長鏈非編碼RNA HOTAIR與實體腫瘤相關研究進展

葛繁梅，劉宥君

(1.延安大學附屬醫院血液免疫科，陜西延安716000；2.西安交通大學醫學院，陜西西安710061)

根據2015年2月4日《CA：臨床醫生雜志》發布表明，2012年全球57%的癌癥患者及65%癌癥死亡患者來源于發展中國家。近年來研究發現，同源盒基因反轉錄RNA(HOX transcript antisense RNA,HOTAIR)在多種實體腫瘤中表達增高，并且與腫瘤生長、侵襲等有相關性。腫瘤細胞中HOTAIR的高表達可通過抑制抑癌基因的表達，最終表現出促進腫瘤生長和轉移的作用；相反下調其表達則可使腫瘤生長抑制、轉移能力減低。另外有研究還發現HOTAIR可影響腫瘤化療藥物的敏感性。本文就有關長鏈非編碼RNA(Longnoncoding RNA,Lnc RNA)HOTAIR作用機制及在實體瘤方面的研究予一綜述。

1 長鏈非編碼RNA HOTAIR的概述

Rinn等[1]對人體11種成纖維細胞中由HOX基因轉錄的非編碼RNA進行了研究，發現位于第12號染色體HOXC基因座的一種特殊Lnc RNA，僅有一條DNA編碼該Lnc RNA，并且與HOX基因序列不在同一條DNA鏈上，將其命名為HOTAIR。He等[2]發現哺乳動物中表達的Lnc RNA HOTAIR定位于染色體12q13.13的HOXC11與HOXC12之間。進一步研究發現，HOTAIR基因序列的保真度較低，但其結構具有高度保守性，其中長外顯子6的B結構域尤為保守，這提示B區域可能為HOTAIR的核心功能區域。HOTAIR也可作為組蛋白修飾復合物的支架，Tsai等[3]發現了HOTAIR的5’及3’端結構域可分別與PRC2、LSD1/REST/CoREST復合體相結合，HOTAIR作為三角架的作用引導PRC2與LSD1形成復合體，與此同時介導該復合物移動至特定的基因組位點，使染色體H3K27me3和組蛋白H3第4位賴氨酸二甲基化，使該位點部分堿基表觀遺傳學沉默。

2 HOTAIR在實體腫瘤中的作用機制

有研究發現癌細胞中強制表達HOTAIR誘導PRC2的全基因組模式轉變，導致組蛋白H3第27位賴氨酸甲基化[4]，致使目的基因表達的下調，從而對Wnt/β-catenin、P53等信號通路進行調控，并與microRNA相互作用。

2.1 HOTAIR對Wnt信號通路的調控

Wnt信號通路在調節腫瘤細胞增殖遷移以及控制腫瘤進展中發揮重要作用[5]，研究發現HOTAIR可以通過WIF-1激活Wnt通路從而促進腫瘤的發生與發展。①表觀遺傳學調控：HOTAIR能誘導PRC2復合物的重定位[6]，增加WIF-1啟動區域H3K27的甲基化程度，從而改變表觀遺傳，導致WIF-1基因沉默[7]。②遺傳學水平調控：HOTAIR可以使WIF-1(Wnt/β-catenin信號通路的一個關鍵抑制因子)表達下調導致Wnt通路發生異常激活，細胞質中β-catenin APC/Axin1降解復合物被破壞[8]，減少β-catenin的降解，作為轉錄因子，對下游基因的表達起調控作用，誘導腫瘤的形成、促進侵襲與遷移。

2.2 HOTAIR對Akt信號通路的調控

Akt信號通路的激活能促進細胞存活及調控細胞周期，進而表現出促進細胞增殖、增加侵襲性的作用。HOTAIR通過激活Akt通路，調控腫瘤的發生與發展。Li等[9]發現HOTAIR使PTEN基因啟動子的甲基化增加，從而下調PTEN(ATK通路上游重要的抑癌基因，抑制Akt通路激活)基因的表達。HOTAIR對PTEN表達的抑制作用則激活了Akt通路，使下游的MMP-9等基因表達上調，同時使BAX、FOXO1等基因表達下調，促進了腫瘤細胞增殖及轉移并減少了細胞凋亡。

