長鏈非編碼RNA在肝細胞癌發生發展中作用的研究進展

趙敏，冉紫晶，葉青，張詩琬，梅小平

川北醫學院附屬醫院感染科，四川南充637000

肝細胞癌（HCC）是一種常見的消化道惡性腫瘤，其發病率在我國惡性腫瘤中位列第三，病死率位列第二［1］。HCC是最常見的肝癌組織學類型，占肝癌發病率的80%以上，惡性程度高，預后差。目前缺乏精準的生物學分子標志物來診斷和評價HCC療效與預后，對HCC高危人群進行篩查，做到早診斷、早治療是提高HCC療效和生存率的關鍵。研究發現，部分長鏈非編碼RNA（lncRNA）在HCC組織中表達失衡，并顯示出與HCC細胞增殖、凋亡、轉移等生物學過程的密切關系［2］?，F就lncRNA與HCC發生、發展、轉移、預后等相互關系進行初步綜述。

1 lncRNA的起源、構成及生物學特點

人們最初認為lncRNA是一種mRNA樣非編碼基因的轉錄產物，為無生物學信息功能的“垃圾”，隨著RNA測序技術的進步，發現了部分lncRNA的特有結構與功能。lncRNA是RNA聚合酶Ⅱ沿著轉錄本5'-3'方向轉錄并形成原始的轉錄產物，再經5'端加帽、核糖核酸酶在3'端加ploy A尾、編輯等系列轉錄后形成有生物學功能的lncRNA［3-4］。隨即把參與基因轉錄后不能參與蛋白質編碼的RNA稱為非編碼RNA（ncRNA），將核苷酸＜200個的ncRNA稱為短鏈非編碼RNA，核苷酸＞200個的ncRNA稱為lncRNA［4］，后者是一種產生于蛋白質編碼基因間隔區、蛋白質編碼序列的正（反）義鏈和初始轉錄產物的選擇性剪接體。研究發現，lncRNA能發揮基因印跡、染色質重構、細胞代謝周期調節、mRNA降解和翻譯調控等功能，也就是發揮了基因表達對表觀遺傳、轉錄和轉錄后水平調控的作用，并以信號分子、誘餌和骨架分子角色來發揮其生物學功能［5］。

2 與HCC發生發展相關的lncRNA

lncRNA表達失衡可致相關功能失調而引起HCC等疾病的發生。腫瘤的發生本質上是基因突變的結果，即“基因病”，是機體靶細胞在致癌因子介導下基因突變的結果，為靶細胞基因轉錄失衡致細胞異常增殖所致［6］。研究［7］顯示，腫瘤細胞中的非編碼蛋白質區域內的基因組發生突變并大部分轉錄為lncRNA，這種被轉錄加工后的lncRNA可表達于細胞核和（或）細胞質內，與DNA、RNA、蛋白質等分子結合后來發揮對表觀遺傳的調控作用，在靶細胞中，通過競爭性地與miRNA、mRNA、蛋白質結合來調節抑癌或促癌基因的表達，通過激活或抑制癌基因的相關信號通路來打破細胞的動態平衡，從而參與HCC的發生、增殖、凋亡、侵襲與轉移的調節［8］。

2.1 與HCC發生和細胞增殖相關的lncRNA 研究發現，部分lncRNA與HCC中細胞增殖、侵襲、轉移與凋亡關系密切，可能成為HCC診治和預后評估的潛在生物學標志物，是HCC未來的潛在研究方向。

2.1.1 肝癌高表達轉錄本（HULC） HULC是一種含500堿基對的lncRNA，是在HCC患者中發現的第一個lncRNA。HULC可通過下調真核翻譯延伸因子1來促進HCC細胞增殖。乙肝病毒X基因（HBx）通過促進HULC活化，以啟動因子樣的催化作用來促進HULC水平上調；同時，HBV感染后的慢性化及HCC的發生發展與HULC中的單核苷酸多態性關系密切［9］，HULC可調節細胞增殖、上皮間質轉化（EMT）、血管形成、細胞自噬和耐藥等細胞代謝進程，其HULC高表達與HCC腫塊大小、臨床TNM分期、復發及預后相關。推測HULC可能是HCC診治和預后評估的潛在生物學標志物。

2.1.2 lncRNA漿細胞瘤變異體易位1（lncRNA-hPTV1） lncRNA-hPTV1是近期發現的lncRNA，PVT1癌基因在多種腫瘤組織中高表達，有促進HCC細胞增殖功能；lncRNA-hPTV1還可上調核仁蛋白p120（NOP2）水平來促進HCC細胞增殖。研究發現，轉化生長因子（TGF）-β1/lncRNA-hPTV1/NOP2通路在HCC細胞增殖中過表達，并通過對HCC干細胞樣潛能的影響來促進HCC細胞增殖［10］。因此，通過調節lncRNA-hPTV1/NOP2表達對HCC診治可能獲得一定突破。

