任子瑞,徐登飛,倉(cāng)順東

(河南大學(xué)人民醫(yī)院/河南省人民醫(yī)院 腫瘤中心,河南 鄭州 450003)

惡性腫瘤是威脅人類生命安全的世界性疾病,全球癌癥新發(fā)率及病死率正在日益增長(zhǎng)[1]。目前,早期篩查和診斷癌癥的技術(shù)十分有限,許多患者臨床確診時(shí)已處于疾病的中晚期,這是導(dǎo)致癌癥高病死率及不良預(yù)后的主要原因[2]。因此,探索有效的早期生物標(biāo)志物是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一類長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸,缺少蛋白編碼能力的RNA轉(zhuǎn)錄本[3]。越來(lái)越多的研究證實(shí),lncRNA參與多種與腫瘤形成和發(fā)展的生物學(xué)過(guò)程,包括表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、蛋白質(zhì)修飾和調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡等[4]。配對(duì)盒基因8反義RNA1(paired box gene 8 antisense strand 1,PAX8-AS1)是新近發(fā)現(xiàn)的lncRNA,通過(guò)發(fā)揮促癌或抑癌作用調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲和耐藥性,與患者的總生存率及預(yù)后密切相關(guān)。本綜述旨在總結(jié)PAX8-AS1在多種惡性腫瘤中的作用及機(jī)制,為惡性腫瘤的篩查、診斷及治療提供新的潛在靶點(diǎn)。

1 PAX8-AS1簡(jiǎn)介

lncRNA PAX8-AS1是配對(duì)盒基因PAX8的反義轉(zhuǎn)錄物,位于PAX8上游的2q13染色體[5]。PAX8是配對(duì)盒結(jié)構(gòu)域基因家族的成員之一,定位于2q14.1染色體,參與胚胎發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化,在多種癌癥中異常表達(dá)[6]。PAX8-AS1作為PAX8的反義RNA,存在PAX8-ASI-N和PAX8-AS1:28兩種不同的亞型。近年研究顯示PAX8-AS1與甲狀腺癌[7]、乳腺癌[8]、宮頸癌[5]、子宮內(nèi)膜癌[9]、急性白血病[10]、皮膚黑色素瘤[11]、腎上腺皮質(zhì)癌[12]、肝細(xì)胞癌[13]等多種癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。PAX8-AS1在惡性腫瘤中的作用機(jī)制主要有2個(gè)方面:(1)作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)結(jié)合miRNA進(jìn)而調(diào)控mRNA的基因表達(dá);(2)通過(guò)單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)識(shí)別基因調(diào)控的遺傳變異。

2 PAX8-AS1作為ceRNA在癌癥中的作用

ceRNA假說(shuō)認(rèn)為,lncRNAs與mRNAs中含有microRNA(miRNA,21～24個(gè)堿基對(duì))反應(yīng)元件,以此競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA調(diào)節(jié)彼此的表達(dá)[14]。miRNA是一種短的非編碼RNA,通過(guò)靶向mRNAs的3’非翻譯區(qū)調(diào)節(jié)基因的表達(dá),lncRNA可以作為ceRNA通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)共享的miRNA進(jìn)而調(diào)節(jié)mRNA的翻譯和基因表達(dá)[15]。ceRNA網(wǎng)絡(luò)展示了詳細(xì)的遺傳失調(diào)圖景,為尋找惡性腫瘤有效的潛在靶點(diǎn)提供了理論依據(jù)。

