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LncRNA 作為ceRNA 調控miRNA 在NSCLC 中的作用

2022-10-10 12:18郭居斗1杜振宗2宋劍非
醫學信息 2022年15期
關鍵詞:靶點編碼調控

在我國,肺癌的發病率、死亡率已躍居第1 位,成為導致腫瘤患者死亡的主要疾病

。非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)約占肺癌總數的80%~85%,其病情發展迅速,轉移速度快,復發率較高,很多患者發現時已發展至中晚期,預后差。早期接受治療的NSCLC 患者復發率較高,且70%以上患者被發現時已是局部侵犯或遠隔轉移而無法手術

。因此治療非小細胞肺癌已經成為臨床治療的難點,為提升患者的治療效果和延長生存時間,探索新型治療模式具有非常重要的臨床意義。lncRNA一段長度超過200 bp 具有一定功能的非編碼RNA,lncRNA 參與腫瘤過程并且通過多種模式,包括染色質重塑、轉錄調控、選擇性剪接、miRNA 競爭性吸附、mRNA 穩定調控、調控蛋白質的翻譯、降解、結構與功能

。miRNA 是一段編碼少于20 bp 廣泛存在于生物體內的非編碼RNA 分子,在調控基因表達過程中起著重要作用,它們與DNA 轉錄出來的mRNA 中3'-UTR 相結合,從而導致mRNA 的翻譯受到抑制

。近年來,競爭性內源性RNA(ceRNA)作為一種新興的研究模式,在腫瘤發生機制及進展等方面扮演重要角色,尤其是在非小細胞肺癌的研究中。lncRNA 可以通過ceRNA 活性發揮miRNA 海綿作用,進而調節腫瘤的進程。本文主要就近年lncRNA 作為ceRNA 調控miRNA 機制在非小細胞肺癌中的研究進行綜述,旨在闡明這種新的RNA 作用模式將導致對基因調控網絡的新的認識,以期為肺癌的治療提供新靶點、新途徑。

4.3 雙邊合作是武術對外教材“走出去”的重要保障語言障礙造成了多年來武術對外教材“走出去”的主要問題,而豐富武術對外教材,沖破語言障礙,則需要更多的專業人士做出努力,兩國間的雙邊合作也是必不可少的。東西方文化的交融需要雙方國家共同做出努力,在教材內容的翻譯工作中,中國人更加了解武術專業內容,而國外學者則能夠更好地解決語言翻譯問題,如此,雙邊的合作是促成武術對外教材標準化提升的關鍵因素。與此同時,文化的交融還需要持久地,潛移默化地發展,雙邊合作能夠促成更多的兩國合作,有效促進兩國文化交流在潛移默化中發展。

1 lncRNA 作為ceRNA 調控miRNA 的機制

2011 年Salmena 首次提出了ceRNA 假說,即LncRNA 可以通過miRNA 中的反應元件(microRNAs response elements,MREs)與mRNA 競爭性結合miRNA 來調節下游基因的表達,該假說鞏固了轉錄本并構成了一個調控RNA 網絡,ceRNA 可以作為miRNA 的海綿,并在功能上阻止這些靶向轉錄的mRNA 被miRNA 降解

。lncRNA 通過競爭性結合miRNA 而起到競爭內源性RNA 的作用,作為海綿一樣緩沖并抑制其下游相關基因的表達,從而發揮“miRNA-sponges”的功能

。因此,lncRNA 具有其獨特而又多樣的功能,使之成為天然的miRNA 海綿發揮ceRNA 作用,成為在抗腫瘤或促腫瘤過程中不可缺少的一員。

2 lncRNA 作為ceRNA 調控miRNA 促進非小細胞肺癌進展

2.1 lncRNA NORAD DNA 損傷激活的非編碼RNA(non-coding RNA activated by DNA damage,NORAD)是一種特殊的非編碼RNA,調節基因組穩定性,與其他lncRNAs 相比,NORAD 高度保守。NORAD 最初被認為是Chr20q11.23 的外顯子編碼轉錄本,在胰腺癌和骨肉瘤中被發現上調,因此它被確定為一種癌基因,并與各種癌癥的不良預后相關

