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长链非编码RNA在肝癌中的研究进展

2020-04-16 12:42:41 《右江医学》 2020年3期

农顺强 邓益斌

【摘要】 长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是一类长度超过200个核苷酸的无编码功能的RNA分子。越来越多的证据表明,lncRNA主要在转录中、转录后以及表观遗传水平参与基因的表达调控,进而影响肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭和转移,与原发性肝癌发生、发展的病理生理机制及患者预后密切相关。此文将总结近年来lncRNA在肝癌中研究进展,以期在肝癌的诊断、预防和治疗上提供新的临床思路。

【关键词】 长链非编码RNA;肝癌;分子标志物

中图分类号:R735.7 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-1383.2020.03.001

Progress of long non-coding RNA in hepatocellular carcinoma

NONG Shunqiang1,2,DENG Yibin1,2

(1.Guangxi Clinical Medical Research Center for Hepatobiliary Diseases,2.Graduate School,Youjiang Medical University for Nationalities,Baise 533000,Guangxi,China)

【Abstract】Long non-coding RNA(lncRNA) is a non-coding RNA molecules with more than 200 nucleotide in length.Evidences show that lncRNA mainly participates in the regulation of gene expression in transcriptional,post-transcriptional and epigenetic levels,affects the proliferation,apoptosis,invasion and metastasis of tumor cells and is correlated with the pathophysiological mechanism of the occurrence and development of primary liver cancer and the patients prognosis.This article reviews the research progress of lncRNA in liver cancer in recent years for providing new clinical ideas in the diagnosis,prevention and treatment of liver cancer.

【Key words】 long non-coding RNA;hepatocellular carcinoma;molecular markers

原發性肝细胞癌(HCC)发病率居全球第六位、死亡率居第四位[1],恶性程度较高,是常见的恶性肿瘤之一。HCC是起源于肝细胞的原发性肿瘤,慢性乙型肝炎病毒(HBV)或丙型肝炎病毒(HCV)、黄曲霉毒素污染的食物、酗酒、肥胖、吸烟和2型糖尿病等为其主要危险因素[2]。肝癌具有进展快、预后差、死亡率高、肝内转移早等特点,其发病机制尚未完全阐明,甲胎蛋白(AFP)在临床上常作为HCC的重要血清标志物,但其敏感度和特异度均不高[3]。其他血清标志物诸如高尔基体蛋白73、异常凝血酶原、磷脂酰肌醇蛋白聚糖3等,诊断的准确性都不高。因此,根究新的早期发现与早期干预标志物,对改善肝癌病患预后和提高其生存率极其重要。

长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)一般是指大于200个核苷酸,缺乏或者仅有微弱蛋白编码能力的RNA[4~5],过去曾被认为是基因转录过程中的“暗物质”。随着第二代DNA测序技术的发展,人们发现lncRNA在转录水平、转录后调控、染色质修饰、剪接调控、基因组印记、细胞周期调控和表观遗传调控等方面发挥着重要作用[6~7],参与了多种疾病的发生。lncRNA与肝癌细胞的增殖、凋亡、血管生成、侵袭转移及预后密切相关[8~9],参与了肝癌发生发展的多种生物学过程。故而,与HCC相关的lncRNA有望成为肝癌诊断、预后和治疗反应预测的候选生物标志物及治疗靶点。现就lncRNA在肝癌细胞周期、上皮细胞间质转化、化疗药物敏感性、发生发展及预后中的研究进展进行归纳阐述,以期在肝癌的诊疗及预防上提供新的临床思路。

