刘剑,侯净,倪青
1 贵州医科大学临床医学院,贵阳 550004;2 贵州省人民医院乳腺外科
人类基因组被广泛转录,除mRNA 参与编码蛋白质外,绝大多数从人类基因组转录的RNA 都是非编码RNA(ncRNA)。非编码RNA 对生物的发育、遗传及疾病的发生发展具有重要作用,可以通过多种生物学方式对癌症施加影响及调控[1]。长链非编码RNA(lncRNAs)属于非编码RNA 中的调控型ncRNA[2],长度>200 个核苷酸,一般不编码蛋白质,通过与RNA、DNA 相互作用来调节基因表达,具有保守的二级结构。随着转录组学测序的不断深入,lncRNAs 的类型及功能不断更新,其功能与亚细胞定位密切相关,可与蛋白质、DNA 及RNA 相互作用,通过多种机制(如染色质重塑,染色质相互作用,ceRNA 和天然反义转录物NAT)在不同层面(表观遗传学、转录调控及转录后调控等)影响基因的表达[3]。LncRNA LINC00958又称膀胱癌相关转录本2(BLACAT2),位于人类染色体13p15.2上,在发生淋巴结转移的膀胱癌细胞中显著上调,降低其表达可以抑制相关RNA 过表达膀胱癌的淋巴结转移,这证实了其对淋巴结转移性膀胱癌的治疗潜能[4]。随着研究的深入,LINC00958 作为长链非编码RNA 家族的一员,在多种癌症中(甲状腺乳头状癌、食管鳞癌、乳腺癌及子宫内膜癌)也被证实发挥作用。研究[5-6]显示,LINC00958 作为一种内源性竞争性RNA(ceRNA),通过miRNA-mRNA 轴调控肿瘤细胞的恶性行为,参与肿瘤的糖酵解代谢,在促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移中起着至关重要的作用。现将lncRNAs LINC00958在恶性肿瘤发生发展中的作用及作用机制研究进展综述如下,以期对LINC00958 参与的恶性肿瘤的临床治疗提供参考。
LINC00958 是一种新型的lncRNA,近年来越来越受到关注,其在多种恶性肿瘤中表达异常,且与肿瘤患者的临床病理分期以及生存有关。不同种类的肿瘤中LINC00958的表达水平与肿瘤的临床病理特征存在差异,且LINC00958 的高表达可诱导肿瘤微血管及淋巴管生成,促进肿瘤代谢重编程,在促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移中起着至关重要的作用。
1.1 LINC00958 影响恶性肿瘤的临床病理分期 LINC00958 的表达水平与恶性肿瘤患者的不良临床特征密切相关。在肿瘤组织中LINC00958表达增高,其高表达往往提示更差的临床分期及生存预后。对Kaplan-Meier生存曲线分析显示,LINC00958可作为舌鳞状细胞癌(OSCC)患者诊断和生存的独立预测因子[7]。收集肺腺癌(LAD)患者的LAD 配对组织样本及相应正常组织,在LAD 组织中LINC00958 的表达模式异常升高,分析发现LINC00958 表达上调LAD 患者的死亡风险[8]。研究[9-10]显示,乳腺癌组织中的LINC00958表达水平显著升高,并且在乳腺癌患者中晚期(Ⅲ~Ⅳ级)的表达高于早期阶段(Ⅰ~Ⅱ级)。研究[11]发现,LINC00958的高表达在胃癌中与其TNM分期、淋巴结转移和血管侵犯密切相关。LINC00958 在骨肉瘤组织中表达水平显著提高,并且体内实验研究证明过表达LINC00958导致浸润分期上升和肿瘤转移增加[12]。
1.2 LINC00958 影响恶性肿瘤的远处转移 LINC00958 的表达不仅与病理分级密切相关,而且与淋巴结转移状态相关,LINC00958 过表达促进膀胱癌相关的淋巴管生成和淋巴转移,诱导远处转移导致早期死亡[13]。肝癌中高表达的LINC00958与肿瘤分化和微血管侵袭呈正相关[14]。有趣的是,LINC00958 作为宫颈癌组织中上调最高的lncRNA 之一,与总生存率相关,但与淋巴结的转移无关,其对宫颈癌的调控在于促进血管生成[6]。LINC00958 在50 岁以上的子宫内膜癌患者中的表达量高于年轻患者,并且LINC00958 高表达与子宫内膜癌的临床晚期、肿瘤分级高、血管浸润和远处转移相关[15]。 同时体内实验[16]证明,下调LINC00958可抑制肿瘤中的肿瘤微血管密度标志物CD34 和VEGFA,抑制裸鼠异种移植模型中的肿瘤血管生成。