2.1 PAX8-AS1與甲狀腺癌甲狀腺癌是常見(jiàn)的內(nèi)分泌惡性腫瘤,其中甲狀腺乳頭狀癌占全部甲狀腺癌的85%以上[16]。研究發(fā)現(xiàn)PAX8-AS1在甲狀腺癌組織中表達(dá)下調(diào),過(guò)表達(dá)PAX8-AS1可以延長(zhǎng)甲狀腺癌患者的總生存時(shí)間和無(wú)復(fù)發(fā)生存時(shí)間[7]。隨著對(duì)PAX8-AS1研究的不斷深入,Zhou等[17]發(fā)現(xiàn)PAX8-AS1在甲狀腺乳頭狀癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào),PAX8-AS1低表達(dá)與甲狀腺乳頭狀癌患者的不良預(yù)后顯著相關(guān)。過(guò)表達(dá)PAX8-AS1可以增加caspase-3和bax凋亡蛋白的表達(dá)水平,促進(jìn)甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的凋亡,抑制甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的增殖。熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證實(shí)PAX8-AS1與miR-96-5p有相應(yīng)的結(jié)合位點(diǎn),miR-96-5p在甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),敲除miR-96-5p后甲狀腺乳頭狀癌的增殖受到抑制,可促進(jìn)甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的凋亡。基于此基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)miR-96-5p可以直接靶向PKN2基因,沉默PKN2基因可逆轉(zhuǎn)PAX8-AS1對(duì)甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞抑制增殖和促進(jìn)凋亡的作用[17]。

PAX8-AS1:28是由Zhang等[18]發(fā)現(xiàn)的PAX8-AS1的新亞型。研究發(fā)現(xiàn),PAX8-AS1:28在甲狀腺乳頭狀癌和細(xì)胞中呈低表達(dá),過(guò)表達(dá)PAX8-AS1:28可以抑制甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的增殖[18]。MYC是常見(jiàn)的原癌基因,可促進(jìn)多種癌癥細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[19]。沉默MYC上調(diào)了PAX8-AS1:28的表達(dá),抑制了甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的增殖;過(guò)表達(dá)MYC使PAX8-AS1:28的表達(dá)降低,促進(jìn)了甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的增殖。這些結(jié)果表明,PAX8-AS1在甲狀腺癌中發(fā)揮抑癌作用,可以通過(guò)PAX8-AS1/miR-96-5p/PKN2軸和調(diào)控MYC基因的表達(dá)抑制甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展。

2.2 PAX8-AS1與乳腺癌乳腺癌是女性疾病高病死率的主要原因之一[20]。有研究報(bào)道了硫鳥嘌呤在乳腺癌中的潛在作用,硫鳥嘌呤可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期,使細(xì)胞停滯在G2/M期,進(jìn)而抑制細(xì)胞的增殖[21]。硫鳥嘌呤可阻斷MAPK、PI3K-Akt等信號(hào)通路,并下調(diào)相關(guān)腫瘤樞紐基因的表達(dá)[22]。PAX8-AS1是受硫鳥嘌呤影響的主要lncRNA,經(jīng)硫鳥嘌呤誘導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞中PAX8-AS1的表達(dá)下調(diào)。miR-16-5P與miR-335-5p上有PAX8-AS1的結(jié)合位點(diǎn),PAX8-AS1能通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-16-5p與miR-335-5p下調(diào)ACTN4、ERGE、FLNA和FLNB基因的表達(dá),進(jìn)而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖,延長(zhǎng)患者的總生存期[8]。

AK126431位于染色體2q14.1,Yu等[23]將其命名為PAX8-AS1-N,與PAX8-AS1的其他亞型相比,PAX8-AS1-N具有不同的啟動(dòng)子,在乳腺癌組織及細(xì)胞中表達(dá)下調(diào),其低表達(dá)與患者的總體生存率降低相關(guān)。過(guò)表達(dá)PAX8-AS1-N不僅增加乳腺癌細(xì)胞的凋亡,還導(dǎo)致細(xì)胞G1期停滯,抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖能力,此外異種移植瘤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了敲除PAX8-AS1-N后小鼠的成瘤能力增強(qiáng)[23]。MiR-17-5p已被證實(shí)在包括乳腺癌的多種癌癥中作為miRNA發(fā)揮致癌作用[24],進(jìn)一步機(jī)制研究發(fā)現(xiàn),PAX8-AS1-N通過(guò)特異性結(jié)合miR-17-5p上調(diào)抑癌基因PTEN、CDKN1A和ZBTB4的表達(dá),進(jìn)而抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。這些結(jié)果表明,PAX8-AS1在乳腺癌中發(fā)揮抑癌作用,可以通過(guò)lncRNA/miRNA/mRNA軸抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。

