表观遗传学在肺癌中的研究进展

张文成（天津市宝坻区人民医院,天津 301800）

1 m6A甲基化与肺癌

m6A是真核细胞中最普遍的mRNA修饰，在mRNA转录后调控方面有重要作用。N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）-RNA甲基化是一种类似DNA甲基化或组蛋白修饰的表观遗传修饰方式，是去甲基化酶、甲基化转移酶和相关阅读蛋白共同调节的一种动态可逆的生物学过程[1]。m6A甲基转移酶Mettl3在肺癌进展中扮演重要角色，其可以增加前体miR-143-3p的剪接，以促进其生物学过程发生。此外，miR-143-3p/VASH1轴是肺癌体内进展和总生存率的不良预后因素。Zhang等通过TCGA 数据库分析发现METTL3表达量在癌组织中明显升高。Mettl3敲除并减少了m6A对JUNB的修饰，降低了JUNB在mRNA水平的稳定性，进而导致JUNB在RNA和蛋白水平均下降[2]。此外Chen等发现Mettl3在A549细胞系中正向调控EZH2表达，能通过诱导EZH2 mRNA的m6A修饰调控肺癌进展[3]。敲减Mettl3可抑制肺腺癌A549和H1299细胞增殖，诱导细胞凋亡，而且也可以改变PI3K/AKT通路中相关蛋白的磷酸化和表达，进而抑制肿瘤进展[4]。由Mettl3启动的m6AmRNA甲基化可通过将YTHDF1/3和eIF3b募集到翻译起始复合物中来促进YAP mRNA的翻译，并通过调节MALAT1-miR-1914-3p-YAP轴来提高YAP mRNA的稳定性。YAP表达和活性的增加诱导NSCLC药物抗性和转移[5]。在肺鳞癌细胞NCI-H520和L78中敲减FTO基因可以抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡而过表达则出现相反的表型。在肺腺癌细胞系中过表达FTO同样出现细胞的迁移、侵袭和增殖能力增强，而且m6A-RNA表达水平下调，由此推测FTO通过m6A去甲基化导致细胞迁移而促进肺腺癌进展[6-7]。有研究显示ALKBH5异常表达可以减少HDFs介导的Yes相关蛋白表达并且抑制miR-107/LATS2介导的YAP活性，进而抑制非小细胞肺癌细胞迁移、侵袭、增殖与上皮间质转化[8]。有研究表明，eIF3B在非小细胞肺癌中高表达，且与疾病的不良预后有关，进一步研究发现其还能促进非小细胞肺癌增殖，抑制细胞凋亡[9]。另有研究报道eIF3h蛋白在肺腺癌组织中表达增高，进一步研究显示该蛋白过表达促进肺腺癌细胞侵袭和迁移[10]。

2 非编码RNA与肺癌

非编码RNA在肺癌的发生发展中起到重要作用，诸如与表观调控、后转录调控等。miRNA参与很多生物学过程，包括细胞周期调控、细胞增殖、细胞分化、凋亡、代谢等过程。miRNA分子的表观遗传修饰，主要包括腺嘌呤甲基化或胞嘧啶甲基化，可影响RNA的靶向性、稳定性、定位和剪接[11]。miR-130b高表达与肺腺癌T3+4期，淋巴结转移有关，而且其高表达是肺腺癌不良预后的危险因子。此外功能研究表明过表达miR-130b促进细胞侵袭和转移，敲减结果与之相反[12]。miR-16的过表达通过诱导细胞凋亡来抑制肺癌细胞的生长和转移。通过生物信息学方法显示miR-16通过靶向YAP1发挥其作用，进一步研究发现YAP1沉默亦可使肺癌细胞的生长停止。但是，YAP1过表达可以逆转miR-16的生长抑制作用。MicroRNA-425-5p过表达在体外和体内均能抑制A549肺癌细胞的增殖。另一方面，敲减microRNA-425-5p会增加A549的增殖。进一步进行机制研究，microRNA-425-5p抑制肺癌细胞生长的潜在机制是通过其靶向和下调TFIIB相关因子2的能力介导的。研究显示miR-590-5p的过表达导致肺癌细胞的细胞活力、增殖、集落形成、迁移和侵袭能力降低，而其敲减则显示相反的效果。此外，上皮到间质转化中涉及的几种蛋白质的水平与肺腺癌细胞和NSCLC患者肿瘤中的miR-590-5p水平呈负相关。此外，鉴定了双荧光素酶报告基因检测STAT3是miR-590-5p的直接靶标，它负调控STAT3激活及其下游信号传导分子（例如，Cyclin D1，c-Myc，Vimentin和β-catenin），参与肿瘤发生，由此可知miR-590-5p通过调节STAT3途径在NSCLC中起抑癌作用[13]。有研究显示miR-124a通过调控USP14的表达诱导肺癌细胞凋亡，抑制肺癌干细胞自我更新和生长，并提高吉非替尼敏感性。此外，有研究报道肺癌组织中的表观标记物miR-1290、miR-196b 和miR-135a的组合以及血浆中miR-25、miR-21、miR27b和miR-326组合均可用于晚期非小细胞肺癌患者铂类化疗的效果[14]。Zhang等通过血浆miRNA表达谱鉴定出5个micRNAs组合（miR-191、miR-28-3P、miR-145、miR-328、miR-18a）可以有效预测晚期肺小细胞肺癌的预后[15]。

