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宫颈癌中长链非编码RNA HOTAIR的相关研究进展

2020-09-01 181 上传者：管理员

摘要：长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录长度大于200个核苷酸的非编码RNA分子，其在机体内广泛参与细胞内基因的表达与调控，调控机体的多种生理、病理过程。近年来，多项研究显示lncRNA的异常表达在肿瘤的发生发展中起着重要作用。其中，HOX转录反义RNA(HOTAIR)作为lncRNA中的一种，其表达与多个肿瘤转移密切相关，尤其在宫颈癌的迁移、侵袭、转移和复发中起着关键作用。HOTAIR可能为宫颈癌潜在的新型肿瘤标记物，因此，明确其与宫颈癌的关系及其在宫颈癌的临床诊断、治疗及预后中的作用，具有重要价值，故本文就HOTAIR与宫颈癌关系的相关研究进展做一简要综述。

关键词：
Hox转录反义RNA
临床诊断
宫颈癌
综述
长链非编码RNA
预后
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宫颈癌作为妇科恶性肿瘤之一，严重威胁全球妇女的健康及生命。据估计，2018年全世界共有569 847例新发病例和311 365例死亡病例，目前宫颈癌发病率和死亡率居女性恶性肿瘤第四位[1]，其发病原因可能与高危型HPV感染、初次性交年龄过早及性混乱等因素有关。长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录长度大于200个核苷酸的非编码RNA分子，以往被认为不参与蛋白质编码。近年来，随着分子探针技术、测序技术等生物技术的进步，大量的lncRNA被发现广泛参与真核细胞的生理及病理过程。lncRNA在疾病中的发展，尤其在影响肿瘤的恶性生物学行为及肿瘤放疗抵抗方面成为当下的热点研究。HOX转录反义RNA(HOTAIR)作为研究最多的lncRNA，被发现在多个肿瘤细胞中高表达，尤其在宫颈癌的相关研究中，HOTAIR与之发生发展密切相关，故探索二者之间的关系，有利于为宫颈癌在临床诊断、治疗及预后提供证据。

1、HOTAIR的概述

HOTIAR长度约为2.2 kb，位于HOX c基因簇的12q13染色体区域内，并从该簇的反义链转录，其主要功能是识别HOX D基因座中基因表达的反式调节作用。HOTAIR与多克隆抑制复合物2(Polyclonal inhibition complex,PRC2)和组蛋白去甲基化酶1(Lysine-specific demethylase 1,Lsd1)相互作用，调控与肿瘤细胞增殖、凋亡或转移相关基因的组蛋白赖氨酸4(H3K4demet)，引导Lsd 1介导的组蛋白H3去甲基化，LSD1是阻遏物1(RE1)沉默转录因子(LSD1-CoREST)蛋白复合物的亚基，HOTAIR直接与染色质调节剂PRC2和Lsd 1相互作用，从而导致这些基因的转录沉默或激活，最终促进肿瘤细胞的恶性增殖和转移[2]。Rinn等[3]首次发现HOTAIR在转移的乳腺癌中高表达。其后，发现HOTAIR在人类许多肿瘤细胞中高表达(乳腺癌[4]、胰腺癌[5]、结直肠癌[6]、胃癌[7]、肝细胞癌[8]和口腔癌[9])。尤其HOTAIR与宫颈癌的关系中，发现HOTAIR可能参与了宫颈癌细胞凋亡、增殖和侵袭，并与肿瘤放化疗抵抗相关等。

2、HOTAIR与宫颈癌

2.1 HOATIR在宫颈癌组织中的表达

lncRNA是具有调控基因表达的非编码RNA，主要调控表观遗传学、转录水平及转录后调控等，以及包括肿瘤在内的细胞信号传导调控，成为当下国内外肿瘤研究热点。张艳梅、周高英等[10,11,12,13]通过实时定量RT-PCR(qRT-PCR)检测人宫颈癌组织及癌旁组织HOTAIR mRNA的表达水平发现，HOTAIR在人类宫颈癌组织中的表达水平明显高于癌旁组织，且其表达水平与宫颈癌患者的临床分期、肿瘤大小及淋巴结转移密切相关，而与患者年龄、分化水平、组织学类型、鳞状细胞抗原(SCC)等无关。进一步研究发现宫颈癌患者行宫颈癌根治术后，血清HOTAIR水平较术前明显下降，表明HOTAIR有望成为宫颈癌临床诊断及术后监测的肿瘤标记物，以及评估宫颈癌预后的独立预测因子。Zhang等[14]研究收集了人乳头瘤病毒(HPV)阳性的宫颈癌患者的阴道灌洗液、无宫颈瘤患者(HPV阳性、HPV阴性作为对照)阴道灌洗液，进一步分离灌洗液中细胞释放的外泌体(Exosome)，分析两种促癌lncRNA(HOTAIR、MALAT1)和一种抑癌lncRNA(MEG3)基因的表达差异性，发现在无瘤组(HPV阴性、HPV阳性)和宫颈癌患者的灌洗液中，HOTAIR表达水平依次上升，再次说明HOTAIR有可能成为宫颈癌预测和早期诊断的分子标志。这些研究提示HOTAIR在宫颈癌组织中存在差异性表达，可能作为癌基因参与了宫颈癌细胞增殖、分化、迁移、侵袭及凋亡等过程，并影响宫颈癌的发生发展。

