長鏈非編碼RNA與胃癌關系的研究進展

杜 瑤 綜述，禹 莉 審校

(蚌埠醫學院腫瘤基礎研究與臨床檢驗診斷重點實驗室/慢性疾病免疫學基礎與臨床安徽省重點實驗室，安徽 蚌埠 233030)

最近幾年，在國內外的生命科學研究中，長鏈非編碼RNA(LncRNA)的熱度可謂是高居不下。根據基因組測序顯示，30億個堿基對組成了人的基因組，其中98.5%的核酸序列為非編碼RNA(non-coding RNA)，用于參與蛋白質編碼的序列僅僅只有1.5%。

胃癌是一種常見的惡性腫瘤，早期癥狀不明顯，致使胃癌死亡率居于所有癌癥死亡率的前列。因此，尋找可靠的胃癌標志物，提高胃癌早期診斷率，對于癌癥患者生存期的延長特別重要。基因組中轉錄的LncRNA便表現出了潛在作用。本綜述將試圖闡述LncRNA與胃癌之間的相關關系。

1 胃 癌

流行病學研究表明，全世界癌癥死亡率中排名第二的胃癌，是一種最常見的威脅人類生命健康的惡性腫瘤[1-2]，全世界每年新增胃癌患者約100萬例，死亡率達75%[3]。韓國、日本和中國等東亞國家是胃癌高發地區，據統計，至2012年，胃癌患者人數已占全球總病例數的近50%[4]。胃癌患者的總體預后較差，明確診斷后5年生存率僅為20%～30%。造成胃癌預后不良的主要原因是惡性侵襲和轉移，傳統治療胃癌的方式是以手術為主，輔以放化療，在改善預后不明顯的情況下，探究胃癌的發病機制，阻斷胃癌的侵襲和轉移就顯得尤其重要。目前，胃癌的早期診斷主要依靠電子胃鏡加上病理學檢查的方法，糖類抗原199(CA199)、血清學癌胚抗原(CEA) 和糖類抗原724(CA724)指標，但存在特異性及敏感性不高的缺點，難以發現早期胃癌，不能完全替代活組織檢查。作為探索熱門的基因檢測，其在判斷腫瘤的產生、進展、遷移及預后等方面擁有一定的優勢。研究發現，在腫瘤的診斷和預后上，LncRNA可作為新型的腫瘤標志物發揮積極作用[5]。LncRNA在胃癌中的重要影響也被廣泛研究并報道。

2 LncRNA

LncRNA 是長度超過200個核苷酸的RNA分子[5-6]。LncRNA沒有典型開放閱讀框架(ORF)，不編碼任何蛋白質，但在基因調控中能以 RNA 形式在轉錄及轉錄后、外遺傳學等眾多方面發揮作用[6-7]。目前認為LncRNA的來源和進化可能存在以下作用機制：(1)非編碼RNA中鄰近重復序列可能是由于其中一個序列的兩次隨機復制的結果；(2) 有功能的非編碼逆轉錄基因或者是無功能的非編碼逆轉錄假基因，均可由非編碼基因通過逆轉錄移位形成； (3) 隨著重排染色體，由2個遠距離分離且不轉錄的序列區域發生合并可形成一個多外顯子的非編碼RNA； (4) 由于轉座子的插入，形成一個有功能的非編碼RNA；(5) 一個有功能的非編碼基因能與先前編碼序列連接，可因蛋白質編碼基因的閱讀框架的破壞而被轉換生成。按照基因組上的相關蛋白對應編碼基因的特點和位置，LncRNA可以分為五類，即(1) 正義LncRNA(sense LncRNA)： 同一條鏈上蛋白對應基因編碼的轉錄方向即為正義LncRNA的轉錄方向； (2) 內含子LncRNA(intronic LncRNA)：主要由基因的內含子區域轉錄產生； (3) 反義LncRNA(anti-sense LncRNA)：轉錄方向與鄰近的蛋白對應的編碼基因其轉錄方向相反；(4) 基因間LncRNA(intergenic LncRNA)：產生于2個基因間的區域，即為lincRNA[8]；(5) 雙向LncRNA(bidirectional LncRNA)：可同時從同一條鏈上蛋白質對應的編碼基因相反的轉錄方向或相同的轉錄方向[9]。

3 LncRNA與胃癌

2010-2020年，LncRNA 在多種腫瘤中的研究與日俱增，關于LncRNA與胃癌的相關研究已經取得了卓越的成果，對了解胃癌的分子生物學越來越重要。研究顯示，多種LncRNA在胃癌細胞中異常表達[8,10-11]。腫瘤的發生與生物遺傳信息的改變有關，而異常表達的LncRNA恰恰可引起遺傳信息的變化。目前，還沒有明確了解LncRNA的致癌機制，但研究發現在Notch、mTOR、NF-Κb和Wnt等多條腫瘤信號通路中均有LncRNA的表達，參與調節細胞浸潤、轉移、凋亡及增殖，密切與腫瘤產生、進展和遷移等相關[12-15]。