2.3 HOTAIR對p53等信號通路的調控

p53是一種腫瘤抑制蛋白，對多種基因表達具有調節作用。p21基因是細胞周期蛋白依靠性激酶抑制劑家族中的重要成員。p21和p53可作為細胞周期G1的檢查站，即DNA損傷后未進行修復，則無法通過，降低了受損DNA的復制和積累，從而發揮抑癌作用。HOTAIR激活Akt通路后，活化的Akt蛋白也對p53蛋白活性有抑制作用，進而上調Bcl-2、下調Bax的表達，抑制腫瘤細胞的凋亡，表現為促腫瘤的功能；HOTAIR同時可通過Akt及p53促進促血管生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和抑制抗血管生成因子(TGF-β)促進腫瘤血管形成，表現出促腫瘤作用[10]。此外，活化的Akt可使Rb蛋白的磷酸化增加，進而增強E2F轉錄因子活性，使細胞通過G1期，促進腫瘤細胞的增殖[11]。

2.4 HOTAIR與microRNA的相互作用

HOTAIR和miR-130a結合[12]，通過下調miR-130a的表達更進一步抑制PTEN等基因的表達。通過激活Akt信號通路，進而對腫瘤的惡性表型造成影響。HOTAIR也可以與miRNA形成ceRNAs(competing endogenous RNAs)調控網絡，以相互調控的方式參與腫瘤的進展。HOTAIR還可以以miRNA海綿形式與miR-331-3p或miR-124結合[13]，通過促進HER2等基因的表達，使Akt信號通路激活，從而促進腫瘤細胞的增殖和侵襲轉移。此外HOTAIR通過下調HoxD10，間接使miR-7的表達下調，進而促進EGFR基因表達，激活Akt信號通路，促進腫瘤細胞的侵襲與轉移[14]。

3 HOTAIR與部分腫瘤的關系

大量研究報道，HOTAIR在肺癌，乳腺癌，肝癌，胰腺癌[15]等多種實體腫瘤中均有不同程度高度表達，且與腫瘤的復發、腫瘤細胞的侵襲和轉移以及預后不良等有著密切相關性。

3.1 HOTAIR與乳腺癌

Gupta等[16]研究發現，與正常乳腺組織比較，在原發性和轉移型乳腺癌中HOTAIR表達均顯著增高。體外實驗證明上調HOTAIR在乳腺癌細胞株中表達，腫瘤細胞的增殖性及侵襲性均增高；反之，下調HOTAIR表達，腫瘤細胞的增殖及侵襲性受到抑制。研究還發現，HOTAIR表達上調使PRC2重定位，進而抑制抑癌基因表達(細胞黏附分子原鈣黏和連接黏附分子2等)，影響血管形成、細胞黏附，進而使癌細胞的轉移侵襲性增強，表明HOTAIR與PRC2之間的相互作用可對腫瘤的侵襲性產生影響。另外，降低HOTAIR的表達，導致H3K27甲基化，從而逆轉上皮間質轉化進程，降低乳腺癌細胞的侵襲性。Chisholm等[17]發現HOTAIR和EZH2(PRC2亞組中的一個重要催化亞基)具有顯著相關性，兩者在發生乳腺癌轉移的患者中表達水平較原發性的高，且兩者同時表達提示患者預后不良。

3.2 HOTAIR與肺癌

有研究發現，HOTAIR在肺小細胞癌晚期伴淋巴結轉移患者組織中明顯高表達，尤其是發生腦轉移患者中表達更高[18]。Wang等[19]通過實驗證明，miR-326能促進肺癌的浸潤和轉移，在肺癌細胞中沉默HOTAIR導致HOTAIR表達減少后，miR-326表達增加，提示HOTAIR可能對miR-326起負性調節作用。HOTAIR與耐藥性也有一定的關聯。p21WAF1/CIP1是介導DNA損傷后p53誘導的生長停滯和凋亡，受HOTAIR抑制的基因HOTAIR促進肺腺癌細胞增殖、遷移，同時可抑制p21WAF1/CIP13使其對順鉑耐藥[20]。根據以上研究證明，HOTAIR在肺癌的發生發展中發揮重要作用，且與腫瘤耐藥有一定相關性，因此可利用HOTAIR來增加化療的敏感性以及降低耐藥性，提高肺癌的治療效果。

