陳夢婷 代娟娟 江明杰 田聆

上海交通大學附屬第一人民醫(yī)院實驗中心，上海201620

長鏈非編碼RNA在胰腺癌中的研究進展△

陳夢婷*代娟娟*江明杰 田聆#

上海交通大學附屬第一人民醫(yī)院實驗中心，上海201620

胰腺癌是一種惡性程度高、發(fā)展迅速、預(yù)后極差的惡性腫瘤，迄今為止除手術(shù)外尚無其他有效的治療措施。因此，深入了解胰腺癌發(fā)生發(fā)展的分子機制，發(fā)現(xiàn)新的潛在治療靶點尤為重要。長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一類長度大于200個核苷酸的非編碼RNA，在許多惡性腫瘤中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，參與腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲和遠處轉(zhuǎn)移等，在胰腺癌的診斷與治療中有著廣闊的臨床應(yīng)用前景。目前的研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR、MALAT1、H19等多種類型的lncRNA在胰腺癌中存在表達異常的現(xiàn)象。

長鏈非編碼RNA；胰腺癌；腫瘤發(fā)生發(fā)展；腫瘤治療

胰腺癌是目前已知惡性程度最高的腫瘤之一，五年生存率僅有4.1%，且其發(fā)病率與病死率幾乎持平。2012年全球約有33.8萬人罹患胰腺癌，因胰腺癌死亡的患者達到了33萬人[1-2]。在我國，胰腺癌發(fā)病率近20年來增加了6倍，2012年胰腺癌發(fā)病率為4.8/10萬，居所有惡性腫瘤的第7位，患者人數(shù)與腦癌、腎癌、白血病的發(fā)病人數(shù)相近，高達65 778人；2012年胰腺癌死亡率為4.7/10萬，死亡人數(shù)達63 662人[2]。目前手術(shù)仍然是根治胰腺癌的首要手段，但只有不到20%的胰腺癌患者適合接受手術(shù)治療。即使施行多學科綜合治療，進展期胰腺癌患者的中位生存時間仍只有6個月左右[3]。鑒于胰腺癌惡性程度高、早期診斷難、易發(fā)生局部浸潤和全身轉(zhuǎn)移，因此，深入探索胰腺癌發(fā)生發(fā)展的分子機制顯得尤為重要[4]。近年來，有關(guān)lncRNA在胰腺癌發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移等生物學過程及在胰腺癌診斷、治療等臨床實踐中的作用得到了越來越多的關(guān)注[5-6]。

雖然lncRNA種類和數(shù)量眾多，但與其他非編碼RNA相比，其研究仍處于起步階段。人類DNA元件百科全書計劃（Encyclopedia of DNA Elements，ENCODE）揭示，約有一萬個人類基因座可以編碼lncRNA[7]。lncRNA曾被長期認為是轉(zhuǎn)錄過程中的“噪音”，但近年來的研究[8]顯示，lncRNA在基因表達的各個環(huán)節(jié)均起著重要的調(diào)控作用，與包括肝癌、前列腺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、肺癌等在內(nèi)的多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。深入了解lncRNA在胰腺癌與胰腺正常組織中表達的差異、lncRNA對胰腺癌的作用及其具體作用機制，在胰腺癌的早期診斷和治療方面有著廣闊的臨床應(yīng)用前景。

1 IncRNA的特點與功能

lncRNA是一類長度大于200個核苷酸的非編碼RNA。與mRNA相比，大多數(shù)lncRNA同樣由RNA聚合酶Ⅱ催化轉(zhuǎn)錄而來，結(jié)構(gòu)中存在5’端帽結(jié)構(gòu)和3′端Poly（A）尾，但lncRNA中不存在開放讀碼框，其序列保守程度不高且表達水平較低，組織特異性也更高[9]。編碼lncRNA的基因廣泛分布于基因組中，按照其模板的位置和特點的不同，lncRNA可以分為五種類型：正義長鏈非編碼RNA（sense lncRNA）、反義長鏈非編碼RNA（antisense lncRNA）、雙向長鏈非編碼RNA（bidirectional lncRNA）、內(nèi)含子型長鏈非編碼RNA（intronic lncRNA）和基因間長鏈非編碼RNA（long intergenic non-coding RNA，lincRNA）[10]。lncRNA的功能依賴于其二級結(jié)構(gòu)的完整性，如母系表達基因3（maternally expressed 3，MEG3）只有折疊成熱力學穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)時才能發(fā)揮出其腫瘤抑制功能[11]。另外，多數(shù)有功能的lncRNA都是被聚腺苷酸化的，僅少數(shù)沒有被聚腺苷酸化仍有生物學功能，如as-Oct4-pg5和BC200[12-13]。