2.3 PAX8-AS1與子宮內(nèi)膜癌子宮內(nèi)膜癌中超過(guò)50%的患者在手術(shù)或放射治療后面臨復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[25]。因此探索與復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的生物標(biāo)志物對(duì)子宮內(nèi)膜癌的治療是十分重要的。Wang等[9]研究發(fā)現(xiàn)PAX8-AS1在復(fù)發(fā)的子宮內(nèi)膜癌患者中表達(dá)上調(diào),其高表達(dá)與患者的高復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和無(wú)復(fù)發(fā)生存期縮短相關(guān)。通過(guò)構(gòu)建與復(fù)發(fā)的子宮內(nèi)膜癌相關(guān)的共表達(dá)或ceRNA網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)hsa-miR-4461是在子宮內(nèi)膜癌中差異表達(dá)的miRNA,可以直接靶向TNIK基因調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜癌的進(jìn)展。Zhang等[26]研究發(fā)現(xiàn)TNIK基因高表達(dá)與TNM分期增高、總生存期和無(wú)復(fù)發(fā)生存期縮短相關(guān)。TNIK基因在復(fù)發(fā)的子宮內(nèi)膜癌中表達(dá)上調(diào),與PAX8-AS1的表達(dá)呈正相關(guān),與hsa-miR-4461的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[9]。這表明PAX8-AS1可以作為ceRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合hsa-miR-4461上調(diào)TNIK基因的表達(dá),導(dǎo)致子宮內(nèi)膜癌患者面臨高復(fù)發(fā)和無(wú)復(fù)發(fā)生存期縮短的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 PAX8-AS1與急性髓系白血病急性髓系白血病是起源于骨髓原始細(xì)胞或未能正常分化的前粒細(xì)胞的血液惡性腫瘤,患者的5 a生存率僅有28.3%,并且隨著年齡的增加發(fā)病率呈上升趨勢(shì)[27]。Guo等[28]研究證實(shí),復(fù)發(fā)是急性髓系白血病患者具有預(yù)后意義的獨(dú)立因素, PAX8-AS1的表達(dá)水平與急性髓系白血病患者的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。WT1基因在急性髓系白血病中高表達(dá),已被證實(shí)是該病的一個(gè)治療靶點(diǎn),PAX8-AS1通過(guò)調(diào)節(jié)PAX8的表達(dá)進(jìn)而調(diào)控WT1的表達(dá),提示PAX8-AS1與急性髓系白血病的發(fā)病有關(guān)[28-29]。

阿霉素是治療急性髓系白血病的一線化療藥物,患者的預(yù)后不良多數(shù)由于出現(xiàn)藥物耐藥所致[30]。Song等[31]研究發(fā)現(xiàn),PAX8-AS1在急性髓系白血病中表達(dá)上調(diào),在難治性或復(fù)發(fā)性急性髓系白血病和經(jīng)阿霉素誘導(dǎo)耐藥的癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)更為明顯。過(guò)表達(dá)PAX8-AS1導(dǎo)致抗凋亡蛋白bcl-2蛋白水平增加,凋亡蛋白bax、caspase-3表達(dá)水平下降,這表明PAX8-AS1表達(dá)增強(qiáng)可以抑制急性髓系白血病細(xì)胞的凋亡。研究還發(fā)現(xiàn)PAX8-AS1具有與miR-378G互補(bǔ)的結(jié)合位點(diǎn),ERBB2是miR-378G直接靶向的mRNA,上調(diào)PAX8-AS1的表達(dá)可以通過(guò)miR-378G/ERBB2軸促進(jìn)急性髓系白血病細(xì)胞增殖,抑制細(xì)胞凋亡,同時(shí)增加細(xì)胞的化療耐藥性[31]。

