长链非编码RNA H19 在肿瘤中的研究进度
长链非编码RNA H19 在肿瘤中的研究进度 长链非编码RNA( long noncoding RNA，lncRNA) 是一类转录本长度大于 200 个核苷酸，缺乏开放阅读框，且不具备蛋白质编码功能的非编码RNA 分子。lncRNA 一直被视为基因组转录过程中所产生的垃圾序列。自从2002 年， Okazaki 等通过对小鼠的全长cDNA 文库测序发现并定义了lncRNA，以及Rinn 等研究发现， lncRNA HOTAIR 可参与调节机体的生长发育进程后， lncRNA 才逐渐受到重视。研究发现， lncRNA 具有较高的组织特异性，且能够从表观 遗传、转录及转录后水平调控基因的表达，从而广泛参与包括细胞生长、增殖以 及凋亡等进程。近年来，越来越多的研究表明， lncRNA 在多种肿瘤细胞中存 在明显的异常表达，这一现象引起了学者们的广泛关注，使得lncRNA 逐渐成为 继微小RNA ( microRNA，miRNA) 后的又一研究热点。
1 H19 简介 H19 位于人类染色体11p15. 5 上，全长2 500 bp，包括5个外显子及4 个 内含子，是最早被鉴定的印迹基因之一。H19 具有父系印记特性，选择性的表 达母源性等位基因，主要受其上游4 000 bp 处差异甲基化区( differentially methylatedregion，DMR) 富含CpG 岛的甲基化调控。H19 可调节胚胎的生长发 育，其在胚胎期表达升高，出生后在大部分组织及器官中被抑制，仅在心肌及骨 骼肌中保持较低的表达水平。H19 主要存在于细胞质中，以调节性RNA 或核糖 调节子的方式调控基因表达，且其第一个外显子可编码miR-675。近年来大量研 究发现，H19 在多种肿瘤中存在异常表达，其广泛地参与了肿瘤细胞分化、血 管生成及侵袭转移等进程，然而在不同的肿瘤中H19 表现出癌基因及抑癌基因 的双重特性。
2 H19 在肿瘤中的表达情况 2. 1 H19 高表达的肿瘤 大量研究表明，H19 在不同的肿瘤进程中发挥着不同的生物学特性。
Zhang 等研究发现，H19 在胃癌组织中表达水平明显增高，且与肿瘤淋巴结转 移程度明显相关，同时H19 高表达患者总体生存时间降低，可作为胃癌患者总 体生存时间的独立预测指标( P = 0. 042) 。Yang 等研究发现，H19 单核苷酸多 态性位点rs217727T、rs2839698T 与胃癌患者遗传易感性密切相关( P 分别为0. 008，0. 011) ，且与普通基因型相比，CT + TT rs217727 和CT + TT rs2839698 可显著增加胃癌患病风险( P 分别为0. 040，0. 033) 。Tsang 等研究证实，H19 是 miR-675 前体RNA，H19 /miR-675 在结直肠癌组织及细胞中均高表达，其可通 过抑制其下游抑癌基因( retinoblastoma，RB) 的表达，从而增强肿瘤细胞增殖和 形成。Vennin 等研究发现，高表达的H19 可通过miR-675 下调泛素连接酶E3 家 族( c-Cbl、Cbl-b) ，促进乳腺癌细胞增殖、迁移以及肿瘤的远端转移。Shi 等通 过实时定量PCR 发现H19 在神经胶质瘤组织中高表达，且与肿瘤分级明显相关;
