HOXA11-AS在恶性肿瘤中的表达及作用研究

鲁首男，战铁翔，苏志雷，符 稳，邰 升，姜兴明

(哈尔滨医科大学附属第二医院胆胰外科，哈尔滨 150086)

长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是长度大于200个核苷酸的一类非编码RNA[1-4]。LncRNA可以通过调控染色质状态和基因活性、调控基因表达和调控细胞核域结构等途径在肿瘤的发生发展中起重要作用[5-6]。尽管手术技术、放化疗方案和靶向药物等治疗方法有了很大的改进，但癌症仍然是一个严重的全球公共卫生问题[7]。因此，为了更好地控制癌症，寻找用于早期诊断和预后的新型生物标志物是必要的。长链非编码RNA HOXA11反义RNA(HOXA11-AS)是近年来被发现的能够促进肿瘤增殖与转移的lncRNA，并且与肿瘤的侵袭能力和预后密切相关[8-9]。本文简要综述lncRNA HOXA11-AS在恶性肿瘤中的研究现状。

1 HOXA11-AS概述

长链非编码RNA HOXA11反义RNA(lncRNA HOXA11-AS)(也称为HOXA11S，HOXA-AS5，HOXA11AS，HOXA11-AS1或NCRNA00076)，是位于染色体7p15.2上的长度为3885nt的同源盒(HOX)家族基因的成员[10-11]。HOXA11-AS在小鼠胚胎cDNA文库中首次被发现[12-13]。随着研究的深入，lncRNA HOXA11-AS相继在人宫颈癌细胞、神经胶质瘤细胞等恶性肿瘤细胞中被发现，并且表示HOXA11-AS的表达水平与肿瘤的进展和预后密切相关。近年来研究发现HOXA11-AS在肿瘤细胞的基因调控和细胞周期进展等方面都发挥着重要作用。

2 HOXA11-AS与恶性肿瘤

2.1 HOXA11-AS与神经胶质瘤

研究发现HOXA11-AS与神经胶质瘤的生长与转移有着密切的关系。有学者认为HOXA11-AS能够成为神经胶质瘤分级与分型的标志物。在高级别神经胶质瘤(III-IV级)组织中的HOXA11-AS表达水平显著高于低级别神经胶质瘤(I-II级)组织；在神经胶质瘤分型中经典亚型和间充质亚型中的HOXA11-AS表达水平也明显高于神经亚型和前体亚型。在预后方面，HOXA11-AS的表达水平与胶质瘤患者的生存率显著相关，并且经过统计学分析表示HOXA11-AS是神经胶质瘤的独立预后因子。有学者发现HOXA11-AS可以通过改变细胞周期相关蛋白的表达来调节细胞周期进程。HOXA11-AS的过表达能够上调细胞周期G1/S转换所需的细胞周期素依赖性激酶4(cyclin-dependent kinases 4, CDK4)、CDK2、Cyclin D1和Cyclin E，而抑制细胞周期蛋白依赖性激酶p16、p21和p27被下调。进行进一步细胞实验发现HOXA11-AS能够通过2种不同的途径调节细胞周期。Cui等[14]提出HOXA11-AS/miR-140-5p轴能够对胶质瘤的生长进行调节。MiR-140-5p直接作用于HOXA11-AS 3’-非翻译区(untranslated region, UTR)直接调节HOXA11-AS的表达，并与HOXA11-AS表达呈负相关。外源性下调HOXA11-AS表达能够抑制肿瘤细胞的增殖、凋亡以及正常细胞周期的进行，而使用miR-140-5p抑制剂后可使HOXA11-AS的表达恢复正常并且解除对细胞增殖、细胞凋亡和细胞周期阻滞的抑制作用。另一条途径是通过调节miR-214-3p/果蝇zeste基因增强子同源物2(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)轴来促进神经胶质瘤的细胞生长和转移。低表达的HOXA11-AS对神经胶质瘤细胞生长的抑制作用可通过抑制miR-214-3p的表达得到部分恢复，并且抑制miR-214-3p的表达很大程度上消除了HOXA11-AS的小干扰RNA(small interfering RNA, siRNA)在肿瘤细胞中诱导的迁移和侵袭的抑制作用。过表达miR-214-3p显著降低神经胶质瘤细胞中EZH2的mRNA和蛋白质表达水平，并且EZH2的表达与胶质瘤组织中HOXA11-AS的表达呈正相关，与miR-214-3p的表达呈负相关。这些证据表明HOXA11-AS可以通过miR-214-3p在胶质瘤中调节EZH2的表达从而促进神经胶质瘤的细胞生长和转移[15-16]。Zhang等[17]研究发现：HOXA11-AS能够调控胶质瘤肿瘤细胞的干细胞特性，外源性过表达HOXA11-AS能够促进肿瘤细胞的成球能力并上调干细胞特性相关转录因子Oct4/Sox17/Sox2的表达；体内实验中沉默HOXA11-AS后裸鼠移植瘤的生长受到抑制，并且肿瘤干细胞标志物的表达也呈下降趋势。Yang等[18]也得到了与上述相似的实验结果，并进一步指出胶质瘤中HOXA11-AS通过负向抑制miR-124-3p的表达来调控肿瘤细胞的恶性生物学行为能力。