1 LncRNA对肝癌细胞周期相关的影响

细胞周期调控是一个复杂且庞大的网络系统,以G1-S-G2-M为细胞周期循环,若任何一个节点的调控机制产生转变,都可能导致肿瘤。研究表明,细胞周期调控因子,如细胞周期蛋白(Cyclin)、细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)和CDK抑制剂、pRB和p53等的调控,lncRNA可通过多种机制参与。一些因DNA损伤诱导产生的lncRNA,可作为DNA损伤反应参与细胞周期阻滞或诱导凋亡。因此,这些调控细胞周期的lncRNA可能参与肿瘤的发生、增殖、侵袭及预后,可能成为肿瘤治疗和诊断新的候选分子靶点[10~11]。母本表达基因3(maternally expressed gene3,MEG3)能阻滞细胞周期进而使肿瘤细胞增殖受到抑制。HCC癌组织中MEG3表达下调,ZHANG等[12]研究表明MEG3的过表达增加了细胞凋亡和G1期中HepG2细胞的比例,降低了HepG2细胞的增殖、迁移和侵袭。小核仁RNA宿主基因16(SNHG16)过表达于肝癌组织和细胞系,通过直接作用于miRNA let-7b-5p/CDC25B/CDK1轴来促进G2/M细胞周期转变,诱导细胞凋亡13]。LINC00857在多种肝癌细胞系中过表达,LINC00857的沉默可阻断细胞周期进程于G1期,诱导细胞凋亡[14]。HOXD-AS1在HCC组织、细胞系中表达增加,与组织学分级呈正相关,体外功能丧失实验表明,沉默HOXD-AS1可诱导S和/或G2/M期停滞,以及诱导Bel-7402和MHCC97H细胞的凋亡,伴随着CyclinB1、CyclinD1、BCL-2、BAX和MMP2表达水平的变化,可以显著抑制增殖、迁移和侵袭[15]。Lnc-UCID在HCC患者中表达上调,RNA解旋酶DEAH(Asp-Glu-Ala-His)box-helicase9(DHX9)可与Lnc-UCID的850~1030 nt结构域发生物理作用,或通过转录后结合于CDK6 mRNA 3-非翻译区(3UTR)起调控作用。Lnc-UCID通过竞争性结合DHX9,从CDK6-3UTR中分离DHX9来增强CDK6的表达,从而促进G1/S转换和细胞增殖[16]。以上研究提示,lncRNA通过调节细胞周期的枢纽节点和细胞周期调控因子,影响肝癌细胞的增殖;进一步验证lncRNA和细胞周期调控机制,将为肝癌的诊治提供重要参考。

2 LncRNA对肝癌上皮-间质转化的影响

上皮-间质转化(EMT)是指上皮细胞在形态学上转变为间质细胞的生物学进程,其最显著的特征为上皮标志物如角蛋白、E-钙黏蛋白(E-cadherin)表达降低,以及间质标志物如N-钙黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白等表达升高[17]。EMT发生后,HCC细胞通过突破基底膜、侵入血管及淋巴管实现侵袭和转移。近年来,众多lncRNA被证实在肝癌中经由EMT进程来转变细胞的增殖、侵袭和转移。H19高表达于肝癌组织中,通过敲低H19可靶向miR-15b/ CDC42/PAK1轴使HCC细胞的增殖、侵袭和迁移受到抑制[18]。SNHG7在肝癌组织中显著上调,SNHG7与miR-425作为ceRNA直接相互作用,通过分子海绵miR-425调控Wnt/β-catenin/EMT途径,抑制了肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭[19]。HOTAIR在HCC组织和细胞系中过表达,HOTAIR正向调节与EMT相关的转录因子锌指E盒结合蛋白1(ZEB1),增强EMT促进HCC细胞的侵袭和转移[20]。lncRNA UBE2CP3过表达于肝癌组织和细胞系,增加了锌指蛋白Snail1和N-cadherin的表达,但降低了E-cadherin的表达,从而促进了上皮到EMT的过程,并最终诱导了细胞的侵袭和迁移[21]。癌细胞的远端转移为HCC预后差的原因之一,lncRNA与EMT作用机制还需要更深层次的细胞及动物实验的验证,以期通过改变特定lncRNA的表达来降低HCC的转移,作为治疗HCC的关键靶点。

