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长链非编码RNA与胃癌关系的研究进展

2021-05-17 165 上传者：管理员

摘要：长链非编码RNA(LncRNA)是一类长度在200bp以上的核酸序列的转录本，不能编码蛋白质。最近几年来的研究显示，位于细胞核或细胞质内的LncRNA可作为基因表达调控元件，不仅在外遗传、细胞周期等中发挥重要的调节、控制作用，而且在诱导细胞凋亡、细胞增殖、血管生成和促进迁移等方面也具有关键作用。发生于胃黏膜上皮细胞恶性病变的胃癌，居于我国各种恶性肿瘤发病率的前列，且有年轻化趋势。在胃癌的病程中LncRNA起着重要的作用。很多特异表达的LncRNA在胃癌中被发现，它们影响着胃癌的发生、发展。LncRNA可能成为新型标志物，用于胃癌的诊断及预后的推断。该文将对LncRNA与胃癌关系的相关研究进展进行综述，以期为胃癌的临床诊治研究提供新方向。

关键词：
综述
胃癌
胃肿瘤
长链非编码RNA
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最近几年，在国内外的生命科学研究中，长链非编码RNA(LncRNA）的热度可谓是高居不下。根据基因组测序显示，30亿个碱基对组成了人的基因组，其中98.5%的核酸序列为非编码RNA(non-codingRNA），用于参与蛋白质编码的序列仅仅只有1.5%。

胃癌是一种常见的恶性肿瘤，早期症状不明显，致使胃癌死亡率居于所有癌症死亡率的前列。因此，寻找可靠的胃癌标志物，提高胃癌早期诊断率，对于癌症患者生存期的延长特别重要。基因组中转录的LncRNA便表现出了潜在作用。本综述将试图阐述LncRNA与胃癌之间的相关关系。

1、胃癌

流行病学研究表明，全世界癌症死亡率中排名第二的胃癌，是一种最常见的威胁人类生命健康的恶性肿瘤[1,2]，全世界每年新增胃癌患者约100万例，死亡率达75%[3]。韩国、日本和中国等东亚国家是胃癌高发地区，据统计，至2012年，胃癌患者人数已占全球总病例数的近50%[4]。胃癌患者的总体预后较差，明确诊断后5年生存率仅为20%～30%。造成胃癌预后不良的主要原因是恶性侵袭和转移，传统治疗胃癌的方式是以手术为主，辅以放化疗，在改善预后不明显的情况下，探究胃癌的发病机制，阻断胃癌的侵袭和转移就显得尤其重要。目前，胃癌的早期诊断主要依靠电子胃镜加上病理学检查的方法，糖类抗原199(CA199）、血清学癌胚抗原（CEA）和糖类抗原724(CA724）指标，但存在特异性及敏感性不高的缺点，难以发现早期胃癌，不能完全替代活组织检查。作为探索热门的基因检测，其在判断肿瘤的产生、进展、迁移及预后等方面拥有一定的优势。研究发现，在肿瘤的诊断和预后上，LncRNA可作为新型的肿瘤标志物发挥积极作用[5]。LncRNA在胃癌中的重要影响也被广泛研究并报道。

2、LncRNA

LncRNA是长度超过200个核苷酸的RNA分子[5,6]。LncRNA没有典型开放阅读框架（ORF），不编码任何蛋白质，但在基因调控中能以RNA形式在转录及转录后、外遗传学等众多方面发挥作用[6,7]。目前认为LncRNA的来源和进化可能存在以下作用机制：（1）非编码RNA中邻近重复序列可能是由于其中一个序列的两次随机复制的结果；（2）有功能的非编码逆转录基因或者是无功能的非编码逆转录假基因，均可由非编码基因通过逆转录移位形成；（3）随着重排染色体，由2个远距离分离且不转录的序列区域发生合并可形成一个多外显子的非编码RNA;(4）由于转座子的插入，形成一个有功能的非编码RNA;(5）一个有功能的非编码基因能与先前编码序列连接，可因蛋白质编码基因的阅读框架的破坏而被转换生成。按照基因组上的相关蛋白对应编码基因的特点和位置，LncRNA可以分为五类，即（1）正义LncRNA(senseLncRNA）：同一条链上蛋白对应基因编码的转录方向即为正义LncRNA的转录方向；（2）内含子LncRNA(intronicLncRNA）：主要由基因的内含子区域转录产生；（3）反义LncRNA(anti-senseLncRNA）：转录方向与邻近的蛋白对应的编码基因其转录方向相反；（4）基因间LncRNA(intergenicLncRNA）：产生于2个基因间的区域，即为lincRNA[8];(5）双向LncRNA(bidirectionalLncRNA）：可同时从同一条链上蛋白质对应的编码基因相反的转录方向或相同的转录方向[9]。

