中山大学 鼻咽癌

鼻咽癌基础研究的新前沿——长链非编码RNA夏世同　王跃建【摘要】最新研究证明人类基因组中的非蛋白编码部分在致癌和肿瘤细胞转移中有重要作用。

在众多种类的非蛋白编码RNA 中，长链非编码RNA （long non-coding RNA ，lncRNA ）在癌症生物学中承担了关键的监管作用。

本文对lncRNA 在人类肿瘤，特别是鼻咽癌中的研究现状做一综述。

【关键词】RNA （RNA ）；基因表达调控（Gene Expression Regulation ）；肿瘤标记，生物学（Tumor Markers ，Biological ）；鼻咽肿瘤（Nasopharyngeal Neoplasms ）DOI ：10.3760/cma.j.issn.1673-4106.2015.01.008作者单位：528000 佛山市第一人民医院（中山大学附属佛山医院）耳鼻咽喉头颈外科通信作者：王跃建，Email ：wyjian@·综述：头颈肿瘤·鼻咽癌好发生于中国南部、东南亚及北非地区，是我国南方地区最常见的恶性肿瘤之一，总的5年生存率已经提高至70%左右。

但首程放疗后的复发率仍较高，另外转移也是鼻咽癌治疗失败的主要原因之一，其病因和发病机制尚不清楚，由于其非特异性的早期症状而导致确诊时常处于晚期，目前已造成了严重的全球性健康问题。

鼻咽癌的发生发展是多步骤、多因素、多基因参与的过程。

因此，探索其动态发展的分子机制，寻找早期诊断及评估预后相关的特异性分子标志物，以进一步明确发病机制，对实现降低复发转移率有深远意义，在基因组中大量转录的长链非编码RNA （long non-coding RNA ，lncRNA ）因在致癌和抑癌途径中显露出的潜在作用成为继microRNA 之后的研究新热点。

【lncRNA 概述】非编码RNA 包括以miRNA 、siRNA 和piRNA 等为代表的短小RNA 和lncRNA 。

lncRNA 是一类转录本长度超过200 nt 核苷酸单位的功能性RNA 分子。

Okazaki 等[1]在对小鼠全长互补DNA （complementary DNA ，cDNA ）文库的大规模测序过程中首次发现了新的转录物，即lncRNA ，其本身并不编码蛋白，而是以RNA 的形式在多种层面上调控基因的表达水平。

lncRNA 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。

lncRNA 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，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。

起初lncRNA 被认为是基因组转录的“噪声”，并不具有任何生物学功能[2]。

但最近的研究表明，lncRNA 参与了基因组印记及染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要的调控过程[3]。

1. 作用方式。

lncRNA 调控基因表达的方式具多样性，调控机制也多种多样。

lncRNA 对于基因表达调控的方式大体上可分为以下几种。

1.1 染色质重塑。

染色质状态是转录活性的关键因素，包括核小体结构和组蛋白修饰等[4]。

一些lncRNA 通过影响染色质状态来调控基因表达，如同源异型框基因反义基因间RNA （HOX antisense intergenic RNA ，HOTAIR ）转录自同源异型框基因C （Homeobox C ，HOXC ）位点，通过募集PRC2复合体，反式抑制HOXD 位转录。

Tsai 等[5]研究显示HOTAIR 作为骨架分子发挥作用，其两端结合不同的组蛋白修饰复合体-5'端结合PRC2复合体，而3'端结合LSD1/CoREST/REST 复合体。

前一复合体具有促甲基化作用，后一复合体具有脱甲基化作用，由他们分别决定不同靶基因的特异性组蛋白修饰模式。

HOTAIR 的过表达将引起PRC2复合体在全基因组范围内的重新定位，使若干抑癌基因沉默，终促进癌细胞的转移。

1.2 转录调控。

①基因沉默。

INK4位点反义非编码RNA （antisense non-coding RNA in the INK4 locus ，ANRIL ）是周期蛋白依赖性激酶抑制因子2B （Cyclin-dependent kinase inhibitor 2B ，CDKN2B ，即p15 INK4b ）基因的反义转录物，参与抑癌基因周期蛋白依赖性激酶抑制因子2A（cyclin-dependent kinase inhibitor 2A，C D K N2A），即p16I N K4a基因的沉默[6]。

ANRIL结合并募集PRC1和PRC2复合体，导致染色质状态的改变，从而抑制p16 INK4a基因的表达。

②DNA损伤活化。

p21相关非编码 RNA （p21 associated ncRNA DNA damage activated，PA N D A）是已被证明参与细胞周期调控的lncRNA。

DNA损伤发生时，p53结合周期蛋白依赖性激酶抑制因子1A（cyclin-dependent kinase inhibitor 1A，CDKN1A），即p21基因位点，然后激活PANDA的表达，而PANDA可通过结合核转录因子Yα亚基（nuclear transcription factor Y subunitα，NF-YA）而阻止凋亡相关基因的表达，从而延长细胞的生存时间[7]。