1.3 LINC00958 影响恶性肿瘤细胞增殖、迁移及凋亡 研究[17]表明,在多种恶性肿瘤细胞中LINC00958 呈高表达,其表达水平与肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移能力呈正相关。LINC00958敲低后甲状腺乳头状癌细胞的增殖、迁移受到抑制。LINC00958 可作为miRNA 海绵吸附体来抑制miR-627-5p RNA 与YBX5 的mRNA 结合,间接调节功能基因的表达,调节caspase-3 的活性及钙黏蛋白转录及翻译水平,促进肿瘤细胞生长、延缓凋亡、加速迁移[18]。LINC00958 促进c-Myc 的转录及c-Myc 下游靶向基因启动子表达,增加肿瘤细胞活力和促进集落形成[19]。此外,LINC00958/miR-4306通过AIM 调控肿瘤p53 水平,并通过LINC00958/SIRT1 影响p53 的表达,从而增强细胞增殖,减少细胞死亡,促进肿瘤存活[20]。LINC00958 过表达促进细胞周期进程,敲低LINC00958 则诱导细胞周期阻滞在G0/G1期[21]。
在部分肿瘤中,LINC00958 还参与上皮-间充质转化(EMT)。有学者[14]发现,膀胱癌细胞系T24 和J82 中LINC00958 呈高表达,抑制LINC00958 表达后,EMT 标志蛋白E-cadherin 表达降低,而Vimentin表达升高。敲低LINC00958可抑制食管癌细胞中的上皮-间质转化[22]。上皮-间质转化是上皮去分化为间质细胞的过程,是肿瘤细胞侵袭、转移的关键环节,上述研究提示LINC00958 可能成为恶性肿瘤的新型上皮-间质转化标志物。
LINC00958 还参与了恶性肿瘤细胞凋亡、焦亡等程序性细胞死亡相关表型的调控。相关研究[20]表明,在口腔鳞状细胞癌过表达内源性LINC00958 后,发现自噬相关蛋白Beclin-1和Atg5显著增加,LC3-II/LC3-I 比值增大。SUN 等[23]人沉默LINC00958 后发现,结直肠癌中SW480 细胞的细胞凋亡率显著增加,使用蛋白质印迹法测量细胞凋亡相关蛋白的表达水平,Bcl-2的表达降低,Bax和半胱天冬氨酸酶-3 表达均显著增加。LINC00958 通过调控黑色素瘤缺乏因子2(AIM2)介导凋亡相关斑点样蛋白(ASC)募集并招募Caspase1,活化其切割底物GSDMD 可导致细胞焦亡,检测发现过表达LINC00958 显著增加了炎性小体介导的焦亡相关蛋白c-casp-1、IL-1β 和IL-18 的表达,下调LINC00958 被认为可以通过抑制AIM2 的表达来降低细胞焦亡,还可以降低p53的抑制作用,从而增加细胞凋亡,减少自噬和增殖[20]。
1.4 LINC00958 影响恶性肿瘤细胞代谢 LINC00958 可通过不同方式调控肿瘤细胞的代谢行为。LINC00958 可通过m6A 依赖的方式与GLUT1 mRNA 相互作用,增强GLUT1 mRNA 转录稳定性,控制细胞酸化速率,调节胃癌细胞的葡萄糖摄取及细胞内乳酸含量,从而正向调节胃癌中有氧糖酵解[5]。此外,m6A 修饰还能够上调LINC00958 诱导HCC细胞脂肪生成,促进HCC恶性进展[24]。
LINC00958 在恶性肿瘤中存在着普遍升高的表达水平,提示其具有促癌因子身份,但是LINC00958在不同类型的肿瘤发生发展过程中所起到的作用机制是多样且复杂的。其中一个主要机制是其作为竞争性内源RNA(ceRNA)来调节癌症进程,吸收miRNA并随后调节具体基因mRNA的功能。此外,它也可以透过不同的信号途径参于调控,如SIRT1/p53通路和Wnt/β-catenin 等。尽管如此,对于每种类型的肿瘤中LINC00958所产生的具体影响和分子机制方面更细致的论述是必要的。
