长链非编码RNA TUG1在宫颈癌中的研究进展

Research Progress of Long Non-Coding RNA TUG1 in Cervical Cancer

摘要: 长链非编码RNA (lncRNA)是长度大于200 bp且无编码蛋白功能的RNA。研究发现lncRNA在转录、表观遗传学以及转录后水平等方面发挥重要的调控作用，调节机体的病理和生理过程。一些lncRNA在宫颈癌组织中异常表达，且在宫颈癌的发生过程中起到重要作用。而lncRNA TUG1也发现参与多种恶性肿瘤的发生发展，本文就lncRNA TUG1在宫颈癌发生、发展中的作用机制、治疗及预后进行综述。

Abstract: Long non-coding RNA (lncRNA) is RNA with a length greater than 200 bp and no protein-coding function. Studies have found that lncRNA plays an important regulatory role in transcriptional, ep-igenetic and post-transcriptional levels, and regulates the pathological and physiological processes of the body. Some lncRNAs are abnormally expressed in cervical cancer tissues and play an im-portant role in the development of cervical cancer. lncRNA TUG1 has also been found to be involved in the occurrence and development of a variety of malignant tumors. This paper reviews the mech-anism of action, treatment and prognosis of lncRNA TUG1 in the occurrence and development of cervical cancer.

1. 引言

宫颈癌，也称子宫颈癌，是女性生殖系统常见的恶性肿瘤之一，其发病年龄逐渐呈年轻化，严重威胁女性的生命健康 [1] ，是全球妇女中第四大常见癌症，每年有近60万例确诊病例，超过30万例死亡，持续性人类乳头瘤病毒(HPV)感染是宫颈癌的主要原因 [2] 。宫颈癌的发生是一个循序渐进的过程，起病初表现为宫颈上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasia, CIN)，经CIN1、CIN2、CIN3、早期浸润癌多个阶段最终发展成浸润癌 [3] 。研究发现，lncRNA是一类新型的肿瘤主调控因子，在细胞增殖、细胞分化、染色质重构、基因组剪接、表观遗传调控、转录等重要生物学过程中发挥着关键作用 [4] 。近年来，越来越多的lncRNA分子机制和调控网络的研究表明，lncRNA与肿瘤发生相关 [5] 。

长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是具有200多个核苷酸的异质性转录本，由于缺少所需长度的开放阅读框而不具备蛋白质编码能力，可以按照位置[如长基因间RNA (large intergenic noncoding RNA, lincRNA)]、结构[如环状RNA (circular RNA, circRNA)]、功能[如竞争性内源性RNA (competitive endogenous RNA, ceRNA)]和转录方向(如反义RNA)等进行分类 [6] 。研究发现长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)在宫颈癌的发生发展密切相关，如长链非编码RNA (lncRNA)浆细胞瘤变异易位1 (PVT1)在负调节miR-424中作为竞争性内源性RNA (ceRNA)或分子海绵的机制促进宫颈癌进展 [7] ，lncRNA NEAT1通过海绵状miR-9-5p促进宫颈癌细胞的生长 [8] ，lncRNA SNHG12通过调节miR-125b/STAT3轴促进宫颈癌的进展 [9] ，lncRNA SLC16 A1-AS1通过靶向miR-15a-5p调控子宫颈癌细胞增殖和侵袭 [10] 。

牛磺酸上调基因1 (taurine upregulated gene 1，TUG1，又称TI-227H，Linc00080和NCRNA00080)是长链非编码RNAs的一种，是位于chr22q12.2的7.1 kb基因，由四个外显子组成，首先发现于小鼠视网膜细胞中，是一种拼接的，多腺嘌呤化的RNA，其全长为6.7千碱基(bp)的RNA序列，其中大于82个氨基酸不编码任何开放阅读框 [11] 。近年研究显示，TUG1在多种恶性肿瘤中高表达，与肿瘤的发生、发展密切相关，如lncRNA TUG1通过WNT/catenin途径促进卵巢上皮癌细胞的增殖和侵袭 [12] ，lncRNA TUG1通过充当miR-26a的ceRNA促进前列腺癌的进展 [13] ，lncRNA TUG1通过表观遗传学上沉默p57来调节胃癌细胞增殖 [14] ，抑制lncRNA TUG1通过海绵转染miR-153抑制骨肉瘤细胞的增殖和细胞侵袭 [15] ，lncRNA TUG1的上调通过抑制miR-29c促进膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭 [16] ，lncRNA TUG1通过使miR-524-5p海绵化来介导DLX1表达作为竞争性内源RNA，从而调节口腔鳞状细胞癌的发展 [17] ，以上证明了TUG1参与多种癌症的发生发展。李永川 [18] 研究发现，宫颈癌患者血清lncRNA TUG1水平越高，患者的恶性程度越高，术后复发风险越大(P < 0.05)。夏艳 [19] 等人研究发现，宫颈癌患者的癌组织lncRNA TUG1表达水平高于配对的癌旁组织；lncRNA TUG1表达水平与FIGO分期和淋巴结转移正相关；lncRNA TUG1高表达是宫颈癌患者OS较差的独立预测因素。本文就lncRNA TUG1在宫颈癌发生、发展中的作用机制、治疗及预后进行综述。

