趙瑜綜述，段勇審校

(1、昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院醫(yī)學檢驗科，云南 昆明650032；2、云南省實驗診斷研究所，云南 昆明650032；3、云南省檢驗醫(yī)學重點實驗室，云南 昆明650032)

肺癌是目前世界上公認的死亡率和發(fā)病率較高的一類癌癥，也是癌癥相關(guān)所致死亡的首要原因。根據(jù)2017中國癌癥最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計，肺癌成為中國發(fā)病率、死亡率雙率第一位的癌癥。而肺癌中又以非小細胞肺癌 （non-small cell lung cancer，NSCLC）占比最高，非小細胞肺癌的類型主要有鱗狀細胞癌、腺癌、大細胞癌等。盡管目前對NSCLC進行了多方面的研究，在診斷和治療中取得了一定程度的進展，如表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）和間變性淋巴瘤激酶（anaplasticlymphoma kinase，ALK）基因檢測和靶向治療，但由于NSCLC缺乏早期臨床表現(xiàn)且易發(fā)生轉(zhuǎn)移等特點，NSCLC年生存率約為11%[1]。肺癌的潛在分子機制相當復雜，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多與肺癌相關(guān)的基因突變，但是仍然無法闡釋所有臨床病例的發(fā)病機制，因此，進一步發(fā)現(xiàn)更精確的診斷及預后分子生物標志物和治療靶點對于肺癌的研究仍然至關(guān)重要[2]。

1 宣威肺癌概述

位于中國云南省東北部的宣威地區(qū)的肺癌發(fā)病率和死亡率在中國乃至全世界都位居前列[3]。宣威地區(qū)的肺癌高發(fā)形成了區(qū)域特異性，該地具有農(nóng)村發(fā)病率高于城市，女性發(fā)病率與男性差別不明顯，女性肺癌死亡率居于全國首位[4]，患病和死亡人口年齡提前，肺癌種類多為惡性程度較高的腺癌，患者預后極差等特點。這當中最值得關(guān)注的是該地男、女性肺癌死亡率分別是全國平均水平的4倍和8倍[5，6]。一般而言，因為男性吸煙的關(guān)系，男性肺癌死亡率通常高于女性，而在宣威地區(qū)，當?shù)嘏跃用窕静晃鼰?，但肺癌死亡率卻與男性相差不大。由于以上種種特殊情況使得該地區(qū)成為了肺癌研究的一個特殊區(qū)域。

目前大量研究及流行病學分析認為當?shù)厥覂?nèi)煙煤燃燒產(chǎn)生的空氣污染可能是導致當?shù)胤伟└甙l(fā)的主要原因[7，8]。云南省宣威地區(qū)目前是云南省最主要的產(chǎn)煤基地之一，當?shù)赜袛?shù)量眾多的小煤窯。宣威煤炭以龍?zhí)舵?zhèn)和來賓鎮(zhèn)產(chǎn)煤為主，而研究發(fā)現(xiàn)宣威地區(qū)煤炭中烴、硫、微量元素和礦物組成方面與云南省富源縣等地所產(chǎn)的煤存在顯著差異，其中揮發(fā)性的有機物質(zhì)是富源煤炭的5-10倍，石英的含量超過富源煤炭2倍以上[9]。最新的環(huán)境研究表明，二氧化硅和多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）的交互作用是導致宣威地區(qū)肺癌高發(fā)的直接原因[10]。在80年代以前，宣威當?shù)剞r(nóng)村多采用“火塘”燒火做飯，燃燒煤炭所產(chǎn)生的煙塵無法及時完整地排出室內(nèi)，造成較為嚴重的室內(nèi)空氣污染。宣威某些地區(qū)農(nóng)村女性肺癌發(fā)病率和死亡率高達400/10萬，她們雖未從事煤礦開采、煉焦，但每天在以燃煤為主要能源的室內(nèi)活動超過10h以上[11]，這提示長期暴露于多環(huán)芳烴類等室內(nèi)污染的居民患肺癌的風險增加[12，13]。同時，研究還發(fā)現(xiàn)雖然居民生活同樣使用煙煤，但由于使用煤源的不同，不同地區(qū)肺癌死亡率相差數(shù)倍至數(shù)十倍之多；即使是同一地區(qū)不同家族、同家族中有血緣關(guān)系的一級親屬與配偶家系間肺癌的發(fā)病風險差別也很大，肺癌流行具有明顯的家族聚集性，在肺癌的發(fā)生過程中基因變異可能起到了重要作用。在八十年代末期，宣威地區(qū)進行了改爐換灶等治理措施，使得室內(nèi)多環(huán)芳烴化合物的含量明顯降低，一段時間內(nèi)宣威地區(qū)的肺癌發(fā)病率有一定的下降，但仍未徹底改變宣威肺癌的高發(fā)病率和死亡率的現(xiàn)狀[14，15]。

