LncRNA 作為ceRNA 調(diào)控miRNA 在NSCLC 中的作用

郭居斗，杜振宗，宋劍非

（1.桂林醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，廣西 桂林 541199；2.廣西壯族自治區(qū)南溪山醫(yī)院胸外科，廣西 桂林 541002；3.桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院胸外科，廣西 桂林 541001）

在我國，肺癌的發(fā)病率、死亡率已躍居第1 位，成為導(dǎo)致腫瘤患者死亡的主要疾病[1]。非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）約占肺癌總數(shù)的80%～85%，其病情發(fā)展迅速，轉(zhuǎn)移速度快，復(fù)發(fā)率較高，很多患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已發(fā)展至中晚期，預(yù)后差。早期接受治療的NSCLC 患者復(fù)發(fā)率較高，且70%以上患者被發(fā)現(xiàn)時(shí)已是局部侵犯或遠(yuǎn)隔轉(zhuǎn)移而無法手術(shù)[2]。因此治療非小細(xì)胞肺癌已經(jīng)成為臨床治療的難點(diǎn)，為提升患者的治療效果和延長(zhǎng)生存時(shí)間，探索新型治療模式具有非常重要的臨床意義。lncRNA一段長(zhǎng)度超過200 bp 具有一定功能的非編碼RNA，lncRNA 參與腫瘤過程并且通過多種模式，包括染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、選擇性剪接、miRNA 競(jìng)爭(zhēng)性吸附、mRNA 穩(wěn)定調(diào)控、調(diào)控蛋白質(zhì)的翻譯、降解、結(jié)構(gòu)與功能[3]。miRNA 是一段編碼少于20 bp 廣泛存在于生物體內(nèi)的非編碼RNA 分子，在調(diào)控基因表達(dá)過程中起著重要作用，它們與DNA 轉(zhuǎn)錄出來的mRNA 中3'-UTR 相結(jié)合，從而導(dǎo)致mRNA 的翻譯受到抑制[4]。近年來，競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA（ceRNA）作為一種新興的研究模式，在腫瘤發(fā)生機(jī)制及進(jìn)展等方面扮演重要角色，尤其是在非小細(xì)胞肺癌的研究中。lncRNA 可以通過ceRNA 活性發(fā)揮miRNA 海綿作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤的進(jìn)程。本文主要就近年lncRNA 作為ceRNA 調(diào)控miRNA 機(jī)制在非小細(xì)胞肺癌中的研究進(jìn)行綜述，旨在闡明這種新的RNA 作用模式將導(dǎo)致對(duì)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的新的認(rèn)識(shí)，以期為肺癌的治療提供新靶點(diǎn)、新途徑。

1 lncRNA 作為ceRNA 調(diào)控miRNA 的機(jī)制

2011 年Salmena 首次提出了ceRNA 假說，即LncRNA 可以通過miRNA 中的反應(yīng)元件（microRNAs response elements，MREs）與mRNA 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA 來調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)，該假說鞏固了轉(zhuǎn)錄本并構(gòu)成了一個(gè)調(diào)控RNA 網(wǎng)絡(luò)，ceRNA 可以作為miRNA 的海綿，并在功能上阻止這些靶向轉(zhuǎn)錄的mRNA 被miRNA 降解[5]。lncRNA 通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA 而起到競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA 的作用，作為海綿一樣緩沖并抑制其下游相關(guān)基因的表達(dá)，從而發(fā)揮“miRNA-sponges”的功能[6]。因此，lncRNA 具有其獨(dú)特而又多樣的功能，使之成為天然的miRNA 海綿發(fā)揮ceRNA 作用，成為在抗腫瘤或促腫瘤過程中不可缺少的一員。

2 lncRNA 作為ceRNA 調(diào)控miRNA 促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌進(jìn)展