近年來的研究[14-15]表明，lncRNA參與了表觀遺傳調(diào)節(jié)、X染色體沉默、基因組印記，以及染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)運輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過程。Yang等[16]利用計算機算法繪制了66種lncRNA與193種疾病之間的關(guān)系圖，揭示了lncRNA可能起到的廣泛作用，說明非編碼RNA與疾病間存在著復雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。Wang等[17]將lncRNA的作用機制歸納為四種模型：①作為信號分子反映轉(zhuǎn)錄因子及其下游信號通路對基因的調(diào)控[18]；②作為誘餌綁定轉(zhuǎn)錄因子或其他蛋白，阻止其與特定DNA序列結(jié)合；③作為向?qū)д心夹揎椞囟ɑ虻拿割?；④作為支架將多種蛋白合成核糖核蛋白復合體。lncRNA也可以作為結(jié)構(gòu)組分發(fā)揮作用，即作為小分子RNA（如m icroRNA、piRNA）的前體分子。

2 IncRNA與胰腺癌

目前人們已經(jīng)認識到lncRNA在多種疾病包括腫瘤中都存在異常表達，提示其可能在疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用[19]，如前列腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1在直腸癌、轉(zhuǎn)移性前列腺癌中都存在高表達，提示其與惡性腫瘤遠處轉(zhuǎn)移有關(guān)[20]；lincRNA-p21則在P53信號通路中發(fā)揮抑癌作用[21]。在胰腺癌中，Tahira等[5]用基因芯片技術(shù)檢測了38例胰腺癌組織和癌旁組織，證實了內(nèi)含子型lncRNA在胰腺癌中表達有明顯異常，包括PPP3CB、MAP3K14和DAPK1等；同時發(fā)現(xiàn)在胰腺癌轉(zhuǎn)移樣本中異常表達的lncRNA大部分與MAPK通路有關(guān)，提示lncRNA的作用機制與MAPK通路有關(guān)。而Wang等[22]篩選了與Wnt通路有關(guān)的八種lncRNA（包括lincRNA1611、ENSMUST00000052615、ENSMUST00000122008、ENSMUST00000110798、ENSMUST00000119417、ENSMUST 00000170943、ENSMUST00000120497及ENSMUST00000056452）和五種蛋白編碼基因（Rhoa、Ruvbl1、Rac1、Ppp3ca及Ppp3cb)，發(fā)現(xiàn)lincRNA1611和Ppp3CA在胰腺導管腺癌和Ⅲ級胰腺上皮內(nèi)瘤變中的表達明顯上升。BC008363是新近發(fā)現(xiàn)的在胰腺癌中高表達的lncRNA，其表達通常代表著良好的預(yù)后[23]。隨著生物基因芯片、CHIRP-Seq/ chip高通量測序、lncRNA與蛋白互作（RNA-protein pull down）[24]和免疫共沉淀等研究技術(shù)的不斷發(fā)展，大量與胰腺癌有關(guān)的lncRNA不斷地被篩選出來，但目前僅有少數(shù)lncRNA被研究得較為清楚。

2.1 IncRNA與胰腺癌的發(fā)生

胰腺癌的發(fā)生可能與多種基因的突變有關(guān)，如p53基因、K-ras基因、APC基因等，其中致癌基因K-ras的突變在胰腺癌的發(fā)生中發(fā)揮著重要作用[24]，其突變激活ERK、PI3K/Akt、MAPK和PKC等一系列信號通路，改變細胞代謝和增殖方式，促進胰腺癌發(fā)生。C-myc是K-ras調(diào)控的信號通路下游分子，也參與胰腺癌的發(fā)生發(fā)展等過程[25]。同樣，在大多數(shù)胰腺癌細胞中均存在p53基因的突變[26]，p53是一個重要的腫瘤抑制基因，與維持基因組完整性有關(guān)。受DNA損傷刺激后，p53基因穩(wěn)定表達P53蛋白，促進一種轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的發(fā)生，使細胞處于靜息狀態(tài)或者凋亡[27]。在這一轉(zhuǎn)錄反應(yīng)中，很多l(xiāng)incRNA被P53蛋白依賴的途徑激活：在MEF和K-ras系統(tǒng)中各有38和32種lincRNA被誘導表達，其中11種是相同的[21]。這些lincRNA均有可能參與并在p53基因驅(qū)動的腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮作用。