由于宣威肺癌的獨特性，近年來關(guān)于宣威肺癌研究更多地集中在宣威肺癌的分子機制方面。但是肺癌的發(fā)生發(fā)展是一個多基因參與、多階段發(fā)展的極其復雜的病理過程，并伴有大量基因的異常表達，不同的基因相互作用形成復雜的分子網(wǎng)絡，共同調(diào)控腫瘤細胞的生物學過程，導致腫瘤的浸潤、侵襲、轉(zhuǎn)移等[16]，因此任何單一水平的研究都難以揭示肺癌發(fā)生發(fā)展的分子機制，只有綜合、系統(tǒng)的研究才有可能闡明。宣威肺癌獨有的地域性特點，更是環(huán)境與基因互相作用結(jié)果的典型。由于宣威肺癌特殊的高發(fā)病率及高死亡率嚴重威脅宣威地區(qū)乃至其他相似地區(qū)人口的生命健康，所以研究宣威肺癌發(fā)生發(fā)展的機制以及診斷和治療至關(guān)重要。隨著近年來分子生物學研究的飛速發(fā)展，目前對宣威肺癌分子機制的研究主要集中在基因多態(tài)性、 微小 RNA（microRNA，miRNA）、DNA的甲基化與損傷修復、基因拷貝數(shù)變異（CNVs）、長鏈非編碼 RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）以及信號通路等方面。

2 腫瘤相關(guān)lncRNA的研究進展

長鏈非編碼 RNA （Long non-coding RNA，lncRNA）是一類轉(zhuǎn)錄本長度超過200個核苷酸的非編碼RNA[17]，在哺乳動物基因組普遍被轉(zhuǎn)錄，它是由RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄而成的，因為缺乏開放讀碼框，所以lncRNA不具有編碼蛋白質(zhì)的功能，lncRNA在結(jié)構(gòu)特點和序列組成方面和編碼蛋白質(zhì)RNA的3’UTRs相似，其表達具有時空特異性。lncRNA的表達受到發(fā)育調(diào)控，具有組織和細胞特異性。研究表明lncRNA參與了X染色體沉默、基因組印記以及染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、干擾、核內(nèi)運輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過程[18]。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA的表達或功能異常與人類疾病的發(fā)生密切相關(guān)，這當中就包含了癌癥、退行性神經(jīng)疾病在內(nèi)的多種嚴重危害人類健康的重大疾病，具體表現(xiàn)為lncRNA在序列和空間結(jié)構(gòu)上的異常、表達水平的異常、與結(jié)合蛋白相互作用的異常等[19]。目前發(fā)現(xiàn)近43%的疾病相關(guān)單核苷酸多態(tài)性出現(xiàn)在編碼蛋白質(zhì)的區(qū)域之外，這揭示了lncRNA與疾病的密切相關(guān)性[20]。目前研究較明確與腫瘤相關(guān)的lncRNA有：MALAT-1、H19、HOTAIR、MEG3 與 ANRIL。

HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA （Hox transcript antisense RNA，HOTAIR）全長2158個堿基，首次被發(fā)現(xiàn)反式轉(zhuǎn)錄作用調(diào)控基因的表達，研究表明HOTAIR的表達水平與多種腫瘤（如乳腺癌、結(jié)直腸癌、肝癌、胰腺癌、喉癌等）的發(fā)生發(fā)展以及轉(zhuǎn)移預后密切相關(guān)，高表達的HOTAIR能抑制抑癌基因的表達，促進腫瘤復發(fā)轉(zhuǎn)移，而下調(diào)的HOTAIR表達則降低腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移侵襲能力，近期研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR可能通過競爭性結(jié)合miR23b并間接調(diào)節(jié)宮頸癌細胞中的MAPK1的表達從而促進宮頸癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[21]。

肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT-1) 屬lncRNA家族重要成員，2003年在非小細胞肺癌研究中被發(fā)現(xiàn)，近年來已逐步引起學者關(guān)注，研究發(fā)現(xiàn)MALAT-1在肺癌中明顯上調(diào)并且能夠促進非小細胞肺癌中的細胞增殖和遷移[22]。

