长链非编码RNA在非小细胞肺癌诊断中的研究进展

许娟，蔡长青，李玉婵，张绪慧，李晓琴

1.广东医科大学研究生院，广东 湛江 524023；2.广东省第二人民医院肿瘤二科，广东 广州 510317

肺癌(lung cancer，LC)是全球最常见的恶性肿瘤，是全世界癌症相关死亡的主要原因，男性居首位，女性居第二。非小细胞肺癌(NSCLC)是肺癌中最突出的亚组，约占肺癌病例中的85%，肺癌的发生与多种风险因素相关，如吸烟、职业因素、肺部慢性疾病或感染、肺癌的家族史及免疫系统功能下降等。目前在临床上对肺癌的筛查手段主要依赖于CT或MRI等影像学检查[1]，然而很多患者确诊时已经是肿瘤晚期，错过了最佳的治疗时期。在治疗方面，现临床治疗上包括手术切除、放化疗、靶向药物及免疫治疗等，在一定程度上也降低了死亡率，但晚期患者预后很不理想，5年的生存率仍偏低[2]。因此，探索高灵敏度和特异性的新生物标志物对NSCLC的发病机制、早期诊断、治疗靶点及预后评估研究以使肺癌患者受益具有重要意义。近年来，lncRNAs与NSCLC之间的相关性受到研究者的广泛关注，其已成为NSCLC发病机制及新治疗策略的研究焦点，虽然关于lncRNA的研究进展迅猛，但绝大部分的lncRNA的功能机制及临床相关性研究仍未得到证实，仍需要更深入的了解。

1 lncRNA的特点和生物学特性

lncRNA广泛存在于哺乳动物细胞中的一类长度大于200 nt的非编码序列，缺乏有效开放阅读框架且很少或不能翻译蛋白质，大部分由RNA聚合酶Ⅱ转录而成[3]。lncRNAs通常较长，具有mRNA样结构，经过剪接，具有polyA尾巴与启动子结构，分化过程中有动态的表达与不同的剪接方式。此外，在组织分化发育过程中，都具有明显的时空表达特异性。大多数lncRNA以非常低的水平表达，并且通常在序列上表现出低保守性。非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)分为小的ncRNA(20～200 nt)，包括微小RNA(micro RNAs)、核仁小RNA(small nucleolar RNAs)、小分子干扰 RNA(small interfering RNAs)及小核 RNA(small nuclear RNAs)等和长的ncRNA(＞200 nt)。除了长度不同，lncRNA与小的ncRNA主要差别在于，小的ncRNA通过序列特异性结合调控基因表达，lncRNA通过多种机制调节相关转录网络调控基因表达，lncRNA在启动子序列区域等重要功能区高度保守以及转录序列区域低度保守的特性，表明其具有多种重要功能。根据在基因组相对于蛋白质编码基因的位置分为：基因内lncRNA，反义lncRNA，基因间lncRNA，双向lncRNA。研究发现，lncRNAs种类众多，位于细胞核或胞质内，是机体内基因转录过程中的副产物，不具有任何生理活性[4]，具有广泛丰富的不同生物学功能，包括参与X染色体沉默，基因组印记以及染色质修饰，转录激活，转录干扰，核内运输等多种重要的调控过程，以多种模式保护蛋白质编码基因以及含有高效的关键序列，类似于启动子等调控因素等，影响着细胞增殖、分化、侵袭转移、凋亡、细胞周期及基因组稳定性[5]。

2 lncRNAs在NSCLC中的生物功能

作为转录基因，致癌lncRNAs的激活上调或抑癌lncRNAs的失活下调均表现为致癌作用，肿瘤相关lncRNA的分子机制及生物学功能的探索对了解肿瘤的发生进展起着关键作用，失调的lncRNA可以通过多种方式，如调节上游基因的表达、协助基因发挥功能和直接结合miRNA影响下游通路，在许多病理生理过程中发挥重要作用[7]。越来越多的证据强调了lncRNA作为肿瘤生物学中竞争性内源RNA(ceRNA)的重要性。研究表明，lncRNA可作为ceRNA或miRNA靶点发挥转录后调节作用，同时调控多个相同结合位点的miRNA，减弱miRNA对其他靶基因表达的抑制作用，升高靶基因的表达水平，这些靶基因大都是癌症相关基因，如PTEN、KRAS、TP53、CDK6、EGFR等。以这种方式，lncRNA与miRNA结合以调节蛋白质编码基因表达的调控并参与细胞行为的调节，mRNA、miRNA和lncRNA之间的这些相互作用产生复杂的转录调控网络(见表1)。因此进一步探讨和开发miRNA参与lncRNA、表达遗传修饰或下游蛋白表达的小分子药物是有必要的。同时，对lncRNA在NSCLC中耐药机制的充分认识，还可作为化疗药物及靶向药物敏感性的预测指标，在NSCLC诊疗过程中充当新兴角色，也为进一步寻求更有效地抗肿瘤药物开辟新的途径[8]。基于上述研究结果，lncRNA的失调似乎成为人类复杂性疾病的主要原因。