2.2 HOTAIR影响宫颈癌细胞增殖

宫颈癌作为威胁全球女性生命健康的恶性肿瘤，其发生是由多因素、多环节复杂的分子调控机制相互作用而导致的疾病。张艳梅等[11]研究发现敲低HOTAIR表达后可抑制人宫颈癌Hela细胞系增殖，并将Hela细胞系的细胞周期阻滞于G0/G1期，加速了人宫颈癌Hela细胞的凋亡，证明HO-TAIR在宫颈癌的发生发展中起癌基因作用。HO-TAIR通过下调miR-143-3P的表达后，抑制了HOTAIR对宫颈癌细胞生长的抑制作用，还调控了Bcl-2过表达，进一步减弱了miR-143-3P对宫颈癌的抑制作用，促进宫颈癌细胞的增殖[15]。

2.3 HOTAIR促进宫颈癌侵袭

侵袭是肿瘤细胞发生转移的关键，包括肿瘤细胞基质的降解、细胞动力分子通路的激活以及细胞间信号转导的转变等。Kim等[16]研究发现，敲低HOTAIR表达后，钙粘附蛋白E(E-cadherin)表达升高，血管内皮生长因子(VEGF)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、β-连环蛋白(β-catenin)以及波形蛋白(Vimentin)表达明显降低，促进了上皮-间质转化(EMT)相关的转录因子Snail及Twist表达降低，进而抑制宫颈癌细胞侵袭。巨核细胞白血病1(Mkl1)作为一种转录协同活性因子，参与肿瘤细胞的转移和细胞分化，Zheng等[17]研究发现，人宫颈癌Hela细胞系中的HOTAIR被抑制表达后，Mkl1作为miR-206的靶向基因，其表达水平降低。此外，Mkl1通过结合HOTAIR启动子中的CARG盒来激活HOTAIR的转录，说明敲低HO-TAIR表达以后，通过抑制miR-206和Hela细胞中的表达来调控Mkl1，证明HOTAIR在宫颈癌细胞侵袭中起重要作用。

2.4 HOTAIR与宫颈癌转移

正常的上皮组织结构不利于恶性肿瘤细胞的侵袭，在肿瘤细胞发生转移的过程中，细胞的迁移能力、侵袭力与上皮间质转换的发生显著相关[14]。而目前Kim等[16,17,18]多项研究表明，HOTAIR作为肿瘤生长的强诱导因子，可诱导EMT相关基因E-catenin、N-cadherin、Vimentin及Notch信号通路相关基因Notch1、HES1等基因表达，结果显示HO-TAIR通过诱导EMT和活化Notch信号，进而促进宫颈癌细胞转移。Guo等[19]研究通过制作了抗辐射的Hela细胞(Hela-R)，证明了HeLa-R,siRNA-control+HeLa-R,siRNA-HOTAIR+HeLa-R,Li Cl+HeLa-R,siRNA-HOTAIR+Li Cl+HeLa-R组相比Hela对照组，其E-cadherin mRNA和蛋白表达减少，N-cadherin和Vimentin mRNA和蛋白表达增加。进一步与Hela-R组相比，siRNA-HOTAIR+HeLa-R组E-cadherin mRNA和蛋白表达增强，N-cadherin和Vimentin的mRNA和蛋白表达减弱，N-cadherin和Vimentin的mRNA和蛋白表达增强，证明了HOTAIR的降低抑制了Hela-R细胞的Wnt信号传导途径和上皮-间质转化。HOTAIR通过调控EMT的进程来影响肿瘤的转移。青蒿琥酯(Artsunate,Art)作为一种中药成分，对多种实体瘤具有抗癌活性。Zhang等[20]研究探讨Art对宫颈癌细胞的抗肿瘤转移过程中使用RNA免疫沉淀法来测定HOTAITR和COX-2的相互作用，然后采用迁移侵袭实验观察Art对宫颈癌Hela细胞转移的影响，发现了Art抑制了HOTAIR的表达也抑制了Hela细胞的转移，可见HOTAIR参与Hela细胞的转移，并且这一研究发现中药能够为阻断宫颈癌转移打下一定的理论基础。