2.1 lncRNA NORAD DNA 損傷激活的非編碼RNA（non-coding RNA activated by DNA damage，NORAD）是一種特殊的非編碼RNA，調(diào)節(jié)基因組穩(wěn)定性，與其他lncRNAs 相比，NORAD 高度保守。NORAD 最初被認(rèn)為是Chr20q11.23 的外顯子編碼轉(zhuǎn)錄本，在胰腺癌和骨肉瘤中被發(fā)現(xiàn)上調(diào)，因此它被確定為一種癌基因，并與各種癌癥的不良預(yù)后相關(guān)[7]。NORAD 作為ceRNA，通過miRNA 調(diào)節(jié)不同癌癥的下游機(jī)制。Wan Y 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，NORAD 在非小細(xì)胞肺癌組織中高表達(dá)，在體內(nèi)外均能促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。與正常細(xì)胞相比，miR-520a-3p在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)顯著降低。通過數(shù)據(jù)庫篩選出miR-520a-3p 為NORAD 的靶基因，熒光素酶結(jié)果表明NORAD 通過靶向NORAD 基因的3'UTR 調(diào)節(jié)其表達(dá)。此外，野生型NORAD WT 可降低A549 細(xì)胞中miR-520-3p 的表達(dá)，而NORAD 敲除A549 細(xì)胞中上調(diào)miR-520-3p 的水平。該研究結(jié)果表明，lncRNA NORAD 可能與miR-520a-3p 結(jié)合，并且NORAD 可以作為ceRNA 來調(diào)節(jié)miR-520a-3p，從而影響PI3k/Akt/mTOR 信號(hào)通路，促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的進(jìn)展[8]。近年來，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal tansition，EMT）成為包括肺癌在內(nèi)的惡性腫瘤基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)，腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT 后侵襲性明顯增強(qiáng)，更容易發(fā)生轉(zhuǎn)移。研究表明[9]，EMT 過程中伴隨著上皮細(xì)胞分子標(biāo)志物E-鈣粘蛋白（Ecadherin）的表達(dá)減少和間質(zhì)細(xì)胞分子標(biāo)記物N-鈣粘蛋白（N-cadherin）的表達(dá)增加，腫瘤細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，能動(dòng)性和侵襲能力顯著增強(qiáng)，具有明顯的間充質(zhì)細(xì)胞的特性。Chen Z 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA NORAD 通過吸附miR-422a 在非小細(xì)胞肺癌中發(fā)揮促癌作用，NORAD 通過下調(diào)miR-422a 促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌發(fā)生EMT 過程，增加Ncadherin 的蛋白表達(dá)水平，并顯著降低了E-cadherin 的表達(dá)水平，從而促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的遷移與侵襲。

2.2 lncRNA DANCR 位于4 號(hào)染色體上的分化拮抗非蛋白編碼RNA（differentiation antagonizing nonprotein coding RNA，DANCR）是一種有價(jià)值的腫瘤相關(guān)lncRNA，其表達(dá)失調(diào)見于多種惡性腫瘤，包括肝細(xì)胞癌[11]、乳腺癌[12]、結(jié)直腸癌[13]、胃癌[14]和肺癌[15]。DANCR 的異常表達(dá)已被證明可促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，其可能作為一種有用的疾病生物標(biāo)志物或治療癌癥的靶點(diǎn)[16]。Huang YF 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，DANCR 在體內(nèi)和體外可顯著增加非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。根據(jù)ceRNA 假說，采用StarBase 和TargetScan 預(yù)測(cè)，miR-758-3p 被確定為DANCR 的下游，實(shí)時(shí)定量PCR 顯示非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中miR-758-3p 的表達(dá)受DANCR 控制。此外，集落形成和侵襲實(shí)驗(yàn)表明DANCR/miR-758-3p 軸對(duì)非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生有顯著影響。綜上所述，lncRNA DANCR 在非小細(xì)胞肺癌中作為腫瘤啟動(dòng)子發(fā)揮作用，它通過直接靶向腫瘤抑制因子miR-758-3p 促進(jìn)細(xì)胞增殖、侵襲和遷移[18]。Bai Y 等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，DANCR 可以吸附miR-138 以促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，說明miR-138是DANCR 的抑制靶點(diǎn)。此外，該研究還顯示，DANCR 通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-138 發(fā)揮Sry 相關(guān)高遷移率族盒4（Sry-related high-mobility group box 4，Sox4）基因的ceRNA 的作用，而miR-138 的過度表達(dá)或Sox4 的敲除并不能完全消除DANCR 過度表達(dá)增加的增殖、遷移和侵襲；熒光素酶和芯片分析的結(jié)果表明，轉(zhuǎn)錄因子Sox4 可以結(jié)合到DANCR 基因的啟動(dòng)子區(qū)域，激活其轉(zhuǎn)錄。因此推測(cè)DANCR 通過充當(dāng)ceRNA 上調(diào)SOX4 的表達(dá)，而Sox4 可反向觸發(fā)DANCR 轉(zhuǎn)錄，揭示了lncRNA DANCR 和Sox4之間的正反饋調(diào)節(jié)回路。

