長鏈非編碼RNA在乳腺癌的診斷和治療中的最新進展

梁端林 魏楊輝 黃耀* 張衛(wèi)星 李明

長鏈非編碼RNA在乳腺癌的診斷和治療中的最新進展

梁端林 魏楊輝 黃耀* 張衛(wèi)星 李明

隨著微陣列和深度測序等技術(shù)的進展，對非編碼RNA（ncRNA）有了更深入的理解。研究發(fā)現(xiàn)只有<2%的總基因組序列是蛋白質(zhì)編碼基因，>98%的基因組轉(zhuǎn)錄ncRNA。在過去，ncRNA被視作“轉(zhuǎn)錄噪聲”。但近來發(fā)現(xiàn)，ncRNA在細胞分化和機體生長和代謝中發(fā)揮關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用［1］。NcRNA由一些眾所周知的RNA組成，如tRNA、snRNA、rRNA和snoRNA［2］。長鏈非編碼RNA（lncRNA）是ncRNA中最大的家族，具有重要的生理功能。最近在多種癌癥中檢測到lncRNA，包括乳腺癌，其參與乳腺癌的多個生物學過程，可能成為癌癥診斷，預后評估的潛在生物標志物和治療的靶點，在不遠的將來，其可能成為戰(zhàn)勝乳腺癌關(guān)鍵［3］。

1 lncRNA的生物學特征

LncRNA是一類不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子，長度200 nt至100 kb［4］。以前對lncRNA的研究中，對lncRNA及其生物學作用的描述較少，無足夠的關(guān)于其功能的信息。近年來研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ（RNA pol Ⅱ）轉(zhuǎn)錄，具有mRNA的部分特征，如5'端加帽，3'端多聚腺苷酸尾以及相似的剪切模式等［2，5］。lncRNA雖然序列保守性低，但多具有保守的二級結(jié)構(gòu)、剪切方式及亞細胞定位。序列特異性和結(jié)構(gòu)的保守性，表明lncRNA生物學功能的復雜多樣性。根據(jù)轉(zhuǎn)錄本來源，將lncRNA分為5類：基因間lncRNA，基因內(nèi)lncRNA，雙向lncRNA，正義lncRNA，反義lncRNA。

2 lncRNA在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用

LncRNA的許多生物學功能是未知的，最近的研究表明lncRNA和乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展有密切聯(lián)系。一些lncRNA在乳腺癌中異常表達，包括HOX轉(zhuǎn)錄反義基因間RNA（HOTAIR），肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子-1（MALAT-1），，生長阻滯特異性轉(zhuǎn)錄子-5（GAS-5），長應激誘導非編碼轉(zhuǎn)錄子-5（LSINCT-5），類固醇受體RNA激活劑-1（SRA1），X非活性特異性轉(zhuǎn)錄子（XIST），H19和BC200［2，6］。一些lncRNA在某些細胞中特異性表達，可能成為其潛在的生物標志物或治療靶點［7］。在本文中，作者簡略的介紹一些lncRNA在乳腺癌中的表達及在乳腺癌進展中的作用，也討論lncRNA的臨床應用以及作為治療人類乳腺癌新方法的潛力。見表1。

表1 一些參與乳腺癌進展的lncRNA

除了上述lncRNA分子外，越來越多的lncRNA，包括MEG3、LOC554202、CCAT2和linRNA-ROR等，也相繼被發(fā)現(xiàn)在乳腺癌組織和癌細胞中異常表達，進而影響乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展。

3 lncRNA作為乳腺癌診斷的生物標志物

可以用多種方法檢測lncRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，包括微陣列技術(shù)［8］，RNA測序，RT-PCR［9-11］，northern印跡雜交，原位雜交（FISH），RNA干擾（RNAi）和RNA免疫共沉淀測序（RIP），RNA結(jié)合蛋白免疫沉淀芯片（RIP-CHIP）［12-14］。