人母系表達基因（maternally expressed gene3，MEG3）位于人染色體14q32.3[23]，在人的腦、腎上腺、胎盤、睪丸、肝臟等組織中均有MEG3的表達，而在多種人類癌癥組織及細胞株中檢測出MEG3呈低表達，研究還報道，MEG3基因的缺失能導致腦膜瘤[24]、胃癌[25]、宮頸癌[26-28]的發(fā)生，因此 MEG3被認為是腫瘤抑制因子。研究發(fā)現(xiàn)MEG3可能影響 TP53，MDM2，GDF15，RB1 等關(guān)鍵細胞周期調(diào)節(jié)因子的活性，參與癌癥的進展和化療敏感性[29]。

雖然肺癌診斷技術(shù)在不斷提高，但有學者指出仍有40%的NSCLC患者被診斷為局部進展期或晚期的肺癌，這些患者通常不能進行手術(shù)切除，預后較差[30]，因此對肺癌的快速、準確的診斷顯得尤為重要。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA在肺癌中的異常表達與肺癌的發(fā)生發(fā)展以及肺癌相關(guān)的mRNA、miRNA等有明確關(guān)系。且lncRNA具有較好穩(wěn)定性、高特異性和易獲得等優(yōu)點，這些優(yōu)點表明lncRNA有可能成為肺癌的潛在生物診斷標記物。研究這些lncRNA在NSCLC組織、血液中的表達，有助于研發(fā)特異性診斷標志物，提高NSCLC患者的檢出率。近年來研究對與肺癌相關(guān)的lncRNA日趨增加，目前主要集中于 HOTAIR[31，32]、HOXD-AS1[33]、XIST[34]、PVT-5[35]、PANDAR[36]等 lncRNAs 在 肺 癌 的 發(fā) 生發(fā)展中的功能與機制的研究。而目前針對宣威肺癌相關(guān)的lncRNA研究較少，但由于宣威肺癌的獨特性以及l(fā)ncRNA與肺癌發(fā)生的密切相關(guān)性，與宣威肺癌相關(guān)的lncRNA逐步成為研究熱點。

3 宣威肺癌相關(guān)lncRNA的研究

研究宣威肺癌相關(guān)的lncRNAs首先從發(fā)現(xiàn)宣威肺癌組織中與其相配對的癌旁組織中具有差異表達的lncRNAs入手。由于宣威肺癌患者組織的獲取有一定難度，因此對宣威肺癌的研究需要更深入廣泛的發(fā)掘。Li，Q[37]等通過LncRNAs芯片對5對云南宣威肺癌及癌旁組織中具有表達差異性的lncRNAs進行了篩選和分析，發(fā)現(xiàn)了6個在宣威肺癌組織及癌旁組織中差異表達且可能具有研究意義的 lncRNAs，SGOL1-AS1、SNHG4、PVT1、FENDRR、H19以及PWRN1。其中通過實時熒光定量PCR（real-time quantitative PCR，RT-PCR）技術(shù)驗證了這6個lncRNAs在33對宣威肺癌及癌旁組織中的表達水平。實驗發(fā)現(xiàn)在宣威地區(qū)肺癌組織SGOL1-AS1、SNHG4、PVT1 表 達 呈 上 調(diào) ， 而FENDRR、H19以及PWRN1表達呈下調(diào)，RT-PCR結(jié)果與芯片結(jié)果相符。研究證明目前應用lncRNA芯片來對宣威肺癌進行初步分析是相對可靠的。這6個lncRNAs中 H19、FENDRR、PVT1已經(jīng)在其他癌癥中被研究發(fā)現(xiàn)，但更多的像SGOL1-AS1、SNHG4、PWRN1等lncRNAs可能屬于宣威地區(qū)肺癌所特有的致病基因，目前并未有進一步研究，而宣威肺癌芯片檢測結(jié)果中包含了大量此類lncR鄄NAs，這提示lncRNA在宣威肺癌的研究具有較高的潛在研究價值。

