长链非编码RNA与胰腺癌的研究进展

作者：李策，侯科佐，车晓芳，曲秀娟，刘云鹏

单位：中国医科大学附属第一医院、辽宁省肿瘤药物与生物治疗重点实验室

刘云鹏教授，中国医科大学附属第一医院肿瘤内科主任，主任医师、博士生导师。辽宁省教育厅和科技厅重点实验室主任，辽宁省医学会肿瘤学会主委；辽宁省预防医学会肿瘤预防与控制专委会主委；辽宁省抗癌协会大肠癌专委会主委；国家卫计委合理用药抗肿瘤药物专家组委员；中国临床肿瘤学会（CSCO）理事、胃癌专委会常委、肿瘤药物临床研究专委会常委；中国医师协会肿瘤医师分会常委、结直肠肿瘤内科治疗专委会主委、外科医师分会MDT专委会常委；中国医药教育协会腹部肿瘤专委会副主委；国家药监局（CFDA）评审委员

胰腺癌被认为是一种无声的疾病，通常在肿瘤周围组织已发生侵袭和/或已远处转移到其他器官后被发现，并且预后极差，5年总生存率小于5%。早期诊断是判断胰腺癌进展及治疗方式的关键。目前在临床上胰腺癌的早期诊断中，糖类抗原19-9（CA19-9）和癌胚抗原（CEA）是最常用的胰腺癌肿瘤标记物，但是部分胰腺癌患者CA19-9和CEA并不升高，这些血清标记物在很多其它疾病中也发生变化并且无法区分肿瘤的恶性和良性，二者均存在低敏感性和低特异性的缺陷。最新研究显示长链非编码RNA（lncRNA）在肿瘤基因表达过程中扮演重要的调节性角色，它可以在多个水平调控基因的表达，影响细胞的生长、发育，甚至参与到肿瘤细胞的发生、发展、转移及预后中。因此，寻找在胰腺肿瘤组织或血液中异常表达的、可靠的lncRNA作为早期胰腺癌诊断的标志物，可为胰腺癌早期诊断提供有力的支持。

1.1 LncRNA的特点和功能

LncRNA是一类长度大于200nt的内源性RNA分子。虽然目前没有证据表明lncRNA具有编码蛋白的能力，但是最近研究显示lncRNA可能参与编码短肽。LncRNA的合成过程主要由RNA聚合酶II转录、5'端加冒、3'端多聚腺苷酸化剪切而成，然而还有一部分lncRNA由RNA聚合酶III产生并且保持了非多聚腺苷酸化特性。LncRNA定位在细胞核和细胞质，与DNA、RNA和蛋白质相互作用并且在转录前和/或转录后调节基因的表达。

近年来的研究表明，lncRNA被分为正义、反义、内源性和外源性。其可以作为顺式作用剂，调节同一染色体相邻基因的表达，同时也可以作为反式作用元件，引起表观遗传学改变。在靶向调节机制方面，lncRNA具有以下四种功能：①靶基因时空表达标记物（信号功能）；②作为功能性蛋白复合物的组装适配器（支架功能）；③绑定特异蛋白并确定复合体到适当的定位（引导功能）；④防止其他RNA或蛋白与其天然靶点结合（诱饵功能）。

1.2 LncRNA在生理学上的调节机制

LncRNA作为理想的RNA调控机制的参与者，在调控基因表达方面发挥了重要的作用。顺式或反式作用的lncRNA（分别如XIST和HOTAIR），作为支架分子，直接招募组蛋白或染色质修饰复合物的靶基因，并降低它们的表达。LncRNA在转录调节机制中也同样发挥了重要功能，可通过与转录因子相互作用调节其活性或者亚细胞定位。LncRNA还可在转录后水平调节基因表达，其作为“海绵吸附体”与miRNA结合进而阻断miRNA与其靶蛋白结合，促进其下游靶mRNA的表达（如HULC）。另外，lncRNA可以选择性的剪切mRNA，最突出的例子就是，lncRNA MALAT1作为拼接机制的重要复合物组成部分，可结合并控制富含丝氨酸/组氨酸蛋白的活性。