在多種癌癥中均發(fā)現(xiàn)lncRNA的表達水平失調(diào)［15］。例如，DD3或PCA3，一種前列腺特異性lncRNA，被確定為早期檢測前列腺癌的可靠腫瘤標志物［16］。此外，在前列腺癌早期篩查中，尿沉渣測DD3比血液更敏感［17］。BC200在浸潤性乳腺癌［18］和其他腫瘤如卵巢癌、宮頸癌和肺癌中的表達高度上調(diào)。其在侵襲性乳腺癌中的高表達使其有望成為診斷標志物。HOTAIR的表達水平在原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性乳腺癌中均升高［19］。在乳腺癌組織中，同樣觀察到MALAT1 的中等或高水平表達［20］。有越來越多的證據(jù)表明乳腺癌細胞存在X染色體失活的改變［21］。在最近的一項研究中，研究了六種lncRNA：HOTAIR，H19，KCNQ1OT1，MEG3，MALAT1和ZFAS1，在45例乳腺癌患者正常乳腺上皮、導管原位癌（DCIS）和浸潤性癌（IC）中的表達，結(jié)果表明H19和HOTAIR，尤其是KCNQ1OT1是潛在的乳腺癌診斷的生物標志物［22］。

lncRNA存在于體液中，是惡性腫瘤診斷和預后潛在的非侵入性生物標志物。例如，在最近的研究中，在乳腺癌患者和健康個體的血清中測量循環(huán)HOTAIR衍生的片段，結(jié)果顯示HOTAIR循環(huán)DNA是乳腺腫瘤的潛在生物標志物［23］。研究人員研究了乳腺癌患者的循環(huán)血清中l(wèi)ncRNA RP11-445H22.4，數(shù)據(jù)表示lncRNA RP11-445H22.4可作為潛在的乳腺癌腫瘤標志物［24］。

4 lncRNA作為乳腺癌預后的生物標志物

在最近的研究中，BC040587在乳腺癌組織和乳腺癌細胞系中顯著下調(diào)，因此，BC040587可能成為評估乳腺癌預后新的生物標志物［25］。HOTAIR和BC200在乳腺癌中上調(diào)，可用于預測乳腺癌患者的結(jié)果和腫瘤侵襲性［18］。最近，一項研究發(fā)現(xiàn)，與正常組織比較，在48個乳腺癌組織中SPRY4-IT1（PRY4內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄物1）的表達顯著增加。此外，SPRY4-IT1的高表達水平與腫瘤大小和病理分期有關(guān)。因此，其可成為乳腺癌預后評估的生物標志物和乳腺癌治療的靶點［26］。在另一項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)嗜酸性粒細胞個體發(fā)育轉(zhuǎn)錄物（EGOT）在乳腺癌組織中下調(diào)，并與腫瘤分期及乳腺癌患者的不良預后密切相關(guān)［27］。LINC 00472是一種新的lncRNA，研究結(jié)果表明，LINC 00472的表達上調(diào)預示乳腺腫瘤侵襲性小和更好的預后［28］。U79277是一種新的lncRNA，研究表明，U79277上調(diào)預示乳腺癌預后不良。

5 lncRNA在乳腺癌治療中的臨床應用

與蛋白質(zhì)編碼RNA比較，lncRNA更具有組織特異性，這種lncRNA的組織特異性使個體化用藥和對局部腫瘤的早期檢測成為可能，臨床也可又來預測治療效果和作為基因治療的靶點［29］。隨著時間流逝，發(fā)現(xiàn)更多的lncRNA參與乳腺腫瘤發(fā)生和發(fā)展。例如，Gupta等［19］的一項研究顯示HOTAIR在轉(zhuǎn)移性乳腺癌表達量是正常乳腺組織的上千倍，并且還顯示高水平的HOTAIR表達是轉(zhuǎn)移和死亡的重要預測物，獨立于其他風險因素如腫瘤體積，激素受體狀態(tài)和腫瘤分期。結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物-2（CCAT-2），一種乳腺癌中的新型lncRNA，在三個原發(fā)性乳腺癌患者組中，兩個組中顯示過表達，可用于無轉(zhuǎn)移患者生存預測，也可用于預測局部有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移且接受輔助化療的患者的總生存［30］。

Meng等［31］發(fā)現(xiàn)一組4-lncRNA標簽可預測總體生存。4-lncRNA標簽（AK024118，U79277，AK000974，BC040204）可以作為分子診斷標志物和治療靶點，包括篩選出高風險患者進行輔助治療。在最近的研究中發(fā)現(xiàn)GAS-5水平降低減少了乳腺癌細胞對誘導凋亡常規(guī)化療藥的應答，恢復GAS-5的表達可能對乳腺癌化療有意義［32］。

