王思宇，王宇

1陜西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，陜西咸陽 712046；2陜西中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)科研實驗中心，陜西咸陽 712046

消化系統(tǒng)惡性腫瘤已成為全球化的重大公共衛(wèi)生問題及死亡的重要原因。在中國，消化系統(tǒng)腫瘤導(dǎo)致超過50%的癌癥相關(guān)死亡。雖然外科手術(shù)、化療、放療等治療方法不斷發(fā)展，但惡性腫瘤的診斷和預(yù)后仍不容樂觀[1-3]。尋找消化系統(tǒng)腫瘤治療的分子靶點可能有助于提高患者的生存率，因此越來越多的研究嘗試確定新的生物標(biāo)志物，以用于早期診斷和靶向治療[4-7]。尿路上皮癌胚抗原1(urothelial carcinoma antigen 1，UCA1)是從膀胱移行細胞癌BLZ-211細胞中獲得的一種長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)，有研究發(fā)現(xiàn)其在消化系統(tǒng)腫瘤中的表達水平明顯升高，且可提示患者預(yù)后較差。因此，UCA1可能是與消化系統(tǒng)腫瘤預(yù)后相關(guān)的新的生物標(biāo)志物，但其在消化系統(tǒng)腫瘤中的具體作用機制尚未明確[8-9]。大量研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA UCA1可通過與miRNAs相互作用調(diào)控下游靶基因，從而在消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。本文綜述lncRNA UCA1與miRNAs在胃癌、結(jié)直腸癌及食管癌等消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制研究進展。

1 UCA1

UCA1基因cDNA全長1442 bp，其5‘末端具有TATA盒(TATAAA)，3‘末端具有加尾信號(ATTAAA)和polyA尾，定位于人類染色體19p13.12，包含3個外顯子和2個內(nèi)含子[8]。UCA1基因全長啟動子區(qū)不存在CpG島，故屬于組織特異性基因，其核心啟動子區(qū)可能與多種轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，目前已通過染色質(zhì)免疫沉淀實驗確定其可與轉(zhuǎn)錄因子Ets-2和c-Myb結(jié)合[10-11]。UCA1定位于細胞質(zhì)中，并在胚胎組織及腫瘤組織中普遍表達，在成體正常組織中不表達(心臟、脾臟除外)，可能參與調(diào)控下游分子的蛋白質(zhì)合成過程[12]。此外，BLZ-211細胞系中包含兩個剪接變異體：UCA1a(CUDR)和UCA1b，其cDNA全長分別為2200 bp和2700 bp[13]。大量研究發(fā)現(xiàn)，UCA1在不同腫瘤細胞系和腫瘤患者樣本中過表達，并在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮致癌作用，參與介導(dǎo)多種腫瘤的耐藥[14-15]。因此，UCA1在作為腫瘤生物標(biāo)志物和治療靶點方面具有較大的研究價值。

2 lncRNA與miRNA

lncRNA是一類長度超過200個核苷酸且不被翻譯成蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄RNA，其異常表達或功能障礙與多種疾病密切相關(guān)，可通過多種機制在腫瘤細胞的增殖、凋亡、遷移和侵襲等過程中發(fā)揮調(diào)控作用，包括與miRNA相互作用[16-17]。miRNA是一種內(nèi)源性的短單鏈非編碼RNA序列，可通過靶向相應(yīng)的mRNA在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達，從而調(diào)控腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[18]。lncRNA和miRNA作為非編碼RNA，不會被翻譯成蛋白質(zhì)，而是直接在RNA水平發(fā)揮作用。有學(xué)者對lncRNA與miRNA的相互作用和交叉調(diào)控進行研究，發(fā)現(xiàn)lncRNA與miRNA可以相互作用并調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程，其調(diào)控機制主要包括：(1) lncRNA作為miRNA的競爭性內(nèi)源RNA(competing endogenous RNAs，ceRNA)，阻斷miRNA對下游靶mRNA的作用；(2) lncRNA與miRNA相互促進或抑制；(3) miRNA作為lncRNA的負調(diào)控因子發(fā)揮作用[19]。