2.1 LINC00958 作为ceRNA 调控恶性肿瘤的发生发展 MiRNA 是小的非编码的单链RNA,通过靶向mRNA 组成一系列调节因子,可阻止mRNA 翻译或导致mRNA 降解。大量报告表明,LINC00958 可作为细胞质中的竞争性内源性RNA(ceRNA),阻止miRNA 与mRNA 的碱基配对结合,从而诱导mRNA 的表达,间接调控miRNA 对下游靶基因或通路的作用,从而影响各种肿瘤细胞的生物学行为,参与肿瘤的发生与发展。
在大多数恶性肿瘤中,敲低LINC00958 能够抑制肿瘤细胞增殖、侵袭及迁移,并且显著减少肿瘤细胞在体内的体积及重量,抑制了肿瘤在体内和体外的恶性行为,这可能是LINC00958 的3′非翻译编码区(3′-UTR)具有miRNA 的互补序列。相关研究[7,20,25-26]表明,miR-106a-5p、miR-422a、miR-4306及miR-185-5p都能够同时靶向LINC00958和相关基因(包括AKT、mTOR、AIM2、p53、YWHAZ、YY1 等)的3′-UTR,从而减少肿瘤细胞凋亡,促进其增殖、侵袭、迁移及EMT 的转化等调控,从而促进肿瘤的发生进展。在脑及头颈部肿瘤中,GUO 等[27]人发现LINC00958作为致瘤因子在胶质瘤组织和细胞系中显著上调,LINC00958 可作为ceRNA 结合miR-203 靶向CDK2 的3′-UTR 的互补结合位点,体外抑制肿瘤细胞增殖、侵袭及G0/G1 期转变,并限制体内肿瘤生长,从而形成LINC00958/miR-203/CDK2轴影响胶质瘤的生长。 LI 等[17]人通过干扰LINC00958 转录,观察到LINC00958 可通过肿瘤抑制因子miR-627 间接影响TRIM44 的表达来抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭,从而发挥其在甲状腺乳头状癌中的促癌作用,挽救实验验证了 LINC00958 在这一过程中的关键作用。LINC00958 在口腔鳞状细胞癌(OSCC)定位在细胞质中,作为miRNA 海绵吸附体抑制miR-627-5p RNA 与YBX5 的mRNA 结合,间接调节功能基因的表达,促进OSCC 的细胞生长、延缓凋亡、加速迁移和EMT[18]。 在舌鳞状细胞癌(TSCC)中,通过LINC00958/mir2115p/CENPK 轴调节细胞周期过程(cyclinD1-Rb)并且激活JAK/STAT3 信号通路来促进TSCC 的增殖[7]。但有趣的是,有关研究[28]表明,通过比较不同来源的HNSCC 中LINC00958 和HOXC13-AS 的表达值,头颈部不同解剖部位来源的鳞状细胞癌之间没有明显差异。
在消化道相关的恶性肿瘤中,LINC00958 也发挥了重要作用。WANG 等[22]人发现,LINC00958 在食管鳞状细胞癌(ESCC)中主要通过竞争性抑制miR-510-5p调节SPOCK5的表达,促进ESCC 的增殖、迁移、侵袭、细胞周期及EMT。HU 等[11]人发现,敲低LINC00958 能够通过调节miR-193b-5p/METTL3 轴有效抑制癌细胞的增殖、迁移和侵袭,增加细胞凋亡率。LINC00958 通过负向调控miR-422a,直接结合MAPK1 mRNA 的3′-UTR 来抑制MAPK1 的表达,从而抑制肠癌细胞增殖,增强细胞凋亡[25]。肝癌中LINC00958 表现出高表达,并提示与肿瘤分化和微血管侵袭呈正相关,ZUO 等[24]人进行体外实验观察到作为ceRNA 结合miR-3619-5p 上调肝癌衍生生长因子(HDGF)的表达,从而促进肝癌的脂肪生成和进展,而此过程中mettl3介导的N6-甲基腺苷修饰通过稳定LINC00958 的RNA 转录上调其表达。与此相对,LAN等[14]人发现,敲低LINC00958抑制肝细胞癌的增殖、迁移和EMT 过程。CHEN 等[29]人研究证明,通过LINC00958/miRNA-330-5p/PAX8轴能够促进肿瘤的远处转移,沉默LINC00958 能够抑制PAX8的表达阻止胰腺癌的进展。
YANG 等[30]人下调LINC00958 对肺腺癌(LAD)细胞增殖、迁移和侵袭的抑制作用揭示了LINC00958在LAD 中的致癌特性,通过SP1/LINC 00958/miR-625-5p/CPSF7 轴促进致癌基因转录重编程来加速LAD 的进展。此外,非小细胞肺癌(NSCLC)被敲低LINC00958 后,肿瘤细胞的增殖和迁移同样受到抑制,这是通过LINC00958/miR-204-3p/KIF2A轴来实现的[31]。