2. 长链非编码RNA TUG1促进宫颈癌发生发展的机制

2.1. lncRNA TUG1在宫颈癌细胞中的高表达促进宫颈癌发展

Hui [20] 等人研究发现，利用RNA干涉技术沉默Hela细胞中TUG1的表达，通过荧光实时定量PCR (RT-QPCR)检测Hela细胞中TUG1的沉默效果；MTT法检测沉默TUG1对Hela细胞增殖的影响，流式细胞术检测TUG1对Hela细胞凋亡的影响，Transwell侵袭实验检测细胞侵袭能力的变化；通过沉默宫颈癌细胞系Hela中TUG1的表达，研究TUG1对宫颈癌细胞增殖、凋亡、侵袭的影响，发现沉默TUG1的表达后，宫颈癌细胞Hela的增殖受到明显抑制，而凋亡能力则显著增强，提示TUG1的异常高表达可以促进宫颈癌肿瘤的增长；此外还发现沉默Hela细胞中TUGI的表达，宫颈癌细胞Hela的侵袭能力明显受到抑制；进一步证明了TUG1与宫颈癌远处转移密切相关。

Hu等 [21] 人利用不同类型的宫颈癌细胞系，通过RNA干扰介导的基因敲除(失功能法)研究了TUG1的生物学功能，发现TUG1通过上调Bcl-2的表达，抑制caspase-3的活化，促进细胞增殖，减少细胞凋亡，从而在宫颈癌中起促进作用；而TUG1下调可显著抑制宫颈癌细胞的生长，诱导细胞凋亡；此外，还进行了体外试验，以评估TUG1的作用机制是否涉及EMT (上皮间充质转换)的影响，检查了EMT (上皮间充质转换)相关标记物、纤维连接蛋白、波形蛋白和细胞角蛋白的波动，在转染CaSki细胞后，这是一种小肠肠系膜转移性宫颈癌细胞系，带有siTUG1；与对照细胞相比，免疫印迹证实siTUG1干扰的CaSki细胞间充质标志物纤维连接蛋白和波形蛋白的蛋白表达明显抑制，而细胞角蛋白的表达则相反，细胞角蛋白是一种上皮标志物，因此可以推断TUG1通过调节宫颈癌上皮间充质转换(EMT)而促进细胞迁移和侵袭，因此，结果表明TUG1作为宫颈癌的重要癌基因。

2.2. TUG1和PUM2的相互作用促进宫颈癌发展

Duan等 [22] 人从64例宫颈癌患者中手术采集宫颈癌组织和邻近正常组织的样本，记录每个患者的病理数据，包括TNM分期和肿瘤；用定量实时聚合酶链反应(QRT-PCR)测定宫颈癌组织中TUG1的丰度高于邻近的正常组织，转染OETUG1可显著上调宫颈癌细胞TUG1水平，过度表达的TUG1刺激宫颈癌的活力和迁移率；为了揭示TUG1调控宫颈癌细胞活力和迁移能力的分子机制，找出了TUG1的靶基因PUM2，Pumilio (PUM)蛋白是一种核糖核酸结合蛋白(RBPs)，它通过与靶mRNA的3′-非翻译区(3′-UTR)结合，选择性地抑制基因表达 [23] 。PUM与Nanos形成复合物，Nanos通过识别3′-UTR中的“UGUAXAUA”Pumilio调节元件(PRE)与靶mRNA结合，并介导mRNA降解 [24] 。PUM2在宫颈癌组织中高表达，在宫颈癌组织中，TUG1和PUM2的表达水平呈正相关，在Hela和SiHA细胞中转染OETUG1后，PUM2的蛋白质和mRNA水平均上调，因此，PUM2在TUG1调控的宫颈癌进展中的重要作用；RNA下拉试验也证实了TUG1和PUM2之间的相互作用，TUG1在宫颈癌中被上调，通过与PUM2相互作用而加重宫颈癌的进展，而PUM2的沉默逆转了TUG1对宫颈癌细胞活力的促进作用 [22] 。

