長鏈非編碼RNA在肝細胞癌發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

趙敏，冉紫晶，葉青，張詩琬，梅小平

川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院感染科，四川南充637000

肝細胞癌（HCC）是一種常見的消化道惡性腫瘤，其發(fā)病率在我國惡性腫瘤中位列第三，病死率位列第二［1］。HCC是最常見的肝癌組織學類型，占肝癌發(fā)病率的80%以上，惡性程度高，預后差。目前缺乏精準的生物學分子標志物來診斷和評價HCC療效與預后，對HCC高危人群進行篩查，做到早診斷、早治療是提高HCC療效和生存率的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，部分長鏈非編碼RNA（lncRNA）在HCC組織中表達失衡，并顯示出與HCC細胞增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移等生物學過程的密切關(guān)系［2］。現(xiàn)就lncRNA與HCC發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移、預后等相互關(guān)系進行初步綜述。

1 lncRNA的起源、構(gòu)成及生物學特點

人們最初認為lncRNA是一種mRNA樣非編碼基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，為無生物學信息功能的“垃圾”，隨著RNA測序技術(shù)的進步，發(fā)現(xiàn)了部分lncRNA的特有結(jié)構(gòu)與功能。lncRNA是RNA聚合酶Ⅱ沿著轉(zhuǎn)錄本5'-3'方向轉(zhuǎn)錄并形成原始的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，再經(jīng)5'端加帽、核糖核酸酶在3'端加ploy A尾、編輯等系列轉(zhuǎn)錄后形成有生物學功能的lncRNA［3-4］。隨即把參與基因轉(zhuǎn)錄后不能參與蛋白質(zhì)編碼的RNA稱為非編碼RNA（ncRNA），將核苷酸＜200個的ncRNA稱為短鏈非編碼RNA，核苷酸＞200個的ncRNA稱為lncRNA［4］，后者是一種產(chǎn)生于蛋白質(zhì)編碼基因間隔區(qū)、蛋白質(zhì)編碼序列的正（反）義鏈和初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的選擇性剪接體。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA能發(fā)揮基因印跡、染色質(zhì)重構(gòu)、細胞代謝周期調(diào)節(jié)、mRNA降解和翻譯調(diào)控等功能，也就是發(fā)揮了基因表達對表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控的作用，并以信號分子、誘餌和骨架分子角色來發(fā)揮其生物學功能［5］。

2 與HCC發(fā)生發(fā)展相關(guān)的lncRNA

lncRNA表達失衡可致相關(guān)功能失調(diào)而引起HCC等疾病的發(fā)生。腫瘤的發(fā)生本質(zhì)上是基因突變的結(jié)果，即“基因病”，是機體靶細胞在致癌因子介導下基因突變的結(jié)果，為靶細胞基因轉(zhuǎn)錄失衡致細胞異常增殖所致［6］。研究［7］顯示，腫瘤細胞中的非編碼蛋白質(zhì)區(qū)域內(nèi)的基因組發(fā)生突變并大部分轉(zhuǎn)錄為lncRNA，這種被轉(zhuǎn)錄加工后的lncRNA可表達于細胞核和（或）細胞質(zhì)內(nèi)，與DNA、RNA、蛋白質(zhì)等分子結(jié)合后來發(fā)揮對表觀遺傳的調(diào)控作用，在靶細胞中，通過競爭性地與miRNA、mRNA、蛋白質(zhì)結(jié)合來調(diào)節(jié)抑癌或促癌基因的表達，通過激活或抑制癌基因的相關(guān)信號通路來打破細胞的動態(tài)平衡，從而參與HCC的發(fā)生、增殖、凋亡、侵襲與轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)［8］。

2.1 與HCC發(fā)生和細胞增殖相關(guān)的lncRNA 研究發(fā)現(xiàn)，部分lncRNA與HCC中細胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移與凋亡關(guān)系密切，可能成為HCC診治和預后評估的潛在生物學標志物，是HCC未來的潛在研究方向。

