長鏈非編碼RNA NEAT1在腫瘤中的作用及機制研究進展

王 昀 刀鈺洋 李浩宇 侯 飛 劉 超

昆明醫科大學第三附屬醫院 云南省腫瘤醫院核醫學科，云南昆明 650118

人類基因組有超過85%被轉錄為RNA，但其中只有約2%被翻譯為蛋白質。長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）的長度超過200 nt，其開放閱讀編碼框（ORF）不超過100 個堿基，而有些LncRNA 則不具有ORF，雖然近年發現可以編碼形成一些短肽，但在最初發現該分子時被一度認為是“進化的垃圾”。目前研究發現，LncRNA 可以通過改變基因表達和信號傳導途徑的方式調控機體的多種生物學功能，包括細胞增殖、侵襲、遷移、凋亡以及細胞周期等，LncRNA 已經與越來越多的生物和疾病過程密切相關[1-4]。隨著研究的不斷深入，LncRNA NEAT1 干預并調控多種腫瘤在人體內形成和進展的機制逐漸明確，其運用在腫瘤早期診斷及預后評估的意義日益突出[5-6]。

1 LncRNA NEAT1的結構特點

LncRNA NEAT1（nuclear paraspeckle assembly transcript1）存在于亞核paraspeckles中，該亞核體是NEAT1 及四十多種蛋白質構成的RNA-蛋白核體結構，特異性地存在于哺乳動物中，能夠參與基因表達調控。NEAT1 基因分別編碼 長3.7 kb 的NEAT1-1 和 長23 kb 的NEAT1-2兩個轉錄本。2 個轉錄本5'末端可完全重合，3'端處理機制則完全不同，但兩者可共享相同的啟動子。NEAT1 能與PSP1、p54nrb 和SFPQ 等蛋白因子結合，形成Paraspeckles 的骨架，維持其形態和功能，NEAT1 過表達可增加Paraspeckles 的數目，而敲除NEAT1 會導致Paraspeckles 結構缺失。亞核體Paraspeckle 的具體功能還待進一步明確，目前已知其與線粒體之間存在相互作用，而且可以通過核保留RNA 來調控基因表達，在包括細胞凋亡、氧化應激、病毒感染、細胞分化等重要生理活動中起著重要作用[7-8]。

2 NEAT1相關分子信號通路研究

目前NEAT1 與幾種癌癥相關通路之間相互作用的研究，進一步揭示了其在人類腫瘤發生發展過程中的作用，其中Akt 和Wnt 信號通路與NEAT1 在癌癥中的作用密切有關[9]。NEAT1 對Wnt 信號激活的調控作用已經在一些腫瘤組織中得到證實。如NEAT1 在非小細胞肺癌（NSCLC）中通過誘導Wnt 信號通路和上皮- 間質轉換（EMT）過程使腫瘤組織產生腫瘤干細胞特征。有研究顯示，在A549/CDDP 細胞中，當NEAT1 沉默后Wnt 信號通路失活，從而發現了NEAT1 在調節Wnt 通路中的作用。這是因為NEAT1 的下調導致了這些細胞中β-catenin 和p-GSK3β 蛋白表達水平的下調，而p-β-catenin 和GSK3β 蛋白表達水平的上調所致的[10]。在乳腺癌組織中，NEAT1 抑 制miR-129-5p 表 達 并 上 調WNT4 表達，激活了Wnt 信號。另外，NEAT1 在調控AKT信號轉導中的作用也已經在一些癌癥中得到證實[11]。最近的一項宮頸癌研究發現，NEAT1 參與了PI3K/Akt 信號通路誘導的細胞增殖和遷移，NEAT1 可上調p-PI3K 和p-Akt 水平，增強PI3K/Akt信號通路的信號轉導[12]。在非小細胞肺癌中，NEAT1 上調可明顯增加PI3K、AKT 和GSK3 蛋白分子的磷酸化水平，體外研究也證實了NEAT1 對Akt 信號通路的調控作用[13]。