2.2 與HCC細胞轉移與侵襲相關的lncRNA HCC患者晚期表現之一是腫瘤細胞的侵襲和轉移，有侵襲和轉移的HCC患者預后不佳，lncRNA表達失衡可能是HCC患者侵襲和轉移發生的原因之一。

2.2.1 長鏈非編碼RNA H19（lncRNA H19） ncRNA H19為長度＞200個核苷酸而無編碼蛋白質功能的RNA轉錄本，是20世紀90年代發現的第一個lncRNA，其在HCC等腫瘤組織中低表達。lncRNA H19可通過抑制EMT進程來抑制HCC的侵襲和轉移。lncRNA H19還可通過介導信號通路相關來抑制HCC侵襲和轉移，也可通過活化miR-200家族來抑制HCC轉移與侵襲［11］。研究發現，lncRNA H19可通過調節下游信號通路AKT/GSK-3β/Cdc25A來介導HCC轉移和侵襲［12］，可作為HCC潛在治療靶點與預后評估的生物學標志物之一。

2.2.2 肺腺癌轉移相關轉錄本1（MALAT1）MALAT1最早在研究轉移性非小細胞肺癌中被發現，是長度約8 700個核苷酸的lncRNA，其在肝癌組織、細胞和外周血中過表達，并與HCC轉移、復發密切相關。這提示MALAT1在HCC發生、轉移與復發中發揮調節作用［13］。另外，MALAT1可通過誘餌或內源競爭作用來調節HCC發生與轉移進程，可能成為HCC潛在治療靶點和早期發現HCC轉移和復發評估的生物學指標之一。

2.2.3 HOX 轉 錄 反 義 RNA（lncRNA-HOTAIR）lncRNA-HOTAIR是首個被發現并通過反式作用調控下游靶基因表達的lnc RNA，其表達于胃癌、HCC及非小細胞肺癌等腫瘤組織中，其高表達與HCC等腫瘤增殖、侵襲、遷移及耐藥關系密切。研究［14］發現，lncRNA-HOTAIR可促進組蛋白去甲基化酶LSD1和PRC2復合物的組裝和沉默，這與HCC細胞的侵襲和轉移密切相關；同時，lncRNA-HOTAIR的表達與HCC腫瘤大小、淋巴結轉移等相關，在沉默lncRNAHOTAIR后可下調基質金屬肽酶9和血管內皮生長因子水平，這對HCC的轉移和侵襲起調控作用，為此lncRNA-HOTAIR可能成為HCC是否發生侵襲、轉移及程度評價的潛在指標。

3 lncRNA對HCC發生發展的影響

3.1 lncRNA對肝癌細胞增殖的調節作用 腫瘤干細胞為一種腫瘤原始細胞，具有自我更新和促進腫瘤生長的潛能。研究［14］發現，lncRNA可調控HCC干細胞的增殖。lncRNA-SRY盒轉錄因子4可通過與Sox4啟動子區域的DNA序列結合形成DNA-RNA多聚體結構，促進HCC干細胞增殖。研究［15］發現，lncRNA-ICR與 細 胞 間 黏 附 分 子 1（ICAM-1）的mRNA 3'-非翻譯區（3'UTR）結合形成RNA-RNA雙鏈結構，增強mRNA穩定性，致ICAM-1高表達，維系干細胞樣HCC細胞的自我更新與增殖。另外，lncRNA-HULC與lncRNA-MALAT1通過上調端粒重復結合蛋白2轉錄水平，下調端粒酶RNA（TERC）啟動子區域的甲基化水平，從而促進TERC轉錄來促進HCC干細胞增殖［16］。肝癌組織中腫瘤干細胞的增殖維持了HCC干細胞高表達，也為干細胞惡性分化為不同基因型、表型與行為特征的細胞亞群奠定基礎，進而促進肝癌細胞增殖。

