白盈盈,朱光旭,潘興華
(1.成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院 細(xì)胞生物治療中心,細(xì)胞生物醫(yī)藥技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,云南省干細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室,昆明 650032;2.昆明醫(yī)科大學(xué) 成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院臨床學(xué)院,昆明 650500)
結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)是全球常見惡性腫瘤之一,美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)(American cancer society,ACS)最新報(bào)告指出,CRC的發(fā)病率在男女中均居第三位,死亡率在男性中更高居第二位[1]。在中國(guó),CRC的發(fā)病率、死亡率已高居第五位,且呈上升趨勢(shì),每年約有191萬人死于此病[2]。早期CRC的5年生存率高達(dá)95%,晚期則下降到35%,但是,多數(shù)患者初診時(shí)已到中晚期,錯(cuò)過了最佳治療時(shí)機(jī)[3]。目前,CRC診斷的主要方法有結(jié)腸鏡檢查和糞便隱血試驗(yàn),但是前者是侵入性檢查,價(jià)格昂貴、高風(fēng)險(xiǎn)、多并發(fā)癥,后者缺乏特異性[4],難以快速的進(jìn)行診斷。因此,臨床上需要更加完善的診斷標(biāo)準(zhǔn)和更加靈敏的診斷指標(biāo)來確診CRC,以期為臨床上改善CRC患者的生存狀態(tài)提供更精確的依據(jù)。研究表明,長(zhǎng)鏈非編碼RNA可以通過多種調(diào)控方式影響細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育,與CRC的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后等密切相關(guān)[5]。lncRNA有望成為CRC診斷、治療和預(yù)后評(píng)估的新型分子標(biāo)志物,具有非常廣闊的研究和應(yīng)用前景。
長(zhǎng)鏈非編碼RNA (long non- coding RNA,lncRNA)是一類定位于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中,轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度大于200 nt的,不具備編碼蛋白質(zhì)功能的RNA分子,絕大多數(shù)由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄并經(jīng)可變剪接而來,且以RNA的形式在表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后等層面調(diào)控基因的表達(dá)水平[6]。最初,lncRNA被稱為“暗物質(zhì)”,隨著高通量技術(shù)的發(fā)展,研究發(fā)現(xiàn)lncRNAs參與了染色質(zhì)修飾、DNA甲基化、組蛋白修飾、基因組印記、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)運(yùn)輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控,并與包括腫瘤在內(nèi)的許多疾病有著密切聯(lián)系[7]。對(duì)于lncRNA的分類,現(xiàn)階段尚未見有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),文獻(xiàn)上多按照lncRNA編碼序列與蛋白質(zhì)編碼基因的相對(duì)位置劃分為:①正義鏈lncRNA,其轉(zhuǎn)錄于蛋白質(zhì)編碼基因的正義鏈;②反義鏈lncRNA,其由蛋白質(zhì)編碼基因的反義鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生;③雙向lncRNA,其轉(zhuǎn)錄于蛋白質(zhì)編碼基因的兩條反向互補(bǔ)鏈,且轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)間的距離小于1 000 bp;④內(nèi)含子lncRNA,其來源于蛋白質(zhì)編碼基因的內(nèi)含子序列;⑤基因間lncRNA,其來源于兩條蛋白質(zhì)編碼基因的基因間隔區(qū)[8]。
隨著美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3,PCA3)作為前列腺癌的診斷標(biāo)志物應(yīng)用于臨床,關(guān)于lncRNA應(yīng)用于腫瘤診斷的研究越來越多。研究表明,lncRNA與CRC的發(fā)生、發(fā)展、侵襲等密切相關(guān),在CRC患者的病變組織、血液等檢測(cè)中可發(fā)現(xiàn)異常表達(dá)的lncRNA[9]。多種lncRNA在CRC中存在異常表達(dá)(表1),這為其在CRC診斷中的應(yīng)用提供了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)。
