【原】乳腺癌长链非编码RNA研究进展

吴莹莹，黄劲龙

福建省泉州市晋江市医院　

福建医科大学附属协和医院

　　长链非编码RNA（lncRNA）与肿瘤的关联逐渐成为研究的热点，其在致癌与肿瘤抑制中的作用需要进一步阐明。乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，严重危害女性的身心健康。多种lncRNA在乳腺癌中异常表达，同时也与乳腺癌干细胞的形成有关。笔者对乳腺癌中异常表达的lncRNA及其与肿瘤发生、发展的关系进行综述，以期为乳腺癌的诊疗提供新的思路。

原文参见：中华乳腺病杂志. 2017;11(1):50-54.

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　　乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，发病率呈逐年上升趋势。据统计，在中国，乳腺癌是年龄小于45岁女性的第一癌症死亡原因，女性新发肿瘤中乳腺癌所占比例高达15%【1】。乳腺癌治疗后复发转移是患者死亡的主要原因，且远处转移者病死率显著高于局部复发者【2】。因此，及时寻找有效的诊断和预后指标已经迫在眉睫。目前，对肿瘤发生、发展机制的研究已经从基因编码RNA逐渐向非编码RNA转移，研究证实多种非编码RNA与肿瘤关系密切，其中涉及较多的是微小RNA（miRNA）【3】。随着研究的深入，以往被认为无功能的基因“转录噪声”——长链非编码RNA（lncRNA）逐渐取代miRNA成为肿瘤研究的热点。人类的转录组有大量的lncRNA，多种lncRNA被证实与肿瘤相关，然而机制较为明确的仍然是极少部分【4】。部分lncRNA在乳腺癌中异常表达，并参与调控乳腺癌细胞的生命活动【5】。阐明lncRNA与乳腺癌的关系十分必要，有望为乳腺癌的诊断及预后判断提供新的生物标志物，并为肿瘤治疗提供新的靶点。因此，笔者对乳腺癌中异常表达的lncRNA及其与肿瘤发生、发展的关系进行综述，以期为乳腺癌的诊疗提供新的思路。

　　1　lncRNA概述

　　lncRNA是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的RNA分子，由Okazaki等【6】发现。根据lncRNA在基因组中相对于蛋白质编码基因的位置，将其分为5类：正义型、反义型、双向型、基因内型、基因间型【7】。lncRNA可通过转录及转录后调控机制参与细胞的生理过程，主要功能包括：（1）转录干扰；（2）染色质重塑及组蛋白修饰；（3）选择性剪接序列；（4）改变蛋白质功能及调节活性；（5）调节蛋白亚细胞定位；（6）是某些小RNA如小干扰RNA（siRNA）、miRNA的前体；（7）发挥内源性“miRNA海绵”的作用，结合miRNA，从而影响miRNA对靶基因的调控，影响竞争性内源RNA（ceRNA）网络【8】。

　　2　lncRNA对乳腺癌发生、发展的作用及机制

　　lncRNA与细胞的生物学功能息息相关。研究表明，lncRNA参与疾病，尤其是肿瘤的发生、发展【4】。多种lncRNA在乳腺癌组织及细胞系中异常表达，参与调控乳腺癌细胞增殖、侵袭、迁移、凋亡及肿瘤耐药等，探索lncRNA的表达情况及其作用机制可能为乳腺癌的诊断和治疗提供新的切入点。笔者对目前研究较为深入的几种lncRNA进行介绍。

　　生长停滞特异性转录本5（GAS5）：其长约600～1800nt，参与调控哺乳动物细胞的生长停滞、凋亡及分化，具有抑癌基因的特点。与邻近的正常组织相比，乳腺癌组织中GAS5表达量下调，其可以诱导乳腺癌细胞出现生长停滞和凋亡现象，GAS5下调的现象在Ⅰ、Ⅱ期乳腺癌中明显，提示GAS5下调可能参与肿瘤早期的形成【9】。Han等【10】的研究发现，血浆中GAS5低表达现象常见于Ki67增殖指数高的术前患者（P=0.012）及术后发生淋巴结转移的患者（P=0.029），提示GAS5可能成为评估乳腺癌手术疗效及判断预后的指标。因此，笔者推测GAS5表达可能成为预测乳腺癌分期的标志，但仍有待今后更多的研究予以证实。