2.5 HOTAIR与宫颈癌放疗抵抗

临床上被诊断为中晚期宫颈癌的患者，失去直接手术的机会，此时放化疗结合治疗对于延长患者生命期显得尤为重要。目前，宫颈癌细胞抗辐射成为影响中晚期宫颈癌患者治疗的主要障碍。Guo等[19]研究探讨敲低HOTAIR的表达后，抗辐射Hela-R细胞中的β-catenin、cyclinD1、c-Myc和MMP7的mRNA和蛋白表达更高。证明HOATIR激活了抗辐射Hela细胞中Wnt通路，在Hela-R细胞显示出对放疗抗性时，发现了GFP-LC3蛋白聚集增加，表明敲低的HOATIR通过Wnt信号通路减少了放射抗性细胞的增殖。HOTAIR的功能抑制可以通过抑制宫颈癌Hela细胞中的Wnt信号通路增强对放疗的敏感性。

3、HOTAIR单核苷酸多样性与宫颈癌

全基因组关联研究(Genome-wide association studies,GWAS)分析发现了与80多种疾病和性状相关的数百种常见的遗传变异，其中很多已被识别的变异在基因间区域显著缺失，不在内含子中表达，而是映射到非编码区间[21]。越来越多的证据表明[22,23]，包括肿瘤抑癌基因或癌基因的单核苷酸多态性(SNPS)在内的体细胞突变在宫颈癌遗传易感性中有显著作用。Guo等[24]在一项对宫颈癌患者和正常人进行对照分析研究中探讨了HO-TAIR中三个单倍体标记SNP(RS920788、RS1899663及RS479314)与宫颈癌风险之间的相关性，其中HOTAIR RS920778的多态性与宫颈癌风险之间存在显著关联，与野生型基因相比，RS920778基因变异性携带者患晚期宫颈癌的风险增加2.17倍。Sharma等[25]研究显示，含有RS9020778单核苷酸的HOTAIR内含子2区域可能存在一种潜在的增强剂，去转染宫颈癌SIHA细胞，荧光素酶表达显著增加，表明SNP RS920788可促进HOTAIR表达，促进宫颈癌的遗传易感性。HPV16型癌蛋白E7通过与多种宿主调节分子相互作用和功能失活，在宫颈癌的发生发展中发挥重要作用。研究发现，E7可能与高表达的PRC2复合物竞争HOTAIR转录物上的结合位点，这可以组织PRC2复合物(ezh2、suz12)的聚集，进一步促进靶基因的上调;因此，HOTAIR有望作为宫颈癌发生过程中HPV16癌蛋白E7的靶点之一。

4、小结与展望

目前，HOTAIR表达异常与宫颈癌及其他恶性肿瘤的发生发展密切相关，通过改变恶性肿瘤相关的基因表达、调控细胞周期以及干扰RNA功能等途径，促进恶性肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移，由此包括HOTAIR在内的lncRNA正成为当下基础及临床研究肿瘤治疗的新靶点。宫颈癌是由多因素、多步骤导致的恶性肿瘤，HOTAIR作为极其重要的lncRNA，与宫颈癌关系的研究取得一定的进步，但其参与宫颈癌发生发展的分子机制尚未完全阐明，因此我们在此领域的进一步深入研究，有望为以后HOTAIR能作为宫颈癌诊断和治疗靶点提供价值。

参考文献：

[9]李思维,庞达.长链非编码RNA(lncRNA)在癌症中的作用[J].实用肿瘤学杂志,2019,33(5):471-475.

[10]周高英,潘育翔,张慧杰,等.宫颈癌血清中lncRNA H19和HOTAIR表达及其临床意义[J].现代肿瘤医学,2017,25(22):3670-3674.

[11]张艳梅,陈晓忠.长链非编码RNA HOTAIR在宫颈癌中的表达及其对宫颈癌He La细胞增殖和凋亡的影响[J].肿瘤,2015,35(4):446-452.

[12]郑婷华,王茜,杨小杰,等.长链非编码RNA HOTAIR在宫颈癌患者组织及He La细胞中的表达和影响[J].基础医学与临床,2016,36(1):94-98.

李静,王玉霞,陈杰.长链非编码RNA HOTAIR在宫颈癌中的相关研究进展[J].实用肿瘤学杂志,2020,34(04):368-371.