對宣威肺癌相關(guān)lncRNA的進一步研究則集中在了FENDRR上。早期研究發(fā)現(xiàn)lncRNA FENDRR在胃癌中呈低表達并且與預后不良相關(guān)，lncRNA FENDRR在胃癌的進展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了重要的作用[38]。最近有研究證明lncRNA FENDRR在前列腺癌中同樣也呈低表達水平，并且可以通過結(jié)合miR-18a-5p來調(diào)節(jié)靶基因的表達，從而影響癌細胞的增殖和遷移等功能[39]。徐然[40]等通過研究證明，lncRNA FENDRR在非小細胞肺癌細胞株A549細胞中的過表達能夠顯著抑制A549細胞的增殖，并且通過流式細胞技術(shù)能夠檢測到FENDRR的過表達還能夠誘導細胞的凋亡。而陳冉[41]等通過RT-PCR技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)FENDRR在宣威肺癌細胞株XWLC-05細胞中的表達明顯低于A549細胞株中表達水平，這一實驗證明了lncRNA FENDRR在宣威肺癌可能存在更低的表達，甚至可能與宣威肺癌的高度惡性和預后不良具有相關(guān)性。進而通過在構(gòu)建慢病毒載體在XWLC-05細胞中過表達FENDRR，構(gòu)建了lncR鄄NA FENDRR的穩(wěn)定轉(zhuǎn)染株，運用MTS法、Tran鄄swell結(jié)合Matrigel膠法進行體外細胞功能研究，研究發(fā)現(xiàn)lncRNA FENDRR在宣威肺癌中具有明顯抑癌活性，并且可以通過調(diào)節(jié)相關(guān)的基因表達從而抑制細胞增殖、遷移和轉(zhuǎn)移等細胞功能。研究還發(fā)現(xiàn)lncRNA FENDRR參與了多條信號通路的調(diào)節(jié)，經(jīng)過生物信息學分析與檢索的到了更多l(xiāng)ncRNA FENDRR相關(guān)的分子機制，而這些富集基因的信號通路和分子機制很有可能圍繞lncRNA FENDRR為宣威肺癌的診療提供更新更深入的研究。

經(jīng)過對宣威肺癌與非宣威肺癌患者的血清進行對比檢測，發(fā)現(xiàn)在宣威肺癌患者的血清中l(wèi)ncR鄄NA FENDRR和lncRNA H19的表達水平呈下調(diào)趨勢，且H19的表達水平與患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況相關(guān)。并且當聯(lián)合檢測FENDRR與H19時，AUC（Area Under Curve）值明顯高于癌胚抗原（car鄄cinoembryonic antigen，CEA）的 AUC 值，這項研究更進一步證明FENDRR與H19的診斷價值高于傳統(tǒng)標志物，并且有可能作為宣威肺癌的潛在診斷標志物[42]。

空氣污染一直是我國嚴重的公共衛(wèi)生問題，據(jù)報道近年來與空氣污染密切相關(guān)的肺腺癌比例迅速增至60%以上，超過已被證實的主要和煙草中有毒物質(zhì)相關(guān)的肺鱗癌。研究證實PM2.5可以承載十幾種致癌物質(zhì)，其中苯并芘（Benzopyrene，BaP）等多環(huán)芳烴與肺癌的患病率呈明顯相關(guān)性。而早期關(guān)于宣威肺癌的研究證明[43-45]，宣威地區(qū)燃燒煙煤所導致的室內(nèi)和室外空氣污染可能是宣威肺癌發(fā)病的特殊性的原因之一。Ming-Ming Wei等[46]通過篩選來自宣威肺癌患者腫瘤組織中異常表達的lncRNAs，發(fā)現(xiàn)宣威地區(qū)患者異常表達的lncRNAs中l(wèi)ncRNA CAR10的表達上調(diào)遠高于對照（非煙煤燃燒地區(qū)的肺癌患者）組，進一步研究發(fā)現(xiàn)lncRNA CAR10的表達與宣威地區(qū)的空氣污染是相關(guān)的，CAR10通過與YB-1直接結(jié)合并且抑制蛋白酶體對YB-1的降解來上調(diào)YB-1的表達，從而引起EGFR/pEGFR，pAKT和pERK的上調(diào)來促使肺癌細胞體內(nèi)外的增殖。研究結(jié)果表明lncRNA在環(huán)境污染相關(guān)肺癌的發(fā)生具有很重要的作用。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代臨床治療手段的不斷進步和發(fā)展，個體化醫(yī)療以及靶向治療成為了針對癌癥更為有效的治療方法，而今分子生物學技術(shù)的飛速發(fā)展更是為癌癥的發(fā)生發(fā)展提供了更多研究方向。宣威肺癌以獨特的流行病學特征以及嚴重的空氣污染，為肺癌病因?qū)W和分子機制的研究提供了契機。如今越來越多的lncRNA不斷被發(fā)現(xiàn)，lncRNA的在疾病中所發(fā)揮的功能也越來越多地被發(fā)掘出來，并且lncRNA具有特異性、穩(wěn)定性以及易獲得性等優(yōu)點，使其可能成為診斷肺癌的分子生物學標記物，針對lncRNA的靶向診治措施也為宣威肺癌的研究提供了新的思路。但是，因為有關(guān)lncR鄄NA的靶向治療研究尚在起始階段，lncRNA的功能與其所涉及的機制都尚未完全清楚，所以需要對lncRNA進行更深入的研究和探索以發(fā)現(xiàn)更有效的靶點。