2.2 HOXA11-AS与胃癌

HOXA11-AS在胃癌(gastric cancer, GC)中同样起着重要作用。统计学研究发现GC患者中较高的HOXA11-AS表达水平与肿瘤大小、肿瘤的分化程度、病理分期和淋巴结转移呈正相关，且HOXA11-AS高表达组3年总生存率和无进展生存率都低于低表达组[19]。通过动物实验，Liu等[20]发现HOXA11-AS低表达组收集的肿瘤组织具有较少的Ki-67阳性细胞，而HOXA11-AS过表达组具有更多的Ki-67阳性细胞。这表示HOXA11-AS的上调能够促进肿瘤细胞的迁移和侵袭能力。在细胞实验中，Sun等[21]发现HOXA11-AS可以同时结合多梳抑制复合体2(polycomb repressive complex 2, PRC2)等，并在转录水平上调节蛋白酶丝氨酸8(protease serine 8, PRSS8)和kruppel样因子2(Kruppel-like factor 2, KLF2)。HOXA11-AS同时也作为细胞质中miR-1297的竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)，并且与miR-1297结合来促进其对EZH2 mRNA的抑制，导致EZH2蛋白水平升高。随后EZH2蛋白能够进入细胞核，HOXA11-AS可以进一步募集EZH2蛋白来抑制PRSS8和KLF2的转录。减少的PRSS8蛋白可以进一步刺激β-连环蛋白(β-catenin)增多。该反馈环将导致PRSS8和KLF2的丧失以及β-catenin的持续高表达，其最终促进GC细胞增殖和侵袭。另外有研究发现HOXA11-AS能够影响细胞周期，用si-HOXA11-AS转染的肿瘤细胞在G1/G0期有明显的细胞周期停滞，但其具体机制尚不清楚有待进一步阐明。

2.3 HOXA11-AS与结直肠癌

最近研究证实，HOXA11-AS与结直肠癌(colorectal cancer, CRC)的侵袭和转移有着密切的关系。HOXA11-AS过表达能显著加速细胞迁移，且HOXA11-AS siRNA转染至肿瘤细胞后能够显著减少细胞迁移。进一步研究发现，在结直肠癌细胞中miR-125a-5p能够直接结合HOXA11-AS，HOXA11-AS的过表达显着降低结直肠癌细胞中miR-125a-5p的表达，而miR-125a-5p能够靶向调节蛋白精氨酸脱亚氨酶2(protein-arginine deiminase 2, PADI2)的表达，二者同样呈负相关关系。这就表示HOXA11-AS的过表达能够显著降低结直肠癌细胞中miR-125a-5p的表达从而提高PADI2的表达，三者有着密切的关联。进一步实验证实，PADI2 siRNA转染能显着减少细胞迁移并降低肿瘤细胞的侵袭能力[22-23]。综上，通过HOXA11-AS/miR-125a-5p/PADI2调控网络能够调节结直肠癌的转移及侵袭能力，这为治疗和预防结直肠癌转移找到了新的治疗靶点。另外，HOXA11-AS与CRC患者的淋巴结转移、TNM分期、肿瘤大小和CEA水平同样显著相关。但具体的调节机制尚不明确，需要进一步研究。

