張 川 綜 述， 張新晨 審 校

哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院普外六科，黑龍江 哈爾濱 150001

長鏈非編碼RNAMEG3在消化道腫瘤中的研究進展

張 川 綜 述， 張新晨 審 校

哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院普外六科，黑龍江 哈爾濱 150001

長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA, lncRNA)是一類能在多種生物學過程中發(fā)揮調控作用的大分子ncRNA，主要從遺傳調控、轉錄調控及轉錄后調控三個層面調控基因分子的表達，進而參與到炎癥、凋亡、腫瘤等多種病理、生理過程中。母系表達基因3(maternally expressed gene 3, MEG3)是一種由母系印記基因編碼的lncRNA，對其功能的研究表明,MEG3在消化道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要的抑癌作用。本文就近幾年對MEG3在胃癌、膽囊癌、肝癌、胰腺癌、結直腸癌等消化道腫瘤中的研究進展作一概述。

消化道腫瘤；長鏈非編碼RNA；母系表達基因3

長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA, lncRNA)是一類長度大于200個堿基，由于其缺少完整的開放閱讀框，不能編碼蛋白產物，但具有基因表達調節(jié)功能的一種RNA[1]。lncRNA能夠在遺傳、轉錄及轉錄后水平上調節(jié)蛋白編碼基因的表達。目前被大多數學者認可的作用模式是：lncRNA可能是組裝不同的調控因子，如不同的蛋白復合物、RNA分子和DNA分子等，來實現不同lncRNA調控的多樣性和特異性[2]。母系表達基因3(maternally expressed gene 3, MEG3)是小鼠母系印記基因Gtl2的人類同系物，定位于人類染色體14q32.3，長約1.6 kb，只在母源性基因上表達，基因組結構分析[3]發(fā)現，MEG3/Gtl2由10個外顯子組成，并在正常組織中普遍表達，屬于lncRNA且以RNA形式發(fā)揮功能。自2003年麻省總醫(yī)院將MEG3轉染人類腫瘤細胞證實了MEG3發(fā)揮抑癌作用后[4]，對MEG3的研究越來越深入，發(fā)現MEG3在多種腫瘤中發(fā)揮抑癌作用。自上世紀70年代，消化道惡性腫瘤的發(fā)生率和病死率總體呈上升趨勢，已經成為嚴重威脅我國人民健康的主要疾病。近年研究發(fā)現，MEG3參與多種消化道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉移、侵襲、預后等方面，尤其在腫瘤的發(fā)生中扮演著重要角色[5]。

1 MEG3與胃癌

胃癌是全球病死率較高的惡性腫瘤，其發(fā)生、發(fā)展及預后判斷一直被國內外學者所重視，胃癌的發(fā)生涉及多種基因的改變[6]。Sun等[7]通過實時定量PCR技術發(fā)現，MEG3在癌組織的表達明顯低于正常組織，并且與腫瘤的大小、TNM分期及腫瘤的浸潤深度密切相關，低表達MEG3組預后明顯較高表達MEG3組差，利用5-aza-CdR處理細胞株(AGS 和 MGC803)發(fā)現，MEG3的差異性甲基化區(qū)域(differentially methylated regions, DMRs)甲基化后MEG3表達明顯降低，同時體外構建pCDNA-MEG3轉染細胞發(fā)現，MEG3可抑制腫瘤細胞的增殖并促進其凋亡，并激活調節(jié)P53蛋白的表達。Yan等[8]通過對52例胃癌樣本實時定量PCR技術發(fā)現，MEG3的表達均下降，MEG3的低表達與DMRs的甲基化有關，并且在胃癌細胞株中發(fā)現了高水平的MEG3-DMRs，Zuo等[9]認為在胃癌細胞中miR-148a可以顯著抑制下游靶基因對DNA甲基轉移酶1(DNMT-1)的表達，Yan等[8]轉染miR-148a于細胞株(SGC-7901和BGC-823)中過表達，發(fā)現DNMT-1的表達受到抑制，而與MEG3的表達呈正相關，從而抑制胃癌的發(fā)生。