3 UCA1和miRNAs在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制

3.1 胃癌 胃癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，在癌癥相關(guān)死亡原因中居第3位，男性發(fā)病率是女性的2倍[20]。目前，手術(shù)被認為是胃癌唯一的根治方法，隨著手術(shù)技術(shù)的提高，傳統(tǒng)放療、化療技術(shù)的發(fā)展，以及新輔助治療的實施，早期胃癌5年生存率可達95%。但由于胃癌早期診斷率低，大部分患者在確診時已處于晚期，錯過了最佳的手術(shù)時期[21-22]。因此，有必要尋找更有效的胃癌生物標(biāo)志物用于診斷和治療。Gu等[23]進行RT-qPCR檢測發(fā)現(xiàn)，胃癌組織和細胞中UCA1的表達分別高于癌旁正常組織和胃上皮細胞系。UCA1的表達水平與胃癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期和總生存期(overall survival，OS)有關(guān)。體外研究發(fā)現(xiàn)，UCA1可促進胃癌細胞增殖，增強細胞集落形成能力和侵襲能力；體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，敲低UCA1可抑制腫瘤的生長。進一步研究其機制發(fā)現(xiàn)，miR-590-3p是UCA1的靶點，UCA1通過負調(diào)控miR-590-3p的表達而促進胃癌細胞的增殖和侵襲。此外，CREB1是miR-590-3p的下游靶點，UCA1通過靶向miR-590-3p激活CREB1的表達。Gong等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，UCA1可與miR-203競爭性結(jié)合，提高靶基因ZEB2的表達水平，促進胃癌細胞的遷移和侵襲。作為ceRNA，UCA1可通過競爭性結(jié)合miR-203而誘導(dǎo)胃癌細胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，進而調(diào)控ZEB2的表達，提示UCA1/miR-203/ZEB2調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可能是高侵襲性胃癌的潛在治療靶點。SATB1是一種組織特異性的核基質(zhì)蛋白，其高表達與胃癌TNM分期較高及胃癌總生存率和無復(fù)發(fā)生存率較低有關(guān)[25]。Sun等[26]進行PCR檢測發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中SATB1和UCA1的表達高于癌旁正常組織，miR-495-3p的表達低于癌旁正常組織。SATB1的3‘-UTR作為miR-495-3p的競爭性內(nèi)源性RNA，可正向調(diào)控UCA1。此外，下調(diào)UCA1的表達可降低SATB1在MKN-45細胞中的表達，但對BGC-823細胞中SATB1的表達無影響，表明lncRNA UCA1作為ceRNA介導(dǎo)的miR-495-3p對SATB1的調(diào)控作用是細胞依賴性的，且SATB1/miR-495-3p/UCA1網(wǎng)絡(luò)與胃癌細胞的增殖和侵襲有關(guān)。Wang等[27]發(fā)現(xiàn)，UCA1可通過靶向多種miRNA促進胃癌細胞的增殖、遷移、免疫逃逸并抑制胃癌細胞凋亡。UCA1可與miR-26a/b相互作用，調(diào)控EZH2和CDK6的表達，促進胃癌細胞增殖、遷移和抑制胃癌細胞凋亡；同時，UCA1還可通過miR-214和miR-193a上調(diào)PDL1的表達，從而抑制宿主免疫系統(tǒng)。由此可見，UCA1靶向治療不僅針對腫瘤細胞，還可激活宿主免疫系統(tǒng)。

多種實體腫瘤被缺氧微環(huán)境包圍，這與其高轉(zhuǎn)移能力和對各種臨床治療的耐藥性有關(guān)，導(dǎo)致腫瘤患者的生存率較低。研究發(fā)現(xiàn)，UCA1在耐缺氧胃癌(hypoxia-resistant gastric cancer，HRGC)細胞中表達上調(diào)，可促進HRGC細胞的遷移。生物信息學(xué)分析和熒光素酶報告基因分析顯示，miR-7-5p可與UCA1的特定位點結(jié)合，通過ceRNA的功能調(diào)節(jié)目標(biāo)表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)的表達。UCA1直接與miR-7-5p相互作用，可降低miR-7-5p與EGFR 3‘-UTR的結(jié)合，從而抑制miR-7-5p對EGFR mRNA的降解[28]。由此可見，長期缺氧誘導(dǎo)的UCA1高表達可通過提高EGFR的表達而促進細胞遷移。該研究探索了低氧微環(huán)境促進腫瘤轉(zhuǎn)移的新機制，提示UCA1可作為預(yù)測胃癌轉(zhuǎn)移的候選生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點。