。NORAD 作為ceRNA,通過miRNA 調節不同癌癥的下游機制。Wan Y 等

研究發現,NORAD 在非小細胞肺癌組織中高表達,在體內外均能促進非小細胞肺癌的生長和轉移。與正常細胞相比,miR-520a-3p在腫瘤細胞中的表達顯著降低。通過數據庫篩選出miR-520a-3p 為NORAD 的靶基因,熒光素酶結果表明NORAD 通過靶向NORAD 基因的3'UTR 調節其表達。此外,野生型NORAD WT 可降低A549 細胞中miR-520-3p 的表達,而NORAD 敲除A549 細胞中上調miR-520-3p 的水平。該研究結果表明,lncRNA NORAD 可能與miR-520a-3p 結合,并且NORAD 可以作為ceRNA 來調節miR-520a-3p,從而影響PI3k/Akt/mTOR 信號通路,促進非小細胞肺癌的進展

。近年來,上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal tansition,EMT)成為包括肺癌在內的惡性腫瘤基礎研究的熱點,腫瘤細胞發生EMT 后侵襲性明顯增強,更容易發生轉移。研究表明

,EMT 過程中伴隨著上皮細胞分子標志物E-鈣粘蛋白(Ecadherin)的表達減少和間質細胞分子標記物N-鈣粘蛋白(N-cadherin)的表達增加,腫瘤細胞向間充質細胞形態發生變化,能動性和侵襲能力顯著增強,具有明顯的間充質細胞的特性。Chen Z 等

研究發現,lncRNA NORAD 通過吸附miR-422a 在非小細胞肺癌中發揮促癌作用,NORAD 通過下調miR-422a 促進非小細胞肺癌發生EMT 過程,增加Ncadherin 的蛋白表達水平,并顯著降低了E-cadherin 的表達水平,從而促進非小細胞肺癌的遷移與侵襲。

2.2 lncRNA DANCR 位于4 號染色體上的分化拮抗非蛋白編碼RNA(differentiation antagonizing nonprotein coding RNA,DANCR)是一種有價值的腫瘤相關lncRNA,其表達失調見于多種惡性腫瘤,包括肝細胞癌

、乳腺癌

、結直腸癌

、胃癌

和肺癌

。DANCR 的異常表達已被證明可促進癌細胞的增殖、遷移和侵襲,其可能作為一種有用的疾病生物標志物或治療癌癥的靶點

。Huang YF 等

研究發現,DANCR 在體內和體外可顯著增加非小細胞肺癌細胞的增殖、遷移和侵襲。根據ceRNA 假說,采用StarBase 和TargetScan 預測,miR-758-3p 被確定為DANCR 的下游,實時定量PCR 顯示非小細胞肺癌細胞中miR-758-3p 的表達受DANCR 控制。此外,集落形成和侵襲實驗表明DANCR/miR-758-3p 軸對非小細胞肺癌的發生有顯著影響。綜上所述,lncRNA DANCR 在非小細胞肺癌中作為腫瘤啟動子發揮作用,它通過直接靶向腫瘤抑制因子miR-758-3p 促進細胞增殖、侵襲和遷移

。Bai Y 等

的研究發現,DANCR 可以吸附miR-138 以促進非小細胞肺癌細胞的增殖、遷移和侵襲,說明miR-138是DANCR 的抑制靶點。此外,該研究還顯示,DANCR 通過競爭性結合miR-138 發揮Sry 相關高遷移率族盒4(Sry-related high-mobility group box 4,Sox4)基因的ceRNA 的作用,而miR-138 的過度表達或Sox4 的敲除并不能完全消除DANCR 過度表達增加的增殖、遷移和侵襲;熒光素酶和芯片分析的結果表明,轉錄因子Sox4 可以結合到DANCR 基因的啟動子區域,激活其轉錄。因此推測DANCR 通過充當ceRNA 上調SOX4 的表達,而Sox4 可反向觸發DANCR 轉錄,揭示了lncRNA DANCR 和Sox4之間的正反饋調節回路。