3 LncRNA对肝癌化疗药物敏感性的影响

化疗作为中晚期肝癌重要的一种综合医治手段,HCC细胞对药物的敏感性影响了化疗的疗效、患者预后及生存质量,多药耐药产生机制极为复杂,是HCC药物治疗效果不佳或失败的重要原因之一。越来越多的研究显示,lncRNA通过多种途径影响化疗药物敏感性,是介导肝癌化疗药物耐药的重要机制[22]。在HCC中,lnc-VLDLR表达上调,阿霉素、索拉非尼、喜树碱等化疗药物刺激可进一步增加其表达,机制研究显示,敲低lnc-VLDLR可以引起ATP结合转运蛋白G超家族成员2(ABCG2)的下调,使细胞内化疗药物外流减少而维持有效治疗药物浓度,从而增强了化疗药对肝癌细胞的杀伤力[23]。lncRNA-ROR高表达于肝癌细胞并在癌细胞的外泌体中富集,为应激反应性lncRNA,在化疗应激过程中降低对HCC细胞化疗敏感性,将高表达lncRNA-ROR的外泌体与受体细胞共培养可降低药物对受体细胞的毒性作用[24]。XIAO等[25]发现肝癌相关的长链非编码RNA(HANR)在HCC中表达上调,HANR基因敲除诱导细胞凋亡,明显抑制肝癌细胞增殖及转移,增强癌细胞对阿霉素的敏感性。HULC在肝癌中高度上调,XIONG等[26]研究证实了HULC可以通过稳定Sirt1蛋白来触发HCC细胞的自噬。HULC降低了miR-6825-5p、miR-6845-5p和miR-6886-3p的表达,导致了USP22和Sirt1蛋白的上调,通过HULC/USP22/Sirt1/自噬途径降低了肝癌细胞对化疗药物的敏感性。lncRNA NEAT1定位于核paraspeckle结构,在肿瘤组织中表达增加。KESSLER等[27]研究发现NEAT1在3株索拉非尼和阿霉素耐药细胞系中均有过表达,在所有化疗耐药细胞中均可检测到paraspeckle结构,而在敏感细胞中未检测到信号,提示NEAT1诱导了HCC细胞化疗中的耐药。肝癌中lncARSR上调,lncARSR通过调节PTEN-PI3K/Akt途径促进了HCC对阿霉素的耐药性[28]。基于化疗药物敏感性相关lncRNA的研究,使针对HCC患者个体敏感用药化疗的效果得以提高,是今后开发肝癌化疗增敏的新策略。

4 LncRNA对肝癌发生发展的影响

肿瘤的一个重要特点就是肿瘤细胞增殖失調,肿瘤细胞通过多种信号通路影响肿瘤无限增殖,部分肿瘤(包括肝癌)通过芯片检测或者测序手段发现大量的lncRNA在肿瘤增殖过程中发挥重要作用[29]。lncRNA可通过多种机制、多种途径,促进或抑制肝癌发生发展。PTEN为常见的肿瘤抑制因子之一,细胞内PTEN的减少可增加CUDR与CyclinD1的结合量,绝缘体CTCF募集CUDR-CyclinD1复合体,形成位于C-myc启动子区域的CUDR-CyclinD1-绝缘体CTCF复合体,提高了C-myc的转化率,过量C-myc引起肝癌干细胞和肝细胞样干细胞恶性增殖[30]。HULC在HBV相关肝癌组织中高表达,其表达水平与HBx的表达呈正相关,HBx通过上调HULC使p18受抑制,进而促进肝癌细胞增殖[31]。HULC在体外和体内都能与Y-box结合蛋白1(YB-1)特异性结合,促进YB-1蛋白的磷酸化,使YB-1从其结合的mRNA中释放出来,从而使CyclinD1、CyclinE1和MMP3等mRNA的翻译被激活,诱导肝癌的发生[32]。MEG3可通过与p53蛋白相互作用来激活p53介导的转录活性并影响部分p53靶基因的表达,起到抑制肝癌细胞的作用[33]。此外,MEG3可增加PTEN、bcl2相关X蛋白(Bax)及p53的表达,调控PTEN/AKT/MMP-2/MMP-9信号轴,并通过靶向miRNA-10a-5p参与肝癌的发生发展[12]。以上研究表明,通过对lncRNA及其相关靶向调控通路的研究,有望为HCC的发生发展提供新的早期诊断标志物及治疗方案。