2.1.1 肝癌高表達轉(zhuǎn)錄本（HULC） HULC是一種含500堿基對的lncRNA，是在HCC患者中發(fā)現(xiàn)的第一個lncRNA。HULC可通過下調(diào)真核翻譯延伸因子1來促進HCC細胞增殖。乙肝病毒X基因（HBx）通過促進HULC活化，以啟動因子樣的催化作用來促進HULC水平上調(diào)；同時，HBV感染后的慢性化及HCC的發(fā)生發(fā)展與HULC中的單核苷酸多態(tài)性關(guān)系密切［9］，HULC可調(diào)節(jié)細胞增殖、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、血管形成、細胞自噬和耐藥等細胞代謝進程，其HULC高表達與HCC腫塊大小、臨床TNM分期、復發(fā)及預后相關(guān)。推測HULC可能是HCC診治和預后評估的潛在生物學標志物。

2.1.2 lncRNA漿細胞瘤變異體易位1（lncRNA-hPTV1） lncRNA-hPTV1是近期發(fā)現(xiàn)的lncRNA，PVT1癌基因在多種腫瘤組織中高表達，有促進HCC細胞增殖功能；lncRNA-hPTV1還可上調(diào)核仁蛋白p120（NOP2）水平來促進HCC細胞增殖。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β1/lncRNA-hPTV1/NOP2通路在HCC細胞增殖中過表達，并通過對HCC干細胞樣潛能的影響來促進HCC細胞增殖［10］。因此，通過調(diào)節(jié)lncRNA-hPTV1/NOP2表達對HCC診治可能獲得一定突破。

2.2 與HCC細胞轉(zhuǎn)移與侵襲相關(guān)的lncRNA HCC患者晚期表現(xiàn)之一是腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，有侵襲和轉(zhuǎn)移的HCC患者預后不佳，lncRNA表達失衡可能是HCC患者侵襲和轉(zhuǎn)移發(fā)生的原因之一。

2.2.1 長鏈非編碼RNA H19（lncRNA H19） ncRNA H19為長度＞200個核苷酸而無編碼蛋白質(zhì)功能的RNA轉(zhuǎn)錄本，是20世紀90年代發(fā)現(xiàn)的第一個lncRNA，其在HCC等腫瘤組織中低表達。lncRNA H19可通過抑制EMT進程來抑制HCC的侵襲和轉(zhuǎn)移。lncRNA H19還可通過介導信號通路相關(guān)來抑制HCC侵襲和轉(zhuǎn)移，也可通過活化miR-200家族來抑制HCC轉(zhuǎn)移與侵襲［11］。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA H19可通過調(diào)節(jié)下游信號通路AKT/GSK-3β/Cdc25A來介導HCC轉(zhuǎn)移和侵襲［12］，可作為HCC潛在治療靶點與預后評估的生物學標志物之一。

2.2.2 肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（MALAT1）MALAT1最早在研究轉(zhuǎn)移性非小細胞肺癌中被發(fā)現(xiàn)，是長度約8 700個核苷酸的lncRNA，其在肝癌組織、細胞和外周血中過表達，并與HCC轉(zhuǎn)移、復發(fā)密切相關(guān)。這提示MALAT1在HCC發(fā)生、轉(zhuǎn)移與復發(fā)中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用［13］。另外，MALAT1可通過誘餌或內(nèi)源競爭作用來調(diào)節(jié)HCC發(fā)生與轉(zhuǎn)移進程，可能成為HCC潛在治療靶點和早期發(fā)現(xiàn)HCC轉(zhuǎn)移和復發(fā)評估的生物學指標之一。

2.2.3 HOX 轉(zhuǎn) 錄 反 義 RNA（lncRNA-HOTAIR）lncRNA-HOTAIR是首個被發(fā)現(xiàn)并通過反式作用調(diào)控下游靶基因表達的lnc RNA，其表達于胃癌、HCC及非小細胞肺癌等腫瘤組織中，其高表達與HCC等腫瘤增殖、侵襲、遷移及耐藥關(guān)系密切。研究［14］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-HOTAIR可促進組蛋白去甲基化酶LSD1和PRC2復合物的組裝和沉默，這與HCC細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)；同時，lncRNA-HOTAIR的表達與HCC腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等相關(guān)，在沉默lncRNAHOTAIR后可下調(diào)基質(zhì)金屬肽酶9和血管內(nèi)皮生長因子水平，這對HCC的轉(zhuǎn)移和侵襲起調(diào)控作用，為此lncRNA-HOTAIR可能成為HCC是否發(fā)生侵襲、轉(zhuǎn)移及程度評價的潛在指標。

