李夢恩 綜述，白 松 審校

(昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院干療科，昆明 650032)

LncRNA與大腸癌發(fā)生發(fā)展關系的研究進展

李夢恩 綜述，白 松△審校

(昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院干療科，昆明 650032)

長鏈非編碼RNA；大腸腫瘤；基因表達；診斷

大腸癌是惡性程度很高的消化道腫瘤，由于早期不易發(fā)現(xiàn)且病死率高，手術、放化療及生物治療預后不佳，因此早診斷、早發(fā)現(xiàn)、早治療顯得尤為重要。長鏈非編碼RNA(LncRNA)是近年來分子生物學領域新的研究熱點，已經在多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)其異常表達并且異常表達與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉移、復發(fā)及預后等方面密切相關。本文重點探討致癌型LncRNA和抑癌型LncRNA對大腸癌發(fā)生、發(fā)展的影響，以期為大腸癌的早期診斷及治療提供理論依據(jù)。

1 概 述

1.1大腸癌 大腸癌是極為常見的消化道惡性腫瘤，包括直腸癌和結腸癌。在世界范圍內，其患病率與發(fā)病率僅次于肺癌、胃癌，居于惡性腫瘤第3位，其病死率在癌癥引起死亡病例中居于第4位[1]。目前，臨床上對于大腸癌的治療方法主要以手術為主，輔以放化療及生物治療，但由于缺乏有效的早期診斷方法及治療靶點，80%的患者就診時已屬中晚期，致使治療效果極其不佳?；诖竽c癌具有患病率高、漏診率高、治療難度大、預后差等特點，針對其更為有效的早期診斷與靶向治療策略亟須建立[2]。

1.2LncRNA LncRNA是一類在真核細胞內被普遍轉錄的長度超過200個核苷酸的功能性RNA分子，位于細胞核內或胞漿內，但不具有或很少具有蛋白編碼功能，缺乏明顯的開放閱讀框，是RNA聚合酶Ⅱ轉錄的副產物。隨著大規(guī)模基因組學的發(fā)展，依據(jù)LncRNA與蛋白編碼基因的相對位置關系，大致可以將其分為5類：反義長非編碼RNA、內含子非編碼RNA、基因間長非編碼RNA、啟動子相關LncRNA、非翻譯區(qū)LncRNA[3]。

2 LncRNA的作用機制及其在腫瘤中的異常表達

2.1LncRNA的作用機制 LncRNA在生物發(fā)育的部分階段中產生，具有組織或細胞特異性，與X染色體沉默、染色體結構動態(tài)變化、端粒生物學、亞細胞結構組成、基因組印記、劑量補償效應等多種生命過程有關[4]。隨著轉錄組研究計劃的大規(guī)模啟動及芯片技術的進步，關于LncRNA的研究越來越多,也取得了顯著進展，LncRNA成為分子生物學研究領域中一個全新的熱點。目前發(fā)現(xiàn)的LncRNA接近10 000個，大量的實驗證據(jù)表明，LncRNA具有多樣的調控模式(圖1)，主要通過與蛋白質、DNA或RNA相互作用，在表觀遺傳水平、轉錄水平和轉錄后水平調控基因的表達，參與X染色體沉默、基因組印記及染色質修飾、轉錄激活、轉錄干擾、核內運輸?shù)榷喾N重要的生物學過程[5]。

圖1 LncRNA作用機制

2.2LncRNA在腫瘤中的異常表達 研究表明，LncRNA影響細胞內信號轉導途徑和生物體發(fā)育過程中的信號轉導通路，并且其超保守元件在人類腫瘤細胞中存在廣泛表達。因此,它們的正常表達在個體發(fā)育中發(fā)揮重要作用，而異常表達則會導致細胞發(fā)生惡性轉化。肺腺癌轉移相關轉錄子1(MALAT-1)與肺鱗狀細胞癌預后不良相關[6];Hox反義RNA(HOTAIR)與原發(fā)性乳腺癌的轉移和預后密切相關[7]；一個典型的內含子型LncRNA萌芽同源物4內含子轉錄本1(SPRY4-IT1)的異常表達與神經母細胞瘤的浸潤能力和黑色素瘤相關[8]；尿路上皮癌抗原(UCA1)與膀胱癌細胞的增值能力和侵襲能力相關[9]；SRA與葡萄糖攝取、細胞信號轉導、T3激素的產生和腫瘤浸潤轉移有關[10]；LncRNA LOC285194和LncRNA BC040587與惡性骨肉瘤的發(fā)生密切相關且這兩個LncRNA具有腫瘤抑制作用[11]。