目前，人们已经意识到lncRNA在多种疾病包括肿瘤中都存在异常表达，这些结果提示lncRNA可能在疾病的发生、发展中发挥重要作用。

2.1 lncRNA与胰腺癌的发生

胰腺癌的发生与多种因素有关，最新研究表明，胰腺癌按照KRAS信号通路，TGF-β信号通路，WNT信号通路，NOTCH信号通路，ROBO/SLIT信号通路，G1/S转化信号通路，SWI-SNF信号通路，染色质重塑，DNA修复和RNA加工等10大信号通路被分为4种疾病亚型：①鳞状细胞癌；②胰腺祖细胞癌；③免疫原性细胞癌；④异常分化的内分泌外分泌癌（ADEX）。

生长抑制特异性基因5（gas5）是最近定义出来的lncRNA，其与细胞增殖和细胞周期相关，低表达gas5会降低细胞周期进程。gas5在胰腺癌组织表达明显低于正常组织，在胰腺癌细胞中过表达gas5可以抑制细胞增殖，抑制gas5表达可以显著降低G0/G1期增加S期表达，同时还证明了gas5负向调节细胞周期蛋白依赖性激酶6（CDK6）。

全基因组测序相关联研究发现，浆细胞瘤变异异位体1（PVT1）是与胰腺癌相关的lncRNA。PVT1位于染色体8q24.21位点，其与MYC位置相接近，很多该位点的其他因子与MYC或PVT1启动子结合，他们表达的同源特异效应被证实与多种肿瘤相关。PVT1在胰腺癌中也有很多报道，有研究证明唾液中分泌的HOTAIR和PVT1在早期胰腺癌诊断中可以作为分子标记物；过表达PVT1在胰腺癌患者中与不良预后有关，但其具体调控胰腺癌机制还需要进一步研究。

肺癌转移相关转录本1（MALAT1），又称核富集常染色体转录产物2（NEAT2）属于lncRNA家族中早期发现并十分重要的成员。MALAT1在多种组织、肿瘤中表达，其在胰腺癌中也是与生长密切相关的lncRNA。有研究表明，MALAT1在胰腺导管腺癌组织中高表达并与不良预后相关，MALAT1可以与RNA结合蛋白HuR相互结合，伴随着MALAT1下调，促进了TIA-1的转录后调节并抑制了细胞的自噬。此外，MALAT1可竞争性结合miR-217调节Kras表达水平，促进胰腺癌细胞增殖。

很多利用lncRNA芯片研究发现新的与胰腺癌发生相关的lncRNA，如lncRNA-NUTF2P3-001可以在低氧情况下诱导出来并通过抑制miR-3923/KRAS通路抑制胰腺癌细胞的发生发展。同样利用lncRNA芯片富集出lncRNA MIR31HG在胰腺癌中通过抑制miR-193b的活性进而充当致癌因子。

2.2.lncRNA与胰腺癌的迁移

与胰腺癌的发生发展相类似，胰腺癌的迁移过程也需要多基因共同参与。LncRNA在肿瘤转移中的作用越来越受到人们的重视，很多lncRNA的作用机制也得到深入的研究。

HOX转录反义RNA（HOTAIR）是首个被发现与胰腺癌有关的lncRNA分子,定位于染色体12q13.13区域，它是HOX基因家族HOXC11基因的反义链RNA分子，包括6个外显子，是目前研究比较全面的lncRNA。HOTAIR的升高会促进多种肿瘤细胞的侵袭和转移能力。HOTAIR可以通过抑制多梳抑制复合体2（PRC2）通路进而促进迁移。同时，HOTAIR作为上皮间质转制gas5表达可以显著降低G0/G1期增加S期表达，同时还证明了gas5负向调节细胞周期蛋白依赖性激化（EMT）调节因子，通过调控WNT(WNT/β-catenin)信号通路和TGF-β因子来控制EMT。还有研究报道HOTAIR可以通过与HER2竞争性结合miR-331-3p，从而促进HER2的过表达进而促进迁移的发生。

有研究通过基因分析得出，HOTAIR在癌旁中的表达明显低于胰腺癌组织，HOTAIR低表达的胰腺癌患者肿瘤总体侵袭和转移范围更低，预后多较好。在过表达HOTAIR的Panc-1胰腺癌细胞系中，HOTAIR可以促进细胞侵袭能力，改变细胞周期并诱导凋亡。