HOTAIR、LincUSP16、DREH等多種lncRNA與HCC細胞增殖關系密切。其中HOTAIR、PTTG3P通過促進肝癌細胞增殖來影響HCC的發生發展。LincUSP16等部分lncRNA可抑制HCC細胞增殖。lncRNA-HOTAIR是第一個從HCC中12號染色體上發現并具有逆轉錄作用的 lncRNA［17］，研究［18］發現，lncRNA-HOTAIR在肝癌組織中過表達，可通過活化雷帕霉素靶體蛋白信號通路調節糖代謝以促進HCC細胞增殖。沉默HepG2系中的lncRNA-HOTAIR后HCC細胞增殖受抑制；lncRNA-HOTAIR可調節阿片類生長因子受體（OGFr）表達，在沉默或下調lncRNA-HOTAIR表達后可促進OGFr mRNA表達上調；下調OGFr可促進HCC細胞增殖，提示lncRNA-HOTAIR可通過調節OGFr表達來發揮對HCC細胞增殖的調控作用。另外，HCC的發生與HBV持續感染相關，lncRNA DREH可影響HBV相關肝癌的發生發展。研究［19-20］顯示，在HBV相關肝癌患者中，與HCC發生發展相關的是HBx發揮致癌基因或致癌活化因子作用。其中HBx與DREH表達負相關，抑制DREH可促進HBx誘導HCC細胞增殖，DREH對HBV相關HCC細胞增殖的調控可能成為HBV相關HCC預防和治療的潛在靶點。

3.2 lncRNA對HCC細胞凋亡的影響 細胞的自主程序性死亡即凋亡。多通過死亡受體和線粒體途徑來完成細胞的凋亡過程，一是通過TNF-α誘導與相關配體結合來完成死亡受體的細胞凋亡；再是通過腫瘤細胞內DNA受損、內質網應激、缺氧和異常代謝等途徑來調節線粒體的凋亡過程，這種內在途徑是由細胞內部受刺激引起的細胞應激性凋亡。研究［14］發現，lncRNA-URHC、lncRNA-HULC、lncRNA癌易感性候選基因2C、母系表達基因3（MEG3）、PTTG3P、PVT1等是與HCC細胞凋亡密切相關的lncRNA。其中CASC2、MEG3可促進細胞凋亡，PTTG3P、PVT1等可抑制細胞凋亡。lncRNA CASC2是通過位于染色體10q26處的子宮內膜癌中的一個下調基因來發揮抑癌基因作用［15］。在體外實驗中，CASC2高表達可抑制HCC細胞活性并誘導細胞凋亡。研究［21］發現，MEG3通過與miR-9-5p結合增強SOX11表達來抑制HCC細胞生長而促進細胞凋亡。PTTG3P可通過激活PI3K/AKT信號通路致凋亡相關蛋白caspase3失活，從而抑制細胞凋亡，促進HCC細胞增殖。PVT1可抑制p53基因表達來促進HCC細胞增殖并抑制其凋亡。

另外，細胞凋亡相關基因表達失衡與否與腫瘤發生發展密切相關。研究［22］發現，在肝癌組織樣本中，lncRNA-WT1-AS水平較癌旁肝組織表達低，但lncRNA-WT1-AS在HepG2細胞系中過表達，從而促進HCC細胞凋亡。這可能與lncRNA-WT1-AS與維爾姆斯基因（WT-1）啟動子與TATA結合，抑制WT-1轉錄而使WT-1蛋白水平低表達，活化JAK/STAT3凋亡信號通路誘導并促進了HCC細胞凋亡相關。研究發現，lncRNA-MEG3可促進內質網活化而通過激活細胞凋亡信號通路來促進HCC細胞凋亡［23］。在HepG2細胞中lncRNA-MEG3過表達促進了p53高表達，激活PERK/eLF2A/NF-κB通路，進而促進HCC細胞凋亡。肝癌細胞中p53高表達可直接誘導和促進HCC細胞凋亡。lncRNA-MEG3與p53結合可抑制其降解，延長p53蛋白半衰期，促進轉錄活性上調而抑制HCC細胞增殖、促進HCC細胞凋亡?？梢?，lncRNA在HCC細胞凋亡中發揮了作用，通過lncRNA來靶向誘導HCC細胞凋亡而有望成為抗HCC治療的潛在路徑。

3.3 lncRNA對HCC細胞侵襲與轉移的調節作用HCC的侵襲與轉移是影響HCC預后的重要因素之一。PTTG3P、ATB、H19、MALAT1等lncRNA與HCC的侵襲和轉移關系密切，通過對miRNA、信號通路、EMT、促血管形成等途徑來調節HCC侵襲轉移。EMT的形成過程是HCC侵襲、轉移的關鍵環節。研究［23］發現，lncRNA-H19與蛋白復合物結合后，可增強miR-200家族蛋白乙?；龠MmiR-200基因轉錄，促進EMT逆轉過程的發生而抑制HCC轉移。另外，lncRNA可作為競爭性內源RNA在結合EMT相關miRNA后來促進HCC的侵襲與轉移。lncRNAHULC可與miR-200a-3p結合，上調E盒結合鋅指蛋白（ZEB）家族中ZEB1表達，誘導和促進HCC發生EMT轉化，進而增強了HCC的侵襲與轉移能力［24］。