3 LncRNA與大腸癌發(fā)生發(fā)展的研究進展

3.1致癌型LncRNA與大腸癌

3.1.1PRNCR1 Yang等[12]用實時定量聚合酶鏈式反應(qRT-PCR)方法檢測PRNCR1在63例大腸癌患者癌組織和癌旁組織的表達發(fā)現(xiàn)，與癌旁組織相比，該基因在大腸癌組織中的表達較高，平均增加10.55倍(P=0.006)；而且，該基因高表達的水平與腫瘤體積呈正比(P<0.05)。研究發(fā)現(xiàn)，以受試者工作特征曲線(ROC)為基礎，該基因的ROC曲線下面積(AUC)是0.799，而傳統(tǒng)生物標記物癌胚抗原、糖類抗原CA199的AUC是0.651，表明其可能作為診斷更敏感的生物標記物；進一步用反義寡核苷酸敲除PRNCR1的研究發(fā)現(xiàn)，該基因敲除可以誘導細胞周期停滯在G0/G1期，使S期的細胞比例明顯降低，導致大腸癌細胞增殖能力明顯被抑制；但是，該基因敲除卻不能影響細胞凋亡及其侵襲能力。

3.1.2KCNQ1OT1 Sunamura等[13]在研究中發(fā)現(xiàn)，KCNQ1OT1是位于染色體11p15.5上的反義LncRNA。在大腸癌細胞中，KCNQ1OT1轉錄水平明顯增加，并且細胞核中β-連環(huán)蛋白過度蓄積。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，β-連環(huán)蛋白直接與KCNQ1OT1的啟動子結合而促進其表達。另一方面，β-連環(huán)蛋白被敲除，導致該基因表達減少，而受該基因調節(jié)的mRNA(SLC22A18 和 PHLDA2)的表達增加。P21是基因間的長鏈非編碼RNA，即lincRNA-p21，其能夠抑制β-連環(huán)蛋白信號的活性，從而降低腫瘤干細胞的生存能力、自我更新及糖酵解等，進而抑制大腸癌的發(fā)生[14]。

3.1.3HOTTIP Ren等[15]用qRT-PCR方法對156例大腸癌組織和21例鄰近癌旁組織測定HOTTIP的表達，研究指出，HOTTIP在大腸癌組織中的表達明顯比鄰近癌旁組織高(P<0.01)；而且，研究還發(fā)現(xiàn)，該基因表達與患者年齡、性別、吸煙史、飲酒史及分化的關系差異無統(tǒng)計學意義(P=0.764、0.776、0.415、0.894和0.418)，但與T分期 (T1～2與T3～4對比,P=0.001)、臨床分期 (Ⅰ～Ⅱ期與Ⅲ～Ⅳ期對比,P=0.003)、遠處轉移(無轉移與早期轉移對比,P=0.014)、不良預后(P=0.001)等有關；此外，通過多變量分析發(fā)現(xiàn)，HOTTIP過表達可能是大腸癌預后不良的獨立的影響因素(P=0.017)。

3.1.4MALAT1 Ji等[16]在研究MALAT1與大腸癌的關系時指出，體外基因的過表達能促進大腸癌細胞增殖和細胞遷移，在裸鼠中則能夠促進腫瘤生長和遠處轉移。更深入的機制研究發(fā)現(xiàn)，其與抑癌基因(SFPQ，即多嘧啶序列剪接因子)和原癌基因(PTBP2，即多嘧啶序列結合蛋白2)有關，MALAT1能夠結合SFPQ致使SFPQ/PTBP2復合物釋放出原癌基因PTBP2。SFPQ的分離使PTBP2增加，進而促進細胞增殖和細胞遷移，而SFPQ對MALAT1的調節(jié)起到很大的作用。此外，在大腸癌組織中，MALAT1和PTBP2是過表達的，其與大腸癌的侵襲能力及遠處轉移密切相關。但是，實驗證明，SFPQ在癌組織和癌旁組織是不表達的。由此推測，MALAT1可能是預測腫瘤轉移和預后新的因子，MALAT1和SFPQ之間的相互作用關系可能作為新的藥物作用靶點。

