李 欣 侯 敢 黃迪南

宮頸癌(cervical cancer，CC)作為最常見的婦科惡性腫瘤之一，在女性癌癥相關(guān)的死亡中僅次于乳腺癌。在診斷的時候，80%的患者已經(jīng)發(fā)展浸潤性癌，而且患病的年齡也在年輕化。由于復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，宮頸癌仍具有很高的發(fā)生率和病死率[1]。因此，尋找可靠的腫瘤標(biāo)志物以及新的靶向治療手段對于提高患者的生存率意義重大。許多長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)已被證實在宮頸癌和其他癌癥中起著重要的調(diào)控作用。

一、lncRNAs作為宮頸癌的新型主要調(diào)節(jié)劑

lncRNA是由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，非蛋白編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)家族中長度> 200個核苷酸的長ncRNA。起初被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“噪音”，不具有生物學(xué)功能。但近年來的研究表明，lncRNAs已經(jīng)成為新型的主要調(diào)節(jié)劑，活躍于各種實體瘤和血液惡性腫瘤的治療起始、進(jìn)展和反應(yīng)等[2]。截至2018年5月，使用lncRNA和宮頸癌作為關(guān)鍵詞在PubMed和中國知網(wǎng)中搜索產(chǎn)生了十幾種已在宮頸癌中單獨檢測的lncRNAs(表1)[3～21]。它們具有很大的描述性和相關(guān)性，這些文章突出了lncRNA在宮頸癌中的關(guān)鍵作用。被探討的這些lncRNAs調(diào)節(jié)宮頸癌的關(guān)鍵細(xì)胞過程，如凋亡、增殖和侵襲。此外，這些lncRNA表達(dá)失調(diào)與宮頸癌患者的轉(zhuǎn)移，晚期病理分期和預(yù)后不良等相關(guān)。其中，lncRNA 同源盒基因轉(zhuǎn)錄物反義RNA(homeobox gene transcript antisense RNA，HOTAIR)對宮頸癌作用的吸引了研究者們的強烈關(guān)注[3～10]。在此筆者回顧HOTAIR在宮頸癌中的最新文獻(xiàn)，強調(diào)其在宮頸癌中的表達(dá)意義及調(diào)節(jié)的分子機制。宮頸癌相關(guān)lncRNAs生物學(xué)功能以及與這些lncRNAs相關(guān)的臨床特征見表1。

二、發(fā)現(xiàn)HOTAIR基因

人類同源盒基因(homeobox gene, HOX)編碼轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)基因，主要包括HOXA、HOXB、HOXC及HOXD 4類，在胚胎發(fā)育中起重要作用。HOTAIR是由Rinn等[22]首次發(fā)現(xiàn)的一條以反式作用沉默染色質(zhì)調(diào)控基因表達(dá)的特殊lncRNA。人HOTAIR基因位于第12號染色體上HOXC簇中HOXC11和HOXC12之間的基因間區(qū)域(圖1)[23]。其主要轉(zhuǎn)錄物是從6449bp基因座轉(zhuǎn)錄，并由6個外顯子(5個短外顯子和1個長外顯子)組成的2364bp RNA。

