肺腺癌轉錄本1 及其信號通路與非小細胞肺癌的關系研究進展

王雅安，李標，田樹紅

1 海南醫學院第二附屬醫院胸外科，海口 570311；2 海南醫學院海南省藥物安全性評價研究中心

肺癌是全球癌癥相關死亡的主要原因，80%～85%為非小細胞肺癌（NSCLC）［1-2］。據統計，肺癌的發病率及死亡率呈逐年上升趨勢，嚴重威脅患者的生命安全［3-4］。肺癌早期癥狀隱匿，通常在晚期被發現，此時可能已發生侵襲和遠處轉移。長鏈非編碼RNA（LncRNA）肺腺癌轉錄本1（MALAT1）在NSCLC等多種腫瘤中過表達。然而，MALAT1 在NSCLC 發生、發展中的確切機制尚不清楚。本文對MALAT1及其信號通路與NSCLC 的關系進行綜述，重點闡述了MALAT1與NSCLC發生、發展相關的信號通路。

1 MALAT1的結構及功能

1.1 MALAT1 的結構與生物成因 MALAT1 是一種lncRNA，位于11q13，是第一個被確定為早期NSCLC 獨立預后生物標志物的lncRNA。MALAT1因其在預測早期NSCLC 轉移和生存的臨床意義而得名。MALAT1在其3'端具有已知且保守的三螺旋三級結構，協變分析還支持三螺旋區域附近的其他特定二級結構［5］。MALAT1 在人類各種類型細胞和正常組織中廣泛表達，在NSCLC 中表達上調。MALAT1 參與多種分子信號通路的調節，如MALAT1/miR-491-5p/泛素偶聯酶2C（UBE2C）通路、MALAT1/miR-185-5p/鼠雙微體4（MDM4）、MALAT1-叉頭框蛋白P3（FOXP3）-軋棉廠復合亞基1（GINS1）軸、MALAT1/miR-374b-5-p/富含絲氨酸/精氨酸的剪接因子7（SRSF7）軸、MALAT1/miR-200a/鋅指E 盒結合同源盒因子（ZEB）軸，導致NSCLC 細胞增殖、死亡、遷移、侵襲、免疫、血管生成和致瘤性的改變。

1.2 MALAT1 在肺穩態中的作用 肺穩態是指維持肺的正常結構和功能所必需的生理過程和細胞活動的平衡，包括氣道、肺泡、血管和肺組織其他組成部分的正常功能。MALAT1 參與氣體交換、免疫防御、氣道清除以及適當的細胞生長和分化等肺穩態的關鍵過程。MALAT1 在肺內上皮細胞、平滑肌細胞、成纖維細胞和免疫細胞中表達，調節細胞，增殖、遷移、凋亡、上皮-間充質轉化（EMT）過程［6］，與肺部疾病（哮喘、慢性阻塞性肺疾病和癌癥）進展相關［7］。MALAT1提供靶點來調節肺部的平滑肌細胞和上皮細胞增殖、凋亡，以限制肺血管和氣道重塑。相關機制如下：①siRNA 沉默氣道平滑肌細胞中的MALAT1 后，細胞中的半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶3、促凋亡蛋白Bax、上皮鈣黏蛋白表達上調；神經鈣黏蛋白、Bcl-2 和β 連環蛋白的表達下調，導致細胞活力、遷移和侵襲能力降低，并誘導細胞凋亡［8］。②MALAT1 可通過下調miRNA-216a 表達來促進氣道重塑，導致氣道阻塞［8］。③MALAT1 抑制mRNA帽結合蛋白表達，并激活Akt途徑，促進血小板源性生長因子BB 誘導的氣道平滑肌細胞增殖和遷移［9］。④敲低MALAT1，可調節miRNA-133a/賴氨酸受體2軸來保護支氣管/氣管平滑肌細胞免受損傷［10］。⑤MALAT1 介導肺泡上皮細胞和抗原呈遞細胞（DC）間的串擾，影響DC 成熟、凋亡、趨化性及其因子的產生［11］。⑥MALAT1 通過抑制miR-503/TLR4信號軸促進肺動脈平滑肌細胞增殖和遷移，并抑制其凋亡［12］。⑦MALAT1與miR-30c-5p結合影響下游靶點如細胞生長因子、N6-甲基腺苷RNA 結合蛋白2 的靶標和自噬來調節肺泡上皮細胞EMT［13］。⑧MALAT1 通過與miR-204 結合并釋放ZEB1 促進支氣管上皮細胞EMT［14］。