此外，多藥耐藥性(multi-drug resistance，MDR)的出現(xiàn)是導(dǎo)致治療失敗和癌癥相關(guān)死亡的關(guān)鍵因素，因此，研究導(dǎo)致耐藥性的作用機制對胃癌的治療具有重要意義。Fang等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，抑制UCA1可明顯恢復(fù)MDR胃癌細胞中miR-27b的表達。UCA1下調(diào)和miR-27b過表達降低了SGC-7901/ADR細胞中阿霉素(adriamycin，ADR)、順鉑(cisplatin，DDP)和氟尿嘧啶(fluorouracil，5-FU)的IC50，增加了ADR誘導(dǎo)的細胞凋亡。UCA1過表達和miR-27b抑制增高了SGC-7901細胞中ADR、DDP和5-FU的IC50，減少了ADR誘導(dǎo)的細胞凋亡。Western blotting檢測結(jié)果顯示，UCA1的下調(diào)和miR-27b的過表達降低了抗凋亡蛋白BCL-2的表達，增加了凋亡蛋白cleaved caspase-3的表達，表明UCA1/miR-27b軸參與了胃癌化療敏感性的調(diào)控。Cheng等[30]發(fā)現(xiàn)，下調(diào)UCA1可通過誘導(dǎo)細胞凋亡增加胃癌細胞對DDP的化療敏感性。UCA1可通過結(jié)合miR-513a-3p促進體外人胃癌細胞中CYP1B1的表達，UCA1和CYP1B1的表達與miR-513a-3p的表達呈負相關(guān)，而UCA1的表達與人胃癌組織中CYP1B1的表達呈正相關(guān)。此外，在人胃癌細胞中，下調(diào)UCA1可增加其對DDP化療的敏感性，而下調(diào)miR-513a-3p或過表達CYP1B1則降低其對DDP化療的敏感性。由此可見，UCA1/miR-513a-3p/CYP1B1軸可調(diào)控人胃癌細胞對DDP的耐藥性，UCA1可作為治療胃癌多種化療耐藥的潛在靶點。

3.2 結(jié)直腸癌 目前除手術(shù)外，基于腫瘤分期推薦的標(biāo)準(zhǔn)藥物治療也明顯提高了結(jié)直腸癌的治療效果，然而，僅根據(jù)腫瘤分期決定治療方案可能導(dǎo)致許多患者的無效治療及藥物不良反應(yīng)[31]。因此，尋找新的結(jié)直腸癌生物標(biāo)志物和治療靶點具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，UCA1在結(jié)直腸癌組織和細胞中的表達水平明顯升高，UCA1高表達與腫瘤大小、組織學(xué)分型和腫瘤浸潤深度明顯相關(guān)。此外，與UCA1低表達的患者相比，UCA1高表達患者的預(yù)后明顯較差，UCA1可調(diào)控多個影響腫瘤細胞增殖、細胞周期進展和凋亡的基因的表達，從而促進結(jié)直腸癌的發(fā)生和進展[32]，但UCA1在結(jié)直腸癌中的具體作用機制尚未明確。Cui等[33]研究發(fā)現(xiàn)，miR-28-5p過表達可抑制結(jié)直腸癌細胞的生長和遷移，而UCA1可通過與miR-28-5p結(jié)合而減弱其抑瘤作用。熒光素酶基因報告實驗發(fā)現(xiàn)，HOXB3為miR-28-5p的靶基因，HOXB3過表達可介導(dǎo)UCA1在結(jié)直腸癌細胞增殖和遷移中的功能，表明UCA1/miR-28-5p/HOXB3參與介導(dǎo)結(jié)直腸癌細胞的增殖和遷移。此外，UCA1還可通過靶向miR-143而作為ceRNA調(diào)節(jié)MYO6的表達，進而影響結(jié)直腸癌細胞的增殖和凋亡[34]。另有研究發(fā)現(xiàn)，沉默UCA1可以抑制結(jié)腸癌的侵襲、遷移、EMT和腫瘤形成；UCA1可以負調(diào)控腸癌細胞中miR-185-5p的表達，且可通過上調(diào)絲裂原激活蛋白激酶14(MAPK14)而激活MAPKAPK2/HSP27通路，提示UCA1可通過靶向miR-185-5p調(diào)控MAPK14/MAPKAPK2/HSP27，從而抑制結(jié)腸癌細胞的侵襲、遷移和EMT[35]。此外，Liu等[36]發(fā)現(xiàn)，miR-495與UCA1的表達呈負相關(guān)，UCA1作為miR-495的ceRNA，上調(diào)其表達可減弱miR-495對SP1/SP3表達的抑制作用。而SP1/SP3可誘導(dǎo)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的表達，從而增強UCA1介導(dǎo)的促腫瘤作用。UCA1沉默可通過抑制EMT和DNA甲基化關(guān)鍵酶(DNMTs)相關(guān)的惡性表型，即遷移和侵襲，從而促進血管生成、化療耐藥和細胞增殖，降低SP1/SP3蛋白水平，發(fā)揮抗癌作用，表明UCA1-SP1/SP3在結(jié)直腸癌細胞中形成了正反饋閉合環(huán)路。以上研究拓展了UCA1在結(jié)直腸癌中的作用機制，并提示UCA1可作為結(jié)直腸癌潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點。

