李庆，王玉明综述，段勇审校

(昆明医科大学第一附属医院检验科，云南昆明650032)

·述评·

长链非编码RNA与肿瘤关系的研究现状

李庆，王玉明综述，段勇审校

(昆明医科大学第一附属医院检验科，云南昆明650032)

长链非编码RNA(LncRNAs)是目前非编码RNA(ncRNA)研究的热点。LncRNAs在基因组中普遍转录，由于其在转录调控、转录后调控和表观遗传调控中的不同功能，使其正在成为肿瘤发生研究的新目标。LncRNAs在很多肿瘤中是不受控制的，这体现在它同时具有致癌和抑癌的功能，这表明其异常表达在癌症的发展中可能是实质存在的。本文将总结其在人类癌症中的新兴角色，并且讨论他们在诊断和治疗过程中作为潜在标志物的远景。

长链非编码RNA；肿瘤；致癌；抑癌

长链非编码RNA(Long non-coding RNAs, LncRNAs)是真核细胞中一类转录本长度超过200nt的非编码RNA，在哺乳动物基因组普遍被转录，如mRNA一样由RNA聚合酶Ⅱ转录而成，因缺乏开放阅读框，故不具备编码蛋白质的功能，LncRNAs在结构特点和序列组成方面和编码蛋白质RNA的3'UTRs相似，其表达具有时空特异性。以前认为LncRNAs是基因组转录的“噪音”，不具有任何生物学功能[1]。尽管如此，LncRNAs通过各种分子机制参与X染色体沉默、基因组印记以及染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要的调控过程[2]。作为一种重要的基因转录表达调控元件，随着对LncRNAs生物学功能研究的不断深入，发现它与疾病的发生、发展、诊断和治疗有密切的关系，迅速成为当今分子生物学最热门的前沿研究领域之一。目前为止，已经发现多种LncRNAs在一种或多类肿瘤中存在异常表达，并依据其在肿瘤发生发展、侵袭转移中的作用，大致可分为两大类型，即促进肿瘤作用LncRNA和抑制肿瘤作用LncRNAs。本文就LncRNAs的功能和其在肿瘤发生发展中的作用进行综述。

1 LncRNAs的基本功能

LncRNAs调控基因表达的方式存在多样性，表现在LncRNAs依赖的基因表达调控机制的多样性。在不同的机制中，LncRNAs的作用不同，既可以作为主要的转录调控因子，又可作为共调控因子之一，与其他组分共同发挥调控作用。

1.1 表观遗传学调控LncRNAs能通过表观遗传修饰改变染色质构象，如Xist、Air[3]和Kcnqlotl[4]等，它们通过顺式作用沉默位于染色体内的多个基因。LncRNAs对转录调控的作用机制主要体现在：(1)LncRNAs调节DNA甲基化。DNA甲基化是哺乳动物最为关键的表观遗传调节形式，基因启动子区CpG岛未发生甲基化时基因有转录活性，而当其发生甲基化后基因的表达受到抑制[5]。DNA甲基化发生在生殖细胞的印记控制区(ICR)。目前对这一领域的研究基本上是针对两个基因印记区:17号染色体近端的IGF2受体(Igf2r)区和7号染色体远端的Kcnq1区,LncRNA在这些印记位点发挥重要作用[6]。LncRNA在印记区介导等位基因沉默。目前已知的是,高达半数的哺乳动物基因都能转录,而其中大部分转录产物是非编码RNA[7](包括LncRNAs),已有个别LncRNAs被证明参与调控印记基因表达。(2)LncRNA调节组蛋自修饰。组蛋白修饰也是表观遗传调控的重要方式之一。研究发现,LncRNA也可通过组蛋白修饰影响肿瘤的发生,如防御素10和凝结蛋白11的反义RNA、Q亚家族压力控制型钾离子通道的膜1反义转录本1等均能以不同方式影响组蛋白修饰。Morris等[8]发现从抑癌基因p21反义链转录出的转录出的LncRNAs可使正义链启动子区组蛋白H3K27发生甲基化，进而抑制p21的转录导致肿瘤的发生。

1.2 转录调控LncRNAs对转录调控的作用机制主要体现在：(1)LncRNA转录干扰沉默基因。如SER3上游的LncRNAs转录干扰RNA聚合酶Ⅱ与DNA的结合，因此抑制SER3的表达[9]。(2)LncRNAs引发染色体重塑调控基因表达。如Yu等[10]已经发现p15肿瘤抑制基因的LncRNAs转录引起p15基因位点形成异染色体，并且这种作用在LncRNAs转录关闭后仍然存在，表明LncRNAs的瞬时表达对基因的表达产生长效的可遗传的影响。(3)LncRNAs结合基础转录因子灭火启动子。在人类二氢叶酸还原酶(DHFR)基因位点处的LncRNAs转录物通过形成RNA-DNA的三螺旋结构从顺式和反式都抑制DHFR的表达，形成的复合体通过灭活最基本的转录因子从而抑制基因的表达。(4)LncRNA激活辅助蛋白灭活靶基因。如来源于HOXC位点的LncRNA HOTAIR通过与PcG蛋白PRC2相互作用，反式沉默HOXD位点的表达。1.3转录后调控LncRNA对转录调控的作用机制主要体现在：(1)LncRNA作为小RNA的前体发挥作用。通过将一条长的转录物加工成很多小RNA，每一个成熟的转录物都可以表现出不同的亚细胞定位和功能。如初生的MALAT1转录物经过加工得到两个定位于不同亚细胞区的LncRNA，RNA酶切割产生了3’端的成熟MALAT1转录物和5’端的masc RNA。(2)LncRNA影响其他RNA的加工。有些LncRNA可以与小RNA配对，从而调节其活性。如LncRNA通过与miRNA相互作用，能竞争性地抑制miRNA与靶mRNA相互作用[11]。