3 NEAT1在腫瘤中的作用及調控機制研究

3.1 LncRNA NEAT1與腫瘤細胞增殖、凋亡及細胞周期的關系

NEAT1 在體內通過調節miR-495-3p/E2F3軸促進黑色素瘤的進展，NEAT1 可以通過負調節miR-495-3p 的表達水平，導致miR-495-3p 對E2F3 的抑制作用降低，從而促進黑色素瘤進展，包括癌細胞增殖、侵襲和遷移等[14]。在口腔鱗狀細胞癌（OSCC）組織和細胞中，miR-365 可靶向抑制其下游的G 蛋白信號轉導調節因子20（RGS20）[15]，通過使細胞周期停留在G0/G1 期，使腫瘤細胞生長分數降低，從而抑制細胞增殖和侵襲并促使細胞凋亡，NEAT1 可抑制miR-365 對RGS20 的抑制作用并促進OSCC 細胞增殖。SRSF1 在膠質瘤（GBM）中過度表達[15]，并可促進NEAT1 在膠質母細胞瘤組織中的穩定性，而NEAT1 過表達可通過正調節細胞周期蛋白和細胞周期相關基因（CDK6、CDK2、CCND1、MYBL2、E2F2 和E2F1）表達，從而推動GBM 細胞周期（G1）進展并誘導細胞增殖。脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL），甘油二酯（DAG）和游離脂肪酸（FFA）在肝細胞癌（HCC）中的水平高于其相鄰的正常組織[16]，NEAT1 可通過抑制miR-124-3p 來正調節脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）表達，而ATGL可通過TAG 的水解產物DAG 和FFA 激活過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα）的表達，從而促進腫瘤細胞存活、增殖、遷移。在骨肉瘤組織和細胞中miR-194 受NEAT1 負調節[17]，導致miR-194對其靶標（骨形態發生蛋白1、ras 相關基因、鈣黏著蛋白2 和1 型胰島素樣生長因子受體）的抑制作用降低，誘導腫瘤生長和骨肉瘤轉移。在卵巢癌（OC）細胞系中過表達的NEAT1 可負調控miR-34a-5p來促進BCL2 表達[18]，增加腫瘤細胞在細胞周期S 期的比例而誘導OC 細胞增殖并抑制其凋亡。綜上所述，LncRNA NEAT1 在各種人類實體腫瘤的細胞增殖、凋亡抵抗及細胞周期等生物過程起到了重要的促進作用。

3.2 NEAT1與腫瘤細胞浸潤及轉移的關系

腫瘤細胞浸潤及轉移是由相互關聯而又連續復雜的步驟組成，包括腫瘤細胞從原發腫瘤脫離，細胞外基質侵入，穿透血管或淋巴管，通過循環系統轉移，最終在遠隔器官中生存并增殖。有研究表明，NEAT1 在胃癌（GC）細胞和組織中高度表達，而其高度表達受ALKBH5 調控，ALKBH5 通過與NEAT1 結合促進EZH2 的表達，從而促進GC 的侵襲和轉移[19]。NEAT1 啟動，miR-361 介導的網絡以驅動侵襲性子宮內膜癌（EC）的進展，miR-361作為腫瘤抑制因子，可直接靶向致癌基因STAT3而抑制腫瘤細胞侵襲、遷移及耐藥性，NEAT1 對miR-361 有“海綿”作用，通過抑制miR-361 的表達，激活STAT3 通路，從而促進侵襲性EC 細胞的侵襲性、癌腫形成和耐藥性的產生，并重塑腫瘤微環境[20]。胃腺癌（GAC）組織中NEAT1 的表達水平顯著升高，早期和晚期GAC 之間NEAT1 的表達也存在統計學差異（P=0.0111），有淋巴結轉移GAC 的NEAT1 表達水平比無淋巴結轉移的更高[21]。有研究發現[22]，肺癌細胞中Oct4 通過啟動子激活NEAT1，通過增強子激活MALAT1，從而促進細胞增殖和運動，而敲除NEAT1 或MALAT1 則可以消除Oct4 介導的肺癌細胞的生長和運動。癌細胞的侵襲性和轉移性較強的原因在于其對周圍微環境的強大適應力，許多人類癌癥中的O2濃度相較于正常組織顯著降低，缺氧誘導因子（HIF）對基因轉錄的調控是介導癌細胞在低氧環境下利用氧，并對低氧環境產生適應性反應的關鍵因素和主要機制[23]。缺氧調節的NEAT1 可能通過作用于特定的編碼轉錄本或影響RNA 加工途徑，而成為對HIF 間接應答的效應子。另外，NEAT1還可通過整合其他生理反應，充當HIF 途徑信號通路的級聯組件，在促進癌細胞的侵襲性表型起重要作用[24]。

3.3 NEAT1在少數腫瘤中發揮抑制癌細胞生物過程的作用

雖然NEAT1 可促進大多數惡性腫瘤的進展，但其在某些惡性血液疾病中可起到抑癌基因的作用，研究發現NEAT1 在如HL-60、Jurkat、K562 和THP-1 等白血病細胞系中表達受到抑制，而在白血病細胞系中過表達NEAT1 可以改善因細胞毒化合物誘導形成的多重耐藥表型[25]。NEAT1 在急性早幼粒細胞白血?。ˋPL）中表達下調，NEAT1 表達被PML-RAR 抑制，而這種抑制可以通過全反式維甲酸（ATRA）誘導的NB4 細胞分化導致該lncRNA上調，通過沉默NEAT1 又可讓ATRA 對NB4 細胞的誘導分化作用失效[26]。與NEAT1 在白血病中的研究相同，NEAT1 在多發性骨髓瘤患者骨髓漿細胞中的表達與健康個體外周血單核細胞相比，其表達也是降低的[27]。