　　HOX转录反义RNA（HOTAIR）：其长约2.2kb，是具有反式转录调控作用的lncRNA。Gupta等【5】发现，HOTAIR在原发性乳腺癌及转移性乳腺癌组织中的表达水平均高于正常乳腺，HOTAIR异常表达可诱导多梳抑制复合体2（PRC2）对基因组重新定位，引起H3组蛋白的第27位赖氨酸甲基化状态发生改变，进而影响下游靶基因的表达，如连接黏附分子2、细胞黏附分子原钙黏蛋白、肝配蛋白A受体1等出现异常表达，最终促进肿瘤侵袭和转移。上述研究证实了HOTAIR的表达水平与乳腺癌的转移及预后有关。Yan等【11】的研究还发现，HOTAIR的单核苷酸多态性与乳腺癌的发病率有关，从另一个角度阐明了检测HOTAIR的潜在临床价值。

　　H19：其是第一个被发现的lncRNA，在人体大多数组织中不表达，而在组织再生及肿瘤形成过程中被重新激活【12】。研究已经证实，多种肿瘤中可检测到H19异常表达，且可能具有抑癌与促癌的双重作用【13】。H19在多数乳腺癌组织较正常组织高表达，且与ER、PR存在关联，并参与乳腺肿瘤的形成过程，受到缺氧诱导因子1α、抑癌基因p53、转录因子E2F1等因素调节，影响乳腺癌细胞的增殖、侵袭等过程【14】。同时，H19是miRNA-675的前体，而后者调控着细胞周期蛋白依赖性激酶6（CDK6）的表达。对胶质瘤的研究提示：H19间接对CDK6进行调控，从而抑制肿瘤生长【15】。虽然目前乳腺癌的研究尚未发现miRNA-675具有类似的作用，但随着研究的深入，H19在乳腺癌中的作用机制应该会逐渐明确。

　　长链张力性诱导非编码转录本5（LSINCT5）：其系由RNA聚合酶Ⅲ从反义链转录而来，为长约2600nt的lncRNA。研究发现，与正常细胞株及乳腺组织相比，乳腺癌细胞株及癌组织中LSINCT5的表达量分别提高约10倍和7倍，下调LSINCT5能够降低乳腺癌细胞株的增殖能力【16】。Hassan等【17】的研究表明，C-X-C趋化因子受体4（CXCR4）与乳腺癌的侵袭和转移密切相关，下调LSINCT5后该基因的表达受到明显影响。

　　转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1）：其最早发现于非小细胞肺癌，并作为判断肺癌预后的生物标志物【18】。Feng等【19】的研究提示，MALAT1在多种乳腺癌组织及细胞系中均异常高表达，而且MALAT1可以下调miRNA-124的表达量，并逆转后者对乳腺癌增殖的抑制作用。Zhao等【20】发现：高浓度的17β-雌二醇明显降低下游靶点MALAT1的表达水平，从而抑制MALAT1促进乳腺癌细胞增殖及侵袭的作用；该作用不依赖于肿瘤细胞是否表达ERα。Chou等【21】证实，MALAT1可作为miRNA-1的ceRNA与细胞分裂周期基因42（CDC42）3'端非转录区结合，抑制CDC42的表达，从而导致乳腺癌细胞转移和侵袭。目前，MALAT1能否成为判断乳腺癌预后的标志物仍需要临床研究进一步证实。

　　重编程相关长链非编码RNA（ROR）：其最早发现于诱导的多能干细胞，参与多能干细胞及胚胎干细胞的形成过程【22】。Hou等【23】证实，与正常乳腺组织和乳腺上皮细胞相比，乳腺癌组织及细胞中ROR均呈现高表达，ROR促进乳腺癌细胞迁移和侵袭，同时增强乳腺癌细胞的干性。ROR主要是通过结合miRNA-核糖核蛋白复合物发挥ceRNA的功能，抑制miRNA-205降解靶基因ZEB2，从而诱导上皮-间质转化（EMT）的发生。

　　类固醇激素受体RNA激活物（SRA）：其是多种类固醇激素受体的共刺激分子，包括ER、PR和雄激素受体等。乳腺癌中SRA高表达与ER、PR高水平密切相关，参与乳腺癌细胞增殖、侵袭及转移的过程，下调其表达量可降低细胞增殖能力【24】。Yan等【25】对SRA基因测序的结果表明，SRA的基因多态性在一定程度上影响着乳腺癌的患病率。因此，对SRA基因单核苷酸多态性进行检测，可能会为乳腺癌的早期预防提供帮助。