2.4 HOXA11-AS与非小细胞肺癌

非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)是肺癌中最常见的一类肿瘤。有趣的是，在NSCLC中HOXA11-AS对肿瘤的促癌作用同样存在。HOXA11-AS在NSCLC组织中显着上调，是正常组织的2.38倍，并且HOXA11-AS的水平与NSCLC患者的预后呈正相关[24]。目前已知的促进NSCLC侵袭及转移的途径有两条，第一条途径是通过HOXA11-AS的过度表达抑制非小细胞肺癌中的miR-200b促进细胞上皮间质化(epithelial mesenchymal transition, EMT)。HOXA11-AS过表达时，能与细胞中的与EZH2和DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase 1, DNMT1)相互作用来抑制miR-200b的表达从而促进细胞的EMT过程，直接表现为锌指E-盒结合同源异形盒1(zinc finger E-box binding homeobox 1, ZEB1)、ZEB2、Snail和N-钙粘蛋白(N-cadherin)的mRNA和蛋白表达显着升高，而E-cadherin表达下降[25]；第二条途径是HOXA11-AS过表达能够降低miR-124的表达，从而使转录因子Sp1的水平升高[26]。而Sp1的水平高低与肿瘤细胞的侵袭能力呈正相关，这表示HOXA11-AS能够通过该途径提高肿瘤细胞的侵袭能力。另外有研究报道称HOXA11-AS与miR-642b相互作用也能影响NSCLC的生长，但具体调节方式与途径尚不清晰[27]。

2.5 HOXA11-AS与肝细胞癌

近年来有研究发现HOXA11-AS同样能够促进肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的发生发展。体外实验发现，HOXA11-AS在HCC组织中的表达水平明显升高，高于正常组织表达一倍以上，且高HOXA11-AS表达的患者的总体生存时间显著短于低表达的患者，而HOXA11-AS降低可显着抑制HCC细胞的肿瘤形成能力。进一步实验提示，HOXA11-AS能够携带PRC2到大肿瘤抑制激酶1(large tumor suppressor kinase 1, LATS1)启动子区域以抑制其转录，从而抑制HCC细胞增殖并促进细胞周期进展至G1/G0期以及凋亡[28]。Zhan等[29]认为HOXA11-AS抑制miR-214-3p的表达同样能够促进HCC细胞的增殖与侵袭能力，并且HOXA11-AS的过表达会促进EMT相关蛋白的过表达从而促进肿瘤的增殖与转移。另外Liu等[30]发现，HOXA11-AS能将EZH2募集到双特异性蛋白磷酸酶5(dual specificity protein phosphatase 5, DUSP5)的启动子上并抑制DUSP5的转录。而DUSP5是一种肿瘤抑制因子，它的转录抑制能够促进肿瘤的增殖，这为抑制HCC肿瘤生长提供一种新的思路。

