长链非编码RNA多态性与肿瘤相关性的研究

邓齐文，许晔琼综述，王书奎审校

0 引 言

在过去的数十年，对于人类基因与肿瘤发生关系的调查研究基本上都集中在结构基因及其相关的表达调控序列上，然而最近几年的研究表明人类基因的非编码序列对肿瘤生物学行为有至关重要的作用。研究证实，90%以上的人类结构基因被活化转录，但能够翻译成蛋白质的尚不足人类基因组的2%［1］。大量没有被翻译的 RNA即称为非编码RNAs(non-coding RNAs，ncRNAs)，如小干扰 RNAs(small interfering RNA，siRNAs)、微小 RNAs(micro-RNAs，miRNAs)、Piwi相互作用 RNAs(piwi-interacting RNAs，piRNAs)、LncRNAs 等［1］。研究发现，ncRNA可能通过DNA复制、转录调控、染色体修饰等在真核细胞生长调节中起着关键作用［2-4］。目前对于小分子调节性RNAs(如miRNAs、siRNAs)的研究比较多［5-6］，而对于 LncRNAs报道甚少。LncRNA是一类转录本长度超过200个核苷酸残基(nt)的RNA分子，位于细胞核内或细胞质内，大多由RNA聚合酶Ⅱ转录，缺乏有意义的开放阅读框，不能编码蛋白质。同时LncRNA基因存在着广泛的基因多态性，流行病学研究发现某些LncRNAs的异常表达与大多数肿瘤关系密切且与肿瘤的转移和预后有关联［3，7］，本文就近年来 LncRNA 的多态性与肿瘤发病的相关性研究进展作一综述。

1 LncRNA的生物学特性

LncRNAs的编码基因在基因组内广泛分布，位于编码mRNA基因的内含子或外显子中，或编码mRNA基因之间的序列。LncRNAs序列一般具有低保守性，但在启动子区域和二级结构上具有进化保守性［8］，这不同于mRNA必须保证密码子的正确性以防止开放阅读框改变。LncRNAs的转录表达具有时空特异性和组织特异性［9-10］，通常LncRNAs的编码基因表达水平低于蛋白编码基因的［11］，且一些LncRNAs在特定的细胞中优先表达［9］。近年越来越多的证据表明在真核细胞内LncRNAs表现出极其复杂的基因表达调控机制。

LncRNAs调控基因表达的方式具多样性，调控机制也多种多样。LncRNAs对于基因表达调控的层次大体上可分为:①表观遗传学水平调控:通过调控染色质修饰复合体，对染色质进行修饰，改变其构象，激活或抑制相关基因的表达。如H19和X染色体特异性失活转录体(Xist)参与基因组印迹和X染色体失活调控其在细胞中的表达［12］。②转录水平调控:LncRNAs通过调节转录因子的结合与装配，与调控序列DNA形成三链复合物，调控RNA聚合酶Ⅱ，转录干扰等方式参与基因组调节。③转录后水平调控:通过和 mRNA互补形成 dsRNA，影响mRNA的加工、剪接、转运、翻译和降解等过程，从而调节基因的表达。

2 LncRNA基因的多态性

在过去的几年中，全基因组关联研究揭示了大量与疾病相关的遗传变异，但三分之一以上的变异在非编码区，并不在蛋白质编码区［12］。microRNAs遗传变异参与疾病的发生发展。然而迄今为止，对LncRNA基因的遗传变异了解的很少。越来越多的证据表明 LncRNA基因也发生遗传变异，导致LncRNA基因存在着广泛的基因多态性，且流行病学研究发现某些LncRNAs的异常表达与大多数肿瘤关系密切且与肿瘤的转移和预后有关联。

3 LncRNA基因的多态性与肿瘤发生发展的关系

3.1 LncRNA多态性与前列腺癌 目前已经发现与前列腺癌相关的LncRNAs有PCGEM1(prostate cancer gene expression maker 1)，PRNCR1(prostate cancer non-coding RNA 1)等，这些发现对前列腺癌的诊断和靶向治疗具有重要意义。