3 lncRNA對HCC發(fā)生發(fā)展的影響

3.1 lncRNA對肝癌細胞增殖的調(diào)節(jié)作用 腫瘤干細胞為一種腫瘤原始細胞，具有自我更新和促進腫瘤生長的潛能。研究［14］發(fā)現(xiàn)，lncRNA可調(diào)控HCC干細胞的增殖。lncRNA-SRY盒轉(zhuǎn)錄因子4可通過與Sox4啟動子區(qū)域的DNA序列結(jié)合形成DNA-RNA多聚體結(jié)構(gòu)，促進HCC干細胞增殖。研究［15］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-ICR與 細 胞 間 黏 附 分 子 1（ICAM-1）的mRNA 3'-非翻譯區(qū)（3'UTR）結(jié)合形成RNA-RNA雙鏈結(jié)構(gòu)，增強mRNA穩(wěn)定性，致ICAM-1高表達，維系干細胞樣HCC細胞的自我更新與增殖。另外，lncRNA-HULC與lncRNA-MALAT1通過上調(diào)端粒重復結(jié)合蛋白2轉(zhuǎn)錄水平，下調(diào)端粒酶RNA（TERC）啟動子區(qū)域的甲基化水平，從而促進TERC轉(zhuǎn)錄來促進HCC干細胞增殖［16］。肝癌組織中腫瘤干細胞的增殖維持了HCC干細胞高表達，也為干細胞惡性分化為不同基因型、表型與行為特征的細胞亞群奠定基礎(chǔ)，進而促進肝癌細胞增殖。

HOTAIR、LincUSP16、DREH等多種lncRNA與HCC細胞增殖關(guān)系密切。其中HOTAIR、PTTG3P通過促進肝癌細胞增殖來影響HCC的發(fā)生發(fā)展。LincUSP16等部分lncRNA可抑制HCC細胞增殖。lncRNA-HOTAIR是第一個從HCC中12號染色體上發(fā)現(xiàn)并具有逆轉(zhuǎn)錄作用的 lncRNA［17］，研究［18］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-HOTAIR在肝癌組織中過表達，可通過活化雷帕霉素靶體蛋白信號通路調(diào)節(jié)糖代謝以促進HCC細胞增殖。沉默HepG2系中的lncRNA-HOTAIR后HCC細胞增殖受抑制；lncRNA-HOTAIR可調(diào)節(jié)阿片類生長因子受體（OGFr）表達，在沉默或下調(diào)lncRNA-HOTAIR表達后可促進OGFr mRNA表達上調(diào)；下調(diào)OGFr可促進HCC細胞增殖，提示lncRNA-HOTAIR可通過調(diào)節(jié)OGFr表達來發(fā)揮對HCC細胞增殖的調(diào)控作用。另外，HCC的發(fā)生與HBV持續(xù)感染相關(guān)，lncRNA DREH可影響HBV相關(guān)肝癌的發(fā)生發(fā)展。研究［19-20］顯示，在HBV相關(guān)肝癌患者中，與HCC發(fā)生發(fā)展相關(guān)的是HBx發(fā)揮致癌基因或致癌活化因子作用。其中HBx與DREH表達負相關(guān)，抑制DREH可促進HBx誘導HCC細胞增殖，DREH對HBV相關(guān)HCC細胞增殖的調(diào)控可能成為HBV相關(guān)HCC預防和治療的潛在靶點。

3.2 lncRNA對HCC細胞凋亡的影響 細胞的自主程序性死亡即凋亡。多通過死亡受體和線粒體途徑來完成細胞的凋亡過程，一是通過TNF-α誘導與相關(guān)配體結(jié)合來完成死亡受體的細胞凋亡；再是通過腫瘤細胞內(nèi)DNA受損、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、缺氧和異常代謝等途徑來調(diào)節(jié)線粒體的凋亡過程，這種內(nèi)在途徑是由細胞內(nèi)部受刺激引起的細胞應(yīng)激性凋亡。研究［14］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-URHC、lncRNA-HULC、lncRNA癌易感性候選基因2C、母系表達基因3（MEG3）、PTTG3P、PVT1等是與HCC細胞凋亡密切相關(guān)的lncRNA。其中CASC2、MEG3可促進細胞凋亡，PTTG3P、PVT1等可抑制細胞凋亡。lncRNA CASC2是通過位于染色體10q26處的子宮內(nèi)膜癌中的一個下調(diào)基因來發(fā)揮抑癌基因作用［15］。在體外實驗中，CASC2高表達可抑制HCC細胞活性并誘導細胞凋亡。研究［21］發(fā)現(xiàn)，MEG3通過與miR-9-5p結(jié)合增強SOX11表達來抑制HCC細胞生長而促進細胞凋亡。PTTG3P可通過激活PI3K/AKT信號通路致凋亡相關(guān)蛋白caspase3失活，從而抑制細胞凋亡，促進HCC細胞增殖。PVT1可抑制p53基因表達來促進HCC細胞增殖并抑制其凋亡。