3、LncRNA与胃癌

2010-2020年，LncRNA在多种肿瘤中的研究与日俱增，关于LncRNA与胃癌的相关研究已经取得了卓越的成果，对了解胃癌的分子生物学越来越重要。研究显示，多种LncRNA在胃癌细胞中异常表达[8,10,11]。肿瘤的发生与生物遗传信息的改变有关，而异常表达的LncRNA恰恰可引起遗传信息的变化。目前，还没有明确了解LncRNA的致癌机制，但研究发现在Notch、mTOR、NF-Κb和Wnt等多条肿瘤信号通路中均有LncRNA的表达，参与调节细胞浸润、转移、凋亡及增殖，密切与肿瘤产生、进展和迁移等相关[12,13,14,15]。

许多国内外研究发现，TNM分期、肿瘤大小、分化、迁移、浸润、预后等胃癌患者的临床病理参数，均与LncRNA的非正常表达相关[16,17]，其在胃癌的诊断中拥有重要的临床意义。绝大多数的LncRNA都参与了胃癌细胞的侵袭和迁移，胃癌相关的LncRNA可以作为生物学标志物来预测胃癌的迁移。LncRNA可以通过参与一些microRNA(miRNA）的信号传导通路，成为抑癌基因或致癌基因，从而影响胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭[18]。在将来的临床诊治和预后监测中，LncRNA可作为肿瘤治疗的靶点和新型标志物发挥重要作用。

3.1结肠癌症相关转录本1(CCAT1)

CCAT1是近年在结肠癌中被新发现的LncRNA，其在结肠癌中为上调状态。CCAT1的长度为2628个核苷酸，定位于8q24.21。虽然具有3个ORF，但是无法翻译蛋白质。CCAT1与肿瘤的发生、发展有关，其高表达于多种肿瘤细胞中。有研究检测到胃癌细胞中存在CCAT1上调，并已经明确CCAT1在胃癌中具有促进作用[19]。在多种肿瘤组织中，包括胃癌，发现C-Myc癌基因可以直接结合其启动子E-box，激活CCAT1，影响肿瘤的增殖和迁移。在胃癌细胞中CCAT1还参与调节miR490，二者呈负相关，据此信息可以推断miR490的结合位点存在于CCAT1上，刺激miR490可以激活CCAT1，导致胃癌细胞发生转移，所以若想抑制胃癌细胞的转移，便可通过抑制miR490来达到目的。hnRNPA1与CCAT1呈正相关，与miR490呈负相关，说明胃癌细胞的转移可通过CCAT1-miR490-hnRNPA1轴实现促进。CCAT1可成为早期胃癌诊断及随访的指标。

3.2H19

H19是最早被鉴定的LncRNA分子之一，位于染色体11p15.5上，拥有ORF，但是不能翻译对应的蛋白质。是食管癌、肝癌、膀胱癌、结肠癌及肝转移的生物标志物。启动子区域甲基化缺失，会导致LncRNA的显著上调，预测肿瘤的出现。

在胚胎期高表达，出生之后就会被灭活的H19基因，会再次于肿瘤发生时表达，影响着肿瘤的进展。研究显示，在不同肿瘤中H19具有不同的作用，例如致癌、抑癌。但是有研究明确指出在胃癌的癌变过程中存在H19的参与。H19作为miR-657的前体，其诱导产生的miR-657是促进胃癌发生的重要介质，LI等[20]发现H19除了可以加工形成微小RNA，还可以在胃癌中上调ISM1蛋白，此蛋白可以间接下调负性靶基因miR-675的表达。研究显示，p53作为抑制肿瘤基因对H19有负调控作用，当H19与p53结合后，可以通过抑制P53的活性，来促使胃癌细胞的增殖和逃逸凋亡[21]。而癌基因c-Myc对H19有正调控作用，可以诱导胃癌细胞表达H19，通过一定数量的胃癌标本发现，c-Myc水平与H19的表达呈正相关。有研究表明，胃癌细胞中过表达的H19与生存率和TNM分期晚期具有相关性[22]；有研究通过受试者工作特征曲线（ROC）分析发现，胃癌患者的外周血较健康人高表达H19，在患者手术后的血浆样本中的表达呈现明显下调。体外试验显示H19过表达可以促使胃癌细胞的增殖，敲除可促进癌变细胞发生凋亡[23]。这说明H19可作为早期胃癌筛选和诊断的潜在指标。

3.3肺腺癌转移相关转录体1(MALAT1）

MAL-AT1于肺癌中被首次发现，其位于染色体11p13上。MALAT1在多种肿瘤中高表达。研究显示，胃癌中的MALAT1在远处转移组织中表达水平要明显高于正常和没有转移的组织，在外周血中也是同样的结果[24]。核内mRNA前剪接因子2(SF2）/替代剪接因子（ASF）在MALAT1的诱导下可以过表达，但是SF2/ASF的高表达对细胞的增殖却无影响，通过敲低MALAT1可以抑制SF2/ASF的表达，表明通过调节SF2/ASF可以实现对MALAT1在胃癌细胞增殖方面的调控。通过RNA免疫共沉淀测序（RIPseq）发现MALAT1与EZH2连接后，可以对PC-DH10（肿瘤抑制因子之一）起到抑制作用，进而对胃癌细胞的转移产生积极影响[2]。通过比例风险回归模型（COX）分析显示，高表达的MALAT1还与肿瘤的不良预后相关，二者呈正相关。