5 LncRNA对肝癌预后的影响

HCC发病率高、复发及转移率高、预后差,严重危及人类健康,故而精确判断患者的预后更有利于个体化医治。研究表明,与肝癌患者预后相关的lncRNA,如MVIH的过度表达,与肿瘤淋巴结转移分期、微血管浸润、无复发生存期和总生存期有关[34];HCC中lncCAMTA1的高表达提示临床预后不良[35];SNHG7在肝癌组织尤其是侵袭性癌组织中过表达,并与预后不良密切相关[19];SNHG16过表达于肝癌组织和细胞系中,预示肝癌患者预后不良[13];UBE2CP3的过度表达可促进细胞在体内外的侵袭和迁移,与肝癌患者预后差有关[21];KIF20A在肝癌组织中表达上调与肝癌患者预后相关[36];肝癌中lncARSR的上调,与肿瘤大小和BCLC晚期及预后不良有关[28]。这类与HCC的预后相关的lncRNA在肿瘤组织中多为过度表达型,且与患者的预后不良和远处转移密切相关,其相关机制需要更多的动物和临床实验加以验证。若能通过检测特异性lncRNA精确判断或预测病人的预后,必将会对临床诊治方式产生重要影响。

6 小结与展望

肝癌是人类最常见、最具侵袭性的恶性肿瘤之一。近年来,肝癌早期诊疗方面取得的进展,在一定程度上改善了部分病患的预后,但总体生存率仍很低。目前,相关研究揭示了lncRNA参与肝癌调控的部分机制,但仍有诸多影响及调控机制尚未阐明;靶向基因调控机制尚不明了;研究大多建立在体外分化系统的基础上,许多研究结果缺乏体内证据;以上种种,需要我们进一步的探索和研究,来充分评估其作为诊断和治疗靶标的潜力。lncRNA作为标志物用于肿瘤诊断及治疗尚有许多问题有待解决,但基因芯片和高通量测序等方法的推广,为lncRNA在肝癌的诊断和治疗方面提供新的思路和角度,相信在不久的将来lncRNA必将为肝癌患者带来前所未有的福音。

参 考 文 献

[1]BRAY F,FERLAY J,SOERJOMATARAM I,et al.Global cancer statistics 2018:GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J].CA Cancer J Clin,2018,68(6):394-424.

[2]王俊青.肝癌病因的流行病学浅谈[J].肝博士,2019(2):39-40.

[3]TZARTZEVA K,OBI J,RICH N E,et al.Surveillance Imaging and Alpha Fetoprotein for Early Detection of Hepatocellular Carcinoma in Patient s With Cirrhosis:A Meta-analysis[J].Gastroenterology,2018,154(6):1706-1718.e1.

[4]BRIGGS J A,WOLVETANG E J,MATTICK J S,et al.Mechanisms of Long Non-coding RNAs in Mammalian Nervous System Development,Plasticity,Disease,and Evolution[J].Neuron,2015,88(5):861-877.

[5]FATICA A,BOZZONI I.Long non-coding RNAs:new players in cell differentiation and development[J].Nat Rev Genet,2014,15(1):7-21.

[6]PANDEY R R,KANDURI C.Transcriptional and Posttranscriptional Programming by Long Noncoding RNAs[J].Prog Mol Subcell Biol,2011,51:1-27.

[7]ZHANG X,WANG W,ZHU W,et al.Mechanisms and Functions of Long Non-Coding RNAs at Multiple Regulatory Levels[J].Int J Mol Sci,2019,20(22):E5573

[8]HUANG J F,GUO Y J,ZHAO C X,et al.Hepatitis B virus X protein(HBx)-related long noncoding RNA(lncRNA) down-regulated expression by HBx(Dreh) inhibits hepatocellular carcinoma metastasis by targeting the intermediate filament protein vimentin[J].Hepatology,2013,57(5):1882-1892.

[9]XU D,YANG F,YUAN J H,et al.Long noncoding RNAs associated with liver regeneration 1 accelerates hepatocyte proliferation during liver regeneration by activating Wnt/β-catenin signaling[J].Hepatology,2013,58(2):739-751.