3.1 lncRNA MEG3 母源表達基因3(maternally expressed gene 3,MEG3)是位于染色體14q32.3 上的長鏈非編碼RNA。研究發現,在多種癌癥中起作用的lncRNA MEG3 在非小細胞肺癌中低表達并與不良預后有關

。Lv D 等

的研究表明,過表達的lncRNA MEG3 可抑制miR-21-5p 表達水平,MEG3通過充當miR-21-5p 海綿抑制H1299 細胞的遷移和侵襲,磷酸酶和張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog,PTEN)通過負性調節PI3K/AKT 信號通路發揮腫瘤抑制作用,其中PTEN 是miR-21-5p 的直接靶點,MEG3 過度表達導致PTEN 表達水平增加,miR-21-5p 可降低PTEN 表達水平,MEG3通過吸附miR-21-5p 來上調PTEN 的表達水平,隨后減弱PI3K/AKT 信號通路,從而抑制非小細胞肺癌H1299 細胞的遷移和侵襲。腫瘤細胞的衰老是重要的抑癌機制

。Tao Y 等

研究了MEG3 在腫瘤細胞衰老過程中的作用及其通過與miR-16-5p 競爭結合調節編碼退化樣家族成員4(encoding vestigial like family member 4,VGLL4)表達的潛在分子機制。該研究采用依托泊苷構建腫瘤細胞衰老模型,檢測lncRNA MEG3、miR-16-5p 和VGLL4 在衰老或非衰老細胞中的表達,雙熒光素酶報告基因檢測miR-16-5p、lncRNA MEG3 和VGLL4 的結合,使用蛋白質印跡檢測衰老相關標志物(p21 和p16)的mRNA和蛋白質表達水平,結果顯示與對照組相比,MEG3和VGLL4 在衰老細胞中的表達顯著上調,MEG3 和VGLL4 的敲低降低了衰老程度以及p21 和p16 的表達,MEG3 通過競爭性結合抑制衰老A549 細胞中miR-16-5p 的表達,VGLL4 的表達受miR-16-5p 在衰老A549 細胞中的調控,MEG3 通過miR-16-5p/VGLL4 軸參與依托泊苷誘導的腫瘤細胞衰老進程。Wu JL 等

研究表明,lncRNA MEG3、乳腺癌1 號基因(Breast Cancer No.1 gene,BRCA1)在非小細胞肺癌組織和A549 細胞系中的表達顯著低于正常組,lncRNA MEG3 和BRCA1 在A549 細胞系中的過表達導致肺癌細胞凋亡增加。雙熒光素酶報告基因檢測表明,MEG3 可以通過競爭性結合miR-7-5p 形成lncRNA MEG3/miR-7-5p/BRCA1 調控網絡來調節BRCA1 的表達??傊?,lncRNA MEG3 在非小細胞肺癌中顯著下調,它可以通過與miR-7-5p 競爭性結合來調節BRCA1 的表達。

2.4 lncRNA XIST X 滅活特異性轉錄本(X inactivate-specific transcript,XIST)是在哺乳動物中發現的首批lncRNAs 之一,是雌性哺乳動物X 染色體轉錄沉默所必需的,在順式染色體中包裹X 染色體,并在X 染色體失活(X chromosome inactivation,XCI)中發揮重要作用。最近的研究表明,XIST 在多種腫瘤中顯著上調,XIST 基因敲除可下調增殖和侵襲相關蛋白,包括增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)、重組細胞周期蛋白D1(recombinant cyclin D1,CCND1)和基質金屬肽酶9(matrix metallopeptidase 9,MMP9)