3.1.5UCA1 Han等[17]用qRT-PCR方法檢測大腸癌組織和癌旁組織及大腸癌細胞系和正常細胞系UCA1表達水平，實驗證實，在大腸癌組織及大腸癌細胞系中，UCA1表達水平明顯增加。進一步在體外實驗中驗證UCA1與大腸癌臨床病理特征的潛在聯(lián)系時發(fā)現(xiàn)，UCA1的表達水平與腫瘤大小、腫瘤浸潤深度呈正相關，與組織分化程度、預后呈負相關。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在大腸癌細胞中，UCA1能夠影響細胞增殖、細胞凋亡、細胞周期進程。這些研究表明UCA1在大腸癌分子病因學中發(fā)揮重要的作用，可能對大腸癌的診斷、進展及治療有指導意義。

3.1.6其他致癌型LncRNA與大腸癌 Sun等[18]發(fā)現(xiàn)TUG1過表達可以增加大腸癌細胞集落形成、侵襲、遷移能力并通過影響上皮間葉細胞間轉換促進其遠處轉移。Shi等[19]發(fā)現(xiàn)XLOC_006844、LOC152578和XLOC_000303在大腸癌患者中表達明顯上調，表明這3個LncRNAs可能作為預測大腸癌發(fā)生的潛在的生物學標記。Liu等[20]發(fā)現(xiàn)DANCR在大腸癌組織中表達增加(與正常組織P<0.05)，其高表達與TNM分期、組織學分級、淋巴結轉移等有關(P<0.05)，總生存率與無病存活率比低表達的低(P<0.05)。Iguchi等[21]研究發(fā)現(xiàn)LncRNA-ATB高表達明顯與腫瘤大小、腫瘤浸潤深度、淋巴血管侵犯、淋巴結轉移呈正相關，與預后呈負相關；而且，在大腸癌肝轉移患者該基因表達明顯增高，表明該基因與大腸癌的進展及不良預后有明顯相關。

3.2抑癌型LncRNA與大腸癌

3.2.1MEG3 Yin等[22]用qRT-PCR方法通過對62例大腸癌患者癌組織和癌旁組織分析發(fā)現(xiàn)，MEG3低表達明顯與組織分化程度低、腫瘤浸潤層次深、腫瘤淋巴結轉移進展分級(TNM)有關；多變量分析顯示MEG3可以作為總生存率獨立的危險因子；進一步體內和體外的實驗研究表明，MEG3過表達能夠顯著抑制大腸癌細胞的增殖。實驗證實，MEG3是通過調節(jié)大腸癌細胞增殖擴散進而影響大腸癌的發(fā)生、發(fā)展。

3.2.2RP11-462C24.1 Shi等[23]在預實驗中收集92例大腸癌患者的腫瘤標本和臨床病例，用Microarray Assay方法對大腸癌癌組織和鄰近正常組織、有遠處轉移的大腸癌和無遠處轉移的大腸癌的全LncRNA基因組表達譜進行分析時發(fā)現(xiàn)，與鄰近正常組織相比，RP11-462C24.1在大腸癌癌組織中表達較低(P<0.01)；有遠處轉移的大腸癌比沒有遠處轉移的大腸癌該基因表達水平更低 (P=0.049)；也就是說，RP11-462C24.1的表達水平隨著大腸癌惡性程度的增加而減少。此外，RP11-462C24.1的低表達明顯與大腸癌遠處轉移有關 (P=0.011)，RP11-462C24.1的AUC分別是0.78(大腸癌癌組織與鄰近正常組織)和0.65(沒有遠處轉移與有遠處轉移)，多變量分析發(fā)現(xiàn)RP11-462C24.1是大腸癌預后的獨立的預測因子(P=0.005)，K-M分析發(fā)現(xiàn)RP11-462C24.1表達較低的患者的無病生存率較低(P<0.01)。綜上可知，RP11-462C24.1作為大腸癌潛在的預后新標記物，為大腸癌的診斷提供了新的依據(jù)。