PCGEM1是一种重要的LncRNA，PCGEM1基因位于人类染色体2q32上，它在前列腺癌的发生、发展过程中常异常表达。LncRNA-PCGEM1在美国黑人的前列腺癌细胞中的表达水平明显高于美国高加索人种，在其功能性研究中，PCGEM1的过表达促进NIH3T3和 LNCaP细胞增殖与集落形成，且在LNCaP细胞中PCGEM1的过表达能抑制DOX诱导的细胞凋亡［13］，但研究表明，PCGEM1仅在表达雄激素受体的前列腺癌细胞株 LNCaP中高表达［14］。提示其可调控前列腺癌发展进程，是一种潜在的肿瘤标志物。

近年来，PCGEM1基因多态性中比较受关注的有2个位点，分别为rs6434568、rs16834898位点，研究显示这2个位点的多态性与前列腺癌的发生发展密切相关。Xue等［15］在1385例中国人群中探讨PCGEM1基因(rs6434568、rs16834898)多态性与前列腺癌发病风险的关系，研究显示rs6434568 C和rs16834898突变型A是风险等位基因，但年龄、吸烟、饮酒也与前列腺癌密切相关，分层分析表明在年轻人群中风险等位基因更易导致前列腺癌的发生，这为前列腺癌的早期筛选和基因的靶向治疗提供了新的视角。

在日本人群中发现染色体8q24“基因沙漠”区域有个新的转录本将其命名为PRNCR1，该区域的rs1456315与rs7463708位点和前列腺癌有显著相关性，通过RNA干扰技术沉默了PRNCR1基因，显示前列腺癌细胞的数量与对照组相比显著减少，而荧光素酶报告基因实验(luciferase assay)显示PRNCR1基因的沉默与雄激素受体下调有关［16］，且体内试验表明雄激素受体参与前列腺癌的发生［14］，这表明PRNCR1是通过雄激素受体的功能来参与前列腺癌发生的。

3.2 LncRNA多态性与肝癌 近年来研究结果揭示:肝癌高表达基因(highly upregulated in liver cancer，HULC)是在原发性肝癌(heptocellular carcinoma，HCC)中表达显著的LncRNA，具有mRNA结构特征但不具备蛋白编码功能，HULC在肝癌细胞中表达上调及功能的机制在最近的研究结果中被逐步揭示:定位于染色体6p24.3，全长500 nt，HULC基因组含有1个内含子和2个外显子，它是一种与肝癌和结直肠癌肝转移相关的 LncRNA［17-18］。Wang等［17］对HULC和 HCC的相关性进行了研究，结果显示在肝癌细胞中miR-372与HULC启动子环腺苷酸反应元件结合蛋白(cyclic AMP responsive element-binding protein，CREB)相互作用上调 HULC表达。除肝癌外，HULC也在结直肠癌肝转移及排出HBV病毒的HCC细胞系中高表达［18］，但正常结直肠组织及其他肿瘤组织中并无HULC表达，故可作为HCC和结直肠肿瘤肝转移标志物，可用于HCC的分子诊断和预后判断。HULC亦存在基因多态性，Liu等［19］对中国人群的HULC基因多态性与肝癌(乙型肝炎病毒阳性)的易感性进行了研究，结果表明携带rs7763881的突变型AC/CC基因型的患者相较于野生型AA能明显降低肝细胞性肝癌的发病风险，研究还显示HCC与年龄、饮酒、乙型肝炎病毒等多种因素存在着相关性，为HCC的诊断和预后提供了新的认识。