。Jiang Q 等

的研究發現,XIST 在非小細胞肺癌中升高,miR-142-5p 是XIST 的靶點,沉默miR-142-5p 可逆轉非小細胞肺癌細胞中XIST 基因敲除介導的抗腫瘤功能,配對盒6(Paired box 6,PAX6)基因被證實是miR142-5p 的靶點,PAX6 的過度表達減弱了miR-142-5p 恢復對非小細胞肺癌細胞惡性表型的抑制作用,而且XIST 可通過在體內和體外吸附miR-142-5p 間接調節PAX6 的表達。因此,lncRNA XIST通過調節miR-1425p/PAX6 軸促使人非小細胞肺癌的細胞致瘤性。轉化生長因子β(Transforming growth factorβ,TGF-β)介導的EMT 過程是腫瘤細胞遷移和侵襲的主要機制之一

。Li C 等

研究觀察到轉移性非小細胞肺癌組織中lncRNA-XIST 和鋅指因子(ZEB2)的表達增加,敲除lncRNA-XIST可抑制ZEB2 的表達,還可抑制TGF-β 誘導的EMT和非小細胞肺癌細胞的遷移和侵襲。這些結果表明,lncRNA-XIST 對TGF-β 誘導的EMT 的作用可能在一定程度上依賴于ZEB2 的表達,生物信息學分析預測ZEB2 是miR-367 和miR-141 的靶點,熒光素酶報告基因分析在轉染miR-367 或miR-141 的非小細胞肺癌細胞中評估的結果驗證了該預測。Li C等

研究還發現,lncRNA-XIST 分別與miR-367 和miR-141 存在相互抑制,該結論支持lncRNA-XIST通過調節非小細胞肺癌細胞中的miR-367/miR-141-ZEB2 軸在EMT 誘導中的作用。

3 lncRNA 作為ceRNA 調控miRNA 抑制非小細胞肺癌進展

2.3 lncRNA SNHG6 小核仁RNA 宿主基因6(Small nucleolar RNA host gene 6,SNHG6)是人類5’TOP家族的管家基因,SNHG6 位于染色體8q13 上,SNHG6 通過一些癌細胞(如肝細胞和結直腸癌細胞)的細胞質和核RNA 部分優先定位于細胞質中

。根據最近的研究,與相應的非癌組織以及不同的癌細胞系相比,SNHG6 在癌組織中過度表達,SNHG6 上調與患者的晚期腫瘤進展和短期生存有關

。Li K 等

研究發現SNHG6 的表達增加與病理分期和淋巴結浸潤有關,并作為非小細胞肺癌患者腫瘤復發的獨立預后因素;沉默SNHG6 的表達可抑制細胞生長和侵襲,SNHG6 還可以與miR-101-3p 結合并負調節miR-101-3p 的表達;因此,SNHG6 可能作為miR-101-3p 的海綿來調節染色質Y 樣(Chromodomain Y-like,CDYL)基因的表達,進而促進非小細胞肺癌細胞生長。在Dong Z 等

的研究中表明,SNHG6 顯著促進非小細胞肺癌細胞的增殖并抑制其凋亡,其中SNHG6、重塑和間隔因子1(remodeling and spacing factor 1,RSF1)基因的表達上調,而在非小細胞肺癌腫瘤和細胞中miR-490-3p的表達下調,miR-490-3p 表達與SNHG6 或RSF1表達呈負相關。隨后的熒光素酶報告分析驗證了miR-490-3p 與SNHG6 或RSF1 之間的相互作用。更重要的是,SNHG6 基因敲除減緩了細胞生長,然而miR-490-3p 抑制劑取消了SNHG6 沉默誘導的對生存能力的抑制和對凋亡的促進。而RSF1 恢復了SNHG6 沉默介導的增殖抑制和凋亡加速。體內實驗表明,SNHG6 基因敲除通過抑制RSF1 促進細胞凋亡來抑制腫瘤生長。