2.3. TUG1通过MIR-138-5p-SIRT1-Wnt/β-catenin信号通路轴促进宫颈癌进展

最近，许多研究表明，lncRNA可能充当ceRNA或“分子海绵”来调节miRNA [25] 。Zhu [26] 等人为了确定TUG1在宫颈癌中是否有类似的机制，使用在线软件starbase2.0来预测miRNA靶位点；生物信息学表MIR-1385p与TUG1具有假定的结合位点；双荧光素酶分析表明，TUG1可直接结合MIR-1385p；下拉实验表明，在TUG1下拉球团中miR-138-5p的表达增加；并发现MIR-138-5p在宫颈癌组织中的表达下调与TUG1的表达呈反比关系；研究结果表明TUG1可以作miR-138-5p的海绵，因此TUG1可以直接与miR-138-5p相互作用以抑制其功能；此外，检测了转染Hela和CaSki细胞的shTUG1中SIRT1的表达，结果表明TUG1抑制显著抑制SIRT1在mRNA和蛋白质水平上的表达；将miR-138-5p模拟物转染到Wt-TUG1或Mut-TUG1过表达细胞中，发现Wt-TUG1过表达上调了SIRT1的表达，而miR-138-5p模拟可以废除TUG1过表达诱导的 SIRT1上调，因此，TUG1对SIRT1的调节需要miR-138-5p的活性；研究证明TUG1通过“海绵吸附”直接结合miR-138-5p并抑制miR-138-5p的表达，从而参与激活miR-138-5p靶基因去乙酰化酶(SIRT1)和Wnt/catenin信号通路, 促进宫颈癌的发生、发展。当TUG1被抑制时，原癌基因、β-连环蛋白和细胞周期蛋白D1表达水平降低, 而上皮细胞钙黏蛋白的表达增加。因此，TUG1可能通过miR-138-5p-SIRT1-Wnt/β-catenin信号通路轴促进宫颈癌的发生、发展。

2.4. TUG1通过外泌体方式促进血管形成

外泌体是肿瘤液态活检的明星分子，作为“胞间通讯”的信使可以在全身体液循环，在肿瘤发生、发展过程中，外泌体携带的lncRNA能够改变肿瘤微环境，介导肿瘤细胞增殖、转移和耐药，促进血管生成 [27] 。外泌体的内含物多为蛋白质、脂质和RNA，可稳定地存在于血液、尿液、乳液、唾液、腹水、阴道分泌物等体液中 [28] 。在宫颈阴道液来源的外泌体中共鉴定出2548个保守的miRNA，HPV16感染后，45个miRNA显著上调，55个miRNA显著下调 [29] 。有研究发现，转化生长因子-β1可刺激宫颈癌细胞分泌含有miR-663b的外泌体，转移到新的靶细胞后可显著抑制甘露糖苷乙酰氨基葡萄糖转移酶3表达，激活EMT信号通路，从而促进宫颈癌细胞的转移 [30] 。外泌体血小板反应蛋白2 (THBS2)可通过Wnt/β-catenin信号通路影响宫颈癌SiHa细胞EMT及增殖、侵袭和迁移能力 [31] 。也有相关研究指出外泌体和miRNA在HPV介导的炎症和宫颈癌中起到致病作用 [32] 。由于外泌体是细胞间通讯影响癌症生物学行为的关键介质，Lei [33] 等人进一步研究证实了TUG1在宫颈癌细胞外泌体中的存在，揭示了宫颈癌细胞可以通过外泌体将TUG1转移到受体HUVECs (人脐静脉血管内皮细胞)中，证实Hela-Exo和CaSki-Exo可以被HUVECs内化，外泌体TUG1通过抑制caspase-3活性和影响凋亡相关蛋白而促进HUVECs的增殖；宫颈癌细胞通过外泌体将TUG1转移到受体HUVECs，从而促进血管生成，为宫颈癌的早期诊断提供了一个很有前途的靶点。