2 MALAT1在NSCLC診斷中的應用

MALAT1 是一種相對穩定的RNA 轉錄本，半衰期為9～12 h，這可能是由于其3′端具有三重螺旋結構。半衰期長使MALAT1極易在腫瘤組織和體液中被檢測到。研究表明，在NSCLC 中，MALAT1 的高表達與腫瘤轉移、TNM 分期、血管侵犯、分化和復發顯著相關［15］。

RONG 等［16］發現，NSCLC 患者血清外泌體中的MALAT1 水平較高，這表明外泌體衍生的MALAT1也可反映NSCLC 細胞的生物學變化。ZHANG 等［17］發現，NSCLC 患者血清外泌體中MALAT1 的表達上調，且外泌體MALAT1 的水平與腫瘤分期和淋巴結轉移呈正相關。表明，外泌體中的MALAT1 也可作為一種基于血清的腫瘤生物標記物來診斷和預測NSCLC。液體活檢通過檢測游離的循環腫瘤細胞、循環腫瘤DNA 片段、循環RNA 和外泌體中的腫瘤相關指標［18］，對癌癥的早期診斷具有重要意義。其優勢在于取樣無創，減少活組織檢查的危害。但血液中MALAT1 的表達水平較低，靈敏度差［19］。RTPCR 檢測血液中的MALAT1 雖然取得了進展，但操作復雜、所需血清量大、設備昂貴。CHEN 等［20］研究表明，基于新型超靈敏絲網印刷碳電極（SPCE）的電化學生物傳感器檢測血液中的MALAT1，更加快速、靈敏、價格低廉，這為MALAT1 在NSCLC 診斷中的廣泛應用提供了可能。

3 MALAT1相關信號通路與NSCLC發生、發展的關系

3.1 MALAT1/miR-202 通路 MALAT1 通過下調miR-202 的表達，促進NSCLC 增殖和侵襲。miR-202通過抑制STAT3 的活性降低NSCLC 細胞活力，削弱了細胞的遷移能力和侵襲性［21］。雙熒光素酶報告實驗證實miR-202 直接與MALAT1 的3'-UTR 結合。與MALAT1-WT 質粒和miR-202 mimics 共同轉染的HEK293T 細胞的熒光素酶活性顯著降低，而與MALAT1-Mut 質粒和miR-202 mimics 共同轉染的細胞則無變化。這表明MALAT1的3'-UTR 與miR-202是互補配對的。此外，MALAT1 和miR-202 在Ago2顆粒中都有富集。RNA 牽引實驗表明，過表達miR202 的細胞特異性地降低了內源性MALAT1 表達。敲除MALAT1 會升高miR-202 的表達，但異位表達MALAT1會降低miR-202的表達，表明MALAT1對miR-202 有負向調控作用。此外，與鄰近的正常組織相比，miR-202 在NSCLC 組織中的表達明顯下調。在NSCLC 中，miR-202 與MALAT1 的表達呈反比。MALAT1 通過靶向miR-202 促進NSCLC 細胞增殖、遷移［22］。

3.2 MALAT1/miR-185-5p/MDM4 MALAT1 通過調節miR-185-5p/MDM4 軸加速NSCLC 進展。MDM4 是p53 腫瘤抑制因子的反向調節因子，可促進NSCLC 進展，在NSCLC 中作為miRNA（miR-1205、miR-34a-5p）的靶標。MDM4 在NSCLC 組織和細胞中表達上調，MDM4 的豐度與NSCLC 組織中MALAT1 水平呈正相關，敲低MDM4 阻礙NSCLC 細胞增殖、遷移、侵襲，促進細胞凋亡。MDM4 過表達可部分推翻MALAT1 沉默誘導的NSCLC 增殖、遷移、侵襲、凋亡的影響。表明MALAT1可能通過升高MDM4 表達來調節NSCLC 的進展。miR-185 可誘導NSCLC 細胞停滯于G1期［23］。miR-185-5p 表達上調抑制NSCLC 細胞增殖、遷移和侵襲，促進其凋亡［24］。雙熒光素酶報告實驗證明，miR-185-5p 是MALAT1的靶標；在NSCLC 細胞中miR-185-5p 被MALAT1 反向調節，這意味著MALAT1 可能通過miR-185-5p參與NSCLC 進展。miRNA 可通過mRNA 降解或靶基因的翻譯抑制來調節基因表達［25］。miR-185 可通過靶向Kruppel 樣因子7 或小鼠胸腺瘤病毒癌基因同源物來阻礙NSCLC 的惡性行為進展。此外，miR-185-5p 模擬物可通過海綿促鐵蛋白靶標抑制NSCLC 細胞增殖。 miR-185-5p 靶向MDM4 和MALAT1的過表達可部分逆轉miR-185-5p模擬物對MDM4的影響。敲低MALAT1可能通過上調NSCLC中miR-185-5p 表達和降低MDM4 表達來抑制NSCLC 細胞生長、轉移，促進細胞凋亡，從而抑制NSCLC的進展［26］。