　　尿路上皮癌相关抗原1（UCA1）：UCA1长约1400nt，最早发现其在膀胱癌中表达上调【26】，此后在多种肿瘤中均检测到其异常表达。在乳腺癌组织中，UCA1通过与核不均一核糖核蛋白1竞争性结合p27mRNA的5'端非转录区，进而抑制p27蛋白表达，从而促进乳腺癌细胞增殖。通过RNA干扰技术，下调UCA1将导致肿瘤细胞周期停滞，并使小鼠模型中癌组织的Ki67表达下调【27】。巨噬细胞浸润可促进乳腺癌细胞的增殖、扩散。Chen等【28】的研究进一步证实，该作用是通过激活UCA1过表达来实现的。

　　失活X染色体特异转录本（XIST）：其是研究较为深入的lncRNA，由哺乳动物X染色体上的失活中心（Xic）转录而来，在X染色体失活过程中起主要作用。正常细胞中两个活化的X染色体一般不会同时存在，但是双X染色体同时活化则可能导致致癌基因的激活，诱发肿瘤。在女性肿瘤，如乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌中均可检测到XIST表达缺失【29】。XIST参与BRCA1介导的表观遗传修饰，与X染色体失活有关；XIST的异常表达导致肿瘤细胞中出现额外活化的X染色体【30】。Richardson等【31】的研究发现，高侵袭性乳腺癌中BRCA1基因及XIST均表达缺失，而Vincent-Salomon等【32】在多例存在BRCA1突变（或缺失）的乳腺癌组织中发现XIST均有表达。两篇论文的结论不一致。XIST是否通过作用于BRCA1而调控肿瘤发生、发展，抑或BRCA1的表达缺失导致XIST的表达下调或缺失，并导致肿瘤发生，两者的前后、因果关系仍需要进一步阐明。

　　ZNFX1反义RNA1（ZFAS1）：其系ZNFX1基因启动子区转录的反义链lncRNA。Askarian-Amiri等【33】发现：下调ZFAS1可促进乳腺上皮细胞的增殖和分化；与正常乳腺组织相比，ZFAS1在乳腺癌中发生下调，预示着ZFAS1可能扮演着抑癌基因的角色。

　　已鉴定的lncRNA及其主要作用见表1【5,9,16,23-24,27,30-31,33-46】。

　　3　lncRNA与乳腺癌干细胞的关系

　　2003年，Al-Hajj等【47】分离出CD44阳性CD24阴性或低表达乳腺癌干细胞，首次证明实体肿瘤中存在肿瘤干细胞，乳腺癌中肿瘤干细胞虽然只占2%～5%，但是却具有很强的成瘤能力。在乳腺癌干细胞形成实体肿瘤的过程中，多种分子及机制参与其中的调控。研究表明，与乳腺癌形成有关的信号通路，如Notch、Wnt和Hedgehog等通路也参与调节乳腺癌干细胞自我更新的过程【48】。同时，某些非编码RNA，如Let-7、miRNA-22、miRNA-200、HOTAIR、H19、ROR等均参与调控乳腺癌干细胞的自我更新和分化【49】。笔者就lncRNA与乳腺癌干细胞的关系进行适当的阐述。

　　早期研究提示，EMT与肿瘤干细胞有关，并证实了EMT的发生往往伴随着CD44high/CD24low细胞亚群的增加及干细胞微球体的形成【50】。ROR可诱导乳腺上皮细胞株MCF10A发生EMT，并产生干细胞样CD44high/CD24low的细胞亚群，同时促进乳腺癌干细胞微球体形成【23】，提示lncRNA-ROR诱导的EMT过程与乳腺肿瘤干细胞的产生及自我更新有关。Pádua Alves等【51】证实，HOTAIR参与转化生长因子-β（TGF-β）诱导乳腺上皮细胞株MCF10A的EMT过程。H19也与乳腺肿瘤细胞发生EMT有关【40】。肿瘤干细胞的发现将肿瘤研究提高到了一个新的层面。根据肿瘤干细胞学说，为了彻底治愈肿瘤，需要靶向抑制或者杀伤肿瘤干细胞。研究乳腺癌干细胞有利于人类更深入地了解乳腺癌的形成机制，然而乳腺癌干细胞涉及的基因、分子及信号调控仍不十分明确，通过阐明lncRNA与乳腺癌干细胞的关系有望为今后建立更有效的靶向治疗体系拓宽道路。