乳腺癌相关临床研究显示,肿瘤晚期中的LINC00958 表达高于初期,LINC00958 可作为ceRNA,通过miR-378a-3p 靶向YY1 mRNA 的3′-UTR,形成LINC00958/miR-378a-3p/YY1 轴,参与肿瘤细胞增殖和凋亡调控,从而促进乳腺癌的发生进展。值得注意的是m6A 甲基转移酶样3(METTL3)也能通过促进LINC00958 的RNA 转录稳定性而导致其上调[26]。
LINC00958 女性生殖道肿瘤较早被研究。LINC00958 在宫颈癌中是上调最高的lncRNA之一,提示其为致癌基因,促进细胞增殖和侵袭,LINC00958 通过miR-185-5p/RSF-1 轴对AKT1/GSK3β/VEGFA 途径进行调控参与调节肿瘤血管生成[16],LINC00958/miR-625-5p/LRRC8E 轴参与了宫颈癌细胞的增殖和迁移[32]。在子宫内膜癌(UCEC)中敲除LINC00958能够抑制其与miR-378a-3p结合,降低下游致癌基因的YY1 的表达,并且挽救了MEK/ERK 在增殖和迁移中的致癌作用[9]。除此之外,LINC00958 可通过miR-145-3p/TCF4 和miR-3174/PHF6轴增强子宫内膜癌细胞的增殖、侵袭、迁移[15]。LINC00958 不仅能够通过结合miR-378a-3p参与IGF1R 翻译调控和起始以及RNA 转录后修饰的蛋白,导致膀胱癌细胞侵袭性增加[13],并且能够作为膀胱癌的诊断标志在尿外泌体被检测出,其具有92%的敏感性和91.7%的特异性[33]。
LINC00958 在间叶源性肿瘤中也被证实促进肿瘤的发生发展。ZHOU 等人的研究显示,沉默LINC00958 的骨肉瘤细胞中细胞迁移诱导蛋白(CEMIP)的表达水平能够被miR-4306 抑制剂挽救,提示LINC00958 作为ceRNA 与miR-4306 结合正向调控骨肉瘤细胞中CEMIP 的表达。异种移植瘤实验和裸体小鼠肿瘤转移实验[12]表明,LINC00958 导致肿瘤浸润分期增高,肿瘤转移率上升。
2.2 LINC00958 通过不同信号通路调控恶性肿瘤的发生发展
2.2.1 LINC00958通过LINC00958/c-Myc信号通路调控恶性肿瘤的发生发展 C-Myc 与LINC00958 呈阳性共表达,c-Myc 处于LINC00958 基因的上游区域。LINC00958-c-Myc相互作用是化疗和放疗耐药的机制[19]。进行ChIP 测定发现,内源性c-Myc 能够与LINC00958启动子结合,且LINC00958激活c-Myc的转录活性,形成正反馈环,LINC00958 的表达进一步促进c-Myc的转录活性及c-Myc下游靶向基因启动子(CDK4、CDC45 和CyclinA2)的表达。LINC00958激活在体外诱导HNSCC 细胞化学和辐射抵抗,敲低LINC00958 则降低了HNSCC 细胞活力和集落形成,并增强肿瘤细胞对电离辐射或顺铂的敏感性。在基因水平上,LINC00958是HNSCC细胞中c-Myc的下游靶点,LINC00958 增强c-Myc 的转录活性和c-Myc转录本的表达,形成正反馈环。这种正反馈回路在体外诱导HNSCC细胞化学和辐射抵抗。
2.2.2 LINC00958通过LINC00958/SIRT1/p53信号通路调控恶性肿瘤的发生发展 通过降低内源性LINC00958 的表达,miR-4306 显著增加,因此,JIANG等[20]人认为下调LINC00958不仅可以通过抑制AIM2的表达来降低细胞焦亡,还可以降低p53的抑制作用,从而增加细胞凋亡,减少自噬和增殖。MiR-4306 可以与LINC00958 及AIM2 的3′-UTR 结合,LINC00958/miR-4306通过AIM调控肿瘤焦亡和p53 水平,并通过LINC00958/SIRT1 影响p53 的表达,从而通过增强细胞增殖和减少细胞死亡来促进肿瘤存活。