Peng等[10]最新的研究發(fā)現，利用CCK-8試驗測定轉染MEG3基因(pCMV-MEG3)的胃癌細胞株的增殖速率明顯降低，流式細胞技術表明，MEG3加速了細胞株早期和晚期的凋亡。MEG3抑制胃癌的轉移和侵襲性也在傷口愈合試驗和細胞遷移、侵襲試驗技術中得到了驗證。在lnCeDB結果中發(fā)現，4個miR-181家族成員可以作為結合位點影響MEG3轉錄，miR-181a在胃癌組織中的表達大幅度增加，在胃癌細胞株中抑制miR-181a的表達能有效抑制細胞入侵的能力，并且細胞的侵襲性也顯著下降。miR-181a這種作用主要通過調節(jié)bcl-2基因來表現，RNA免疫沉淀反應(RIP)實驗說明，MEG3可以與miR-181a相結合，并通過競爭性結合miR-181a,從而在調節(jié)bcl-2的表達，實現抑癌作用，也說明MEG3是胃癌細胞的一種ceRNA(competing endogenous RNAs)，基于以上研究可以為胃癌的治療提供新的思路和方法。

2 MEG3與膽囊癌

膽囊癌是最常見膽道系統(tǒng)的惡性腫瘤[11]。遺憾的是多數患者確診時已經發(fā)生腫瘤轉移或者出現局部的晚期病變，導致預后不良[12]，雖然膽囊疾病的發(fā)病率逐年增加，然而卻缺少早期的診斷和有效的治療方法。lncRNA在膽囊癌的早期診斷和有效治療中的作用成為人們關注的熱點。MEG3作為發(fā)揮抑癌作用的lncRNA在正常組織穩(wěn)定表達，而在多種腫瘤組織的表達受到抑制。Liu等[13]發(fā)現，MEG3在膽囊癌細胞中的表達明顯高于周圍正常組織，MTT實驗顯示，異位過表達的MEG3能夠有效抑制膽囊癌細胞的生長，進一步的研究證實，過表達的MEG3在膽囊癌細胞周期的G1～G0階段有效地促進細胞凋亡，同時，MEG3能夠提高P53的表達,減少細胞周期蛋白D1的表達。將pCDNA-MEG3轉染小鼠誘導成瘤的過程中發(fā)現，轉染組的腫瘤重量明顯較空載體組減少，同組實驗對凋亡相關因子進行免疫組化染色分析發(fā)現，MEG3可以明顯降低Ki-67表達，而對細胞凋亡蛋白酶3的表達明顯升高，在細胞轉移和凋亡的過程中發(fā)揮著重要作用，與胃癌不同的是，MEG3與患者年齡、組織學類型、分化程度、TNM分期及有無淋巴結轉移無關，但可以肯定的是，MEG3在膽囊癌中發(fā)揮著重要的抑癌作用，為膽囊癌的臨床治療提供新的目標基因和新的視角。

3 MEG3與肝癌

作為世界上最常見的惡性腫瘤之一，肝細胞癌有很高的發(fā)病率和死亡率[14]，隨著手術方式和化療方案的不斷改善，目前肝細胞癌的預后仍不容樂觀。所以尋找肝細胞癌新的生物標記物變得尤為重要。Zhuo等[15]對72例人類肝癌組織中MEG3通過RT-PCR技術分析發(fā)現，MEG3的表達水平與相鄰的正常組織相比受到明顯的抑制，且MEG3與腫瘤的大小和Edmondson分級密切相關，轉染pcDNA3.1-MEG3質粒構建MEG3的過表達模型HepG2和Hep3B，發(fā)現過表達的MEG3能夠誘導細胞凋亡，抑制細胞增殖，但對癌細胞的入侵和遷移沒有作用。利用BSP方法檢測MEG3基因啟動子區(qū)的CpG島(CpG island)發(fā)現，基因啟動子多呈超甲基化狀態(tài)，在同組實驗中通過siRNA干擾降低主要的DNA甲基轉移酶DNMT-1和DNMT-3B的表達發(fā)現,MEG3表達明顯增加。Qin等[16]發(fā)現，UHRF-1基因在DNA復制期間通過結合DNMT-1在DNA甲基化中起著重要的作用，Zhuo等[15]通過Pearson分析證實，MEG3和UHRF1的表達呈負相關，體外轉染實驗發(fā)現，UHRF1基因表達抑制能夠誘導MEG3和DNMT1的表達，而高表達的MEG3能夠部分減少UHRF1 促進細胞增殖的作用，通過MEG3的上游調節(jié)機制，發(fā)揮抑癌作用。