另外，細胞凋亡相關(guān)基因表達失衡與否與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。研究［22］發(fā)現(xiàn)，在肝癌組織樣本中，lncRNA-WT1-AS水平較癌旁肝組織表達低，但lncRNA-WT1-AS在HepG2細胞系中過表達，從而促進HCC細胞凋亡。這可能與lncRNA-WT1-AS與維爾姆斯基因（WT-1）啟動子與TATA結(jié)合，抑制WT-1轉(zhuǎn)錄而使WT-1蛋白水平低表達，活化JAK/STAT3凋亡信號通路誘導并促進了HCC細胞凋亡相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-MEG3可促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)活化而通過激活細胞凋亡信號通路來促進HCC細胞凋亡［23］。在HepG2細胞中l(wèi)ncRNA-MEG3過表達促進了p53高表達，激活PERK/eLF2A/NF-κB通路，進而促進HCC細胞凋亡。肝癌細胞中p53高表達可直接誘導和促進HCC細胞凋亡。lncRNA-MEG3與p53結(jié)合可抑制其降解，延長p53蛋白半衰期，促進轉(zhuǎn)錄活性上調(diào)而抑制HCC細胞增殖、促進HCC細胞凋亡。可見，lncRNA在HCC細胞凋亡中發(fā)揮了作用，通過lncRNA來靶向誘導HCC細胞凋亡而有望成為抗HCC治療的潛在路徑。

3.3 lncRNA對HCC細胞侵襲與轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)作用HCC的侵襲與轉(zhuǎn)移是影響HCC預后的重要因素之一。PTTG3P、ATB、H19、MALAT1等lncRNA與HCC的侵襲和轉(zhuǎn)移關(guān)系密切，通過對miRNA、信號通路、EMT、促血管形成等途徑來調(diào)節(jié)HCC侵襲轉(zhuǎn)移。EMT的形成過程是HCC侵襲、轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究［23］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-H19與蛋白復合物結(jié)合后，可增強miR-200家族蛋白乙酰化而促進miR-200基因轉(zhuǎn)錄，促進EMT逆轉(zhuǎn)過程的發(fā)生而抑制HCC轉(zhuǎn)移。另外，lncRNA可作為競爭性內(nèi)源RNA在結(jié)合EMT相關(guān)miRNA后來促進HCC的侵襲與轉(zhuǎn)移。lncRNAHULC可與miR-200a-3p結(jié)合，上調(diào)E盒結(jié)合鋅指蛋白（ZEB）家族中ZEB1表達，誘導和促進HCC發(fā)生EMT轉(zhuǎn)化，進而增強了HCC的侵襲與轉(zhuǎn)移能力［24］。

3.4 LncRNA對相關(guān)信號通路的調(diào)控作用 lncRNA在HCC發(fā)生、轉(zhuǎn)移、侵襲過程中發(fā)揮了正（負）向調(diào)控作用。按腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的生物學功能將lncRNA分為致癌lncRNA和抑癌lncRNA，通過對Wnt、STAT3、EMT等信號通路的調(diào)節(jié)來發(fā)揮致（抑）癌作用。

