表觀遺傳學在肺癌中的研究進展

張文成（天津市寶坻區人民醫院,天津 301800）

1 m6A甲基化與肺癌

m6A是真核細胞中最普遍的mRNA修飾，在mRNA轉錄后調控方面有重要作用。N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）-RNA甲基化是一種類似DNA甲基化或組蛋白修飾的表觀遺傳修飾方式，是去甲基化酶、甲基化轉移酶和相關閱讀蛋白共同調節的一種動態可逆的生物學過程[1]。m6A甲基轉移酶Mettl3在肺癌進展中扮演重要角色，其可以增加前體miR-143-3p的剪接，以促進其生物學過程發生。此外，miR-143-3p/VASH1軸是肺癌體內進展和總生存率的不良預后因素。Zhang等通過TCGA 數據庫分析發現METTL3表達量在癌組織中明顯升高。Mettl3敲除并減少了m6A對JUNB的修飾，降低了JUNB在mRNA水平的穩定性，進而導致JUNB在RNA和蛋白水平均下降[2]。此外Chen等發現Mettl3在A549細胞系中正向調控EZH2表達，能通過誘導EZH2 mRNA的m6A修飾調控肺癌進展[3]。敲減Mettl3可抑制肺腺癌A549和H1299細胞增殖，誘導細胞凋亡，而且也可以改變PI3K/AKT通路中相關蛋白的磷酸化和表達，進而抑制腫瘤進展[4]。由Mettl3啟動的m6AmRNA甲基化可通過將YTHDF1/3和eIF3b募集到翻譯起始復合物中來促進YAP mRNA的翻譯，并通過調節MALAT1-miR-1914-3p-YAP軸來提高YAP mRNA的穩定性。YAP表達和活性的增加誘導NSCLC藥物抗性和轉移[5]。在肺鱗癌細胞NCI-H520和L78中敲減FTO基因可以抑制細胞增殖，誘導細胞凋亡而過表達則出現相反的表型。在肺腺癌細胞系中過表達FTO同樣出現細胞的遷移、侵襲和增殖能力增強，而且m6A-RNA表達水平下調，由此推測FTO通過m6A去甲基化導致細胞遷移而促進肺腺癌進展[6-7]。有研究顯示ALKBH5異常表達可以減少HDFs介導的Yes相關蛋白表達并且抑制miR-107/LATS2介導的YAP活性，進而抑制非小細胞肺癌細胞遷移、侵襲、增殖與上皮間質轉化[8]。有研究表明，eIF3B在非小細胞肺癌中高表達，且與疾病的不良預后有關，進一步研究發現其還能促進非小細胞肺癌增殖，抑制細胞凋亡[9]。另有研究報道eIF3h蛋白在肺腺癌組織中表達增高，進一步研究顯示該蛋白過表達促進肺腺癌細胞侵襲和遷移[10]。

2 非編碼RNA與肺癌

非編碼RNA在肺癌的發生發展中起到重要作用，諸如與表觀調控、后轉錄調控等。miRNA參與很多生物學過程，包括細胞周期調控、細胞增殖、細胞分化、凋亡、代謝等過程。miRNA分子的表觀遺傳修飾，主要包括腺嘌呤甲基化或胞嘧啶甲基化，可影響RNA的靶向性、穩定性、定位和剪接[11]。miR-130b高表達與肺腺癌T3+4期，淋巴結轉移有關，而且其高表達是肺腺癌不良預后的危險因子。此外功能研究表明過表達miR-130b促進細胞侵襲和轉移，敲減結果與之相反[12]。miR-16的過表達通過誘導細胞凋亡來抑制肺癌細胞的生長和轉移。通過生物信息學方法顯示miR-16通過靶向YAP1發揮其作用，進一步研究發現YAP1沉默亦可使肺癌細胞的生長停止。但是，YAP1過表達可以逆轉miR-16的生長抑制作用。MicroRNA-425-5p過表達在體外和體內均能抑制A549肺癌細胞的增殖。另一方面，敲減microRNA-425-5p會增加A549的增殖。進一步進行機制研究，microRNA-425-5p抑制肺癌細胞生長的潛在機制是通過其靶向和下調TFIIB相關因子2的能力介導的。研究顯示miR-590-5p的過表達導致肺癌細胞的細胞活力、增殖、集落形成、遷移和侵襲能力降低，而其敲減則顯示相反的效果。此外，上皮到間質轉化中涉及的幾種蛋白質的水平與肺腺癌細胞和NSCLC患者腫瘤中的miR-590-5p水平呈負相關。此外，鑒定了雙熒光素酶報告基因檢測STAT3是miR-590-5p的直接靶標，它負調控STAT3激活及其下游信號傳導分子（例如，Cyclin D1，c-Myc，Vimentin和β-catenin），參與腫瘤發生，由此可知miR-590-5p通過調節STAT3途徑在NSCLC中起抑癌作用[13]。有研究顯示miR-124a通過調控USP14的表達誘導肺癌細胞凋亡，抑制肺癌干細胞自我更新和生長，并提高吉非替尼敏感性。此外，有研究報道肺癌組織中的表觀標記物miR-1290、miR-196b 和miR-135a的組合以及血漿中miR-25、miR-21、miR27b和miR-326組合均可用于晚期非小細胞肺癌患者鉑類化療的效果[14]。Zhang等通過血漿miRNA表達譜鑒定出5個micRNAs組合（miR-191、miR-28-3P、miR-145、miR-328、miR-18a）可以有效預測晚期肺小細胞肺癌的預后[15]。