2.3 lncRNA SNHG6 小核仁RNA 宿主基因6（Small nucleolar RNA host gene 6，SNHG6）是人類5’TOP家族的管家基因，SNHG6 位于染色體8q13 上，SNHG6 通過一些癌細(xì)胞（如肝細(xì)胞和結(jié)直腸癌細(xì)胞）的細(xì)胞質(zhì)和核RNA 部分優(yōu)先定位于細(xì)胞質(zhì)中[20，21]。根據(jù)最近的研究，與相應(yīng)的非癌組織以及不同的癌細(xì)胞系相比，SNHG6 在癌組織中過度表達(dá)，SNHG6 上調(diào)與患者的晚期腫瘤進(jìn)展和短期生存有關(guān)[22]。Li K 等[23]研究發(fā)現(xiàn)SNHG6 的表達(dá)增加與病理分期和淋巴結(jié)浸潤有關(guān)，并作為非小細(xì)胞肺癌患者腫瘤復(fù)發(fā)的獨(dú)立預(yù)后因素；沉默SNHG6 的表達(dá)可抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和侵襲，SNHG6 還可以與miR-101-3p 結(jié)合并負(fù)調(diào)節(jié)miR-101-3p 的表達(dá)；因此，SNHG6 可能作為miR-101-3p 的海綿來調(diào)節(jié)染色質(zhì)Y 樣（Chromodomain Y-like，CDYL）基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)。在Dong Z 等[24]的研究中表明，SNHG6 顯著促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖并抑制其凋亡，其中SNHG6、重塑和間隔因子1（remodeling and spacing factor 1，RSF1）基因的表達(dá)上調(diào)，而在非小細(xì)胞肺癌腫瘤和細(xì)胞中miR-490-3p的表達(dá)下調(diào)，miR-490-3p 表達(dá)與SNHG6 或RSF1表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。隨后的熒光素酶報(bào)告分析驗(yàn)證了miR-490-3p 與SNHG6 或RSF1 之間的相互作用。更重要的是，SNHG6 基因敲除減緩了細(xì)胞生長(zhǎng)，然而miR-490-3p 抑制劑取消了SNHG6 沉默誘導(dǎo)的對(duì)生存能力的抑制和對(duì)凋亡的促進(jìn)。而RSF1 恢復(fù)了SNHG6 沉默介導(dǎo)的增殖抑制和凋亡加速。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，SNHG6 基因敲除通過抑制RSF1 促進(jìn)細(xì)胞凋亡來抑制腫瘤生長(zhǎng)。

2.4 lncRNA XIST X 滅活特異性轉(zhuǎn)錄本（X inactivate-specific transcript，XIST）是在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的首批lncRNAs 之一，是雌性哺乳動(dòng)物X 染色體轉(zhuǎn)錄沉默所必需的，在順式染色體中包裹X 染色體，并在X 染色體失活（X chromosome inactivation，XCI）中發(fā)揮重要作用。最近的研究表明，XIST 在多種腫瘤中顯著上調(diào)，XIST 基因敲除可下調(diào)增殖和侵襲相關(guān)蛋白，包括增殖細(xì)胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）、重組細(xì)胞周期蛋白D1（recombinant cyclin D1，CCND1）和基質(zhì)金屬肽酶9（matrix metallopeptidase 9，MMP9）[25]。Jiang Q 等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，XIST 在非小細(xì)胞肺癌中升高，miR-142-5p 是XIST 的靶點(diǎn)，沉默miR-142-5p 可逆轉(zhuǎn)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中XIST 基因敲除介導(dǎo)的抗腫瘤功能，配對(duì)盒6（Paired box 6，PAX6）基因被證實(shí)是miR142-5p 的靶點(diǎn)，PAX6 的過度表達(dá)減弱了miR-142-5p 恢復(fù)對(duì)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞惡性表型的抑制作用，而且XIST 可通過在體內(nèi)和體外吸附miR-142-5p 間接調(diào)節(jié)PAX6 的表達(dá)。因此，lncRNA XIST通過調(diào)節(jié)miR-1425p/PAX6 軸促使人非小細(xì)胞肺癌的細(xì)胞致瘤性。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（Transforming growth factorβ，TGF-β）介導(dǎo)的EMT 過程是腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲的主要機(jī)制之一[27]。Li C 等[28]研究觀察到轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌組織中l(wèi)ncRNA-XIST 和鋅指因子（ZEB2）的表達(dá)增加，敲除lncRNA-XIST可抑制ZEB2 的表達(dá)，還可抑制TGF-β 誘導(dǎo)的EMT和非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。這些結(jié)果表明，lncRNA-XIST 對(duì)TGF-β 誘導(dǎo)的EMT 的作用可能在一定程度上依賴于ZEB2 的表達(dá)，生物信息學(xué)分析預(yù)測(cè)ZEB2 是miR-367 和miR-141 的靶點(diǎn)，熒光素酶報(bào)告基因分析在轉(zhuǎn)染miR-367 或miR-141 的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中評(píng)估的結(jié)果驗(yàn)證了該預(yù)測(cè)。Li C等[28]研究還發(fā)現(xiàn)，lncRNA-XIST 分別與miR-367 和miR-141 存在相互抑制，該結(jié)論支持lncRNA-XIST通過調(diào)節(jié)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中的miR-367/miR-141-ZEB2 軸在EMT 誘導(dǎo)中的作用。