3.2.3ncRuPAR Yan等[24]對105例大腸癌標本用自身對照實驗研究，qRT-PCR和免疫組織化學法檢測ncRuPAR 和蛋白酶激活受體1(PAR-1)的表達及其之間的相互關系，將實驗獲得數(shù)據(jù)與臨床病理結果聯(lián)系起來，用ROC分別評估ncRuPAR 和PAR-1的診斷價值。研究結果表明，與鄰近正常組織相比，ncRuPAR在大腸癌組織中表達明顯降低，而PAR-1 的mRNA在大腸癌組織中表達明顯升高。ncRuPAR表達明顯與淋巴結轉移、遠處轉移、Duck分級、細胞分化、TNM分期等有關，可能與PAR-1的mRNA的水平和EI 評分呈負相關。ncRuPAR的AUC是0.81[95%置信區(qū)間(CI):0.75～0.87]，靈敏度為 97.14%，特異度為65.87%，預測大腸癌的準確率為82.86%。

3.2.4LOC285194 Qi等[25]為了檢測LOC285194在大腸癌患者中的表達及其表達水平與現(xiàn)有患者的臨床病理特征、生存情況的關系，用qRT-PCR檢測81例隨訪了5年的大腸癌患者癌組織和癌旁組織、大腸癌細胞系及正常腸道黏液細胞中LOC285194的表達，然后分析LOC285194與現(xiàn)有大腸癌患者的臨床病理特征、臨床結局可能存在的關系。發(fā)現(xiàn)LOC285194在腫瘤組織和大腸癌細胞系中的表達明顯低于癌旁組織和正常腸道黏液細胞(P<0.01)。而且，LOC285194的低表達與腫瘤體積大(P=0.015)、腫瘤分期高(P=0.034)、更易遠處轉移(P=0.046)相關。K-M分析發(fā)現(xiàn)LOC285194低表達的患者的無病生存率低(P=0.010)。此外，多變量分析揭示該基因表達降低是針對疾病生存的獨立預測因子。該基因可能作為大腸癌新的預測指標，可能作用于基因治療和診斷的潛在的治療靶點。

3.2.5其他抑癌型LncRNA與大腸癌 Yin等[26]發(fā)現(xiàn)GAS5在大腸癌細胞中低表達，其能影響細胞增殖，作為生長調節(jié)因子可能影響大腸癌的預后；Han等[27]在篩選與大腸癌淋巴結轉移相關的LncRNAs實驗時發(fā)現(xiàn)，在大腸癌淋巴結轉移的淋巴結組織中，AK307796、ENST00000425785和AK021444 明顯被上調，ENST00000465846明顯被下調，表明這些異常表達的LncRNAs可能與大腸癌淋巴結轉移有關。Hu等[28]通過實驗證明3種LncRNAs包括AK123657、BX648207、BX649059能夠抑制大腸癌細胞株的增殖。

4 展 望

大量流行病學與臨床試驗研究發(fā)現(xiàn)，大腸癌是一類具有遺傳性質的惡性腫瘤。雖然大量研究揭示了LncRNA與大腸癌的發(fā)生、發(fā)展關系密切，但由于LncRNA近期才引起人們的重視，其在大腸癌方面的研究還極為有限。要進一步明確LncRNA與大腸癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤、預后等方面的關系并服務于臨床的診斷與治療，則需要后期更全面、更長遠、更有效的研究來闡明它們之間的聯(lián)系。

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R604

A

1671-8348(2017)31-4444-04

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.31.045

李夢恩(1990-)，住院醫(yī)師，碩士，主要從事大腸癌方面的研究?！?/p>

，E-mail:baisong523@163.com。

2017-04-18

2017-07-06)