表1 非小细胞肺癌相关性lncRNAs的生物学功能

3 长链非编码RNA(lncRNAs)重要成员概述

3.1 致癌lncRNAs 致癌基因是涉及恶性肿瘤发生相关的基因，当其发生变异激活后，原致癌基因会持续过表达，进而使细胞自发性持续增生形成肿瘤，在人类肿瘤分子生物学起着关键的作用。高表达的lncRNA作为ceRNA的重要成员，通常与miRNA结合从而下调NSCLC细胞相关抑癌基因表达，在NSCLC细胞中发挥癌基因作用。

3.1.1 AFAP1-AS1与NSCLC lncRNA AFAP1-AS1是位于染色体4p16.1上的6810-nt lncRNA，来自AFAP1编码基因座的DNA的反义链，其首先被报道在食管腺癌组织和细胞系中表达上调。新兴的研究表明，lncRNA AFAP1-AS1在某些肿瘤中失调，如喉癌[27]、鼻咽癌[28]、乳腺癌[29]等。然而，AFAP1-AS1在NSCLC中的作用机制仍难以明确。TANG等[8]首先证实了高表达的AFAP1-AS1促进NSCLC细胞增殖、侵袭和迁移，并抑制细胞凋亡。此外，发现AFAP1-AS1可与IRF7结合以激活RIG-I样受体信号通路和BclAS12，从而导致NSCLC的增殖和进展，为NSCLC提供潜在的治疗靶点。

3.1.2 HOXA-AS2与NSCLC lncRNAHOXA-AS2是位于HOXA簇中的HOXA3和HOXA4基因之间的1048-bp lncRNA，其在转录水平调节基因表达[30]。已有报道其通过调节NF-κB信号传导参与内皮炎症反应和成骨形成，最近研究发现还涉及多种肿瘤高表达(包括NSCLC)发挥促进肿瘤的发生和发展。现关于NSCLC肿瘤侵袭转移等生物学功能和相关调节机制尚未清楚。LIU等[9]探讨显示HOXA-AS2在NSCLC组织和细胞中高表达起到促癌的作用，通过海绵miR-520a-3p调节HOXD8和MAP3K2的表达影响细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭促进NSCLC进展，是NSCLC的潜在治疗靶点，不仅如此，还进一步表明高表达的HOXA-AS2与患者预后不良相关。因此，HOXA-AS2的致癌性主要通过直接或间接途径抑制或促进相关基因的表达，其可能代表人类癌症中可行的生物标志物或治疗靶标。

3.1.3 LINC01296与NSCLC 最近，新兴的LINC01296在多个癌症中出现高表达，如前列腺癌、结直肠癌、食道鳞状细胞癌、胆管癌和骨肉瘤等。有研究报道，LINC01296在NSCLC组织标本和细胞系中表达水平升高并且与NSCLC患者预后不良密切相关。功能研究证实，LINC01296通过小干扰RNA沉默的敲低抑制增殖，加速诱导体外细胞凋亡和体内肿瘤生长受损。INC01296充当miRNA“海绵”而激活Twist1转录水平[11]。总之，INC01296/miR-598/Twist1构成了一个促进NSCLC肿瘤发生的调控网络，提供了新的见解和有价值的治疗策略。然而，其在NSCLC中的生物学功能和作用机制仍需要进行研究。

3.1.4 LINC00668与NSCLC LINC00668参与调控多种癌症的进展。然而，LINC00668在NSCLC中的表达模式和生物学功能文献报道较少。据报道LINC00668在胃癌组织中表达水平上调，并作为胃癌患者总体生存的独立预测因子。SHI等[12]研究过表达的LINC00668抑制了E-钙黏蛋白的表达并诱导了N-钙黏蛋白的表达，促进了在炎症微环境条件下A549细胞迁移，过表达的LINC00668可能与miR-432-5p结合，能增强EMT信号传导途径。此外，LINC00668的高表达与晚期TNM分期、组织学分级、淋巴结转移和较短的总体存活期显著相关。因此，LINC00668有可能成为NSCLC患者的新预后生物标志物和潜在靶标，可促进NSCLC细胞的迁移和侵袭[31]。