Zhu等[17]將pG13L(P53-responsive reporter plasmid)和MEG3表達載體導入HepG2細胞，通過熒光素酶檢測發(fā)現，MEG3可以提高P53蛋白的轉錄活性，在RNA下拉實驗和RIP過程中證實，P53中的序列特異性DNA結構域(DNA bingding domain, DBD)與MEG3的M3結合并且發(fā)揮調控作用，還發(fā)現MEG3不僅可以影響P53的穩(wěn)定性，而且可以選擇性地調節(jié)P53的部分靶基因的轉錄活性，實現對肝細胞癌的抑制作用。Chang等[18]利用GE11-VLPs-MEG3(YHWYGYTPQNVI-virus-like particles-MEG3)轉染的HepG2細胞發(fā)現，P53蛋白有高表達，MDM2(murine double minute)作為調控P53的因子呈低表達，而GDF15(growth differentiation factor 15)作為P53的下游基因在凋亡途徑中起重要作用，說明MEG3可能通過MDM2-P53-GDF15信號通路起作用。體外實驗[18]還發(fā)現，GE11-VLPs-MEG3通過調節(jié)Ki-67進而實現MEG3的腫瘤抑制功能。

在肝癌的預后方面，Zhuo等[15]對72例肝癌患者利用Kaplan-Meier分析發(fā)現,MEG3高表達組的總體生存率較低表達組高，預后較好。在肝癌細胞中UHRF1作為一個新發(fā)現的致癌基因，通過調節(jié)DNMT1影響MEG3的表達，發(fā)揮MEG3的上游調節(jié)機制，MEG3通過MDM2-P53-GDF15信號通路調節(jié)下游靶基因，實現了下游基因的調節(jié)，綜上，MEG3通過UHRF1/DNMT1/MEG3/P53/GDF15信號軸在肝細胞癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要的作用，也可以作為新的潛在的預后標志物和新的治療靶點。

4 MEG3與胰腺癌

胰腺癌作為最常見的惡性腫瘤之一，由于其惡性程度較高，診斷和治療都比較困難，在胰腺癌患者中能夠行手術治療的患者不到20%，當前的化療或放療等方法也未能顯著地延長患者的生存期[19]，因此，我們需要找到新的、有效的對胰腺癌的診斷和治療方法。Hu等[20]發(fā)現，MEG3在菲諾貝特發(fā)揮抗腫瘤的過程中起重要的作用。利用lncRNA芯片分析和瓊脂糖凝膠電泳發(fā)現，在菲諾貝特治療組MEG3過表達，并且顯著抑制PANC-1細胞集落的增殖，同組實驗利用siRNA干擾MEG3表達后菲諾貝特誘導細胞毒性的作用被顯著削弱。P53是一個重要的抑制基因，通過一系列的轉錄反應，作用于下游的靶基因，發(fā)揮細胞的凋亡作用[21]。Hu等[20]發(fā)現，在菲諾貝特治療組MEG3超表達后P53蛋白的表達上調，并通過重組質粒發(fā)現，過表達的MEG3能夠顯著抑制PANC-1細胞集落的生長，證實MEG3及下游的P53通路在抗腫瘤的過程中被激活并且誘導細胞凋亡。