2 与肿瘤相关的LncRNAs

近年来，在不同的肿瘤组织中陆续发现了一些表达异常的LncRNA，因其在致癌与肿瘤抑制途径中显露出的潜在作用而成为肿瘤研究的新热点。许多研究表明，LncRNA在肿瘤的发生、发展过程中发挥着促癌或抑癌作用，它们参与了细胞凋亡调控、肿瘤浸润与转移等过程；另外，它们还通过表观遗传调控的方式影响肿瘤细胞的生长。表一中所列的是比较具有代表性的人类肿瘤相关LncRNAs。见表1。

表1 与肿瘤相关的LncRNAs

3 LncRNAs在人类肿瘤中的研究现状

3.1 LncRNAs与肺癌肺癌是世界上对人类健康和生命构成严重威胁的重大疾病之一，也是全球癌症死亡的首要原因。越来越多的研究表明，LncRNAs能够广泛参与基因组的功能调节，参与机体的调控机制。Shi等[12]通过qRT-PCR发现了LncRNA-GAS5，GAS5在NSCLC中表达下调，并且与肿瘤大小、TNM分期显著相关，表明GAS5可能是一个肿瘤抑制基因。GAS5过表达能够增加肿瘤细胞生长停滞和凋亡。siRNA干扰GAS5表达后，会促进肿瘤细胞生长，同时，通过Western blot检测发现，GAS5表达能够显著上调p53的表达，而下调转录因子E2F1表达，所以研究表明，在NSCLC中，GAS5是一个肿瘤抑制基因，可能作为一个新的诊断标志和治疗靶点。p53基因与细胞的凋亡有着密切的关系[13]。MEG3能通过影响p53，抑制NSCLC细胞增殖和诱导凋亡，因此，MEG3可能是肿瘤患者预后差的新标记物和NSCLC治疗的潜在靶点。

3.2 LncRNAs与胃肠癌近年来，Yang F等[14]发现H19在胃癌中表达上调，并且它的过表达能诱导胃癌细胞增生。王亚芳等[15]研究发现LncRNAAK058003在缺氧诱导的胃癌细胞中上调。为了进一步明确AK058003在缺氧诱导胃癌侵袭转移中发挥的重要功能，通过在胃癌细胞系中下调AK058003的表达，进行常氧与缺氧条件下的Transwell实验，划痕实验，裸鼠尾静脉注射实验，在体外和体内观察了AK058003在缺氧诱导胃癌侵袭转移中的作用。我们的实验结果表明LncRNA-AK058003在体外、体内均抑制了胃癌细胞的侵袭转移。由此可见，AK058003是一个缺氧诱导胃癌侵袭转移的关键分子。

3.3 LncRNAs与肝癌HULC是原发性肝癌和继发性肝癌特异性表达的LncRNAs，不仅在肝癌组织和细胞中表达，在肝癌患者的外周血单核细胞中也检测到了HULC的表达。这提示LncRNAs可作为诊断肝癌的特意向肿瘤标志物。潘延风等[16]研究发现UC001kfo在肝硬化中呈不表达或低表达，但在肝癌中却呈现高表达，尤其是门静脉癌栓组织中表达最高，这表明UC001kfo与肝癌的发病机制和侵袭转移有关。

3.4 LncRNAs与中枢神经系统肿瘤H19是第一个被发现的非编码RNA基因，具有癌基因和抑癌基因的双重功能。H19作为癌基因或是抑癌基因的差异主要是由于LncRNAs的双功能特性或可能依赖不同的背景而定。研究表明，在髓母细胞瘤内可检测到H19双等位基因表达[17]，在脑膜瘤中发现H19印迹丢失现象而在CD133＋和CD133-的胶质母细胞瘤细胞株中发现H19表达水平分别升高和降低。H19可调节转录因子GLI1活性，后者是星形胶质细胞瘤形成过程中的关键信号蛋白之一。在人星形胶质细胞瘤中GLI1表达水平升高了50倍[18]。