3. TUG1对宫颈癌治疗方面的研究进展

3.1. 低表达TUG1通过激活MAPK通路来调节宫颈癌疾病进展中的顺铂耐药性

Wei [34] 等人通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)测定牛磺酸上调基因1 (TUG 1)在宫颈癌组织和细胞系中的表达。采用Kaplan-Meier方法分析了TUG1表达与宫颈癌患者预后的相关性。分别通过细胞计数试剂盒-8 (CCK-8)、集落形成和TUNEL测定法评估了TUG1对顺铂(DDP)诱导的宫颈癌细胞增殖率和凋亡率的调控作用。TUG1的靶基因通过在线生物信息学预测。TUG1敲低后测定靶基因的表达水平。随后，还探索了DDP诱导的宫颈癌细胞的增殖率和凋亡率，并敲低了靶基因。通过shRNA TUG1转染，通过蛋白质印迹检测MAPK途径中Bcl-2、Bax和相对基因的蛋白表达。QRT-PCR结果显示TUG1在宫颈癌组织中高度表达，特别是在具有DDP耐药性的组织中(P < 0.05)。同样，TUG1在宫颈癌细胞系中也高度表达，TUG1表达较高提示宫颈癌患者的预后较差(P < 0.05)。TUG1敲低抑制了增殖速率，但加速了DDP诱导的宫颈癌细胞的凋亡。通过生物信息学预测，RFX7被筛选出TUG1的靶基因。RFX7的mRNA和蛋白质水平都被TUG1敲低下调。敲低RFX7可抑制宫颈癌细胞的增殖速率和集落形成能力。在宫颈癌细胞中诱导DDP后，p38和JNK的磷酸化水平升高，而ERK1/2表达降低(P < 0.05)。最后证实TUG1在宫颈癌组织中高度表达，并与其DDP耐药性密切相关(P < 0.05)。TUG1敲低可以抑制增殖速率，但通过激活MAPK途径加速宫颈癌细胞的凋亡(P < 0.05)。

3.2. 沉默lncRNA TUG1可以增强宫颈癌细胞的放射性敏感性

最近，一些研究表明lncRNA可以通过多种机制调控宫颈癌细胞的放疗敏感性，如lncRNA ZFAS1通过靶向miR-193a-3p调控宫颈癌细胞Siha的放射敏感性 [35] ，lncRNA GAS5通过调节miR-106b/IER3轴赋予子宫颈癌细胞放射敏感性 [36] ，lncRNA SNHG12通过miR-148a/CDK1途径调节子宫颈癌的放射敏感性 [37] 。

lncRNA TUG1已被证明通过2个靶点影响多种模型的放射敏感性：HMGB1和miR-139-5p。TUG1和HMGB1在膀胱癌模型中表达升高，并在放疗后进一步升高；TUG1沉默可通过抑制细胞增殖、促进细胞凋亡而增强放射敏感性 [38] 。在前列腺癌模型中，Xiu等人描述了TUG1上调，miR-139-5p下调，以及下游靶点SMCA1上调；TUG1的下调通过降低下游靶点SMCA1的表达增强了放射敏感性 [39] 。这些研究证明了TUG1在辐射响应中的重要性，以及它作为辐射敏化分子靶点的潜力。另有研究报道辐射刺激能够改变miRNAs的表达水平 [40] [41] ，且越来越多的研究证实多个miRNAs可以调节肿瘤细胞的放疗敏感性 [42] 。Liu [43] 等人通过qRT-PCR检测到宫颈癌细胞XB1702和正常子宫内膜频闪细胞(ESCs)中TUG1和miR-145的表达，研究证明TUG1的表达明显上升，而宫颈癌细胞XB1702的MIR-145的表达受到明显降低调节；沉默TUG1显著提高了XB1702细胞的存活率，促进了细胞凋亡，增强了对XB1702细胞的辐射敏感性；抑制miR-145逆转了TUG1对抑制增殖的沉默作用，加速了凋亡的促进，增强了XB1702细胞的敏感度。

4. 小结与展望

以上研究证实了lncRNA TUG1与宫颈癌发生发展密切相关，可能将成为治疗宫颈癌预后的潜在靶点，为宫颈癌的靶向治疗提供参考。随着科学技术的发展和研究方法的不断成熟与完善，lncRNA在宫颈癌中的作用机制也会被研究者进一步阐明，在未来宫颈癌靶向治疗中发挥重要作用，开发出越来越多的特异性药物达到抑制肿瘤细胞生长或在某一阶段控制肿瘤转移能力的效果，联合放化疗等治疗方法，最终达到治疗的目的。因此，未来应继续深入探究lncRNA TUG1在宫颈癌中的相关作用机制，提高宫颈癌患者的治疗和预后是我们接下来要做的。

NOTES

^*通讯作者。