3.4 LncRNA對相關信號通路的調控作用 lncRNA在HCC發生、轉移、侵襲過程中發揮了正（負）向調控作用。按腫瘤發生發展過程中的生物學功能將lncRNA分為致癌lncRNA和抑癌lncRNA，通過對Wnt、STAT3、EMT等信號通路的調節來發揮致（抑）癌作用。

3.4.1 Wnt信號通路（Wnt/β連環蛋白信號通路）Wnt信號通路是HCC發生發展的關鍵信號通路之一，活化的Wnt信號通路影響HCC細胞代謝與凋亡。WNT5A等可溶性Wnt蛋白對Wnt信號通路的活化過程發揮了催化作用，WNT5A在與Frizzled族G蛋白偶聯受體結合后，致由軸蛋白（AXIN）等組成的破壞性復合物失活，對β-連環蛋白（β-catenin）靶向泛素化作用消失，在細胞質高表達后移至細胞核內，在轉錄因子T淋巴細胞因子/淋巴增強因子的反式作用下活化了下游靶基因的轉錄活性。CTNNB1基因編碼了β-catenin、CTNNB1、AXIN1等基因，均為HCC中突變頻繁的基因，其中CTNNB1基因突變致β-catenin高表達；AXIN1基因突變可使AXIN1失活而致 β-catenin活性增強［25］。lncRNA 通過對CTNNB1、AXIN1等多個Wnt信號通路關鍵靶點的調節來發揮對HCC發生發展的調節作用?？狗只痩ncRNA-DANCR、泛素折疊修飾結合酶1相關β-catenin等相關lncRNA均在HCC細胞中過表達并與預后正相關，抗分化lncRNA等作用的中心環節均為β-catenin，通過與mi-RNA-320a、mi-RNA-214競爭性結合，在阻斷相關mi-RNA對CTNNB1基因的沉默作用后致CTNNB1過表達而活化Wnt信號通路，從而對HCC發生發展起調節作用［26］。

3.4.2 STAT3信號通路 Janus激酶（JAK）-STAT信號通路與HCC的發生發展密切相關。在IL-6家族細胞因子受體、toll樣受體（TLR）等誘導下致JAK2活化后，使STAT3磷酸化轉化為活性二聚體并移至細胞核內，誘導炎性因子、EMT等水平過表達，調控HCC細胞增殖、侵襲和遷移。在JAK-STAT信號通路中，STAT3相關的ncRNA種類最多，并與lncRNA關系最為密切。STAT3可通過調控、直接參與HCC發生發展進程及致癌基因的形成與高表達。研究［26］發現，lncRNA-H19通過miR-15b靶向調節后活化了HCC中CDC42/PAK1信號通路，誘導HCC細胞增殖、侵襲和遷移。在HCC組織和細胞中Linc-POU3F3高表達并與腫瘤大小、血管生成、轉移和預后相關，linc-POU3F3可通過對POU3F3的調節來介導HCC的遷移和侵襲。研究［27］還發現，在肝癌組織中lncRNA OSER1-AS1高表達，并通過對miR-372-3p/Rab23通路靶向調節促進HCC發生發展，但lncRNAOSER1-AS1可下調HCC侵襲和轉移力。

綜上所述，lncRNA已成為HCC研究領域中的熱點，但局限性較多，如可能有未發現功能和作用機制不明確的lncRNA；lncRNA作用靶點和相關信號通路眾多或重疊，是否有lncRNA作用的共同靶點，尚不清楚是通過靶點、信號通路等何種模式來發揮調節作用的；目前僅以分子量大小來定義lncRNA尚不精準，不能準確反映lncRNA功能；其lncRNA命名尚不規范，目前主要按lncRNA功能、結構特點及作用模式等來命名，如HULC、MALAT1等；另外，lncRNA數據庫局限而尚待補充；lncRNA生物學特性尚不明確，主要是從基因調控的水平來預測lncRNA功能。大量臨床數據顯示，較多表達失調的lncRNA功能可轉化為診斷手段的同時，若在治療中盲目調節lncRNA表達可能會帶來意想不到的生理功能紊亂與失衡，尚需結合生物信息學及生物芯片的篩選技術進行深入研究。隨著人們對lncRNA在HCC發生發展中作用的了解，lncRNA可作為潛在HCC診治的生物學標志物，為HCC預防、診治、復發和預后評估提供新研究方向。