长链非编码RNA在结直肠癌发生发展中的研究进展

陈猛云（综述） 樊晓明（审校）

（复旦大学附属金山医院消化科 上海201508）

2018年中国癌症统计数据显示结直肠癌（colorectal cancer，CRC）发病率和死亡率在恶性肿瘤中分别位居第3位和第5位，中国已成为每年新发病例数和死亡病例数均位居前位的发展中国家［1］。CRC在50岁以下人群中的发病率和死亡率迅速上升，呈现年轻化趋势。早期发现、诊断和治疗是改善预后、减少死亡率、减轻疾病负担的关键，然而多数患者发现时已属晚期。早期诊断和早期治疗率偏低是限制我国CRC患者预后进一步提高的瓶颈，因此探索新的生物标志物对CRC的早期诊断和治疗有重要意义。多因素、多基因变异参与CRC发病过程，长链非编 码RNA（long non-coding RNA，LncRNA）在CRC中的生物学作用已引起广泛关注。国内外研究表明，LncRNA参与肿瘤的增殖、侵袭、转移等生物学过程［2］，预测其可应用于CRC的诊断、治疗和耐药等方面。本文就抑癌基因LncRNA-p21、致癌基因LncRNA结直肠癌差异表达基因（LncRNA colorectal neoplasia differentially expressed，LncRNACRNDE）、LncRNA牛 磺 酸 上 调 基 因1（LncRNA taurine up-regulating gene 1，LncRNA-TUG1）、胃腺癌相关LncRNA（gastric adenocarcinoma related LncRNA，LncRNA-GAPLIC）等4种LncRNA在CRC中的研究进展进行综述。

LncRNA人类基因组DNA核苷酸序列中约93%能被转录为RNA，被转录的RNA中仅有约2%的转录产物被翻译为蛋白质，其余RNA绝大部分缺少AUG（起始密码子）［3-4］，被称为非编码RNA，包括微RNA（microRNA，miRNA）、小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）和LncRNA等［5］。LncRNA于2002年在小鼠体内被鉴定，是一类大于200个核苷酸的非编码RNA转录本［6］。Rinn等［7］研究发现其具有重要的生物学功能，但不具有编码蛋白质的功能。多数LncRNA定位于细胞核内，主要在分子水平发挥调控作用，具有调节多种生物学过程的潜能，如参与CRC的增殖、侵袭、凋亡、转移，甚至有望作为CRC预后、诊断、疗效预测的生物标志物［8-9］。目前研究LncRNA的主要方法有Northern杂交（Northern blot）、荧光原位杂交（fluorescencein situhybridization，FISH）、微阵列芯片（microarray）和高通量测序技术（next-generation sequencing）、定量RT-PCR等［10-13］。其中FISH是经典的手段，也是检测LncRNA的金标准，但实验过程较繁琐，检测通量低。FISH使用荧光素标记探针，通过探针与靶RNA序列互补的方法检测目标RNA。高通量微阵列芯片是筛选疾病有关LncRNA的有效工具，该方法是将大量标记有特殊荧光染料的LncRNA检测探针聚集在一张芯片上，再通过样本中的RNA与芯片探针进行杂交，扫描芯片的荧光强度，经由专业软件处理得到此疾病LncRNA的表达谱信息。定量RT-PCR是将所提取的RNA进行反转录，所获得的cDNA作为模板，设计引物进行扩增，是一种检测基因表达的常用方法。高通量LncRNA表达谱芯片技术筛选出疾病相关的候选LncRNA，再采用定量RT-PCR对候选LncRNA进行验证。自LncRNA被发现以来，科学家一直致力于寻找有临床实用价值的LncRNA。

抑癌基因LncRNA-p21作为CRC细胞的抑癌基因，LncRNA-p21位于编码关键细胞周期调节蛋白CDKNIA（p21）的基因上游15 kb，LncRNA-p21基因同时是p53的下游靶点，又称为p53直接转录靶，转录长度为3 kb，含有2个外显子［14］。

信号通路方面的研究表明，LncRNA-p21通过调控mRNA翻译和抑制p53和Wnt/β-catenin信号通路影响人类疾病的发生，其在癌症（如肝癌、胃癌、前列腺癌）中均有异常表达，同时在CRC中发现其异常表达促进了肿瘤进展和转移。研究发现，LncRNA-p21过表达可以抑制直结肠癌细胞迁移、侵袭［15］，提示该基因可能作为肿瘤有效抑制因子，有望成为治疗靶点。在治疗方面，Shen等［14］研究发现LncRNA-p21增强了实体肿瘤如肝癌和脑胶质瘤的放疗敏感性，为放疗提供了有价值的治疗靶点。Zhai等［16］研究发现LncRNA-p21过表达抑制化疗的有效靶点通路（β-catenin信号通路），从而促进细胞凋亡，增强CRC放疗的敏感性，为CRC放疗提供了一个潜在的治疗靶点；另一方面，LncRNA-p21表达水平与CRC分期、肿瘤组织浸润、血管侵犯有关，提示LncRNA-p21在CRC中具有潜在的抗肿瘤作用［16］。治疗方面还有研究表明LncRNA-p21参与了中药制剂银杏叶提取物（EGB761）对CRC抗调节控制机制。以上研究表明LncRNA-p21是潜在的生物标志物和重要的治疗靶点。