HOTAIR在5′端能夠招募多克隆抑制復(fù)合物2(polyclonal inhibition complex，PRC2)來抑制同源框基因D簇(HOXD)的表達(dá)[24]。組蛋白修飾對于轉(zhuǎn)錄激活至關(guān)重要，PRC2含有zeste homolog 2(EZH2)增強子，這是一種組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶，可通過組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化(histone H3 27th lysine trimethylation，H3K27me3)標(biāo)記轉(zhuǎn)錄抑制基因。HOTAIR與基因組中富含GA的基序結(jié)合，以形成PRC2占位的廣泛結(jié)構(gòu)域和隨后的H3K27me3。其3′端結(jié)合到含有賴氨酸特異性脫甲基酶1(lysine-specific demethylase 1，LSD1)的復(fù)合物上，LSD1是一種組蛋白脫甲基酶，并通過組蛋白H3第4位賴氨酸二甲基化(histone H3 4th lysine demethylation，H3K4me2)作用使基因表達(dá)失活。HOTAIR功能詳情見圖2。小鼠HOTAIR基因的缺失導(dǎo)致HOXD簇的去阻遏，其與HOXD基因啟動子處H3K27me3的占據(jù)減少以及由EMT.上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化； MALAT1.肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本;ANRIL.位點反義非編碼RNA；UCA1.尿路上皮癌抗原l；SRA.類固醇受體RNA激活因子轉(zhuǎn)錄本；H19.母系印記基因轉(zhuǎn)錄本；lincRNA-p21.大基因間非編碼RNA；MEG3.母系表達(dá)基因3；TUSC8.抑癌候選基因8；GAS5.生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5；lncRNA-LET.腫瘤低表達(dá)的lncRNA。↑表示增加，↓表示降低于HOTAIR介導(dǎo)的PRC2和LSD1募集的喪失而增加的H3K4me2的占據(jù)相關(guān)[25]。

表1 lncRNAs調(diào)節(jié)宮頸癌的概況

圖1 HOTAIR在人類12號染色體上的位置

圖2 HOTAIR功能的示意圖SUZ12、EED和EZH2是PRC2綜合體的3個組成部分； CoREST、REST和LSD1是LSD1 / CoREST / REST復(fù)合體的3個組件

三、HOTAIR在宮頸癌中的表達(dá)

國內(nèi)外多項研究表明，無論與癌旁組織或細(xì)胞，還是與非腫瘤組織或細(xì)胞，亦或是與宮頸上皮內(nèi)瘤變的組織比較，HOTAIR在宮頸癌組織和細(xì)胞系中均顯著高表達(dá)。HOTAIR在組織與細(xì)胞中的升高抑制細(xì)胞凋亡并促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲并影響細(xì)胞周期進(jìn)程，并誘導(dǎo)放射抗性[3～6，8～10]。Jing等[26]表明了在宮頸癌HeLa細(xì)胞株中誘導(dǎo)HOTAIR的過表達(dá)可通過抑制p21的表達(dá)增加放射抗性，而在C33A細(xì)胞株中干擾HOTAIR的表達(dá)可上調(diào)p21并增加其放射敏感度。宮頸癌細(xì)胞中上調(diào)HOTAIR表達(dá)促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲，而敲低HOTAIR表達(dá)則抑制細(xì)胞侵襲和細(xì)胞活力，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡并在體內(nèi)和體外抑制生長。例如，鄭婷華等[3]在宮頸癌HeLa細(xì)胞中干擾HOTAIR的表達(dá)后，HeLa細(xì)胞增殖明顯減慢，48、72和96h的抑制率分別為20%、24.6%和33.1%；細(xì)胞周期被阻滯于G0/G期；HOTAIR干擾組細(xì)胞凋亡比例為12.37%±2.74%，高于對照組的5.94%±1.27%(P<0.01)。HOTAIR不僅癌組織和細(xì)胞中表達(dá)水平升高，而且血清中表達(dá)水平亦升高，且術(shù)后較術(shù)前、放化療后較放化療前表達(dá)均顯著下降[7，10，27]。血清中增加的HOTAIR表達(dá)與FIGO分期，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，淋巴血管間隙侵犯，宮頸浸潤深度，腫瘤直徑和年齡密切相關(guān)，且患者的總體存活和無病存活顯著低于具有較低HOTAIR表達(dá)的那些患者[7, 8, 10]。Zhang等[28]還發(fā)現(xiàn)，宮頸癌患者陰道灌洗液外泌體中的HOTAIR水平也較正常人升高，使得無創(chuàng)法檢測宮頸癌患者的HOTAIR水平成為可能。