[10]江流煥,侯敢,黄迪南.长链非编码RNA与细胞周期调控[J].基因组学与应用生物学, 2019,38(6):2917-2924.

[11]KITAGAWA M,KITAGAWA K,KOTAKE Y,et al.Cell cycle regulation by long non-coding RNAs[J].Cell Mol Life Sci,2013,70(24):4785-4794.

[12]ZHANG Y,LIU J,LV Y,et al.LncRNA meg3 suppresses hepatocellular carcinoma in vitro and vivo studies[J].Am J Transl Res,2019,11(7):4089-4099.

[13]LI S,PENG F,NING Y,et al.SNHG16 as the miRNA let-7b-5p sponge facilitates the G2/M and epithelial-mesenchymal transition by regulating CDC25B and HMGA2 expression in hepatocellular carcinoma[J].J Cell Biochem,2020,121(3):2543-2558.

[14]XIA C,ZHANG X Y,LIU W,et al.LINC00857 contributes to hepatocellular carcinoma malignancy via enhancing epithelial-mesenchymal transition[J].J Cell Biochem,2018.

[15]SUN J,GUO Y,BIE B,et al.Silencing of long noncoding RNA HOXD-AS1 inhibits proliferation,cell cycle progression,migration and invasion of hepatocellular carcinoma cells through MEK/ERK pathway[J].J Cell Biochem,2020,121(1):443-457.

[16]WANG Y L,LIU J Y,YANG J E,et al.Lnc-UCID Promotes G1/S Transition and Hepatoma Growth by Preventing DHX9-Mediated CDK6 Down-regulation[J].Hepatology,2019,70(1):259-275.

[17]宋揚,赵丽艳,李蕴潜,等.胶质瘤细胞上皮-间质转化及靶向抑制策略的研究进展[J].吉林大学学报(医学版),2017,43(5):1064-1068.

[18]ZHOU Y,FAN R G,QIN C L,et al.LncRNA-H19 activates CDC42/PAK1 pathway to promote cell proliferation,migration and invasion by targeting miR-15b in hepatocellular carcinoma[J].Genomics,2019,111(6):1862-1872.

[19]YAO X,LIU C,LIU C,et al.lncRNA SNHG7 sponges miR-425 to promote proliferation,migration,and invasion of hepatic carcinoma cells via Wnt/β-catenin/EMT signalling pathway[J].Cell Biochem Funct,2019,37(7):525-533.

[20]YANG T,HE X,CHEN A,et al.LncRNA HOTAIR contributes to the malignancy of hepatocellular carcinoma by enhancing epithelial-mesenchymal transition via sponging miR-23b-3p from ZEB1[J].Gene,2018,670:114-122.

[21]CAO S W,HUANG J L,CHEN J,et al.Long non-coding RNA UBE2CP3 promotes tumor metastasis by inducing epithelial-mesenchymal transition in hepatocellular carcinoma[J].Oncotarget,2017,8(39):65370-65385.

[22]AYERS D,VANDESOMPELE J.Influence of microRNAs and Long Non-Coding RNAs in Cancer Chemoresistance[J].Genes (Basel),2017,8(3):E95.

[23]TAKAHASHI K,YAN I K,WOOD J,et al.Involvement of extracellular vesicle long noncoding RNA(linc-VLDLR) in tumor cell responses to chemotherapy[J].Mol Cancer Res,2014,12(10):1377-1387.

[24]TAKAHASHI K,YAN I K,KOGURE T,et al.Extracellular vesicle-mediated transfer of long non-coding RNA ROR modulates chemosensitivity in human hepatocellular cancer[J].FEBS Open Bio,2014,4:458-467.

[25]XIAO J,LV Y,JIN F,et al.LncRNA HANR Promotes Tumorigenesis and Increase of Chemoresistance in Hepatocellular Carcinoma[J].Cell Physiol Biochem,2017,43(5):1926-1938.

[26]XIONG H,NI Z,HE J,et al.LncRNA HULC triggers autophagy via stabilizing Sirt1 and attenuates the chemosensitivity of HCC cells[J].Oncogene,2017,36(25):3528-3540.