5-FU常用于結(jié)直腸癌的臨床治療，其耐藥性是導(dǎo)致結(jié)直腸癌治療失敗的主要原因之一。Bian等[37]研究發(fā)現(xiàn)，UCA1可通過抑制細胞凋亡而降低結(jié)直腸癌細胞對5-FU的敏感性；UCA1可以靶向miR-204-5p并抑制其功能，調(diào)控CREB1、BCL2和RAB22A蛋白的表達，且CREB1的表達與UCA1呈正相關(guān)，表明UCA1靶向miR-204-5p可促進癌細胞增殖、抑制癌細胞凋亡、誘導(dǎo)耐藥，在結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。此外，UCA1可通過促進結(jié)直腸癌細胞自噬、抑制結(jié)直腸癌細胞凋亡而介導(dǎo)5-FU耐藥。研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)直腸癌細胞中，5-FU耐藥與UCA1和細胞自噬水平呈正相關(guān)。Western blotting和流式細胞術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，UCA1可通過促進自噬和抑制凋亡增強結(jié)直腸癌細胞5-FU耐藥。雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灲Y(jié)果顯示，UCA1在結(jié)直腸癌細胞中可以直接靶向miR-27b-3p，miR-23b-3p可通過負調(diào)控ZNF281(miR-27b-3p的直接靶點)而提高結(jié)直腸癌細胞對5-FU的敏感性，體內(nèi)實驗也證實了以上結(jié)果。UCA1通過miR-23b-3p/ZNF281促進自噬和抑制凋亡，介導(dǎo)結(jié)直腸癌細胞5-FU耐藥[38]。另有研究發(fā)現(xiàn)，UCA1可抑制miR-18a和miR-182，從而促進CDC42的激活，進而調(diào)節(jié)溶瘤痘苗病毒(oncolytic vaccinia virus，OVV)在細胞間的擴散，提高結(jié)直腸癌細胞對OVV的敏感性[39]。以上研究揭示了UCA1在結(jié)直腸癌藥物敏感性中的作用機制，為結(jié)直腸癌的治療提供了新思路。

3.3 食管癌 食管癌發(fā)病率在所有腫瘤中居第7位，病死率在腫瘤相關(guān)死亡原因中居第6位，其中男性患者約占70%[16]。食管鱗狀細胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)是食管癌最常見的類型之一，早期ESCC難以診斷，晚期ESCC常表現(xiàn)為廣泛的局部浸潤或局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，全球范圍內(nèi)ESCC患者的5年生存率低于40%[40]。因此，揭示食管癌的潛在機制，尋找新的治療靶點至關(guān)重要。有研究發(fā)現(xiàn)，UCA1在ESCC組織中的相對表達水平明顯高于癌旁正常組織，UCA1表達較高的ESCC患者臨床分期較晚、預(yù)后較差；此外，UCA1的下調(diào)降低了ESCC細胞的增殖、遷移和侵襲能力[41]，表明UCA1可能是ESCC潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物和治療靶點。

有學(xué)者對UCA1在食管癌中的作用機制進行研究。如Jiao等[42]采用CCK-8法檢測UCA1對EC9706和KYSE細胞的影響，發(fā)現(xiàn)UCA1可以促進食管癌細胞增殖；進一步探尋其作用機制發(fā)現(xiàn)，UCA1可直接靶向miR-204并與其相互作用。Sox4是Sox轉(zhuǎn)錄因子家族的成員，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起著雙重作用，既可作為腫瘤抑制因子，也可作為癌基因，影響與腫瘤生物學(xué)相關(guān)的關(guān)鍵過程，包括細胞凋亡、增殖、遷移、EMT和癌癥干細胞性[43]。既往有研究發(fā)現(xiàn)，Sox4是miR-204的靶基因[44]。而過表達UCA1增加了Sox4的表達，沉默UCA1則抑制了Sox4的表達。過表達miR-204可以抑制UCA1誘導(dǎo)的Sox4上調(diào)，而抑制miR-204逆轉(zhuǎn)了UCA1敲低誘導(dǎo)的Sox4下調(diào)[42]，表明UCA1在食管癌中以ceRNA的方式促進細胞增殖，miR-204-Sox4作為UCA1的直接靶點，介導(dǎo)了UCA1在食管癌細胞增殖中的作用。