3.1.5 SNHG1与NSCLC lncRNA SNHG1在大量人类不同癌症中起癌基因的作用，被认为是肿瘤中的重要调节因子。然而，SNHG1对NSCLC细胞耐药的生物学作用和潜在分子机制尚不明确。SHI等[13]研究得出SNHG1在DDP抗性的NSCLC组织和细胞系中上调，通过直接结合miR-140-5p来抑制其表达和刺激Wnt1/β-catenin信号通路途径，提高了NSCLC患者对DDP化疗药物抗性。LU等[14]研究表明SNHG1通过充当miR-497的海绵来调节胰岛素样生长因子1受体(IGF1-R)的表达。SNHG1还能够通过海绵体miR-145-5p来上调转移黏附基因(MTDH)mRNA表达水平来调节NSCLC的进展[15]。因此，SNHG1可能是一种新型生物标志物，为DDP耐药的NSCLC患者治疗提供新的潜在治疗靶点。

3.1.6 SNHG20与NSCLC lncRNA SNHG20定位于17q25.2，已被报道是各种癌症恶化的重要激活剂。越来越多的研究证实，SNHG20可作为ceRNA，并且与诸多恶性肿瘤的恶性过程和不良预后有一定相关性，其过表达涉及结肠直肠癌和肝癌的预后不良，但其在NSCLC中的临床病理特征相关性和功能机制尚不清楚。JIN等[16]研究了SNHG20的表达和功能作用以及其在NSCLC中的潜在机制，SNHG20通过海绵miR-154竞争性结合以抑制ZEB2和RUNX2靶向表达，促进NSCLC细胞的增殖，迁移和侵袭以及抑制细胞凋亡。这些研究结果表明SNHG20作为潜在的分子标志物和靶标的新候选者，然而其参与NSCLC细胞功能的其他可能机制仍有待阐明。

3.1.7 DLX6-AS1与NSCLC lncRNADLX6-A S1在肺癌中表达失调，但发病机制和功能作用中在很大程度上是未知的。SUN等[17]研究表明DLX6-AS1在NSCLC组织和细胞系中过表达，并在体内外促进NSCLC细胞的增殖、迁移和侵袭。表达上调DLX6-AS1通过调节miR-27b-3p靶向GSPT1在NSCLC发生发展中发挥其致癌作用，并且其表达水平与NSCLC患者的肿瘤大小和晚期临床分期密切有关。不仅如此，敲低DLX6-AS1通过下调富含脯氨酸11(PRR11)表达与NSCLC上调的miR-144促进细胞凋亡，从而抑制NSCLC肿瘤生长，为NSCLC的预防和治疗提供新的策略[18]。

3.2 抑癌的lncRNAs 抑癌基因是一类存在于正常细胞内可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因，在控制细胞生长、增殖及分化过程中起着十分重要的负调节作用，它与原癌基因相互制约，维持正负调节信号的相对稳定。然而，当这类基因一旦发生突变、缺失或失活时即表达下调便会引起细胞恶性转化而导致肿瘤的发生。

3.2.1 PANDAR与NSCLC lncRNA PANDAR是肿瘤发展和预后的新因素，异常表达与患者存活率的不良预后相关，目前与癌症化学抗性尚不明确。HAN等[19]研究发现低表达的PANDAR与临床病理因素(较大的肿瘤大小及晚期TNM分期)呈负相关。机制上，染色质免疫沉淀(ChIP)测定证实PANDAR是NSCLC细胞中p53的直接转录靶标，过表达可导致Bcl-2启动子处NF-YA结合的丧失。进一步证明PANDA是一个重要的抑癌基因，且p53/PANDAR/NF-YA/Bcl-2相互作用提供了一种新的潜在机制，可能作为NSCLC的靶标诊断和治疗。以上结果表明，PANDA促进肿瘤细胞的进展并可能是潜在的治疗靶点。