2.5 PAX8-AS1與皮膚黑色素瘤皮膚黑色素瘤起自皮膚表皮基底層產(chǎn)生黑素的細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化,該疾病的高病死率是由于大多數(shù)患者臨床確診時(shí)已經(jīng)處于疾病的中晚期,因此鑒定生物標(biāo)志物對(duì)皮膚黑色素瘤的早期診斷和治療尤為重要[32-33]。Jiang等[11]研究發(fā)現(xiàn),PAX8-AS1在皮膚黑色素瘤中表達(dá)下調(diào),其低表達(dá)提示患者預(yù)后不良,與患者的低生存率和腫瘤進(jìn)展轉(zhuǎn)移相關(guān)。通過(guò)Starbase和GSCALite數(shù)據(jù)庫(kù)分析得出PAX8-AS1是miR-92a-3p的上游lncRNA,miR-92a-3p可以直接靶向IFIT2基因的表達(dá),miR-92a-3p與IFIT2之間呈負(fù)調(diào)控關(guān)系。這表明PAX8-AS1在皮膚黑色素瘤中發(fā)揮抑癌作用,可以通過(guò)PAX8-AS1/miR-92a-3p/IFIT2軸抑制黑色素瘤的發(fā)生發(fā)展。

2.6 PAX8-AS1與腎上腺皮質(zhì)癌腎上腺皮質(zhì)癌是一種罕見(jiàn)的侵襲性腎上腺皮質(zhì)內(nèi)分泌腫瘤,據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者的5 a總體生存率不超過(guò)20%,手術(shù)是腎上腺皮質(zhì)癌唯一的根治方式,但術(shù)后仍有較高的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[34]。Subramanian等[12]分析腎上腺皮質(zhì)癌樣本和正常腎上腺組織的基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫(kù),篩選出PAX8-AS1是與miR-335-5p相互作用的lncRNA,hsa-miR335-5p是與BIRC5基因相互作用的miRNA。hsa-miR335-5p在腎上腺中表達(dá)下調(diào),已被證實(shí)與多種癌癥的轉(zhuǎn)移和侵襲有關(guān)[35]。BIRC5又被稱為生存素,與多種癌癥的細(xì)胞凋亡和免疫途徑相關(guān),研究發(fā)現(xiàn)BIRC5在腎上腺癌中表達(dá)上調(diào),并與患者的總體生存率相關(guān)[36]。因此,確定BIRC5/miR335-5p/PAX8-AS1軸與疾病的總體生存期縮短相關(guān),這為腎上腺皮質(zhì)癌患者的預(yù)后提供了新的治療靶點(diǎn)。

3 PAX8-AS1的SNP在癌癥中的作用

SNP是指基因組DNA序列中由于單個(gè)核苷酸的突變而引起的多態(tài)性,是人類可遺傳變異中常見(jiàn)的類型,占所有已知多態(tài)性的90%以上,在人類基因組中廣泛存在[37]。全基因組關(guān)聯(lián)研究已經(jīng)確定了與人類癌癥相關(guān)的多個(gè)SNPs,可以通過(guò)影響附近基因的表達(dá)水平而參與癌癥的發(fā)展[38]。表達(dá)數(shù)量性狀基因座(expression quantitative trait loci,eQTL)分析將這些有效的SNPs與基因表達(dá)等分子表型進(jìn)行整合,用于識(shí)別影響基因調(diào)控的遺傳變異[39-40]。

3.1 PAX8-AS1與宮頸癌宮頸癌的主要高危因素是感染人類乳頭狀瘤病毒,遺傳易感因素可以增加感染風(fēng)險(xiǎn),促進(jìn)宮頸癌的發(fā)展[41]。全基因組關(guān)聯(lián)研究確定了位于6q21、4q12和17q12的宮頸癌eQTLs,但有效的SNPs只解釋了一部分遺傳性[42]。因此有必要進(jìn)一步探索宮頸癌的缺失遺傳性,以確定這種疾病的高危個(gè)體。PAX8是一種腎系轉(zhuǎn)錄因子,在多種腫瘤中異常表達(dá),PAX8-AS1是PAX8的潛在調(diào)控因子,PAX8-AS1中的2個(gè)SNP rs4848320和rs1110839可能代表PAX8的eQTL[5]。Han等[5]收集宮頸癌病例及正常對(duì)照者的信息進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)與無(wú)變異基因的單倍型相比,PAX8-AS1上的rs4848320變異等位基因T和rs1110839變異等位基因G所致的宮頸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)顯著降低,這為PAX8-AS1成為宮頸癌新的易感標(biāo)志物提供了證據(jù)。