细胞功能实验进一步发现，H19 可通过其衍生的miR-675 诱导神经胶质细胞侵 袭转移。Wang 等发现H19 在肾透明细胞癌组织及细胞系中高表达，沉默H19 后 可抑制癌细胞的增殖及侵袭转移能力。由此可知，H19 可作为肾癌患者不良预 后的独立预测因子及基因治疗的潜在靶点。Ma 等对胰腺癌中的H19 进行检测结 果显示，相对于癌旁组织，H19 在胰腺癌组织中的表达水平异常增高，且其表 达水平与胰腺癌侵袭转移明显相关，可作为胰腺癌发生远处转移的一个预测因子， 抑制H19 的表达可作为胰腺癌治疗的一个潜在靶点。Hernandez 等研究发现，肝 原位癌患者组织中H19 表达水平与血清中甲胎蛋白( AFP) 的表达水平密切相关， 且H19 衍生的miR-675 在肝癌细胞中的高表达可增强细胞的生长、增殖和聚集 能力。Lv等发现，黄曲霉素B1 可上调肝癌细胞系HepG2 中H19的表达水平，从 而促进肿瘤细胞的生长和侵袭能力，而敲减H19 可以逆转黄曲霉素对肿瘤细胞 的促进作用。H19 除在上述肿瘤中存在异常高表达外，同时在膀胱癌、宫颈癌、 卵巢癌、食管癌、绒毛膜癌等肿瘤中表达增高，参与肿瘤的发展进程，并与患者 不良预后相关。
2. 2 H19 低表达的相关肿瘤作为印记基因网络反式调控 因子的H19 除了在肿瘤的进程中起促进作用外，其以复杂的生物学特性 在前列腺癌、肝癌、肾母细胞瘤( Wilms 瘤) 等肿瘤中呈低表达，表现出抑癌基 因的特性。Zhu 等研究发现，H19 可抑制前列腺上皮细胞的迁移能力，而此过 程又与miR-675 密切相关，分析发现H19 主要通过miR-675 发挥作用。H19 /miR-675 轴可抑制前列腺癌细胞转移，有望成为进展期前列腺癌的诊断及治疗 靶点。H19 除了在前面所述的在肝癌细胞和组织中高表达起促癌作用外，还可 抑制肝细胞癌进程，其在肝癌组织中的表达较癌旁组织降低，且H19 表达水平 与肝癌的预后明显相关。此外，H19 还可与miR-200家族竞争性结合，从而逆转 上皮间质转化( EMT) 进程，进而在体内外抑制肿瘤细胞转移。Soejima 等也发 现H19在Wilms 瘤中的表达下调，提示H19 可能具有抑制肿瘤进展的作用。
3 H19 在肿瘤中的表达调控机制鉴于H19 在多种肿瘤存在异常表达，且与患者不良预后紧密相关。随后， 多项研究进一步分析了H19 在肿瘤发生、发展中发挥生物学功能的分子机制， 发现H19 可通过表观遗传调控参与肿瘤进程，同时H19 可与多种癌基因及抑癌 基因( 如c-Myc、p53、HIF1- 以及TGF- 等) 相互作用，进而影响Wnt、P53、AKT 等信号通路;
H19 还可与miRNA 相互作用，在肿瘤细胞的生长、增殖、凋亡及 侵袭转移等进程发挥重要的调控作用。
3. 1 基因印记的调控 IGF2 是另一个发现较早的印记基因，与H19 属于同一个基因印记群，位 于H19 上游70 000 bp处。IGF2 为母系印记基因，与H19 共受基因上游差异甲基 化区( differentiallymethylatedregion，DMR) 的调控，DMR 差异甲基化是保证H19 母源单等位基因表达及IGF2 基因父源单等位基因的基础。研究发现，c -Myc 能 够与H19 母系等位基因DMR 附近的启动子区E-box 结合促进组蛋白乙酰化，进 而激活H19 启动子转录，从而调控H19 在肿瘤中的表达水平。研究表明，H19 /IGF2 印记异常与人类许多肿瘤的发生相关，印记丢失( loss of imprinting，LOI) 是其主要的致瘤方式。Gao 等发现H19 CBS6 区域高甲基化状态与IGF2的LOI 密切相关并导致IGF2 表达上调，高表达的IGF2 可促进肿瘤的复发、转移等进 程。