3 lncRNA 作為ceRNA 調(diào)控miRNA 抑制非小細(xì)胞肺癌進(jìn)展

3.1 lncRNA MEG3 母源表達(dá)基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）是位于染色體14q32.3 上的長(zhǎng)鏈非編碼RNA。研究發(fā)現(xiàn)，在多種癌癥中起作用的lncRNA MEG3 在非小細(xì)胞肺癌中低表達(dá)并與不良預(yù)后有關(guān)[29]。Lv D 等[30]的研究表明，過表達(dá)的lncRNA MEG3 可抑制miR-21-5p 表達(dá)水平，MEG3通過充當(dāng)miR-21-5p 海綿抑制H1299 細(xì)胞的遷移和侵襲，磷酸酶和張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）通過負(fù)性調(diào)節(jié)PI3K/AKT 信號(hào)通路發(fā)揮腫瘤抑制作用，其中PTEN 是miR-21-5p 的直接靶點(diǎn)，MEG3 過度表達(dá)導(dǎo)致PTEN 表達(dá)水平增加，miR-21-5p 可降低PTEN 表達(dá)水平，MEG3通過吸附miR-21-5p 來上調(diào)PTEN 的表達(dá)水平，隨后減弱PI3K/AKT 信號(hào)通路，從而抑制非小細(xì)胞肺癌H1299 細(xì)胞的遷移和侵襲。腫瘤細(xì)胞的衰老是重要的抑癌機(jī)制[31]。Tao Y 等[32]研究了MEG3 在腫瘤細(xì)胞衰老過程中的作用及其通過與miR-16-5p 競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合調(diào)節(jié)編碼退化樣家族成員4（encoding vestigial like family member 4，VGLL4）表達(dá)的潛在分子機(jī)制。該研究采用依托泊苷構(gòu)建腫瘤細(xì)胞衰老模型，檢測(cè)lncRNA MEG3、miR-16-5p 和VGLL4 在衰老或非衰老細(xì)胞中的表達(dá)，雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)miR-16-5p、lncRNA MEG3 和VGLL4 的結(jié)合，使用蛋白質(zhì)印跡檢測(cè)衰老相關(guān)標(biāo)志物（p21 和p16）的mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平，結(jié)果顯示與對(duì)照組相比，MEG3和VGLL4 在衰老細(xì)胞中的表達(dá)顯著上調(diào)，MEG3 和VGLL4 的敲低降低了衰老程度以及p21 和p16 的表達(dá)，MEG3 通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合抑制衰老A549 細(xì)胞中miR-16-5p 的表達(dá)，VGLL4 的表達(dá)受miR-16-5p 在衰老A549 細(xì)胞中的調(diào)控，MEG3 通過miR-16-5p/VGLL4 軸參與依托泊苷誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞衰老進(jìn)程。Wu JL 等[33]研究表明，lncRNA MEG3、乳腺癌1 號(hào)基因（Breast Cancer No.1 gene，BRCA1）在非小細(xì)胞肺癌組織和A549 細(xì)胞系中的表達(dá)顯著低于正常組，lncRNA MEG3 和BRCA1 在A549 細(xì)胞系中的過表達(dá)導(dǎo)致肺癌細(xì)胞凋亡增加。雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)表明，MEG3 可以通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-7-5p 形成lncRNA MEG3/miR-7-5p/BRCA1 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來調(diào)節(jié)BRCA1 的表達(dá)。總之，lncRNA MEG3 在非小細(xì)胞肺癌中顯著下調(diào)，它可以通過與miR-7-5p 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合來調(diào)節(jié)BRCA1 的表達(dá)。