Structure and quasi-balanced feature analyses of the mesoscale vortex during a flash-flood-producing

3.2 lncRNA GAS5 生長停滯特異性轉錄本5(Growth arrest-specific transcript 5,GAS5)最早從NIH3T3 細胞中分離出來,位于染色體1q25,長度約630 nt,GAS5 通過促進多種細胞的生長阻滯和凋亡而發揮抑癌作用

。研究發現

,它通過抑制糖皮質激素介導的幾種應答基因的誘導,在細胞中積聚并使細胞對凋亡敏感。除了調節多種癌細胞的增殖、侵襲和轉移外,GAS5 下調也被認為是癌癥化療耐藥的主要調節因子

。Chen L 等

的研究檢測了3個可能是GAS5 靶點的miRNA 的表達,發現lncRNA GAS5 照射A549 細胞后,只有miR-21 受到影響,結果表明,雖然GAS5 過表達在正常情況下可以下調miR-21 的水平,但在電離輻射(ionizing radiation,IR)時這種抑制作用明顯增強,表明GAS5 與miR-21 之間的相互作用可能是一種IR 特異性反應。PTEN 是PI3K/Akt 信號通路的抑制劑,PTEN/Akt軸是IR 誘導細胞凋亡的關鍵調控通路。該研究還發現miR-21 在PTEN 3'UTR 上有潛在的結合位點,GAS5 過表達或抑制miR-21 可使PTEN 水平升高,Akt 磷酸化水平降低,尤其是在IR 過程中,這說明lncRNA GAS5 通過競爭內源性調節miR-21,進而靶向到PTEN/Akt 通路,增強了A549 細胞的放射敏感性。該研究揭示了lncRNA GAS5 與非小細胞肺癌明顯的放射敏感性相關,在臨床放射治療中作為放射增敏劑或放射敏感性指標有很大的潛力。磷酸賴氨酸磷酸組氨酸無機焦磷酸磷酸酶(phospholysinephosphohistidine inorganic pyrophosphate phosphatase,LHPP)可能會降低非小細胞肺癌的耐藥能力,LHPP 首次從豬腦組織中分離出來,可抑制人肝癌和宮頸癌

。Yang X 等

的研究證實,GAS5 在非小細胞肺癌組織和順鉑(DDP)耐藥非小細胞肺癌細胞系中表達減少,且GAS5 表達增加與非小細胞肺癌患者的臨床病理特征呈負相關,GAS5 通過抑制EMT 進展來抑制順鉑耐藥非小細胞肺癌細胞的轉移,GAS5 在體內抑制非小細胞肺癌/DDP 腫瘤的生長,GAS5 作為miR-217 的ceRNA 提高了順鉑耐藥非小細胞肺癌細胞系中LHPP 的表達水平,從而抑制非小細胞肺癌順鉑耐藥、轉移和EMT 進展。

(6)從試驗成果可知,南夾江實施裁彎后老河道淤積呈先快后慢、逐步趨穩的態勢,隨著上游來沙量的減少,老河道淤積有可能進一步減緩,老河道作為泄洪通道和水生態重要生境的功能將長期存在[18]。裁彎后老河道建閘既有利于防洪,又保持了老河道與長江的聯通,建閘后老河道的水位、流速、河道淤積等與不建閘相比,變化不大。

4 總結

ceRNA 介導的基因之間相互調控是一種新興的研究領域,使人們對疾病尤其是腫瘤的探索中有了全新的認識。隨著生物信息學分析技術的高速發展,lncRNA 作為ceRNA 調控miRNA 在非小細胞肺癌中的機制研究得到深入,未來會有更多種lncRNA與miRNA 被篩選出來,彼此形成ceRNA 調節網絡,共同參與到肺癌的發病機制、診斷,為肺癌的診斷治療提供新方法。

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