胰腺癌的發(fā)生是一個多因子參與的極其復雜的過程，近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多l(xiāng)ncRNA參與到這一過程中并發(fā)揮重要的作用，其中大部分與p53基因、K-ras基因的下游調(diào)控分子C-myc基因的調(diào)控過程有關(guān)。

2.1.1 PVT1 全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA漿細胞瘤變異易位體1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）是胰腺癌易感性相關(guān)位點之一[28]。在染色體8q24.21區(qū)，PVT1與myc基因的位置很接近，位于其下游57 kb處，并向端粒方向延伸超過200 kb，形成了一個myc基因激活的染色體易位斷點。PVT1與myc基因的共擴增被證實與多種腫瘤發(fā)生有關(guān)，如伯基特淋巴瘤、漿細胞瘤、卵巢癌、乳腺癌、肝癌和肺癌等[29-30]，但PVL1調(diào)節(jié)基因表達的具體機制尚不明確。

此外，還有許多以類似機制在其他腫瘤發(fā)生過程中起到作用的lncRNA。Huarte等[21]發(fā)現(xiàn)lincRNA-p21是P53蛋白的直接轉(zhuǎn)錄靶點，P53蛋白能結(jié)合到lincRNA-p21的啟動子上，激活其表達。表達增加的lincRNA-p21與hnRNP-K物理性結(jié)合，幫助其定位到受p53蛋白調(diào)控的基因的啟動子上，從而抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄，調(diào)控細胞凋亡。另外，MEG3能激活p53基因，選擇性調(diào)控p53靶基因表達[16]。當p53基因發(fā)生突變時，可能加快胰腺癌發(fā)生進程。lncRNA ANRIL則能通過介導INK4b-ARF-INK4a位點的基因沉默在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮作用[12]。雖然以上lncRNA在胰腺癌中是否也能發(fā)揮類似作用仍有待實驗證實，但是不同部位腫瘤發(fā)病機制之間存在共通點，可以據(jù)此推測出其對胰腺癌的作用。

2.1.2 gas5 雖然目前研究的大部分lncRNA都與促進惡性腫瘤的發(fā)生和進展有關(guān)，但也有部分lncRNA具有抑癌作用。生長抑制特異性基因5（grow th arrest-specific gene 5，Gas5）定位于染色體1q25.1區(qū)，其在胰腺癌組織中的表達明顯比正常胰腺組織低。體外實驗[23]也證實，在胰腺癌PANC-1和BxPC3細胞系中，gas5能使癌細胞停滯在細胞周期的S期，從而抑制癌細胞增殖。這一作用是通過降低周期素依賴性激酶的表達來實現(xiàn)的。gas5發(fā)揮抑癌作用的機制十分復雜，仍需進一步探究。

2.2 IncRNA與胰腺癌的轉(zhuǎn)移

與腫瘤發(fā)生類似，胰腺癌的轉(zhuǎn)移過程同樣是多基因參與調(diào)控的復雜過程。早在2008年全基因組分析就已找到了數(shù)百種與胰腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)的編碼基因[31]。近年來，lncRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用越來越受到重視，相關(guān)lncRNA的作用也得到了深入的研究。

2.2.1 HOTAIR HOX反義基因間RNA（HOX antisense intergenic RNA，HOTAIR）是第一個被發(fā)現(xiàn)與胰腺癌有關(guān)的lncRNA分子，由2185個核苷酸組成，位于染色體12q13.13的HoxC位點。HOTAIR是由Rinn等[32]于2007年首次發(fā)現(xiàn)并描述，是第一個被發(fā)現(xiàn)以反式轉(zhuǎn)錄干預(yù)基因表達的lncRNA，也是目前研究較全面的lncRNA。

HOTAIR有分子骨架的作用，能同時結(jié)合兩種不同的組蛋白修飾復合體，并可能起到協(xié)調(diào)兩者功能的作用。其5′端與多梳抑制復合體2的核心組成部分之一EZH2結(jié)合，可使組蛋白H3第27位的賴氨酸三甲基化；而3′端與組蛋白去甲基化酶復合體（LSD1/CoREST/REST）結(jié)合，可使組蛋白H3第4位的賴氨酸去二甲基化[33]，從而引起HOXD基因座表達沉默，使染色質(zhì)凝聚形成兼性異染色質(zhì)[34]。

