6 小結與展望

綜上所述，lncRNA在結直腸癌的發生、發展、診斷、生存及預后的預測中發揮重要作用，lncRNA對降低結直腸癌化療藥物的耐藥性、提高的敏感性，以及靶向治療的探索仍然是分子生物學未來研究的熱點之一。雖然lncRNA的研究已取得很大進展，但多數lncRNA在結直腸癌中具體的生物學功能及分子機制尚不十分明確，lncRNA與結腸癌相關的研究仍處于初級階段。但隨著技術的進步和研究方法的不斷成熟及完善，lncRNA在結直腸癌中的作用機制將會被人們進一步闡明，并對結直腸癌的早期診斷、臨床治療和判斷預后提供新的方向。