[27]KESSLER S M,HOSSEINI K,HUSSEIN U K,et al.Hepatocellular Carcinoma and Nuclear Paraspeckles:Induction in Chemoresistance and Prediction for Poor Survival[J].Cell Physiol Biochem,2019,52(4):787-801.

[28]LI Y,YE Y,FENG B,et al.Long Noncoding RNA lncARSR Promotes Doxorubicin Resistance in Hepatocellular Carcinoma via Modulating PTEN-PI3K/Akt Pathway[J].J Cell Biochem,2017,118(12):4498-4507.

[29]HUANG J L,ZHENG L,HU Y W,et al.Characteristics of long non-coding RNA and its relation to hepatocellular carcinoma[J].Carcinogenesis,2014,35(3):507-514.

[30]PU H,ZHENG Q,LI H,et al.CUDR promotes liver cancer stem cell growth through upregulating TERT and C-Myc[J].Oncotarget,2015,6(38):40775-40798.

[31]DU Y,KONG G,YOU X,et al.Elevation of highly up-regulated in liver cancer(HULC) by hepatitis B virus X protein promotes hepatoma cell proliferation via down-regulating p18[J].J Biol Chem,2012,287(31):26302-26311.

[32]LI D,LIU X,ZHOU J,et al.Long noncoding RNA HULC modulates the phosphorylation of YB-1 through serving as a scaffold of extracellular signal-regulated kinase and YB-1 to enhance hepatocarcinogenesis[J].Hepatology,2017,65(5):1612-1627.

[33]ZHU J,LIU S,YE F,et al.Long Noncoding RNA MEG3 Interacts with p53 Protein and Regulates Partial p53 Target Genes in Hepatoma Cells[J].PLoS One,2015,10(10):e0139790.

[34]YUAN S X,YANG F,YANG Y,et al.Long noncoding RNA associated with microvascular invasion in hepatocellular carcinoma promotes angiogenesis and serves as a predictor for hepatocellular carcinoma patients poor recurrence-free survival after hepatectomy[J].Hepatology,2012,56(6):2231-2241.

[35]DING L J,LI Y,WANG S D,et al.Long Noncoding RNA lncCAMTA1 Promotes Proliferation and Cancer Stem Cell-Like Properties of Liver Cancer by Inhibiting CAMTA1[J].Int J Mol Sci,2016,17(10):E1617.

[36]李巖,王伟.基于生物信息学数据库分析KIF20A在肝细胞癌中的表达及临床预后意义[J].国际肿瘤学杂志,2018,45(11):670-674.

(收稿日期:2019-12-12 修回日期:2020-02-24)

[专家介绍]医学博士,教授,博士生导师,临床检验诊断学学科带头人,右江民族医学院附属医院副院长,学校发展规划处副处长(兼)。兼任国家自然科学基金函审专家,广西科技计划项目评审专家,广西卫生食品安全风险评估专家;广西医学会检验学分会副主任委员、医学教育学分会委员、精准医学分会委员;广西医师协会检验医师分会常务委员、伦理医师分会委员;百色市医学会检验学分会主任委员;《中华肿瘤防治杂志》、《世界华人消化杂志》和《右江民族医学院学报》杂志编委。先后承担国家自然科学基金2项,广西自然科学基金5项,广西教育厅资助课题3项;以第一作者和通讯作者公开发表学术论著58篇,其中SCI收录10篇;主(参)编著作/教材2部;获百色市科技进步二等奖1项、科技创 新三等奖1项;培养博士研究生1名、硕士研究生6名。

基金项目:国家自然科学基金(81460123);广西自然科学基金(2018GXNSFAA281187);广西科技计划人才与基地项目(桂科AD17129025);2018年广西研究生教育创新计划项目(YCSW2019222)

作者简介:农顺强,男,主管技师,在读硕士研究生,研究方向:HBV相关肝癌非编码RNA调控机制研究。E-mail:[email protected]

通信作者:邓益斌。E-mail:[email protected]

[本文引用格式]农顺强,邓益斌.长链非编码RNA在肝癌中的研究进展[J].右江医学,2020,48(3):161-165.