3.2.2 GAS5与NSCLC lncRNA GAS5是某些类型癌症中重要的肿瘤抑制因子。然而，GAS5在肺癌中的功能仍然很不清楚。最近的研究报道，作为致癌基因的NSCLC患者肿瘤组织中GAS5表达水平升高，抑制了NSCLC中的肿瘤发生，其下调表达诱导NSCLC的生长、迁移和侵袭。DONG等[20]研究结果表明GAS5的过表达下调miR-205以通过靶向下调PTEN途径来抑制肺癌进展相关表型，即GAS5-miR/205-PTEN轴可为NSCLC治疗提供新的候选网络。为研究在NSCLC细胞中GAS5对放化疗敏感性，CAO等[21]研究证实GAS5敲低通过调节miR-21/PTEN轴降低NSCLC细胞对顺铂的化学敏感性。因此，这些数据证明了GAS5起着肿瘤抑制剂作用，通过结合miRNA途径影响NSCLC对放化疗敏感性的新机制，是新型治疗的潜在靶点。

3.2.3 BX357664与NSCLC lncRNA BX357664最初命名为CR613822，已经作为一种新型的lncRNA出现，最初被微阵列分析所识别，其异常表达导致NSCLC细胞发生发展潜在的分子机制以及功能，仍然很大程度上是未知的，近期研究发现，BX357664可通过调节TGF-β1/Smad通路抑制NSCLC细胞的增殖以及侵袭和迁移。转化生长因子-β(TGF-β)是具有大于40种分泌的细胞因子，通过诱导上皮-间质转化，在多种肿瘤细胞系可以促进细胞侵袭和迁移，大量研究表明TGF-β与癌发生和肿瘤进展有关[32]。再者，XIAO等[32]也研究证明了BX357664在肺癌A549和95D细胞中的过表达显著抑制细胞迁移和侵袭且临床病理特征密切相关。因此，BX357664在人类肺癌会提高对肺癌发生的现有的理解，可能代表NSCLC预后不良的新指标，并为肺癌的诊断和治疗提供了新证据。

3.2.4 LINC-PINT与NSCLC lncRNALINC-P INT参与各种肿瘤发生发展，但对NSCLC的生物学效应还未知。ZHANG等[23]研究发现LINC-PINT通过海绵状miR-208a-3p/PDCD4在NSCLC进展中发挥抑癌基因的调节作用，其表达水平下调促进NSCLC细胞周期、增殖、迁移和侵袭。所以，LINC-PINT在NSCLC发生进展中起着关键作用，其可能作为早期诊断指标以及为治疗提供新的靶点。

3.2.5 FENDRR与NSCLC lncRNA FENDRR在NSCLC发生进展中的作用尚未得到明确证实，近期有报道发现，下调的FENDRR通过与RNA结合蛋白HuR竞争性结合降低多药耐药基因1(MDR1)表达，即通过抑制HuRMDR1轴来减弱NSCLC细胞的干性[25]，再者，FENDRR在NSCLC组织中显著下调并且其过表达通过竞争性结合miR-761抑制NSCLC细胞的生长和侵袭性[26]。因此，FENDRR的抑癌性主要通过直接或间接途径抑制或促进相关基因的表达，其可能代表人类癌症中可行的生物标志物或治疗靶标。

4 总结

近年来，肺癌作为发病率和死亡率居高不下的恶性肿瘤之一，仍是最常见和最致命的实体肿瘤之一，对于肺癌的发病机制受到了科研者的积极探索，围绕lncRNA近年来的研究，lncRNA作为一种肿瘤的新生物分子，在生物学技术和医学研究上具有重要的应用。虽然其应用于临床上仍需要大量的研究才能实现，但在多种疾病中已有大量相关的国内外文献及多方面数据证实，是恶性肿瘤发生进展中新兴的早期诊断和预后的生物标志物及潜在的治疗靶点，其作用机制及生物学功能也逐渐被阐明。由于肺癌的分子生物学的发展，特别是NSCLC的研究进展，近十年新的靶向药物的引入改变了肺癌的治疗模式，显著提高了患者突变基因的反应率和无进展生存期。现临床基于已发现的多个驱动基因突变，如表皮生长因子受体、间变性淋巴瘤激酶、ROS1、MET基因扩增、HER2突变、BRAF突变等，并针对驱动基因突变的靶向药物得以运用，为肺癌患者的精准治疗带来效益，在一定程度上提高了晚期患者生活质量和总生存期，进一步继续系统全面的深入探索与NSCLC相关的lncRNAs，不仅有助于了解NSCLC的精确发病机理，而且能够不断的挖掘开发新的治疗靶点并改善治疗效果，为耐药的患者提供更多的治疗机会并将致力于提高他们的预后和生存期。