3.2 lncRNA GAS5 生長(zhǎng)停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5（Growth arrest-specific transcript 5，GAS5）最早從NIH3T3 細(xì)胞中分離出來，位于染色體1q25，長(zhǎng)度約630 nt，GAS5 通過促進(jìn)多種細(xì)胞的生長(zhǎng)阻滯和凋亡而發(fā)揮抑癌作用[34]。研究發(fā)現(xiàn)[35]，它通過抑制糖皮質(zhì)激素介導(dǎo)的幾種應(yīng)答基因的誘導(dǎo)，在細(xì)胞中積聚并使細(xì)胞對(duì)凋亡敏感。除了調(diào)節(jié)多種癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移外，GAS5 下調(diào)也被認(rèn)為是癌癥化療耐藥的主要調(diào)節(jié)因子[36]。Chen L 等[35]的研究檢測(cè)了3個(gè)可能是GAS5 靶點(diǎn)的miRNA 的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)lncRNA GAS5 照射A549 細(xì)胞后，只有miR-21 受到影響，結(jié)果表明，雖然GAS5 過表達(dá)在正常情況下可以下調(diào)miR-21 的水平，但在電離輻射（ionizing radiation，IR）時(shí)這種抑制作用明顯增強(qiáng)，表明GAS5 與miR-21 之間的相互作用可能是一種IR 特異性反應(yīng)。PTEN 是PI3K/Akt 信號(hào)通路的抑制劑，PTEN/Akt軸是IR 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)控通路。該研究還發(fā)現(xiàn)miR-21 在PTEN 3'UTR 上有潛在的結(jié)合位點(diǎn)，GAS5 過表達(dá)或抑制miR-21 可使PTEN 水平升高，Akt 磷酸化水平降低，尤其是在IR 過程中，這說明lncRNA GAS5 通過競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性調(diào)節(jié)miR-21，進(jìn)而靶向到PTEN/Akt 通路，增強(qiáng)了A549 細(xì)胞的放射敏感性。該研究揭示了lncRNA GAS5 與非小細(xì)胞肺癌明顯的放射敏感性相關(guān)，在臨床放射治療中作為放射增敏劑或放射敏感性指標(biāo)有很大的潛力。磷酸賴氨酸磷酸組氨酸無機(jī)焦磷酸磷酸酶（phospholysinephosphohistidine inorganic pyrophosphate phosphatase，LHPP）可能會(huì)降低非小細(xì)胞肺癌的耐藥能力，LHPP 首次從豬腦組織中分離出來，可抑制人肝癌和宮頸癌[37，38]。Yang X 等[39]的研究證實(shí)，GAS5 在非小細(xì)胞肺癌組織和順鉑（DDP）耐藥非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中表達(dá)減少，且GAS5 表達(dá)增加與非小細(xì)胞肺癌患者的臨床病理特征呈負(fù)相關(guān)，GAS5 通過抑制EMT 進(jìn)展來抑制順鉑耐藥非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，GAS5 在體內(nèi)抑制非小細(xì)胞肺癌/DDP 腫瘤的生長(zhǎng)，GAS5 作為miR-217 的ceRNA 提高了順鉑耐藥非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中LHPP 的表達(dá)水平，從而抑制非小細(xì)胞肺癌順鉑耐藥、轉(zhuǎn)移和EMT 進(jìn)展。

4 總結(jié)

ceRNA 介導(dǎo)的基因之間相互調(diào)控是一種新興的研究領(lǐng)域，使人們對(duì)疾病尤其是腫瘤的探索中有了全新的認(rèn)識(shí)。隨著生物信息學(xué)分析技術(shù)的高速發(fā)展，lncRNA 作為ceRNA 調(diào)控miRNA 在非小細(xì)胞肺癌中的機(jī)制研究得到深入，未來會(huì)有更多種lncRNA與miRNA 被篩選出來，彼此形成ceRNA 調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，共同參與到肺癌的發(fā)病機(jī)制、診斷，為肺癌的診斷治療提供新方法。