3.4母系印记基因3(MEG3)

MEG3在2000年被发现，位于基因的14q32.3上，长约1.6kb，没有完整的ORF[7]。MEG3是具有抑癌作用的LncRNA，在多种肿瘤中缺失表达或降低[22]。MEG3可以通过刺激P53抑癌基因的表达，抑制胃癌细胞增殖，促使细胞凋亡，而沉默MEG3则可促进胃癌细胞增殖。MEG3调节胃癌细胞的生物学行为，主要是通过与miRNA相互作用实现的。MEG3的下调与肿瘤的病理分期、瘤体大小、有无转移、无病生存率和总生存率密切相关，其表达水平越低，预后情况越差。在胃癌细胞中MEG3可被miR148a、miR-141抑制出现表达下调，也可因为DNA甲基化抑制其在胃癌细胞中的表达。与人胃黏膜细胞（GES1）正常细胞系相比，在BGC-823、SGC-7910、MGC-803和AGS-GC胃癌细胞系中，LncRNAMEG3被下调。MSP结果显示，与正常组织相比，LncRNA-MEG3在肿瘤组织中高甲基化，与GES1正常细胞系相比，在BGC-823、SGC-7910、MGC-803和AGS-GC胃癌细胞系中LncRNAMEG3也表现为高甲基化。MEG3与miR-181a-5p呈负相关，并且发现MEG3在体内的上调可以抑制肿瘤生长[23]。

3.5生长阻滞特异性转录本5(GAS5)

GAS5是首个在潜在的抑癌基因的筛选中发现的生长停滞期处于过表达的LncRNA，其大小约为650bp，具有12个外显子。GAS5在多种肿瘤中表现为下调。高表达的GAS5通过细胞周期的调节，促使细胞凋亡，从而使肿瘤细胞的增殖受到抑制[24,25]。在胃癌研究中，通过检测胃癌和癌旁正常细胞中GAS5的产生量，发现肿瘤组织中的GAS5越低表达，其肿瘤进展越快，预后越不良。胃癌组织中GAS5的表达明显下降，其与肿瘤大小、TNM分期、整体生存率和无病生存率相关[25]。GAS5的抑癌作用可通过调节P21和E2F1达成。Y盒结合蛋白1(YBX1）和p21的下调表达，可被GAS5的低表达引起，从而解除G1期的阻滞，表明GAS5可以通过调节p21和YBX1的表达来抑制胃癌细胞的增殖。

3.6锌指蛋白反义链1(ZFAS1)

ZFAS1是最近几年发现的LncRNA，其位于20q13上，ZFAS1为ZNFX1的反义RNA,ZFAS1在细胞质和细胞核中均有表达，而ZNFX1只在细胞核中高度表达。有研究表明，ZFAS1的高表达与肾细胞癌预后差、病程短呈正相关，敲除ZFAS1可显著抑制肾癌细胞的增殖、迁移和侵袭[26]。此外，miR-10a被确定为ZFAS1的靶向标志物。沉默miR-10a可减弱ZFAS1促进肾癌细胞增殖和转移的能力。SKA1作为miR-10a的一个关键下游靶蛋白，与ZFAS1的生物学特性有关，ZFAS1通过miR-10a正调控SKA1的表达。目前在胃癌中针对两者的研究均不多。研究发现，在胃癌细胞系、组织及血清中ZFAS1为过表达，患者较差的生存率和预后不良与其表达水平相关[27,28,29]。敲除ZFAS1后可抑制胃癌细胞的增殖，诱导其凋亡，抑制上皮-间质转化[28]。外泌体参与ZFAS1的运输，从而加快胃癌细胞增殖及侵袭转移[29]。ZFAS1可以与LSD1/CoREST和EZH2发生作用，通过抑制NKD2和KLF2的转录，以达到促进胃癌细胞增殖的目的[30]。

4、小结

本文主要总结了近几年来与胃癌相关的、重要的LncRNA，回顾了LncRNA对胃癌细胞复杂的作用机制。体内和体外试验均可显示部分LncRNA在早期和癌前病变中过低表达、不表达或过表达，而这些表达异常的LncRNA对细胞的增殖、凋亡和迁移产生影响，从而发挥对胃癌的抑制或刺激作用。这些都表明LncRNA可以作为胃癌早期诊断和疗效观察的潜在指标。但如今很多LncRNA在胃癌组织及细胞中的具体作用机制仍不十分明确，尚需进行深入研究。进一步研究与胃癌相关LncRNA在胃癌发生、发展过程中的作用机制，努力将相关LncRNA作为指标，用于临床早期诊断及预后判断，可能会为胃癌的临床诊治研究提供新方向，甚至有可能改变当前胃癌的诊疗模式。

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文章来源：杜瑶,禹莉.长链非编码RNA与胃癌关系的研究进展[J].现代医药卫生,2021(09):1507-1511.