3.3 MALAT1-FOXP3-GINS1 軸 MALAT1 調節FOXP3 泛素化，影響GINS1 轉錄并驅動NSCLC 細胞增殖。FOXP3 屬于叉頭/翼螺旋轉錄因子家族，為NSCLC 中GINS1 轉錄的關鍵轉錄因子［27］，FOXP3 的活性通過磷酸化、乙酰化、泛素化和甲基化進行精細修飾。GINS1 是DNA 復制叉上Cdc45-Mcm-GINS 解旋酶的一部分，在DNA 復制起始和延伸中起關鍵作用。GINS1 在NSCLC 中高表達。穩定敲除MALAT1可在體外和體內降低GINS1 啟動子活性，抑制NSCLC細胞增殖。將GINS1啟動子報告質粒瞬時轉染到MALAT1 沉默的細胞中，沉默MALAT1 顯著降低GINS1 啟動子活性，FOXP3 位點A、B 突變體的啟動子活性部分降低，表明FOXP3 直接結合GINS1 的啟動子。MALAT1 的兩個區域優先與FOXP3 結合，其ZF、LZ 結構域都可與STUB1 相互作用。MALAT1干擾了STUB1-FOXP3 的相互作用，從而減少了STUB1介導的FOXP3泛素化和降解［28］。

3.4 MALAT1/miR-374b-5-p/SRSF7 軸 MALAT1在體外和體內通過miR-374b-5-p/SRSF7 軸促進NSCLC 的進展。miR-374b-5p 在NSCLC 組織中表達下調。功能實驗表明miR-374b-56 的過表達抑制了NSCLC 細胞增殖、遷移和侵襲，并促進細胞凋亡。富含絲氨酸/精氨酸的剪接因子7（SRSF7）是富含絲氨酸/精氨酸的蛋白質家族的一員，在調節基因表達方面起至關重要的作用。SRSF7 可以特異性結合RNA，并參與各種前mRNA 的選擇性剪接。SRSF7在NSCLC 組織中上調，且NSCLC 組織中SRSF7 mRNA 表達與MALAT1 表達呈正相關。SRSF7 過表達增強了MALAT1 對NSCLC 細胞的作用。以上結果表明MALAT1 通過調節SRSF7 表達在NSCLC 中發揮促腫瘤作用。SONG 等［29］通過生物信息學分析預測miR-374b-5p 是MALAT1 的靶標，并用雙熒光素酶報告基因實驗加以證實。miR-374b-5p 直接靶向下調SRSF7表達，而MALAT1通過靶向miR-374b-56上調SRSF7表達，從而促進NSCLC的發展。

3.5 MALAT1/miR-200a 軸 LncRNA MALAT1 作為miR-200a海綿促進NSCLC細胞增殖。miRNA-200家族由五個成員組成，包括miR-200a、miR-141、miR-200b、miR-200c 和miR-429。熒光素酶報道基因測定顯示MALAT1 和miR-200a 間存在直接結合位點。miR-200 家族成員通過直接靶向鋅指E-盒結合同源盒因子1（ZEB1）和2（ZEB2）來抑制EMT。ZEB1 和ZEB2 通過與E 盒元件結合來抑制miR-200啟動子的活性，提示ZEB 和miR-200 間存在反饋回路。MALAT1 過表達的NSCLC 細胞中ZEB1 相對表達上調，但miR-200a 抑制劑并未抑制其高表達。MALAT1 通過與miR-200a 相互作用最終促進NSCLC 細胞增殖。因此miR-200a/MALAT1 軸可以作為NSCLC的治療靶點［30］。

MALAT1 可能在NSCLC 病理生理學中具有重要作用，可通過多種途徑介導NSCLC 的發生、發展和治療。但目前仍面臨不少問題，如MALAT1 的改變是否有觸發因素，MALAT1 的不同轉錄本是否具有不同的功能等。MALAT1 敲除小鼠在發育、基因表達和生理功能上均未引起明顯表型，這與MALAT1 在體外參與NSCLC 的發生、發展不一致，因此需進一步探索。深入了解MALAT1 在NSCLC中的作用和調控機制，可為NSCLC 的診斷和靶向治療提供新方向。