③转录后调控。

lncRNA在转录后水平可与mRNA形成RNA双链复合物，以掩盖mRNA的主要顺式作用元件从而调控基因表达（如lncRNA-Zeb2），即Sip1能够和HOX位点转录的mRNA的一个内含子的5'端剪切位点形成双链从而防止该内含子被剪切，该区域含有对于Zeb2蛋白表达所必须的核糖体结合位点Zeb2，通过这种方式能够提高Zeb2蛋白的表达量[8]。

2.3 mRNA前体剪接的调控。

一种被称为肺腺癌转移相关转录物1（metastasis-associated in lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）的lncRNA已被发现在多种癌症中异常表达，它由其初级转录物的3'端加工而来，主要位于剪接斑点（splicing speckle）。

它与丝氨酸/精氨酸（serine/arginine，SR）剪接因子相互作用，并调控剪接因子在剪接斑点中的分布和磷酸化水平，从而改变mRNA前体的选择性剪接模式[9]。

此外，MALAT1还与剪接因子反式激活应答DNA 结合蛋白-43（transactive response DNA binding protein-43，TDP-43）相互作用，影响mRNA前体的选择性剪接[10]。

【lncRNA与有关肿瘤】1. 呼吸系统肿瘤。

Ji等[11]通过测序等方法发现了长链非编码RNA-肺腺癌转移相关转录本（long noncoding RNA-metastasis associated in lung adenocarcinoma transcript，lncRNA-MALAT1）在70例发生转移的患者转移标本中过表达，且MALAT1的表达是病程和组织特异性的。

在其他肿瘤中也随之发现MALAT1，但MALAT1在非小细胞肺癌患者中的过表达最为显著。

随后Tripathi等[9]发现MALAT1可以通过调节SR蛋白的磷酸化来影响mRNA前体的剪切。

2014年Michalik等[12]证明MALAT1具有调节内皮细胞功能和血管生长的功能。

2. 消化系统肿瘤。

Wang等[13]证明肝癌细胞中miR-372通过与启动子结合蛋白CREB相互作用来达到上调lncRNA-HULC的表达。

此外，李丹等[14]在HepG2肝癌细胞中还发现lncRNA-HULC对邻近基因SLC35B3的表达有影响，其通过siRNA干扰lncRNA-HULC表达，SLC35B3的表达也下降40%左右，而过表达HULC对SLC35B3的表达却没有很大的影响。

Yang等[15]研究证明lncRNA-HEIH可能是一个独立的肝癌患者总生存期的预后因素，并且参与肿瘤的生长和耐药性，为肝癌的诊断和治疗提供了一种新的思路。

古志强等[16]发现linc-UCC在结直肠癌组织中的高表达与肿瘤淋巴结转移有明显相关，linc-UCC高表达与临床病理特征中肿瘤淋巴结转移明显相关，提示其可能参与了调控结直肠癌转移的机制，另外低表达的linc-DCC与其相邻的miR143HG的表达水平呈显著正相关。

而miR-143/145在以往研究被证实在结直肠癌组织中明显低表达。

3. 泌尿系统肿瘤。

通过比较正常组织与前列腺癌组织基因表达谱，Bussemakers等[17]发现lncRNA-DD3（PCA3）基因在前列腺癌组织中高表达。

Ochiai等[18]实验显示PCA3在预测诊断上优于PSA，而且通过尿液可取得，对于避免不必要的活组织检查具有指导意义。

4. 乳腺癌。

通过对比人类乳腺肿瘤与正常乳房组织，Wan等[19]证实lncRNA-JADE在人类乳腺癌中高度表达，并证明lncRNA-JADE是在DNA损伤后转录激活的，参与细胞增殖调控机制，是连接DDR和组蛋白H4乙酰化作用的一个关键功能链接，lncRNA-JADE失调可能导致乳腺肿瘤发生。

5. 血液淋巴系统肿瘤。

Tanaka等[20]在人类B 细胞淋巴瘤中发现了一种新的内含子snoRNA基因，命名为lncRNA-U50HG，位于染色体6q15。

U50HG基因有6个外显子，但这些剪切转录子几乎不编码蛋白，其内含子拥有一个核苷尿甘异构化通道，该通道主要作用就是调控细胞生长，考虑该基因可能与肿瘤细胞生长有关。

综合文献发现，有些肿瘤中不仅有一种lncRNA过表达，如前列腺癌DD3和PCGEM1均被发现过表达；另外，许多lncRNA也不仅在一种肿瘤中表达，如lncRNA-MALAT1在肺癌、肠癌、神经母细胞瘤等肿瘤中都有表达。

【lncRNA与鼻咽癌】结合相关疾病的研究显示失调的lncRNA可通过多种途径在疾病的发生和发展中发挥重要作用。

借鉴lncRNA在其他肿瘤中的研究方法，Ng等[21]采用基因芯片技术确定在未分化人类鼻咽癌细胞株CNE-2明确上调的基因是人类印迹基因lncRNA-H19，而H19在分化良好的人类鼻咽癌细胞株HK1上不表达。

Northern 印迹和原位杂交分析证实了这一点。

实验还证明了在分化良好的人HK1鼻咽癌细胞H19基因表达的反常是由H19启动子区CpG位点的甲基化引起。

因此，基因的启动子区域的甲基化可能是在人类鼻咽癌细胞的分化和印迹基因的转录沉默作用的重要表观遗传事件。