3.5 LncRNAs与乳腺癌乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一[19]。研究表明，包括乳腺癌在内的许多肿瘤的发生发展与LncRNAs有关。例如，在原发性乳腺癌与转移性乳腺癌中HOTAIR的表达均显著上调，其高表达增强了癌细胞的侵袭能力且预后较差。HOTAIR通过募集PRC2连接至同源异型盆位点hoxD引起H3组蛋白的第27位赖氨酸甲基化，再通过促进一系列靶蛋白，如连接黏附分子2 (JAM2)、细胞黏附分子原钙黏素(PCDH)等促进细胞迁移，侵袭和肿瘤转移[20]。

3.6 LncRNAs与前列腺癌前列腺癌是男性生殖系常见的恶性肿瘤。前列腺癌基因3(prostate cancer gene 3，PCA3)是前列腺癌特异性基因，其表达有高度前列腺癌组织特异性。Marion等[18]人分析比较正常组织与前列腺癌组织基因表达谱，发现PCA3基因在前列腺癌组织中的表达明显高于癌旁组织。前列腺癌基因表达标志物1(prostate cancer gene expression marker 1，PCGEM1)是前列腺组织特异性基因，与前列腺癌发生关系密切，也称其为前列腺癌相关基因。在NIH3T3细胞中PCGEM1的表达导致细胞增值，提高前列腺癌细胞中PCGEM1的表达可以促进细胞明显增值，Petrovics等[21]也证实了这点，从而揭示PCGEM1可能与前列腺癌的发生有关系。

3.7 LncRNAs与其他肿瘤除了上述常见肿瘤外，LncRNAs的研究还涉及其他一些肿瘤疾病。有实验表明，CDl33+及CDl33-的胶质母细胞脑瘤中H19各自显示明显的高表达及低表达[22]。Tanaka等[23]在人类B细胞淋巴瘤中发现了一种新的内含子snoRNA基因，其主要作用就是调控细胞生长。Yu等[24]在一些肿瘤中发现LncRNAs可以作为基因沉默元件，然后与抑癌基因转录产物结合，最终使得表达沉默，从而诱发肿瘤；此外，LncRNAs还可以形成特殊的发卡结构，干扰靶基因mRNA的正常剪切，造成病变等。

4 LncRNAs对肿瘤诊断和治疗的意义

LncRNAs与肿瘤的发生有密切的关系,所以在肿瘤细胞中表达异常的LncRNAs有希望作为肿瘤标志物用于肿瘤的诊断。特别是在某些肿瘤发生的早期,LncRNAs可通过介导转录水平的基因沉默途径调控癌相关蛋白的表达。此时,LncRNAs的早期诊断价值更大,因为这时肿瘤组织较小,在影像学上难以分辨。对LncRNAs的作用机制深入研究可以更好地了解其在肿瘤发生、发展过程中的作用,能为临床上肿瘤的靶向治疗提供新的靶点和方向。例如，Schmidt LH等[25]研究发现MALAT1的表达与NSCLC的差预后并诱导细胞转移和生长，以及与病人的生存期和肿瘤的进程有关。虽然该基因在其他肿瘤中也相继被发现，但是在NSCLC患者中的过表达是最明显的[26]。敲除MALAT1在非小细胞中的表达能够抑制肺癌细胞转移[27]，因此MALAT1可作为肺癌诊断的标志和治疗的靶点[28]。Qiu等[29]研究发现LncRNA-CCAT2在肺腺癌组织中显著过表达,而与肺鳞癌无关联。在NSCLC细胞株中用siRNA干扰沉默CCAT2会抑制细胞增生和侵袭。提示CCAT2是一个肺腺癌特定的LncRNA，能够促进NSCLC的转移。

5 小结

LncRNAs的研究还仅仅处于初级阶段,随着对LncRNAs在哺乳动物进化及疾病发生发展中作用的关注,LncRNAs已成为分子生物学领域研究的热点问题。然而，由于LncRNAs作用机制的多样性和复杂性，目前对lncIRNAs是机制和功能的认识仍然处于探索中，近年来通过研究发现，LncRNAs不仅在生物体中以多种机制发挥其生物学功能，而且其功能失调与多种疾病的发生和发展有关，尤其是肿瘤。它在肿瘤的发生发展、浸润转移中都发挥着重要作用。但是LncRNAs在肿瘤研究中仍是一个相对未开发领域，其肿瘤细胞异常表达及其与肿瘤发生、发展的关系将有助于我们能更加全面真实地阐明胶质瘤发生机制，为寻找肿瘤治疗的新靶点提供一个重要突破口相信随着LncRNAs与肿瘤发生的关系的阐明，LncRNAs将可能作为一类肿瘤分子标记物或治疗靶点，为肿瘤的诊断和治疗提供新契机。

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R730.231，Q522

A

1674-1129(2014)04-0365-04

10.3969/j.issn.1674-1129.2014.04.001

2014-05-07；

2014-07-02)

李庆，女，出生于1989年11月，汉族，研究方向：临床化学与分子生物学。

王玉明，男，1966年7月生，博士，教授，研究方向为临床化学与分子生物学。