3.4 NEAT1與腫瘤化療及靶向治療敏感性的關系

在對多柔比星耐藥的尿路上皮膀胱癌組織和細胞中，NEAT1 通過負調節miR-214-3p 的表達并通過Wnt/β-catenin 途 徑抑 制J82 和T24 細 胞 對多柔比星的化學敏感性，從而誘導膀胱癌細胞產生多柔比星耐藥性[28]。NEAT1 在對紫杉醇耐藥的非小細胞肺癌細胞系中顯著上調，PARP 和caspase-3表達上調可誘導細胞凋亡從而逆轉對紫杉醇耐藥性，而NEAT1 可以抑制它們的表達[29]。Chen 等[30]研究表明，miR-335 受NEAT1 的負調節，NEAT1可降低miR-335 對c-Met-Akt 通路抑制作用，并激活該通路來引起HCC 細胞對的索拉非尼的耐藥性。肝癌中NEAT1-2 和SFPQ 表達的增加與順鉑耐藥性有關[31]，使用CRISPER/Cas9 系統構建的功能獲得和功能喪失試驗顯示，NEAT1-2 對于肝癌細胞的生存至關重要，并通過SFPQ 介導了肝癌細胞的順鉑耐藥性。BAP1 的高表達與吉西他濱的耐藥性密切相關，BAP1 可正向調節其下游靶分子NEAT1，而NEAT1 又可反向調節BAP1 表達，這種相互作用誘導肝內膽管細胞癌對吉西他濱產生耐藥性[32]。慢性粒細胞白血?。–ML）細胞中特征在于其表達酪氨酸激酶BCR-ABL 蛋白，而NEAT1 在CML 中表達水平減低，伊馬替尼作為酪氨酸激酶抑制劑，能與BCR-ABL 的ATP 結合位點結合并使NEAT1表達增加，這表明NEAT1 是BCR-ABL 誘導CML惡性表型的關鍵中間調節因子[33]。

4 NEAT1與腫瘤患者預后的關系

Kaplan-Meier生存分析結果顯示，在高表達NEAT1 的大腸癌患者比NEAT1 低表達的大腸癌患者無病生存期較差，NEAT1 低表達的腫瘤患者術后無病生存中位時間為50 個月，而NEAT1 高表達的腫瘤患者術后無病生存中位時間為28 個月，NEAT1 高表達的大腸癌患者具有更高的腫瘤復發風險[34]。Chen 等[35]通過對96 例食管鱗狀細胞癌（ESCC）進行定量實時聚合酶鏈反應（qRT-PCR），發現與臨近正常細胞相比，NEAT1 在ESCC 組織和細胞中的表達水平更高。Pearson分析顯示，升高的NEAT1 水平與腫瘤大?。≒=0.026），淋巴結轉移（P=0.035）和臨床分期（P=0.004）異常相關。此外，Kaplan-Meier曲線與對數秩檢驗表明，NEAT1 的較高表達導致存活率顯著降低，多變量Cox比例風險分析表明NEAT1 是總生存期（OS）的獨立危險因素，與之相反，敲除NEAT1 則顯示相反的結果，所以，監測NEAT1 的水平可能是ESCC 預后監測的有效生物標志物，并且在ESCC 的發生和發展中起著至關重要的作用。另外2 項Meta 分析結果[36-37]均顯示NEAT1 的高表達與多種腫瘤的不良預后相關，而且是多種腫瘤預后監測的有效因子。

5 展望

在生物學及醫學領域中腫瘤診斷及預后標志物成為了近年的研究熱點，這是因為癌癥的治療和治療效果的預測主要在于有效的早期診斷及對預后因子的監測。目前，諸如NGS、芯片、質譜等技術正快速發展，讓LncRNA 的研究日益深入，特別是其cDNA 文庫建立讓更多新的LncRNA 被發現。其中，LncRNA NEAT1 的發現讓其成為各種人類惡性腫瘤中被廣泛研究的對象，值得注意的是，NEAT1在APL 的表達下調，而其促白細胞分化作用可使APL 得以抑制，這與在多數實體腫瘤中NEAT1 高表達并起致癌基因的作用是相反的。NEAT1 與包括細胞增殖、凋亡、細胞周期、侵襲遷移、化療和靶向治療敏感性等腫瘤的多種生物學過程有息息相關，許多人類腫瘤的發生和發展與NEAT1 的失調密不可分。故而認為，NEAT1 可能是潛在的預后生物標志物，并在腫瘤的診斷和治療中充當著至關重要的角色。當然，NEAT1 在許多腫瘤中調控腫瘤發生發展的生物學功能機制還不明確，在細胞內亞結構之間的相互作用以及在血清中的化學穩定性也不清楚，對NEAT1 的進一步認知還需要大量的相關研究。