2.2.3 LINC00958 通过KIAA1429/LINC00958/GLUT1 轴调控恶性肿瘤的发生发展 在胃癌中发现LINC00958 与癌细胞的有氧糖酵解相关。LINC00958 沉默抑制细胞酸化速率,抑制胃癌细胞的葡萄糖摄取,降低细胞内乳酸含量。LINC00958通过m6A依赖方式与GLUT1 mRNA相互作用,增强GLUT1 mRNA 转录稳定性,通过KIAA1429/LINC00958/GLUT1 轴从而正向调控胃癌的有氧糖酵解[5]。
2.2.4 LINC00958 通 过 LINC00958/NUDT19/mTORC1/P70S6K 轴调控恶性肿瘤的发生发展 LINC00958 在HCC 组织中明显过表达,尤其是中度/低分化、微血管浸润和TNM Ⅲ/Ⅳ分期的患者,LINC00958 作为一种与脂肪生成相关的lncRNA,可加剧HCC 的恶性表型。 NUDT19是LINC00958 的直接靶标,并受到LINC00958 的正调控。此外,NUDT19激活了mTORC1/P70S6K 信号通路,NUDT19 过表达和mTORC1 激活剂MYH1485均逆转了LINC00958 沉默对HCC 增殖、迁移和EMT过程的抑制作用[14]。
2.2.5 LINC00958 通 过 H3K4me/BLACAT2/WDR5/VEGF-C 轴调控恶性肿瘤的发生发展 LINC00958 过表达促进膀胱癌相关的淋巴管生成和淋巴转移。用VEGF-C 抗体阻断VEGF-C 信号通路,可以显著减少体内高表达LINC00958 的膀胱癌的淋巴结转移。在体内实验[4]中证实,小鼠LINC00958过表达更容易发生远处转移导致早期死亡,LINC00958 的上调增强了肿瘤细胞对放疗和化疗的耐药性,并诱导淋巴管生成,并且H3K4me的表观遗传学修饰能够调节LINC00958 的表达,从而影响WDR5对VEGF-C的调控。
2.2.6 LINC00958 通过Wnt/β-catenin 通路调控恶性肿瘤的发生发展 GEPIA数据库的检索结果及临床验证卵巢癌(EOC)组织及邻近非肿瘤标本,均支持LINC00958 在EOC 组织中的表达明显增加,而敲除LINC00958 可以抑制EOC 细胞的增殖、迁移和侵袭,参与对Wnt/β-catenin通路的调节[34]。
2.2.7 LINC00958通过LINC00958/IGF2BP3/E2F3轴调控恶性肿瘤的发生发展 LINC00958 通过IGF2BP3 高表达与食管癌(EC)的临床晚期、肿瘤分级高、血管浸润和远处转移相关。IGF2BP3 通过改变E2F3 mRNA 的稳定性发挥了调节作用,此外,LINC00958 通过与IGF2BP3 结合而不改变其表达水平帮助IGF2BP3 完成其功能。敲除LINC00958能够抑制其与IGF2BP3 结合,损害下游致癌基因的mRNA 稳定性,挽救了IGF2BP3 在UCEC 增殖和迁移中的致癌作用[35]。
综上所述,LINC00958的表达模式和作用在不同类型的癌症中是相似的,均扮演了肿瘤促进因子的角色。其在大多数癌症中均处于高表达的状态,在临床上其与肿瘤的淋巴结转移、远距离转移、腹膜播散和肿瘤周围组织浸润显著相关,与血管生成及更晚期的TNM分期相关,且与部分肿瘤的不良预后相关。在体内外实验中过表达LINC00958可促进肿瘤细胞增殖和侵袭性迁移及EMT,敲低LINC00958得到的结果相反,并且会诱导细胞凋亡,以及减缓肿瘤在体内的生长。在机制上,LINC00958 不仅可作为ceRNA,通过miRNA-mRNA 轴调控肿瘤细胞的恶性行为,而且与多种关键信号通路之间存在潜在关系,如PI3K/AKT/mTOR、JNK、JAK/STAT3、Wnt/β-连环蛋白等,此外,LINC00958 参与了表观遗传学重编程、肿瘤代谢和肿瘤耐药。虽然LINC00958的临床意义及其控制癌症的分子机制尚没有明确的定论,但目前研究表明LINC00958可能为癌症的发展机制提供新的见解,这些研究表明LINC00958可能作为一种很有前途的癌症诊断和预后评估的生物标志物,通过新型途径给药使得LINC00958靶点干预也可能成为一种有价值的治疗人类恶性肿瘤的新型治疗工具。