致癌基因LncRNA-CRNDE LncRNA-CRNDE

全称CRC差异表达基因的转录本，是长度超过200 bp的LncRNA，位于人类基因组16号染色体上，是CRC中高表达的基因，它与IrQuooS同源盒5（Irx5）共享一个双向启动子［17］。LncRNA在转录和转录后的过程中起关键性的作用。LncRNA-CRNDE的表达有组织特异性，在成人大肠黏膜、肝脏和白细胞中几乎不表达，而在睾丸、乳腺和皮肤中高表达。LncRNA-CRNDE在大肠癌中表达显著上调。基因异常表达的细胞或组织中往往伴随LncRNACRNDE表达增加，提示其可能是肿瘤发生的重要参与者。

LncRNA-CRNDE基因在结肠腺瘤和结肠癌中表达上调，而其在正常结肠上皮中几乎不表达。信号通路和生物学功能方面的研究证实，LncRNACRNDE通过CRC细胞中的胰岛素/IGF信号促进代谢。另有研究发现LncRNA-CRNDE通过表观沉默DUSP5/CDKN1A促进CRC细胞增殖；其在CRC组织中表达上调，与肿瘤大小、晚期TNM分期、淋 巴 结 转 移 呈 正 相 关。Peng等［7］研 究 表 明LncRNA-CRNDE可通过Wnt/β-catenin信号通路调节CRC的表达，并影响化疗药物的耐药性，进一步提示LncRNA-CRNDE可作为恶性肿瘤的预后标志物。上述研究表明LncRNA-CRNDE在CRC中高表达，促进癌细胞增殖与淋巴转移，并且与TNM分期有关，可能是CRC患者生存期的独立预测因子。

致癌基因LncRNA-TUG1 LncRNA-TUG1也称为LNC000080和NCRNA000080，全长7.1 kb，位于人22号常染色体长臂1区2号带2亚带（22q12.2），最初被为是由牛磺酸上调的转录物，在人类癌细胞系和肿瘤中均有表达［18］。LncRNATUG1是致癌基因，其在不同类型的癌症中均有异常上调，包括食管鳞状细胞癌、B细胞恶性肿瘤、肝细胞癌、膀胱癌等，可通过敲除LncRNA-TUG1证明其抑制细胞增殖、侵袭或集落形成。

研究发现肠癌组织中LncRNA-TUG1高表达与疾病快速进展显著相关，且目的基因通过调节miR-197-3p在CRC的ceRNA介 导5-氟 尿 嘧 啶 抗 性［19］。Zhai等［20］研 究 发 现LncRNA-TUG1可作 为CRC潜在的癌基因。过表达LncRNA-TUG1可能促进CRC癌细胞的增殖和迁移。研究者发现在致病机制方面，CRC组织和细胞中LncRNA-TUG1上调，并通过影响上皮-间质转换（epithelial-mesenchymal transition，EMT）促进其转移，因此CRC预后差［21］，而EMT是癌组织侵袭转移的主要机制。研究者通过生物信息学软件DIANA预测了LncRNA-TUG1和miR-600之间可能存在的结合位点，随后研究发现LncRNA-TUG1通过miR600促进KIAA1199表达、促进CRC细胞转移和EMT［26］，但详细的致病机制尚未明确。上述研究表明LncRNA-TUG1异常表达在CRC转移中起重要作用，在临床实践中可能具有重要价值，LncRNA-TUG1可能作为CRC的生物标志物、治疗靶点和预后因子。

致癌基因LncRNA-GAPLINCLncRNAGAPLINC长度为924 bp，在胃癌、肝癌等多种肿瘤中均有表达。Hu等［22］研究发现胃癌细胞中的LncRNA-GAPLINC高表达，参与肿瘤增殖、迁移及血管生成等生物学过程，其机制可能是LncRNAGAPLINC通过竞争miR211-3p，从而在转录后调节CD44表达，LncRNA-GAPLINC可能成为 该 疾 病的潜在生物标志物和治疗靶点。该机制在CRC中也有报道：LncRNA-GAPLINC通过竞争miR211-3p，在CRC中调节CD44依赖的细胞生长。LncRNAGAPLINCP在其他肿瘤中可能也发挥致病作用［23］。

LncRNA-GAPLINC在CRC进展中具有多种功能。通过人类癌细胞LncRNA PCR芯片检测CRC标本中差异表达的LncRNA-GAPLINC，采用实时荧光PCR、Western blot等方法研究人CRC细胞株（HCT116）的迁移和侵袭相关基因的分子机制，结果表明LncRNA-GAPLINC通过调节miR-34a/c-Met信 号通路促进CRC细胞迁 移和侵袭［24］。GAPLCN还能促进CRC细胞的增殖。通过LncRNA阵列和生物信息学分析证明，CRC淋巴结转移组的LncRNA-GAPLINC表达高于正常淋巴结组，且LncRNA-GAPLINC与肿瘤大小及TNM分期有关［25］。关于LncRNA在CRC转移中的作用，研究者采用多种研究方法对CRC细胞系HCT116、HT29、SW480、DLD-1和SW620D等具有代表性的细胞株进行研究，结果表明LncRNA-GAPLINC与PSF/NONO结合，通过刺激SNAI2的表达，从而促进CRC侵袭。因此LncRNA-GAPLINC可作为CRC诊断和治疗的靶点。

结语关于LncRNA与CRC的研究报道日益增加，LncRNA异常表达参与CRC细胞的表观遗传和转录后调控等生物学过程，与CRC细胞的异常增殖、侵袭、转移密切相关。随着LncRNA在CRC发病机制中的研究逐步深入，其有望作为肿瘤的诊断及预后的标志物。

作者贡献声明陈猛云文献收集，论文构思、撰写和修订。樊晓明论文指导和修订。

利益冲突声明所有作者均声明不存在利益冲突。