2.1肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(metastasis- associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)又名核富集常染色體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物2(nuclera- enriched autosomal transcript2,NEAT2),長(zhǎng)8 708 nt,其編碼基因定位于11q13.1,最初在非小細(xì)胞肺癌(non- small cell lung cancer,NSC- LC)研究中被發(fā)現(xiàn)[21]。最新研究發(fā)現(xiàn), MALAT1可調(diào)控 SRPK1介導(dǎo)的SRSF1的磷酸化,使PRKA激酶錨蛋白9(A kinase anchor protein 9,AKAP- 9)在mRNA和蛋白質(zhì)水平顯著上調(diào),AKAP- 9可促進(jìn)CRC細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,表明MALAT1可調(diào)節(jié)靶蛋白AKAP- 9促進(jìn)CRC增殖、遷移和侵襲[12]。常建蘭等[22]發(fā)現(xiàn)MALAT1在結(jié)直腸癌的表達(dá)量是腺瘤表達(dá)量的1.78倍,p53和MALAT1的曲線下面積大于0.7,對(duì)結(jié)直腸腺瘤和CRC的診斷有較高的準(zhǔn)確性, 為CRC與腺瘤的鑒別診斷提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。Zheng等[23]研究發(fā)現(xiàn)CRC組織中MALAT1水平較癌旁組織高2.26倍,高表達(dá)于Ⅱ/Ⅲ期CRC患者,提示MALAT1可能成為CRC診斷、轉(zhuǎn)移和預(yù)后的一種潛在檢測(cè)指標(biāo)。但是,MALAT1不僅在結(jié)直腸癌,而且在肺癌、胰腺癌、肝癌和食管癌等多種腫瘤中均有不同程度的異常表達(dá),因此在特異性方面尚需更精確的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
表1 結(jié)直腸癌中異常表達(dá)的lncRNA
2.2結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(colon cancer associated transcript 1,CCAT1)長(zhǎng)度為5 200 nt,定位于染色體組8q24.21,是Nissan等[24]在2012年通過代表性差別分析法發(fā)現(xiàn)的一種lncRNA轉(zhuǎn)錄因子,是人類結(jié)直腸癌特異性的lncRNA,在結(jié)直腸癌中表達(dá)上調(diào)。研究發(fā)現(xiàn),CCAT1在原癌基因c- MYC上游,與c- MYC鄰近,參與調(diào)控c- MYC的轉(zhuǎn)錄和染色質(zhì)構(gòu)象,從而在結(jié)直腸癌的發(fā)展過程中起重要的作用[10]。CCAT1在CRC組織中的表達(dá)水平比正常黏膜組織高達(dá)235倍,在外周血液中同樣有40%的患者表達(dá)上調(diào),CCAT1與CRC密切相關(guān)[10]。隨后有研究表明,CCAT1在健康者、結(jié)直腸腺瘤及CRC患者外周血中的表達(dá)量呈逐漸遞增趨勢(shì),結(jié)直腸癌組ROC曲線下面積與結(jié)直腸腺瘤組相比有顯著差異,表明CCAT- 1表達(dá)對(duì)結(jié)直腸癌有較高的診斷價(jià)值,可作為結(jié)直腸癌早期篩查的一種有價(jià)值的標(biāo)志物[25]。Kam等[26]發(fā)現(xiàn)TO- PNA- MB與lncRNA CCAT1雜交產(chǎn)生特殊的熒光信號(hào),可以在CRC細(xì)胞及組織中測(cè)得CCAT1的高表達(dá),這為檢測(cè)CCAT1提供了一種新的檢測(cè)手段。因此,CCTA1是潛在的CRC特異性的腫瘤標(biāo)志物,應(yīng)用于CRC的診斷。
2.3結(jié)直腸癌差異表達(dá)基因結(jié)直腸癌差異表達(dá)基因lncRNA(LncRNA colorectal neoplasia differentially expressed,CRNDE)位于16q12.2,由1 070個(gè)核苷酸組成。Ellis等[27]研究發(fā)現(xiàn)CRNDE作為PI3K/Akt/mTOR和Raf/MAPK 通路的下游信號(hào)靶點(diǎn),其高度保守轉(zhuǎn)錄序列g(shù)VC- In4,通過胰島素/胰島素樣生長(zhǎng)因子調(diào)節(jié)影響細(xì)胞新陳代謝,進(jìn)而使CRNDE在CRC細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),參與CRC的發(fā)生、發(fā)展。