　　4　lncRNA对乳腺癌诊治的意义

　　乳腺癌发病率逐年上升且有年轻化的趋势【1】。发现敏感度高、特异性好的肿瘤标志物，并研发高效且不良反应少的靶向药物，符合医疗发展的需求。lncRNA在乳腺癌中的研究可能为乳腺癌的诊疗提供新的视角。

　　Gupta等【5】的研究表明，转移性乳腺癌组织中HOTAIR表达水平较正常乳腺组织平均升高约125倍，而原发性乳腺癌则无此显著变化，同时，对另外132例乳腺癌患者肿瘤组织中的HOTAIR水平进行检测，高水平组患者的OS率及无转移生存率均显著差于低水平组。因此，作者认为HOTAIR对监测乳腺癌转移发生及预后分析具有重要的临床价值。高表达的lncRNABC200预示着乳腺肿瘤细胞的增殖行为，可作为肿瘤进展的预后标志物【35】。

　　同时，某些异常表达的lncRNA可影响肿瘤细胞对治疗药物的敏感性，进而干扰乳腺癌的治疗效果。他莫昔芬是一种ER拮抗剂，是治疗乳腺癌的重要药物。Xue等【52】发现，HOTAIR在他莫昔芬耐药的乳腺癌组织中表达量高于非耐药组，下调HOTAIR将抑制他莫昔芬耐药细胞的生长。该研究还提示：ER可抑制HOTAIR的转录，而HOTAIR过表达则激活ER信号通路；该作用主要通过激活配体非依赖性的ER来实现，从而导致耐药的产生。

　　沉默lncRNAARA可增加肿瘤细胞（多柔比星耐药细胞株）对多柔比星的敏感性，抑制细胞增殖、转移并促进凋亡【34】。GAS5的表达可诱导肿瘤细胞生长停滞并促进凋亡，从而增加细胞对5-氟尿嘧啶（5-FU）、伊马替尼等化疗药物的敏感性【39】。Redis等【37】发现，结肠癌相关转录本2（CCAT2）高表达可增强乳腺癌细胞的增殖及迁移能力，同时导致肿瘤细胞对化疗药物不敏感。有关耐蒽环类药物的乳腺癌研究发现，lncRNAPANDA过表达可阻断蒽环类药物的抗肿瘤增殖作用，促进对蒽环类药物敏感的乳腺癌细胞株生长，且高表达的PANDA与患者的不良预后有关【44-45】。Shi等【53】发现，TGF-β激活的lncRNA可促进乳腺癌对曲妥珠单抗产生耐药。近期研究还发现，高表达的ROR与乳腺癌细胞对5-FU、紫杉醇等的多重耐药有关【23】。

　　通过生物合成技术设计四环素诱导的小发夹RNA（shRNA），并特异性地沉默lncRNA，进而抑制肿瘤生长已经在膀胱癌的研究中得到实现【54】。通过开发shRNA或者siRNA等核酸药物，靶向具有致癌作用的lncRNA，可能为治疗乳腺癌提供新的方向。更多的lncRNA有望在今后的研究中被发现，将为乳腺癌的诊断、预后评估，以及克服耐药及新型治疗手段（如核酸药物或单克隆抗体等）的研发提供新的切入点。

　　5　结语

　　lncRNA的发现为探索乳腺癌的发病机制提供了新的方向，然而，研究仍面临着一些困难，如缺乏高质量的数据，研究手段有限，多数lncRNA调控肿瘤的分子机制尚未明确，等等。精准医学的兴起带动了肿瘤的精准治疗。根据异常的肿瘤标志物制定有针对性的治疗策略正逐渐成为主流【55】。乳腺癌发病率的上升迫切要求临床医师寻找更精准、更有效的诊疗手段。相信在不久的将来，随着lncRNA研究的深入，学者们将以新的视角去了解乳腺癌，并为乳腺癌的预防、诊断和治疗带来突破。

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