HOTAIR的表達升高會增加多種類型腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力，包括肝癌、乳腺癌、結(jié)腸癌等[35-37]。Stratford等[35]的研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR的表達水平與胰腺癌的T、N分期呈正相關(guān)。生存率分析表明，HOTAIR低表達的患者總體生存率明顯高于高表達者。最近，Kim等[38]通過基因分析發(fā)現(xiàn)，HOTAIR在胰腺癌中的表達比在癌旁組織中的明顯升高，HOTAIR高表達的胰腺癌患者總體腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移范圍更廣，預(yù)后多不良。敲除Panc1和L3.6pL胰腺癌細胞系中的HOTAIR可以降低細胞增殖和侵襲能力，改變細胞周期并誘導凋亡[38]。

2.2.2MALAT1 人肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript-1，MALAT1）是最初在非小細胞肺癌中被發(fā)現(xiàn)的一種lncRNA，之后又被證實存在于乳腺癌、大腸癌、胰腺癌等惡性腫瘤中。MALAT1能使富含絲氨酸、精氨酸的剪接因子磷酸化，從而影響剪接因子的分布，使特定組織或細胞內(nèi)的mRNA前體選擇性剪接，并參與轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控[39]。Liu等[6]的研究分析表明，MALAT1在胰腺癌組織中高表達，且表達水平與腫瘤大小、腫瘤分期及浸潤深度有明顯關(guān)聯(lián)，說明其與胰腺癌轉(zhuǎn)移呈密切相關(guān)。

此外，MALAT1還能與多聚嘧啶序列結(jié)合蛋白相關(guān)剪接因子作用，以誘導原癌基因GAGE6的表達[40]，其作用機制及與胰腺癌等腫瘤發(fā)生的關(guān)系仍有待探究。

2.3 IncRNA與胰腺癌的治療

目前胰腺癌的治療以手術(shù)治療和化療為主。通過研究非編碼RNA的表達失調(diào)及其調(diào)控機制，研發(fā)藥物下調(diào)異常表達的RNA或設(shè)計藥物替代表達降低的RNA，可以為胰腺癌提供新的治療靶點。

H19是目前最早應(yīng)用于胰腺癌治療的lncRNA。BC-819是一種能夠在H19的調(diào)控下表達白喉毒素A鏈的質(zhì)粒載體，具有抗腫瘤的作用[44]。BC-819最初試用于膀胱癌的治療，其被機體攝取后在細胞中表達大量白喉毒素，在人體臨床試驗中可造成腫瘤體積縮小[41，44-46]。隨著臨床試驗的廣泛開展，BC-819應(yīng)用的有效濃度和劑量也得到了進一步確定。在此基礎(chǔ)上，Sorin等[46]將胰腺癌一線化療藥物吉西他濱與BC-819聯(lián)合應(yīng)用于胰腺癌動物模型中，并取得了較好的療效。

此外，PVT1與胰腺癌對吉西他濱的敏感性有直接關(guān)系，在人胰腺癌細胞系A(chǔ)SPC-1中，降低PVT1活性可以提高對吉西他濱的敏感性[30]。

3 展望

非編碼RNA是近幾年逐漸興起的研究熱點，它拓展了學者們對基因組學的認識。與研究得較為成熟的m icroRNA相比，如今學者們對lncRNA仍然知之甚少，研究多數(shù)處于觀察其在特定類型腫瘤中表達異常現(xiàn)象的情況，而具體作用機制和在腫瘤中所起到的作用依然沒有深入的了解。隨著RNA測序技術(shù)和生物信息學的不斷發(fā)展，學者們將會對lncRNA的種類、結(jié)構(gòu)和功能有進一步的認識。

除此以外，lncRNA在胰腺癌診斷和治療中有著廣泛的臨床應(yīng)用前景。胰腺癌通常發(fā)病隱匿，早期常無特異性癥狀。雖然某些lncRNA已被證明與胰腺癌的發(fā)病相關(guān)，但是缺乏特異性或難以檢測，離臨床應(yīng)用還有一段距離。若能在血液、排泄物等易獲得的標本中檢測特定lncRNA表達含量的差異，就可以為胰腺癌的早期診斷、腫瘤分期提供依據(jù)。同樣，如今依然沒有能夠?qū)σ认侔┯酗@著治療效果和高選擇性的藥物，全基因組序列的分析揭示了更多非編碼RNA的功能。針對表達異常的特定調(diào)控RNA設(shè)計的靶向治療藥物有望提高胰腺癌的預(yù)后，從而提高患者的生活質(zhì)量。

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R735.9

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2015.13.02.10

國家自然科學基金面上項目（81172030）；上海交通大學醫(yī)學院大學生創(chuàng)新性實驗項目（2014059）

*兩位作者對本文貢獻等同

#通信作者（corresponding author），e-mail：tl09168@hotmail.com

2014-11-19）