3.3 HOTAIR與肝癌

Gao等[21]發現，VEGF蛋白和基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase，MMP-9)在肝癌的發生發展有重要作用，故敲低肝癌細胞株中HOTAIR發現，VEGF和MMP-9的表達也減低，提示HOTAIR可能通過調節以上兩種蛋白表達促進肝癌細胞增殖和轉移。近年來有研究發現[22]，在體外抑制肝癌細胞HOTAIR的表達可導致細胞增殖和侵襲的受抑制。同時通過半定量RT-PCR檢測，HOTAIR抑制后，Wnt和β-連環蛋白的表達水平下調。Fu等[23]發現，在肝細胞癌中，原癌基因Bmi-1是miR-218的下游功能性靶點，并且在HOTAIR抑制的腫瘤中被激活。肝細胞癌中HOTAIR和Bmi-1的表達上調，而miR-218的表達下調，且HOTAIR與miR-218表達呈負相關，并與Bmi-1表達呈正相關。各研究均說明，在肝細胞癌中HOTAIR表達上調，且可通過不同機制促進腫瘤發生及增加腫瘤的進展速度，并與腫瘤復發相關。

3.4 HOTAIR與胰腺癌

HOTAIR在胰腺癌中表達上調，且其表達水平與胰腺癌分期、腫瘤侵襲力和轉移力正相關。Xie等[24]在研究中發現，胰腺癌患者組織中HOTAIR和PVT1的表達與胰腺正常組織比較顯著增加。腫瘤組織切除術后HOTAIR和PVT1的表達量有明顯的降低。提示HOTAIR和PVT1可用于胰腺癌的靶向治療；并發現胰腺癌中EZH2表達增高，若下調EZH2的表達能增加具有抑癌效應的miRNA表達，其中包括miR-34a。研究還發現，HOTAIR通過其5′端與EZH2相結合，而敲除HOTAIR后降低了EZH2對miR-34a的抑制作用。這一過程可能是由于異染色質的形成，EZH2能影響H3K9me2(異染色質標志)和1及1γ(胰腺癌細胞中的異染色質相關蛋白)形成，這為胰腺癌的靶向治療提供了新思路。

3.5 HOTAIR與食管癌

回顧性研究發現HOTAIR在食管癌中高表達水平，且在晚期食管癌、伴有淋巴轉移及遠處轉移的患者組織中HOTAIR的表達水平更高。這表明增加的HOTAIR表達水平與食管癌的進展相關。同時研究發HOTAIR表達越高食管癌患者預后越差且存活率越低，提示HOTAIR表達與患者預后之間的關系。體外研究，HOTAIR的沉默抑制了食管癌TE-1細胞的增殖、遷移和侵襲，表示HOTAIR可調節ESCC細胞的進展?？傊芯拷Y果表明，HOTAIR的表達與ESCC患者的臨床分期和總生存時間密切相關，并且HOTAIR的上調在ESCC進展中起重要作用。HOTAIR可為食管癌治療提供新的治療策略。

3.6 HOTAIR與其他腫瘤

Li等[25]研究發現，HOTAIR在喉鱗狀細胞癌中的表達水平明顯增高，并且臨床分期越晚的患者HOTAIR的表達的水平越高。此外，HOTAIR是喉鱗狀細胞癌的獨立預后因素。Li等[26]發現HOTAIR表達在鼻咽癌組織中是正常組織的5.2～48.4倍，且其表達水平越高，臨床分期越晚，總生存率及預后越差，體外實驗下調HOTAIR表達可抑制鼻咽癌細胞遷移、侵襲及增殖能力。相關研究發現，HOTAIR在胃腸間質瘤中高表達，且表達水平與風險分級、侵襲轉移能力及生存率相關，應用siRNA敲低HOTAIR，抑制了腫瘤細胞侵襲能力，說明HOTAIR與間質瘤的侵襲相關。由此可見，HOTAIR可作為腫瘤預后判斷的標志物。

4 結語

綜上所述，HOTAIR在多種腫瘤組織中表達均有高表達，通過調控腫瘤細胞多種信號通路，起著類似癌基因的作用。HOTAIR的表達增高促進腫瘤的增殖、侵襲、轉移能力，反之下調HOTAIR能顯著減低腫瘤細胞的增殖、轉移和侵襲能力，且HOTAIR的表達下調，可促進細胞的凋亡以及增加腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。表明我們可以將HOTAIR作為新型治療靶點，通過降低內源性HOTAIR的表達可抑制腫瘤的進展，同時也可增加療效。目前，對HOTAIR的研究已取得一定的成果，為Lnc RNAs在機體病理學、生理學等方面的研究提供了新的思路和途徑，然而對HOTAIR自身的轉錄及基因調控機制尚待進一步探索?？梢灶A言，隨著對HOTAIR基因功能的不斷深入研究，不久HOTAIR將成為臨床腫瘤性疾病診治及逆轉化療耐藥的新靶點。