3. 2 H19 参与信号通路的调控 H19 能够通过Wnt /-catenin、PI3K/AKT、p53 等信号通路调控肿瘤发生、 发展。研究表明，Wnt 信号通路在胚胎发育及肿瘤进展中发挥重要的调控作用， 由遗传及表观遗传改变引起的Wnt 信号通路的异常激活与肿瘤的EMT 及侵袭 转移密切相关，如在膀胱癌中，高表达的H19 可通过抑制Nkd1 从而激活Wnt /-catenin 信号通路，促进肿瘤侵袭转移等恶性行为。此外，H19 能够通过诱导 EZH2 和H3K27 三甲基转移酶与Nkd1 启动子位点相结合，促进Nkd1 启动子 H3K27 三甲基化，从而沉默Nkd1 的表达。Nkd1 作为Wnt /-catenin 信号通路中 关键的抑制因子，其表达降低将活化Wnt /-catenin 信号通路，进而导致E-钙黏蛋 白下调，促进肿瘤EMT 和侵袭转移进程。Matouk等研究发现，TGF- 能够激活 PI3K/AKT 信号通路，调控H19 和miR-675 的表达水平，从而诱导乳腺癌的EMT 进程。Lv 等在肝癌中发现，抑制H19 /miR-675 的表达，可上调AKT 蛋白，进 而激活PI3K/AKT 信号通路，激活后的PI3K/AKT 信号通路可抑制其下游靶基因 GSK-3 的表达，最终导致Cdc25A 上调，从而加快细胞周期进程，促进细胞侵 袭转移。Matouk 等发现，H19 也可作用于p53 及其下游靶基因参与p53 信号通路调控。缺氧条件下，缺氧诱导因子HIF1- 被激活，从而促使H19 表达上调， 但野生型的p53 可阻断这种效应。H19 还可通过作用p53 下调其下游靶基因Bax， 促进胃癌细胞增殖并抑制凋亡进程。
3. 3 H19 与miRNA 相互作用 H19 除了协同miR-675 参与多种肿瘤发生、发展进程中的调控作用外， 其还可以通过与miRNA 形成竞争内源性RNAs( competing endogenous RNAs， ceRNAs) 调控网络，从而参与肿瘤的进展。Ma 等研究发现，H19 能够与let-7 竞 争性结合let-7 下游靶基因HMGA2，从而促进胰腺癌的EMT 进程。此外，沉默 H19 能够抑制miR-200 家族并上调ZEB1 /ZEB2 的表达，从而在EMT 进程和肿 瘤侵袭转移中发挥至关重要的作用。同时，H19 表达水平还与蛋白质复合物 HnRNPU/PCAF/RNA 相关，其能够促进miR-200 启动子组蛋白H3 乙酰化从而 上调miR-200 家族在肿瘤中的表达水平，逆转肝癌的EMT 进程。Zhou 等研究 发现，H19 的表达水平还与miR-141 具有明显的相关性。MiR-141 能够特异性 结合H19 mRNA 结合位点，从而抑制H19 的表达水平，同时miR-141 也可以通 过调控H19 的下游靶基因拮抗H19 的癌基因作用;
另外，H19 也可调控miR-141 下游靶基因ZEB1 拮抗miR-141 功能，从而在胃癌的增殖和侵袭转移中发挥重要 作用。
4 总结及展望 大量研究表明H19 在肿瘤的发生、发展进程中发挥着至关重要的重要作 用。因此，了解H19 在不同肿瘤中的生物学功能，将为H19 作为肿瘤早期诊断 指标、基因治疗靶点及预后判断提供理论依据。然而，对H19 生物学功能的机 制研究还处于起步阶段，且发现的H19 上游及下游调控靶基因非常有限，其具 体的机制还需要进一步的完善。目前，对H19 的功能研究尚存在争议，在某些 肿瘤中H19 作为癌基因促进肿瘤细胞的生长、增殖、血管生成、侵袭转移等恶 性行为，而在部分肿瘤中H19 又作为抑癌基因发挥相反的生物学功能，甚至在 同一种肿瘤中H19 发挥着抑癌及促癌基因的双重作用，因此对于H19 具体的生 物学功能机制还需进一步深入探究。总之，通过对包括H19 在内lncRNAs 的深 入研究，将进一步拓展人们对肿瘤病因发病学的认识，为肿瘤的预防、诊断、预 后判断及基因治疗提供理论依据。