3.2 PAX8-AS1與肝細(xì)胞癌肝癌是全球第五大常見(jiàn)的惡性腫瘤,也是第四大惡性腫瘤的相關(guān)致死原因,其中肝細(xì)胞癌占全部原發(fā)性肝癌的80%以上[43]。越來(lái)越多的研究關(guān)注識(shí)別分子生物標(biāo)志物,因?yàn)榉肿由飿?biāo)志物可用來(lái)指導(dǎo)癌癥患者的個(gè)體化治療并改善預(yù)后。Ma等[13]在調(diào)整了性別、年齡、飲酒、吸煙、肝癌的巴塞羅那分期、化療或肝動(dòng)脈栓塞術(shù)等因素后,采用Cox回歸分析風(fēng)險(xiǎn)模型對(duì)未接受手術(shù)治療的乙肝病毒陽(yáng)性肝細(xì)胞癌患者進(jìn)行生存分析,結(jié)果顯示PAX8-SA1上的rs1110839GT/GG基因型和rs4848320CT/TT基因型影響了肝細(xì)胞癌患者的預(yù)后;且在巴塞羅那-C分期和接受化療和肝動(dòng)脈栓塞術(shù)的患者中,rs1110839和rs4848320的聯(lián)合作用更加顯著。這些結(jié)果提示PAX8-AS1的rs1110839和rs4848320基因位點(diǎn)極有可能是肝細(xì)胞癌生存的易感標(biāo)志物。

3.3 PAX8-AS1與急性淋巴細(xì)胞白血病急性淋巴細(xì)胞白血病在兒童惡性腫瘤中十分常見(jiàn),超過(guò)50%的患者會(huì)出現(xiàn)肝脾腫大,同時(shí)伴有反復(fù)感染、疲勞、淋巴結(jié)腫大和皮疹[44]。通過(guò)分析兒童急性淋巴細(xì)胞白血病患者和對(duì)照健康兒童病例,發(fā)現(xiàn)PAX8-AS1中的SNPrs4848320和rs6726151基因變異增加了兒童急性淋巴細(xì)胞白血病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)估PAX8-AS1基因多態(tài)性與患者臨床信息的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)rs4848320與性別顯著相關(guān),CT基因型可以降低女性患急性淋巴細(xì)胞白血病的風(fēng)險(xiǎn),rs6726151基因突變被證實(shí)與器官腫大和淋巴結(jié)病相關(guān)[10]。這表明PAX8-AS1可以作為預(yù)測(cè)急性淋巴細(xì)胞白血病發(fā)病的危險(xiǎn)因素。

4 總結(jié)與展望

隨著人類基因組學(xué)研究的不斷深入,lncRNA PAX8-AS1在人類惡性腫瘤中的作用機(jī)制受到了廣大學(xué)者的關(guān)注。PAX8-AS1在多數(shù)惡性腫瘤中異常表達(dá),通過(guò)不同的作用機(jī)制調(diào)控疾病的進(jìn)展。在甲狀腺癌、乳腺癌、皮膚黑色素瘤、急性髓系白血病、腎上腺皮質(zhì)癌和子宮內(nèi)膜癌中,PAX8-AS1通過(guò)作為ceRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA調(diào)節(jié)mRNA的基因表達(dá),進(jìn)而調(diào)控癌細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲和耐藥性。在宮頸癌、肝細(xì)胞癌和急性淋巴細(xì)胞白血病中,PAX8-AS1的SNPs位點(diǎn)能夠識(shí)別癌癥基因調(diào)節(jié)的遺傳變異,調(diào)控癌癥的發(fā)生發(fā)展(表1)。尋找更具敏感性和特異性的生物標(biāo)志物是提高惡性腫瘤生存率的重要目標(biāo),PAX8-AS1在癌癥的預(yù)測(cè)、診斷、治療及預(yù)后方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。但目前,關(guān)于PAX8-AS1作為ceRNA調(diào)控基因表達(dá)的進(jìn)一步深入機(jī)制和其SNP位點(diǎn)的生物學(xué)功能尚不明確,這是未來(lái)需要繼續(xù)探索的問(wèn)題。

表1 LncRNA PAX8-AS1在惡性腫瘤中的作用機(jī)制