鋅指E盒結(jié)合的同源盒蛋白2(ZEB2)是一種DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，主要參與EMT，其在EMT誘導(dǎo)的腫瘤細胞增殖、分化、凋亡和血管生成等過程中發(fā)揮重要作用[45]。Wang等[46]通過RT-qPCR檢測發(fā)現(xiàn)，與癌旁正常組織和正常細胞相比，食管癌組織及食管癌細胞系中UCA1和ZEB2表達上調(diào)，miR-498表達下調(diào)；其中，EC9706細胞中UCA1和ZEB2 mRNA表達水平最高，而miR-498的表達水平最低。下調(diào)UCA1可以促進miR-497的表達，同時下調(diào)ZEB2的表達，而促進miR-498的表達可以降低ZEB2在食管癌細胞中的表達，表明UCA1可以作為ceRNA降低miR-498的表達，從而提高ZEB2的表達。綜上，抑制UCA1可上調(diào)miR-498，下調(diào)ZEB2，從而抑制食管癌細胞的增殖、侵襲、遷移和EMT。

在腫瘤和其他正在增殖或發(fā)育的細胞中，即使在有氧和線粒體功能完全的情況下，也有高效率的乳酸生成和葡萄糖攝取，這一過程被稱為Warburg效應(yīng)。己糖激酶2(HK2)在此過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，可通過促進細胞對葡萄糖的攝取而促進Warburg效應(yīng)[47-48]。Liu等[49]研究發(fā)現(xiàn)，UCA1在惡性表型及預(yù)后不佳的食管癌中表達上調(diào)，同時體外研究證實，UCA1可介導(dǎo)食管癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。miR-203是UCA1的直接靶點，在食管癌細胞中，UCA1上調(diào)顯著抑制了miR-203對HK2的降解。上述結(jié)果表明，UCA1通過靶向miR-203，減弱miR-203對HK2的抑制作用來促進糖酵解，從而產(chǎn)生Warburg效應(yīng)。以上研究從腫瘤代謝的角度分析了UCA1和miRNAs在食管癌發(fā)生發(fā)展過程中的作用機制，為食管癌的診斷和治療提供了新的思路。

UCA1與miRNAs在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制詳見表1。

表1 lncRNA UCA1與miRNAs在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制Tab.1 Mechanisms of lncRNA UCA1 and miRNAs in digestive system tumors

4 總結(jié)與展望

UCA1在胃癌、結(jié)直腸癌及食管癌等多種消化系統(tǒng)腫瘤組織和細胞中的表達明顯上調(diào)，且可與多種miRNA分子相互作用，進而調(diào)控miRNA的下游靶基因，以UCA1/miRNAs/mRNA途徑的形式影響腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲、EMT、凋亡、耐藥等過程，同時UCA1與miRNAs相互作用在腫瘤代謝及免疫過程中發(fā)揮重要作用。在UCA1與miRNAs的相互作用中，UCA1可作為ceRNA調(diào)控miRNAs的下游靶基因，同時miRNAs可負向調(diào)控lncRNA的表達，進而影響腫瘤的病理過程。UCA1可在消化系統(tǒng)腫瘤中作為致癌基因發(fā)揮作用，具有作為新的生物標(biāo)志物和治療靶點的潛力，利于消化系統(tǒng)腫瘤的早期診斷、靶向治療及預(yù)后評估等。

然而目前的研究尚存在一些不足：雖然UCA1與miRNAs在消化系統(tǒng)腫瘤中的調(diào)控作用已被證實，但其具體機制尚未明確，如部分研究僅證實了UCA1可靶向miRNAs而發(fā)揮對腫瘤的抑制作用，但miRNAs調(diào)控的具體下游靶基因未明確；通過UCA1/miRNAs途徑可抑制消化系統(tǒng)腫瘤的耐藥性，但其發(fā)揮作用后具體的用藥劑量范圍尚未確定。此外，UCA1被證實在其他消化系統(tǒng)腫瘤中的表達也明顯上調(diào)，但其作用機制研究尚未開展；部分研究僅在體外驗證了UCA1與miRNAs的作用機制，體內(nèi)的作用機制尚未明確；同時，UCA1的其他剪接變異體在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制有待研究。由于lncRNA作用機制的多樣性和復(fù)雜性，目前對lncRNA功能的了解尚處于初級階段，未來需要對UCA1進行深入研究，以探索其在致癌過程中的作用機制。因此，未來需要大量的研究數(shù)據(jù)證實UCA1和miRNAs在消化系統(tǒng)腫瘤組織或細胞中的特異性，并闡明UCA1/miRNAs途徑調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展的具體機制。隨著研究的不斷深入以及大量研究數(shù)據(jù)的支撐，UCA1和miRNAs在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制將會被進一步闡明，可為UCA1從基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)，并為腫瘤的臨床診斷與治療提供方向。