隨后發(fā)現(xiàn),CRNDE可以通過調(diào)控Wnt/β- catenin信號(hào)通路,促進(jìn)細(xì)胞增殖[13]。Graham等[28]的研究顯示CRNDE在結(jié)直腸腺瘤和結(jié)腸腺癌患者血漿中的表達(dá)高于健康者,并且CRNDE存在多種轉(zhuǎn)錄體,如CRNDE- a,- b,- e,- f和- h,在CRC組織中均表達(dá)上調(diào)。其中CRNDE- h鑒別腺瘤組織和正常腸黏膜組織的敏感度為95%,特異度為96%;CRC患者血漿CRNDE- h陽性率高達(dá)87%,而正常人只有7%。同樣研究發(fā)現(xiàn),在血清中CRNDE- h區(qū)分結(jié)直腸良性病變和健康者的敏感度為70.3%,特異度為94.4%[29]。因此,CRNDE參與了CRC的發(fā)生發(fā)展,可能成為一種無創(chuàng)性的診斷CRC的新型生物學(xué)標(biāo)記物。
2.4同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA,HOTAIR)定位于12q13.13,是Rinn等[30]在11種成纖維細(xì)胞中分析出來的世界上第一個(gè)具有反式轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用的lncRNA。HOTAIR的作用機(jī)制較多,可以調(diào)控Wnt,PI3K和Akt等信號(hào)通路,促進(jìn)細(xì)胞增殖;可以結(jié)合PRC2復(fù)合物至特異基因區(qū)域,引起組蛋白H3K27甲基化;也可結(jié)合LSD1/CoREST/REST抑制復(fù)合物,引起H3K4去甲基化,最終通過染色體修飾引起基因沉默[11]。Kogo等[31]研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR在CRC組織中的表達(dá)水平明顯上升,尤其是伴有肝轉(zhuǎn)移的Ⅳ期CRC組織,且與侵犯的深度、淋巴結(jié)和器官轉(zhuǎn)移、腫瘤組織血管侵犯等密切相關(guān)。Svoboda等[32]發(fā)現(xiàn)組織中HOTAIR區(qū)別結(jié)直腸癌患者與健康者的靈敏度為67%,特異度為92.5%,且患者血中HOTAIR表達(dá)同樣高于健康者,并與死亡率相關(guān)。HOTAIR作為結(jié)直腸癌及其肝轉(zhuǎn)移的標(biāo)記物已經(jīng)應(yīng)用于臨床,且其在預(yù)后等方面也具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。
2.5其他在CRC中異常表達(dá)的lncRNA還有很多,如lncRNAUCA1,RP11- 462C24.1,lincRNA- P21,SLC25A25- AS1,lncRNA- ATB等,但在CRC診斷中的作用還需更多研究加以證實(shí)[33]。同樣研究發(fā)現(xiàn),多個(gè)lncRNA或與miRNA,CEA等聯(lián)合檢測(cè)可以有效地提高診斷CRC的特異度和靈敏度[34,35]。隨著研究的深入,血液外泌體來源的lncRNA在CRC的診斷中得到快速發(fā)展,其診斷比血液中的lncRNA更準(zhǔn)確,有望替代血液lncRNA成為新一代的CRC標(biāo)志物[29]。
CRC目前還沒有直接治愈的方法,無創(chuàng)快速的檢測(cè)方法和檢測(cè)指標(biāo)是CRC治療中的中心環(huán)節(jié),能夠早期發(fā)現(xiàn)是采取相應(yīng)治療措施提高患者生存的關(guān)鍵。近年來,CRC相關(guān)的不同種類的新的lncRNA不斷被發(fā)現(xiàn),其在CRC的發(fā)生、發(fā)展、侵襲等多個(gè)方面發(fā)揮的重要調(diào)控作用也被進(jìn)一步闡明。異常表達(dá)的lncRNA有望成為CRC預(yù)防、診斷、預(yù)后和治療的新型生物學(xué)檢測(cè)指標(biāo)。但是,lncRNA作為CRC診斷指標(biāo)正式應(yīng)用于臨床尚有許多需要解決的難題,如lncRNA在CRC中的作用機(jī)制尚未完全明確;與CRC特異度、敏感度高的相關(guān)的lncRNA有待繼續(xù)發(fā)現(xiàn);其在血液、尿液、糞便等中的穩(wěn)定性如何,在血液、尿液以及糞便中檢測(cè)出的差異表達(dá)lncRNA對(duì)于CRC診斷有何臨床價(jià)值;此外lncRNA與DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳學(xué)指標(biāo)的聯(lián)合檢測(cè)是否更能提高診斷效率等,這些問題尚需進(jìn)一步的臨床研究加以證實(shí)。lncRNA在CRC中呈現(xiàn)的差異表達(dá),總結(jié)果為其作為CRC診斷可能的新型標(biāo)志物提供了部分實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。然而lncRNA種類繁多,在包括CRC在內(nèi)的多種腫瘤中的表達(dá)均出現(xiàn)有明顯的差異,不同類型以及不同標(biāo)本來源的lncRNA在CRC中的潛在診斷價(jià)值尚需大量細(xì)致深入的工作。
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