許多國內外研究發現，TNM 分期、腫瘤大小、分化、遷移、浸潤、預后等胃癌患者的臨床病理參數，均與LncRNA的非正常表達相關[16-17]，其在胃癌的診斷中擁有重要的臨床意義。絕大多數的LncRNA都參與了胃癌細胞的侵襲和遷移，胃癌相關的LncRNA可以作為生物學標志物來預測胃癌的遷移。LncRNA可以通過參與一些microRNA(miRNA)的信號傳導通路，成為抑癌基因或致癌基因，從而影響胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲[18]。在將來的臨床診治和預后監測中，LncRNA 可作為腫瘤治療的靶點和新型標志物發揮重要作用。

3.1結腸癌癥相關轉錄本1(CCAT1) CCAT1是近年在結腸癌中被新發現的LncRNA，其在結腸癌中為上調狀態。CCAT1 的長度為2 628個核苷酸，定位于8q24.21。雖然具有3個ORF，但是無法翻譯蛋白質。CCAT1與腫瘤的發生、發展有關，其高表達于多種腫瘤細胞中。有研究檢測到胃癌細胞中存在CCAT1上調，并已經明確CCAT1在胃癌中具有促進作用[19]。在多種腫瘤組織中，包括胃癌，發現C-Myc癌基因可以直接結合其啟動子E-box，激活CCAT1，影響腫瘤的增殖和遷移。在胃癌細胞中CCAT1還參與調節miR490，二者呈負相關，據此信息可以推斷miR490的結合位點存在于CCAT1上，刺激miR490可以激活CCAT1，導致胃癌細胞發生轉移，所以若想抑制胃癌細胞的轉移，便可通過抑制miR490來達到目的。hnRNPA1與CCAT1呈正相關，與miR490呈負相關，說明胃癌細胞的轉移可通過CCAT1-miR490-hnRNPA1軸實現促進。CCAT1 可成為早期胃癌診斷及隨訪的指標。

3.2H19 H19是最早被鑒定的LncRNA分子之一，位于染色體11p15.5上，擁有ORF，但是不能翻譯對應的蛋白質。是食管癌、肝癌、膀胱癌、結腸癌及肝轉移的生物標志物。啟動子區域甲基化缺失，會導致LncRNA的顯著上調，預測腫瘤的出現。

在胚胎期高表達，出生之后就會被滅活的H19基因，會再次于腫瘤發生時表達，影響著腫瘤的進展。研究顯示，在不同腫瘤中H19具有不同的作用，例如致癌、抑癌。但是有研究明確指出在胃癌的癌變過程中存在H19的參與。H19作為miR-657的前體，其誘導產生的miR-657是促進胃癌發生的重要介質，LI等[20]發現H19除了可以加工形成微小RNA，還可以在胃癌中上調ISM1蛋白，此蛋白可以間接下調負性靶基因miR-675的表達。研究顯示，p53作為抑制腫瘤基因對H19有負調控作用，當H19與p53結合后,可以通過抑制P53的活性，來促使胃癌細胞的增殖和逃逸凋亡[21]。而癌基因c-Myc對H19有正調控作用，可以誘導胃癌細胞表達H19，通過一定數量的胃癌標本發現，c-Myc水平與H19的表達呈正相關。有研究表明，胃癌細胞中過表達的H19與生存率和TNM分期晚期具有相關性[22]；有研究通過受試者工作特征曲線(ROC)分析發現，胃癌患者的外周血較健康人高表達H19，在患者手術后的血漿樣本中的表達呈現明顯下調。體外試驗顯示H19過表達可以促使胃癌細胞的增殖，敲除可促進癌變細胞發生凋亡[23]。這說明H19可作為早期胃癌篩選和診斷的潛在指標。

3.3肺腺癌轉移相關轉錄體1(MALAT1) MALAT1于肺癌中被首次發現，其位于染色體11p13上。MALAT1在多種腫瘤中高表達。研究顯示，胃癌中的MALAT1在遠處轉移組織中表達水平要明顯高于正常和沒有轉移的組織，在外周血中也是同樣的結果[24]。核內mRNA前剪接因子2(SF2)/替代剪接因子(ASF)在MALAT1的誘導下可以過表達，但是SF2/ASF的高表達對細胞的增殖卻無影響，通過敲低MALAT1可以抑制SF2/ASF的表達，表明通過調節SF2/ASF可以實現對MALAT1在胃癌細胞增殖方面的調控。通過RNA免疫共沉淀測序(RIP seq)發現MALAT1與EZH2連接后，可以對PCDH10(腫瘤抑制因子之一)起到抑制作用，進而對胃癌細胞的轉移產生積極影響[2]。通過比例風險回歸模型(COX)分析顯示，高表達的MALAT1還與腫瘤的不良預后相關，二者呈正相關。