lncRNA在肺癌发展中亦有重要作用。有学者研究发现LINC-PINT表达在NSCLC组织和细胞系中均增加。功能实验显示LINC-PINT在体外可降低NSCLC细胞增殖、细胞周期、细胞迁移和侵袭。进一步发现，LINC-PINT通过NSCLC细胞中的miR-208a-3p/程序性细胞死亡4（PDCD4）介导对细胞增殖、细胞周期、细胞迁移和侵袭的抑制作用[16]。1号染色体上的1101320-1104290区域的低甲基化导致LINC00337低水平表达，LINC00337通过与hsa-miR-373和hsa-miR-195竞争性结合而影响CHEK1的表达水平，从而影响LUAD患者的肿瘤免疫细胞和生存结果。研究显示lncRNA JPX在肺癌转移组织中表达上调，并且与肿瘤大小和分期密切相关。在功能上，JPX在体外促进肺癌细胞增殖，并在体内促进肺肿瘤生长。此外，JPX通过竞争性地使miR-33a-5p海绵化来上调Twist1表达，并随后诱导EMT和肺癌细胞侵袭。有趣的是，JPX和Twist1在肺癌组织和细胞中协同上调。机制方面，JPX/miR-33a-5p/Twist1轴通过激活Wnt/β-catenin信号参与EMT进展。

CircRNA是非编码RNA中的一种类型，它通过与染色质组蛋白相互作用，与RNA聚合酶结合，吸附miRNA，从细胞质中捕获转录因子等调控肿瘤的发生发展[17]。目前，在肺癌中的研究主要焦点是circRNA吸附miRNA。有学者发现LUSC组织中与细胞周期相关的circTP63表达上调，并且其上调与LUSC患者的更大的肿瘤大小和TNM分期相关。升高的circTP63在体外和体内均可促进细胞增殖。circTP63与FOXM1共享miRNA反应元件。circTP63与miR-873-3p竞争性结合并阻止miR-873-3p降低FOXM1的水平，从而上调CENPA和CENPB。有学者研究发现circ-ENO1及其宿主基因ENO1在肺腺癌细胞中被上调。功能上，沉默circ-ENO1抑制糖酵解，抑制增殖，迁移和EMT，诱导凋亡。circ-ENO1充当ceRNA与miR-22-3p相互作用并上调ENO1表达。体内实验证明，circ-ENO1在体内推动了肿瘤的生长和转移。因此，circ-ENO1是患者的潜在治疗靶点[18]。有作者报道circFGFR1在NSCLC组织中表达上调，并且circFGFR1表达与NSCLC患者的临床病理特征和不良预后相关。过表达circFGFR1促进了NSCLC细胞的迁移、侵袭、增殖和免疫逃逸。从机理上讲，circFGFR1可以直接与miR-381-3p相互作用，并随后作为miRNA海绵体来上调miR-381-3p目标基因CXCR4的表达，从而促进NSCLC的发展和对抗 PD-1的治疗。有研究显示与癌旁正常组织相比，circSMARCA5在NSCLC组织中被下调。circSMARCA5在NSCLC细胞系中的过表达显着抑制了增殖、迁移和侵袭。此外，circSMARCA5通过充当miR-19b-3p的海绵发挥其肿瘤抑制活性。抑制miR-19b-3p对NSCLC细胞系的增殖、迁移和侵袭表现出抑制作用，这可能归因于同源盒A9表达的调节。体内研究显示，circSMARCA5的过表达抑制了体内肿瘤的生长。与邻近的正常肺组织相比，circSMARCA5在NSCLC组织中被下调。circSMARCA5在NSCLC细胞系中的过表达显着抑制了增殖、迁移和侵袭。此外，circSMARCA5通过充当miR-19b-3p的海绵发挥其肿瘤抑制活性。抑制miR-19b-3p对NSCLC细胞系的增殖，迁移和侵袭表现出抑制作用，这可能归因于同源盒A9表达的调节。最后，circSMARCA5的过表达抑制了体内肿瘤的生长[19]。

3 展望

肿瘤发生发展过程中常常伴有表观遗传学的变化，它的改变在肿瘤遗传过程中通过影响关键基因并与其相互作用而发挥生物学作用。非编码RNA调控以及m6A RNA甲基化调控都是肿瘤中关键基因异常表达的机制。这些特征不仅可以作为肿瘤预后预测、早期诊断还可以作为肿瘤治疗新的靶点。随着表观遗传学的深入研究，一系列相关药物会相继应用于临床，对肿瘤防治作出重大贡献。