3.4.1 Wnt信號通路（Wnt/β連環(huán)蛋白信號通路）Wnt信號通路是HCC發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵信號通路之一，活化的Wnt信號通路影響HCC細胞代謝與凋亡。WNT5A等可溶性Wnt蛋白對Wnt信號通路的活化過程發(fā)揮了催化作用，WNT5A在與Frizzled族G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合后，致由軸蛋白（AXIN）等組成的破壞性復合物失活，對β-連環(huán)蛋白（β-catenin）靶向泛素化作用消失，在細胞質(zhì)高表達后移至細胞核內(nèi)，在轉(zhuǎn)錄因子T淋巴細胞因子/淋巴增強因子的反式作用下活化了下游靶基因的轉(zhuǎn)錄活性。CTNNB1基因編碼了β-catenin、CTNNB1、AXIN1等基因，均為HCC中突變頻繁的基因，其中CTNNB1基因突變致β-catenin高表達；AXIN1基因突變可使AXIN1失活而致 β-catenin活性增強［25］。lncRNA 通過對CTNNB1、AXIN1等多個Wnt信號通路關(guān)鍵靶點的調(diào)節(jié)來發(fā)揮對HCC發(fā)生發(fā)展的調(diào)節(jié)作用。抗分化lncRNA-DANCR、泛素折疊修飾結(jié)合酶1相關(guān)β-catenin等相關(guān)lncRNA均在HCC細胞中過表達并與預后正相關(guān)，抗分化lncRNA等作用的中心環(huán)節(jié)均為β-catenin，通過與mi-RNA-320a、mi-RNA-214競爭性結(jié)合，在阻斷相關(guān)mi-RNA對CTNNB1基因的沉默作用后致CTNNB1過表達而活化Wnt信號通路，從而對HCC發(fā)生發(fā)展起調(diào)節(jié)作用［26］。

3.4.2 STAT3信號通路 Janus激酶（JAK）-STAT信號通路與HCC的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在IL-6家族細胞因子受體、toll樣受體（TLR）等誘導下致JAK2活化后，使STAT3磷酸化轉(zhuǎn)化為活性二聚體并移至細胞核內(nèi)，誘導炎性因子、EMT等水平過表達，調(diào)控HCC細胞增殖、侵襲和遷移。在JAK-STAT信號通路中，STAT3相關(guān)的ncRNA種類最多，并與lncRNA關(guān)系最為密切。STAT3可通過調(diào)控、直接參與HCC發(fā)生發(fā)展進程及致癌基因的形成與高表達。研究［26］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-H19通過miR-15b靶向調(diào)節(jié)后活化了HCC中CDC42/PAK1信號通路，誘導HCC細胞增殖、侵襲和遷移。在HCC組織和細胞中Linc-POU3F3高表達并與腫瘤大小、血管生成、轉(zhuǎn)移和預后相關(guān)，linc-POU3F3可通過對POU3F3的調(diào)節(jié)來介導HCC的遷移和侵襲。研究［27］還發(fā)現(xiàn)，在肝癌組織中l(wèi)ncRNA OSER1-AS1高表達，并通過對miR-372-3p/Rab23通路靶向調(diào)節(jié)促進HCC發(fā)生發(fā)展，但lncRNAOSER1-AS1可下調(diào)HCC侵襲和轉(zhuǎn)移力。

綜上所述，lncRNA已成為HCC研究領(lǐng)域中的熱點，但局限性較多，如可能有未發(fā)現(xiàn)功能和作用機制不明確的lncRNA；lncRNA作用靶點和相關(guān)信號通路眾多或重疊，是否有l(wèi)ncRNA作用的共同靶點，尚不清楚是通過靶點、信號通路等何種模式來發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的；目前僅以分子量大小來定義lncRNA尚不精準，不能準確反映lncRNA功能；其lncRNA命名尚不規(guī)范，目前主要按lncRNA功能、結(jié)構(gòu)特點及作用模式等來命名，如HULC、MALAT1等；另外，lncRNA數(shù)據(jù)庫局限而尚待補充；lncRNA生物學特性尚不明確，主要是從基因調(diào)控的水平來預測lncRNA功能。大量臨床數(shù)據(jù)顯示，較多表達失調(diào)的lncRNA功能可轉(zhuǎn)化為診斷手段的同時，若在治療中盲目調(diào)節(jié)lncRNA表達可能會帶來意想不到的生理功能紊亂與失衡，尚需結(jié)合生物信息學及生物芯片的篩選技術(shù)進行深入研究。隨著人們對lncRNA在HCC發(fā)生發(fā)展中作用的了解，lncRNA可作為潛在HCC診治的生物學標志物，為HCC預防、診治、復發(fā)和預后評估提供新研究方向。