3.4母系印記基因3(MEG3) MEG 3在2000年被發現，位于基因的14q32.3 上，長約1.6 kb,沒有完整的ORF[7]。MEG3是具有抑癌作用的LncRNA，在多種腫瘤中缺失表達或降低[22]。MEG3可以通過刺激P53抑癌基因的表達，抑制胃癌細胞增殖，促使細胞凋亡，而沉默MEG3則可促進胃癌細胞增殖。MEG3調節胃癌細胞的生物學行為，主要是通過與miRNA相互作用實現的。MEG3的下調與腫瘤的病理分期、瘤體大小、有無轉移、無病生存率和總生存率密切相關，其表達水平越低，預后情況越差。在胃癌細胞中MEG3可被miR148a、miR-141抑制出現表達下調，也可因為DNA甲基化抑制其在胃癌細胞中的表達。與人胃黏膜細胞(GES 1)正常細胞系相比，在BGC-823、SGC-7910、MGC-803和AGS-GC胃癌細胞系中，LncRNA MEG3被下調。MSP結果顯示，與正常組織相比，LncRNA-MEG3在腫瘤組織中高甲基化，與GES 1正常細胞系相比，在BGC-823、SGC-7910、MGC-803和AGS-GC胃癌細胞系中LncRNA MEG3也表現為高甲基化。MEG3與miR-181a-5p呈負相關，并且發現MEG3在體內的上調可以抑制腫瘤生長[23]。

3.5生長阻滯特異性轉錄本5(GAS5) GAS5是首個在潛在的抑癌基因的篩選中發現的生長停滯期處于過表達的Lnc RNA，其大小約為650 bp，具有12個外顯子。GAS5在多種腫瘤中表現為下調。高表達的GAS5 通過細胞周期的調節，促使細胞凋亡，從而使腫瘤細胞的增殖受到抑制[24-25]。在胃癌研究中，通過檢測胃癌和癌旁正常細胞中GAS5的產生量，發現腫瘤組織中的GAS5越低表達，其腫瘤進展越快，預后越不良。胃癌組織中GAS5的表達明顯下降，其與腫瘤大小、TNM分期、整體生存率和無病生存率相關[25]。GAS5 的抑癌作用可通過調節P21和E2F1達成。Y盒結合蛋白1(YBX1)和p21 的下調表達，可被GAS5的低表達引起，從而解除 G1 期的阻滯，表明GAS5 可以通過調節p21和YBX1的表達來抑制胃癌細胞的增殖。

3.6鋅指蛋白反義鏈1 ( ZFAS1) ZFAS1 是最近幾年發現的LncRNA，其位于20q13上，ZFAS1為ZNFX1的反義RNA，ZFAS1在細胞質和細胞核中均有表達，而ZNFX1只在細胞核中高度表達。有研究表明，ZFAS1的高表達與腎細胞癌預后差、病程短呈正相關，敲除ZFAS1可顯著抑制腎癌細胞的增殖、遷移和侵襲[26]。此外，miR-10a被確定為ZFAS1的靶向標志物。沉默miR-10a可減弱ZFAS1促進腎癌細胞增殖和轉移的能力。SKA1作為miR-10a的一個關鍵下游靶蛋白，與ZFAS1的生物學特性有關，ZFAS1通過miR-10a正調控SKA1的表達。目前在胃癌中針對兩者的研究均不多。研究發現，在胃癌細胞系、組織及血清中ZFAS1為過表達，患者較差的生存率和預后不良與其表達水平相關[27-29]。敲除ZFAS1后可抑制胃癌細胞的增殖，誘導其凋亡，抑制上皮-間質轉化[28]。外泌體參與ZFAS1的運輸，從而加快胃癌細胞增殖及侵襲轉移[29]。ZFAS1 可以與LSD1/CoREST 和EZH2 發生作用，通過抑制 NKD2和KLF2 的轉錄，以達到促進胃癌細胞增殖的目的[30]。

4 小 結

本文主要總結了近幾年來與胃癌相關的、重要的LncRNA，回顧了LncRNA 對胃癌細胞復雜的作用機制。體內和體外試驗均可顯示部分LncRNA在早期和癌前病變中過低表達、不表達或過表達，而這些表達異常的LncRNA對細胞的增殖、凋亡和遷移產生影響，從而發揮對胃癌的抑制或刺激作用。這些都表明LncRNA可以作為胃癌早期診斷和療效觀察的潛在指標。但如今很多 LncRNA 在胃癌組織及細胞中的具體作用機制仍不十分明確，尚需進行深入研究。進一步研究與胃癌相關LncRNA在胃癌發生、發展過程中的作用機制，努力將相關LncRNA作為指標，用于臨床早期診斷及預后判斷，可能會為胃癌的臨床診治研究提供新方向，甚至有可能改變當前胃癌的診療模式。