四、HOTAIR調(diào)節(jié)宮頸癌生物學(xué)功能的機制

1.HOTAIR與宮頸癌細(xì)胞增殖、遷移及侵襲的機制：HOTAIR調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloprotein 9，MMP-9)和EMT相關(guān)基因的表達(dá)，和Notch-Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)基因的表達(dá)，這些基因?qū)?xì)胞運動和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。因此，HOTAIR可能通過上調(diào)VEGF和MMP-9和EMT等相關(guān)基因來促進(jìn)腫瘤侵襲性[7]。巨核細(xì)胞白血1(megakaryocyte leukemia 1，MKL1)作為轉(zhuǎn)錄共同因子誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞遷移和侵襲。作為miR206的靶向基因的MKL1的表達(dá)水平在HeLa細(xì)胞中HOTAIR受抑制后減少。HOTAIR抑制也可以加速MKL1在細(xì)胞質(zhì)中的表達(dá)，而且，MKL1可以通過結(jié)合HOTAIR啟動子中的CArG盒來激活HOTAIR的轉(zhuǎn)錄。表明HOTAIR和MKL1之間存在正反饋回路。總之，這些發(fā)現(xiàn)表明MKL1是HOTAIR在癌細(xì)胞遷移和侵襲中功能的重要參與者[29]。HOTAIR啟動子的分析揭示，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子及轉(zhuǎn)錄激活子3(signal transducer and activator of transcription3，STAT3)可能調(diào)節(jié)HOTAIR在宮頸癌細(xì)胞中的活性，STAT3的抑制對宮頸癌細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲具有與HOTAIR相似的作用。STAT3和HOTAIR可協(xié)同抑制細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[6]。

2.HOTAIR作為競爭性內(nèi)源RNA的機制:HOTAIR通常通過競爭性內(nèi)源RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)機制在宮頸癌中起作用。HOTAIR通過競爭性結(jié)合miR-148a調(diào)節(jié)人類白細(xì)胞抗原-G(human leukocyte antigen-G，HLA-G)的表達(dá)[4]。HLA-G分子使腫瘤細(xì)胞能逃避NK細(xì)胞和CTL細(xì)胞的殺傷，從而間接促進(jìn)腫瘤細(xì)胞。在宮頸癌組織和細(xì)胞系中HOTAIR表達(dá)升高而miR-143-3p表達(dá)降低。 HOTAIR通過靶向調(diào)節(jié)B淋巴細(xì)胞瘤-2基因 (B-cell lymphoma-2，Bcl-2)促進(jìn)宮頸癌的進(jìn)展，Bcl-2過表達(dá)減弱了miR-143-3p在宮頸癌中的腫瘤抑制效應(yīng)，從而促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞生長[30]。在宮頸癌組織和細(xì)胞系中，miR-17-5p表達(dá)下調(diào)，Pearson相關(guān)分析表明，miR-17-5p的表達(dá)與HOTAIR呈負(fù)相關(guān)，HOTAIR通過擴大miR-17-5p在宮頸癌中的促腫瘤作用， HOTAIR可以競爭性結(jié)合miR-23b并間接調(diào)節(jié)宮頸癌細(xì)胞中絲裂原活化蛋白激酶1(mitogen-activated protein kinase 1，MAPK1)的表達(dá)，后者可調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞凋亡與增殖等[5,31]。