lncRNA在肺癌發展中亦有重要作用。有學者研究發現LINC-PINT表達在NSCLC組織和細胞系中均增加。功能實驗顯示LINC-PINT在體外可降低NSCLC細胞增殖、細胞周期、細胞遷移和侵襲。進一步發現，LINC-PINT通過NSCLC細胞中的miR-208a-3p/程序性細胞死亡4（PDCD4）介導對細胞增殖、細胞周期、細胞遷移和侵襲的抑制作用[16]。1號染色體上的1101320-1104290區域的低甲基化導致LINC00337低水平表達，LINC00337通過與hsa-miR-373和hsa-miR-195競爭性結合而影響CHEK1的表達水平，從而影響LUAD患者的腫瘤免疫細胞和生存結果。研究顯示lncRNA JPX在肺癌轉移組織中表達上調，并且與腫瘤大小和分期密切相關。在功能上，JPX在體外促進肺癌細胞增殖，并在體內促進肺腫瘤生長。此外，JPX通過競爭性地使miR-33a-5p海綿化來上調Twist1表達，并隨后誘導EMT和肺癌細胞侵襲。有趣的是，JPX和Twist1在肺癌組織和細胞中協同上調。機制方面，JPX/miR-33a-5p/Twist1軸通過激活Wnt/β-catenin信號參與EMT進展。

CircRNA是非編碼RNA中的一種類型，它通過與染色質組蛋白相互作用，與RNA聚合酶結合，吸附miRNA，從細胞質中捕獲轉錄因子等調控腫瘤的發生發展[17]。目前，在肺癌中的研究主要焦點是circRNA吸附miRNA。有學者發現LUSC組織中與細胞周期相關的circTP63表達上調，并且其上調與LUSC患者的更大的腫瘤大小和TNM分期相關。升高的circTP63在體外和體內均可促進細胞增殖。circTP63與FOXM1共享miRNA反應元件。circTP63與miR-873-3p競爭性結合并阻止miR-873-3p降低FOXM1的水平，從而上調CENPA和CENPB。有學者研究發現circ-ENO1及其宿主基因ENO1在肺腺癌細胞中被上調。功能上，沉默circ-ENO1抑制糖酵解，抑制增殖，遷移和EMT，誘導凋亡。circ-ENO1充當ceRNA與miR-22-3p相互作用并上調ENO1表達。體內實驗證明，circ-ENO1在體內推動了腫瘤的生長和轉移。因此，circ-ENO1是患者的潛在治療靶點[18]。有作者報道circFGFR1在NSCLC組織中表達上調，并且circFGFR1表達與NSCLC患者的臨床病理特征和不良預后相關。過表達circFGFR1促進了NSCLC細胞的遷移、侵襲、增殖和免疫逃逸。從機理上講，circFGFR1可以直接與miR-381-3p相互作用，并隨后作為miRNA海綿體來上調miR-381-3p目標基因CXCR4的表達，從而促進NSCLC的發展和對抗 PD-1的治療。有研究顯示與癌旁正常組織相比，circSMARCA5在NSCLC組織中被下調。circSMARCA5在NSCLC細胞系中的過表達顯著抑制了增殖、遷移和侵襲。此外，circSMARCA5通過充當miR-19b-3p的海綿發揮其腫瘤抑制活性。抑制miR-19b-3p對NSCLC細胞系的增殖、遷移和侵襲表現出抑制作用，這可能歸因于同源盒A9表達的調節。體內研究顯示，circSMARCA5的過表達抑制了體內腫瘤的生長。與鄰近的正常肺組織相比，circSMARCA5在NSCLC組織中被下調。circSMARCA5在NSCLC細胞系中的過表達顯著抑制了增殖、遷移和侵襲。此外，circSMARCA5通過充當miR-19b-3p的海綿發揮其腫瘤抑制活性。抑制miR-19b-3p對NSCLC細胞系的增殖，遷移和侵襲表現出抑制作用，這可能歸因于同源盒A9表達的調節。最后，circSMARCA5的過表達抑制了體內腫瘤的生長[19]。

3 展望

腫瘤發生發展過程中常常伴有表觀遺傳學的變化，它的改變在腫瘤遺傳過程中通過影響關鍵基因并與其相互作用而發揮生物學作用。非編碼RNA調控以及m6A RNA甲基化調控都是腫瘤中關鍵基因異常表達的機制。這些特征不僅可以作為腫瘤預后預測、早期診斷還可以作為腫瘤治療新的靶點。隨著表觀遺傳學的深入研究，一系列相關藥物會相繼應用于臨床，對腫瘤防治作出重大貢獻。