5 MEG3與結直腸癌

結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展與多種環(huán)境因素和基因的改變密切相關[22]，近期的研究[23]表明，lncRNA的異常表達參與到結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉移的過程中，并與結直腸癌的關系密切。Yin等[24]對62例直腸癌患者的腫瘤及鄰近的正常組織進行分析，通過實時定量PCR技術等發(fā)現，MEG3在腫瘤組織中表達明顯降低并且與低組織學分級、腫瘤的浸潤深度、TNM的分期顯著相關。通過Kaplan-Meier生存分析和多因素分析發(fā)現，MEG3的低表達是結直腸癌患者低生存率和遠處轉移顯著獨立預測因素。通過體外轉染實驗發(fā)現，過表達的MEG3能夠顯著抑制腫瘤細胞的活性，降低細胞的克隆活性，而流式細胞分析轉染細胞(HCT116/pCDNA-MEG3)的增殖明顯停滯在G1～G0階段。體外實驗表明，過表達的MEG3使瘤體的增殖指數Ki-67明顯減少，過表達的MEG3可在體內顯著抑制結腸癌腫瘤細胞的增殖。同時，MEG3轉染的HCT-116細胞株中野生型P53表達明顯增加，而細胞周期蛋白D1和細胞周期標記蛋白顯著降低，通過激活P53發(fā)揮腫瘤抑制基因的作用。另外，朱棟良等[25]也發(fā)現，過表達的MEG3可以抑制結直腸癌細胞的侵襲、轉移，并可以抑制基質金屬蛋白酶家族中MM-2和MMP-9的表達，而增強金屬蛋白酶組織抑制物TIMP-2的表達。

Cao等[26]在對518例結直腸癌患者的分析發(fā)現，MEG3的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)中MEG3 rs7158663 AA基因型，能夠顯著增加患結直腸癌的風險，并且進一步的分層分析發(fā)現，增加的風險與年齡≤60歲和癌癥家族史的個體情況顯著相關，而與腫瘤的部位和分期無明顯相關性。

6 MEG3與其他腫瘤

MEG3的抑癌作用不僅表現在消化道腫瘤中，在其他腫瘤中也發(fā)揮著重要的抑癌作用，在肺癌中，Lu等[27]發(fā)現，MEG3在肺癌組織中表達明顯減少，而過表達的MEG3能夠增加P53的表達發(fā)揮腫瘤抑制作用。Ying等[28]發(fā)現，MEG3與膀胱癌中的LC3-Ⅱ(自噬標志物)水平呈負相關，過表達的MEG3降低膀胱癌細胞株的自噬活性，進而抑制癌細胞的增殖。Benetatos等[29]發(fā)現，MEG3的啟動子在急性白血病和骨髓增生異常綜合征患者中異常超甲基化，并且與患者預后生存率降低明顯相關。

7 結語

目前，消化道腫瘤的發(fā)病率和死亡率位于惡性腫瘤的首位，并且呈逐年上升的趨勢，隨著lncRNA研究的不斷深入，lncRNA在消化道腫瘤早期診斷、個性化治療指導、靶向治療和預后評估等方面發(fā)揮著越來越重要的調控作用，MEG3作為具有抑癌作用的lncRNA，通過P53通路及與眾多靶基因的結合調控參與到多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中，但具體的作用機制還有待進一步研究，隨著人們對MEG3研究的深入，其在發(fā)揮抑癌過程中的作用和機制將得到更加全面、更加透徹的闡明，將在分子水平為消化道腫瘤診斷、治療和預后提供新的思路和方法。

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(責任編輯：李 健)

The research progress of lncRNA MEG3in gastrointestinal tumors

ZHANG Chuan, ZHANG Xinchen

Department of Six General Surgery, the Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150001, China

Long noncoding RNA (lncRNA) is a kind of macromolecular ncRNA which plays a regulatory role in many biological processes, it mainly regulates the expression of 3 genes from the molecular level of genetic regulation, transcription and post transcription, and then participates in many pathological and physiological processes, such as inflammation, apoptosis, tumor and so on. Maternally expressed gene 3 (MEG3) is a lncRNA, which is encoded by maternal imprinting gene. The study of its function shows that MEG3 plays an important role in inhibiting cancer in occurrence and development of gastrointestinal cancer. The recent advances in the research in MEG3 in gastric cancer, gallbladder cancer, liver cancer, pancreatic cancer, colorectal cancer and other gastrointestinal tumors were reviewed in this article.

Gastrointestinal tumor; Long noncoding RNA; Maternally expressed gene 3

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.09.023

R735

：A

：1006-5709(2017)09-1057-04

：2016-10-18

張川，在讀碩士研究生，研究方向：肝膽外科臨床與基礎研究。E-mail：Zchuang6123@126.com

張新晨，主任醫(yī)師，教授，碩士研究生導師，研究方向：肝膽外科臨床與基礎研究。E-mail：marschenxin@hotmail.com