五、HOTAIR與單核苷酸多態(tài)性

單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)可影響性腫瘤中的HOTAIR表達(dá)和癌癥傾向性，Qiu等[32]研究了中國人群中rs920778狀態(tài)與宮頸癌易感性之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)rs920778的TT基因型與HOTAIR的上調(diào)顯著相關(guān)，還發(fā)現(xiàn)rs920778的TT基因型與晚期腫瘤分期，高度組織學(xué)分級，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和高危HPV有關(guān)，而且在接受同步放化療的患者中，TT基因型攜帶者對EBRT+ICBT+順鉑組合的耐藥性顯著。與GG/GC基因型比較，rs7958904 CC基因型與宮頸癌風(fēng)險增加相關(guān)(OR=1.57,95% CI:1.10～2.25)。TCGA數(shù)據(jù)庫顯示rs7958904 CC基因型CC組織的HOTAIR表達(dá)高于GG基因型(P=0.046)。MTT分析顯示rs7958904 C等位基因?qū)C細(xì)胞的生長促進(jìn)作用。HOTAIR rs7958904可能通過調(diào)節(jié)CC細(xì)胞增殖影響CC易感性[33]。深入研究發(fā)現(xiàn)，HPV感染但低表達(dá)HOTAIR的宮頸癌患者多存在HOTAIR rs2366152C變異本[OR=2.58,95%CI:1.23～5.57,P=0.014]，且這部分患者中miR22表達(dá)上調(diào)。rs2366152C轉(zhuǎn)錄本位于HOTAIR的LSD1結(jié)合區(qū)域，miR22特異性結(jié)合到rs2366152C導(dǎo)致HOTAIR表達(dá)降低可阻斷HOTAIR介導(dǎo)的基因沉默。rs2366152C有潛力成為缺乏轉(zhuǎn)HOTAIR的宮頸癌病例的標(biāo)志物[34]。

六、HOTAIR在宮頸癌中的臨床潛力及挑戰(zhàn)

1.HOTAIR可作為宮頸癌的生物標(biāo)志物：HOTAIR在宮頸癌患者的腫瘤組織中、腫瘤細(xì)胞中、陰道灌洗液中和外周血中均升高。使得HOTAIR有可能成為宮頸癌診斷、預(yù)后、復(fù)發(fā)和預(yù)后的生物標(biāo)志物。檢測陰道灌洗液和血清中HOTAIR有可能成為宮頸癌的篩查、隨訪監(jiān)測及預(yù)后評估的有效方法，同時可依據(jù)血清中及組織中的HOTAIR表達(dá)水平判斷FIGO分期，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，淋巴血管間隙侵犯，宮頸浸潤深度，腫瘤直徑等。以HOTAIR作為預(yù)后的生物標(biāo)志物為例，受試者工作特征曲線 (receiver operating characteristic curve，ROC)分析顯示HOTAIR表達(dá)是區(qū)分腫瘤組織與非腫瘤組織以及是否存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(敏感度85.1%，特異性64.9%)的良好候選者。ROC曲線下面積分別為0.803(95%CI:0.762～0.839，P=0.000)和0.802(95%CI:0.742～0.852，P=0.000)[8]。但HOTAIR的表達(dá)水平與宮頸癌進(jìn)展、預(yù)后及復(fù)發(fā)之間的精細(xì)關(guān)系仍待進(jìn)一步深入研究，還有如何靈敏、便捷的檢測HOTAIR表達(dá)量也待進(jìn)一步研究。

2.HOTAIR作為宮頸癌的治療靶點：通過RNA干擾技術(shù)干擾宮頸癌中HOTAIR的表達(dá)可以有效誘導(dǎo)凋亡，抑制癌細(xì)胞增殖、侵襲和細(xì)胞活力等。因此HOTAIR有望成為治療宮頸癌的有效靶點，結(jié)合單核苷酸多態(tài)性的檢測可以指導(dǎo)患者的化療用藥。有研究表明，丙泊酚可通過抑制宮頸癌HOTAIR介導(dǎo)的mTOR/p70S6K通路抑制腫瘤直徑，細(xì)胞活力，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[35]。但類似丙泊酚這種HOTAIR抑制劑對正常細(xì)胞是否有影響及高敏感度、特異性的靶向HOTAIR的藥物尚未見報道。目前對HOTAIR引起宮頸癌生物學(xué)功能變化的機制研究雖取得一定進(jìn)展，但精細(xì)的調(diào)節(jié)方式仍待進(jìn)一步研究?？傊m然HOTAIA在宮頸癌的臨床應(yīng)用上展現(xiàn)良好的前景，但距離臨床實踐仍任重而道遠(yuǎn)。