MALAT1在胰腺癌中除了能影响其发生发展增殖，还有很多其他方面的重要作用，其中包括改变胰腺癌的侵袭转移能力。有研究报道称，MALAT1在胰腺癌组织中显著高表达，且表达水平与肿瘤分期和浸润程度呈明显正相关。MALAT1可以通过影响EZH2来促进胰腺癌细胞的侵袭和转移。

H19是近年来发现的与胰腺癌相关的lncRNA，在胰腺导管腺癌中早期表达明显升高，并且在后续发生转移的原发胰腺癌中表达明显上调；反之，H19表达降低会明显减少胰腺导管腺癌的侵袭和转移，说明H19与胰腺癌侵袭和转移呈明显正相关，并且H19可以拮抗let-7来增加HMGA2介导的EMT，促进了侵袭和转移。因为EMT在转移早期发生，所以推测H19可能与早期转移、细胞获取侵袭表型时发挥作用。

ENST00000480739是一个新发现的lncRNA,定位于12号染色体上。ENST00000480739在癌旁正常组织中的表达明显高于胰腺癌组织，并且与TNM分期、淋巴结转移负相关。胰腺癌术后ENST00000480739低表达量的患者平均生存时间明显低于高表达量的患者，可以考虑将其作为胰腺癌术后的一个新的预后因素。并且在体内体外实验发现ENST00000480739与胰腺癌细胞的侵袭、转移能力密切相关，而与凋亡、增殖、细胞周期等无明显相关。

2.3 LncRNA与胰腺癌的治疗

目前手术和化疗是治疗胰腺癌的主要手段。随着精准治疗的快速发展，lncRNA作为RNA水平调节因子，通过研究lncRNA的异常表达及其调控机制，可以调节异常表达的RNA进而设计靶向药物或提高化疗药物对胰腺癌敏感性，为胰腺癌的治疗提供新的途径。

H19是最早应用于胰腺癌治疗的lncRNA。H19调控下可以表达白喉毒素A链质粒载体BC-819，其具有抗肿瘤作用。有研究表明，胰腺癌一线化疗药物吉西他滨与BC-819联合应用于动物模型中，可以缩小动物体内肿瘤体积，具有较好的疗效。

HOTTIP是来源于HOXA5′端一个非编码RNA转录本。近年来的研究表明，HOTTIP与疾病发生的关系非常密切，它们可在转录、转录后水平广泛参与基因表达调控，影响疾病的发生、发展及预后。在胰腺癌中HOTTIP可以通过调节HOXA13基因促进胰腺癌发展并降低吉西他滨的敏感性。

PVT1对胰腺癌与吉西他滨的敏感性有直接的关系，PVT1降低表达从而提高人胰腺癌细胞ASPC-1对吉西他滨的敏感性。有研究发现，AFAP1-AS1在胰腺癌细胞系中和组织中高表达，与不良预后相关。同时，LncRNA芯片发现RP11-58D2.1、lincRNA-ZNF532、AP000221.1、CTC-338M12.5、CR619813、DDX6P与胰腺癌耐药相关。

近年来，曾被认为是转录“噪音”的lncRNA已经逐渐成为研究热点，其通过改变蛋白表达，参与肿瘤发生发展的特点，拓宽了研究者们对基因组学的认识。与研究相对成熟的miRNA相比，lncRNA对蛋白调控的机制更加复杂多样。然而，目前关于lncRNA的研究多处于发现新的lncRNA及探讨其在肿瘤中的异常表达等初级水平，其在肿瘤中的具体作用机制仍需要深入探讨。除此之外，由于胰腺癌发病隐匿，早期并无明显症状。伴随着检测手段的进步，无论从胰腺癌的体液标本、组织标本都可以得到lncRNA，为我们研究胰腺癌提供了良好的技术条件，很多lncRNA在胰腺癌中已经得到初步证实，但lncRNA也存在特异性差、且具体作用机制尚不明确等问题，距离应用临床还有一段距离。今后对于胰腺癌中lncRNA的相关研究也应着重于其在胰腺癌增殖、转移、耐药等过程，早期诊断，预后及疗效预测，生物标志物筛选等方面进行深入探讨。但是不可否认，lncRNA在胰腺癌发生发展、早期诊断、预后和疗效预测中存在着巨大的潜力，了解其作用机制有助于为寻找胰腺癌治疗的新靶点提供崭新的方向。

节选自：解剖科学进展2017年第23卷第2期