IncRNA臨床應用之一是應用RNAi介導的基因沉默來選擇性沉默致癌性lncRNA?；蛑委熓橇硪环N治療方法，通過向乳腺癌細胞遞送抑癌lncRNA。然而，應當注意，在實施治療性RNAi和基因治療中仍存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)［14］。另一種策略是通過反義寡核苷酸（ASO）靶向作用于lncRNA，單鏈DNA或RNA分子可以高序列特異性結(jié)合其靶l(wèi)ncRNA，并通過RNAseH1激發(fā)其螯合［33］。該研究發(fā)現(xiàn)ASO阻斷MALAT-1后，可預防肺癌細胞的轉(zhuǎn)移。ASO可靶向作用于其它致癌性lncRNA，以限制其表達［34］。

6 結(jié)論

IncRNA作為基因表達的重要調(diào)節(jié)劑已經(jīng)表現(xiàn)出多種功能，它們能夠通過多種途徑改變?nèi)橄侔┻M展。大多數(shù)乳腺惡性腫瘤具有侵襲性，迫切需要找到具有高靈敏度和特異性的非侵入性生物標志物，以在早期檢測出乳腺癌并監(jiān)測其對治療的應答。

雖然一些lncRNA已經(jīng)顯示出作為診斷標志物的潛力，可預測乳腺癌患者的分期、轉(zhuǎn)移和評估患者預后，但是將lncRNA應用到臨床中仍然存在著許多障礙。理想的lncRNA生物標志物需要在生物流體，如血漿和尿液中穩(wěn)定的檢出，但是循環(huán)lncRNA的穩(wěn)定性仍是未知，此外，循環(huán)lncRNA的來源不易檢出。lncRNA轉(zhuǎn)錄物及其轉(zhuǎn)錄后水平在疾病不同時期是波動的或難以確定的。最后，lncRNA作為生物標志物的可行性仍然需要進一步的臨床實踐和驗證［35］。

基于RNA治療學的新進展，引入lncRNA作為治療的新靶點，可能為乳腺癌的安全和有效的治療提供新的希望。檢測循環(huán)腫瘤細胞的新技術(shù)可研究腫瘤的轉(zhuǎn)移階段。新的基因組編輯工具，如CRISPR / Cas9系統(tǒng)的應用可能為lncRNA研究鋪平了道路。使用對某些lncRNA具有高親和力和特異性的合成寡核苷酸，例如鎖定核酸修飾的寡核苷（LNA），可以用于靶向修飾lncRNA的表達。高通量篩選lncRNA-蛋白質(zhì)相互作用的小分子調(diào)節(jié)劑可以引入潛在的候選物以中斷l(xiāng)ncRNA-蛋白質(zhì)相互作用或加載區(qū)域靶基因組改變lncRNA，靶向調(diào)節(jié)lncRNA-蛋白的相互作用，增加化合物特異性并減少脫靶效應，實現(xiàn)更有選擇性的治療效果。然而，在RNA治療的發(fā)展中仍然存在許多共同的挑戰(zhàn)，包括缺乏安全、特異、有效的遞送方法，無確定的最佳劑量方案及防止脫靶效應。此外，使用RNAi技術(shù)難以靶向作用于lncRNA轉(zhuǎn)錄物，這可能是由于它們的分子量過大和粗放的二級結(jié)構(gòu)。

目前，對lncRNA的了解越來越多，他們?yōu)榘┌Y治療和生物標志物提供了一個新的研究領(lǐng)域。仍需要更深入的研究，以了解lncRNA作為乳腺癌早期診斷生物標志物、評估患者預后標志物和治療新靶點的潛力。本篇綜述介紹了一些研究熱門的lncRNA，在不久的將來，它們可能用于乳腺癌的臨床篩查、診斷、治療，在此之前仍需要做許多進一步的研究和臨床實踐。

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518033 廣東醫(yī)學院附屬福田醫(yī)院（梁端林）

518033 中山大學附屬第八醫(yī)院（魏楊輝 黃耀 張衛(wèi)星 李明）

*通信作者