肺腺癌转移相关转录因子1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)是最早发现于肺癌组织的LncRNA，又名NEAT2(nuclear-enriched abundant transcript 2)，定位于人类染色体 11q13 上，全长超过 8000 nt［20］。MALAT1 转录位点有染色体易位的断点，其高表达与肝癌的高度转移风险以及不良预后有明显相关性。MALAT1在哺乳类动物中是高度保守的［28］，但能在正常组织中表达，甚至在包括肝癌在内的多种肿瘤中呈高表达。通过RNA干扰技术和RNA短发夹结构干预MALAT1的表达能够在转录、转录后水平抑制肿瘤细胞的体外增殖和侵袭力，而MALAT1不能改变转录后的选择性剪接，但能活化调控基因的表达［3］，显示MALAT1在基因表达调控方面参与肿瘤发生。MALAT1亦存在基因多态性，在中国人群中MALAT1 rs619586基因型AG/GG能降低肝细胞性肝癌的发生，而分层分析结果显示其在不饮酒的人群中能显著降低肝细胞性肝癌的发病风险，但在全部人群中，却缺乏这种关联［19］，需要扩大样本量和种群以进一步阐明MALAT1rs619586和肝细胞性肝癌发病风险之间的相关性。

3.3 LncRNA多态性与膀胱癌 H19基因编码一个2.3 kb的非编码RNA分子，其母系等位基因表达，父系印迹，在哺乳动物中呈现进化上的保守性，是最早被鉴定的印迹基因之一，定位于人染色体11p15.5 上，全长 2.3 kb，也是一种 LncRNA。H19参与了多种肿瘤的发生发展过程［21］。近年来，H19的基因多态性受到广泛的关注，对H19基因多态性与膀胱癌的发病风险的研究也越来越多，研究表明rs2839698 TC基因型能显著降低膀胱癌的发病风险，尤其对进行性非肌层浸润性膀胱癌的发病风险有降低作用，但CC纯合子并没有此功能，rs2107425 CT基因型也能降低膀胱癌的发病风险，而纯合子TT亦无此作用［22］，故可用于膀胱癌的分子诊断和靶向治疗。

3.4 LncRNA多态性与急性淋巴细胞性白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)ALL是一种常见的恶性血液病，生物学特征和临床异质性很大，以骨髓和淋巴组织中不成熟淋巴细胞的异常增殖和聚集为特点;约占急性白血病的30% ～40%。近年来研究表明INK4位点反义非编码RNA(antisense non-coding RNA in the INK4 locus，ANRIL)参与ALL的发生，全长34.8 kb，定位于人染色体9p21上，与多种肿瘤相关的 LncRNA［23］。Iacobucci等［24］在美国费城人群中对ANRIL基因多态性与ALL相关性进行了研究，结果表明CDKN2B-AS rs564398位点多态性与ALL有相关性。rs564398的多态性有利于转录本的改变，而这种改变就使CDKN2A/B的表型发生变异，从而引起了肿瘤细胞异常增殖，增加了ALL的发病风险，这为我们早期诊断和靶向治疗ALL提供了一个新的切入点。

3.5 LncRNA多态性与甲状腺癌 人类染色体8q24上有和甲状腺乳头状癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)相关的易感基因，参与PTC的发生，其中非编码RNA AK023948是PTC的一个易感基因［25］。甲状腺乳头状癌易感基因3(papillary thyroid carcinoma susceptibility candidate 3，PTCSC3)位于人类染色体14q13.3上的 rs944289下游3.2 kb处，仅在甲状腺组织中表达，通过定量PCR的方法测出在46个甲状腺乳头状癌患者的肿瘤组织中PTCSC3基因表达是下调的，PTCSC3风险等位基因T和表达抑制有关，T等位基因能在肿瘤中通过破坏C/EBPα和β蛋白结合部位抑制PTCSC3启动子的激活，这表明PTCSC3下调能增加甲状腺癌的发病风险。而rs944289位点的多态性对PTCSC3启动子的活化具调控作用［26］，说明rs944289位点多态性与甲状腺癌的发生有关，这也为我们早期诊断和预后判断提供了一个新的依据。

4 展 望

肿瘤的发生是细胞内多分子多环节作用失调的结果，随着对LncRNA及其多态性认识的深入，提供了对肿瘤发生发展研究的新方向。但LncRNA多态性对肿瘤分子调控机制研究很有限，我们需进一步关注LncRNA、microRNA及其相应的靶基因间的相互作用在肿瘤发生发展中的影响，同时我们也应紧密结合临床，注重从基础到临床的转化，使我们对LncRNA与肿瘤的关系有更全面的了解，为肿瘤的诊断和治疗提供新的思路。

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