2.6 HOXA11-AS与肾癌

Yang等[31]的研究发现，HOXA11-AS在肾癌肿瘤组织和肿瘤细胞系中呈异常上调表达，并且HOXA11-AS的表达水平与肾癌的临床晚期分期、肿瘤分期以及淋巴结转移密切相关。细胞实验中，外源性转染siRNA下调HOXA11-AS表达后能够抑制肿瘤细胞增殖和侵袭能力、阻滞细胞周期，EMT标志蛋白ZEB1、Snail1、N-cadherin的表达下降。进一步的机制研究证实，肾癌中HOXA11-AS通过内源性海绵吸附miR-146b-5p，阻断miR-146b-5p与其下游靶基因基质金属蛋白酶16(matrix metalloproteinase 16, MMP16)的3’-UTR结合，进而上调MMP16的表达来促进肿瘤细胞的侵袭能力(HOXA11-AS/miR-146b-5p/MMP16调控轴)。后续的体内实验也证实，下调HOXA11-AS的表达后，肾癌肿瘤细胞在体内的增殖能力受到明显抑制。

2.7 HOXA11-AS与其他恶性肿瘤

HOXA11-AS在其他肿瘤中同样存在高表达，但在不同的肿瘤中发挥不同作用的机制。Richards等[32]认为单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)能够影响HOXA11-AS抑制卵巢癌的生长；Kim等[33]的实验研究证实HOXA11-AS在宫颈癌中呈异常高表达，过表达的HOXA11-AS能够促进宫颈癌肿瘤细胞的增殖与侵袭转移能力，并调控肿瘤细胞的细胞干性及上皮间质化过程，同时HOXA11-AS可以作为宫颈癌患者整体生存的独立评估因素；骨肉瘤中发现：HOXA11-AS能够通过HOXA11-AS/miR-124-3p/ROCK1信号传导轴的相互作用促进骨肉瘤细胞的增殖[34-35]；Li等[36]研究发现HOXA11-AS通过调节EMT过程参与乳腺癌细胞的侵袭和转移；Lu等[37]研究认为HOXA11-AS可能通过抑制p21表达和扩增miR-124来提高眼色素层黑色素瘤细胞的增殖和侵袭能力。Sun等[38]的研究证实HOXA11-AS在食管鳞癌肿瘤组织和肿瘤细胞中均呈上调表达，其表达水平与肿瘤的组织学分级和淋巴结转移密切相关，低表达HOXA11-AS组患者的中位生存时间和中为无病生存时间均更长，并且HOXA11-AS的表达可以作为食管鳞癌患者预后的独立危险因素。此外，HOXA11-AS在头颈部鳞癌中同样为上调表达，并且与患者的总体生存率和无病生存率相关；外源性沉默HOXA11-AS表达后肿瘤细胞的迁移能力明显下降[39]。Zhao等[40]研究发现HOXA11-AS在顺铂耐药的肺腺癌(lung adenocarcinoma, LUAD)细胞内的表达明显升高，外源性抑制HOXA11-AS的表达后LUAD细胞的增殖和迁移能力下降、细胞凋亡增加、EMT过程受到阻滞，并且能够能提高LUAD细胞对顺铂的敏感性；该研究团队进一步指出HOXA11-AS是通过调控miR-454-3p/信号转导与转录激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3, STAT3)轴来促进LUAD细胞的顺铂耐药。

3 总结与展望

近年来lncRNA已成为近代遗传研究的新热点，越来越多的研究已经发现lncRNA在各种癌症类型中的失调，并且lncRNAs的异常表达实际上参与了癌症发展的各个阶段，包括癌症的发生，发展和转移。目前对于HOXA11-AS的认识有了很大的进步；现今认为HOXA11-AS能够对大多数肿瘤都有促癌作用，如神经胶质瘤、胃癌和非小细胞肺癌等，且作用机制与靶点不尽相同。但总体来说，对于HOXA11-AS的作用机制尚处于早期阶段，很多详细深入的研究尚需继续进行，如HOXA11-AS对于喉鳞状细胞癌的促癌机制尚不明确、HOXA11-AS与肿瘤化疗耐药及患者治疗后的反应关系研究等。但随着研究的深入，研究方法及技术的不断进步，终将探明HOXA11-AS对肿瘤增殖与转移的作用机制，HOXA11-AS也具有很大潜力能够成为疾病预防、诊断及治疗的新靶点。