引用本文： 賀林, 程龍, 周程繼, 王攀. 長鏈非編碼 RNA 結腸癌相關轉錄因子 1與胃癌的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2020, 27(9): 1180-1183. doi: 10.7507/1007-9424.201912050 復制
胃癌是常見的消化道惡性腫瘤，其發病率、病死率在我國均位于前列，腫瘤的復發和轉移常常導致其治療的失敗，因此，胃癌患者的 5 年生存率較低[1-2]。雖然胃癌的診斷及治療方法已得到了極大的提高，然而許多晚期胃癌患者仍不能獲得滿意的療效。常規的腫瘤標志物如癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、糖類抗原 19-9（carbohydrate antigen 19-9，CA19-9）并不能作為胃癌的特異性標志物，而早期胃癌的臨床表現及體征并不十分典型，這導致胃癌的早期診斷率在我國較低[3]。因此，有必要進一步探索特異性及靈敏性更高的檢測指標來提高胃癌的早期診斷率。近年來研究發現，長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）結腸癌相關轉錄因子 1（colon cancer associated transcript-1，CCAT1）在胃癌組織中明顯高表達，其在胃癌的發生發展中起著重要的作用，對胃癌的診斷及預后評估也有重要價值，現就 lncRNA CCAT1 的功能及其在胃癌中的最新研究進展作一綜述。
1 lncRNA CCAT1 的特點及功能
1.1 lncRNA CCAT1 的結構與特點
lncRNA 是一組長度超過 200 個核苷酸的不能翻譯為蛋白質的功能性 RNA[4-5]。CCAT1 是新近發現的一種長度為 2 628 對堿基對的 lncRNA[6-7]，首先被 Nissan 等[8]通過代表性差異分析研究在結腸腫瘤中發現，也被叫做癌相關區長非編碼 RNA-5[9]，其基因定位于染色體 8q24.21 并在位置上靠近c-MYC，而該區域一直是結直腸癌的研究熱點[10]。CCAT1 由 c-MYC 基因上游 515 kb位點（MYC-515）轉錄而來并定位于其轉錄位點，這對于介導 CCAT1 與 c-MYC 之間的相互作用及在 MYC 轉錄調控中發揮重要作用，它由 2 個外顯子和 1 個 poly-A 尾巴組成，通過 RNA 免疫熒光雜交實驗證明其主要在細胞核中表達[9, 11-12]。雖然 CCAT1 包含 3 個開放閱讀框，但最終都不能翻譯成蛋白產物，目前檢測得到兩種亞型即短亞型 CCAT1（CCAT1-S）和長亞型 CCAT1（CCAT1-L），而短亞型可能是由長亞型轉變而來，而長亞型與通常所研究的 CCAT1 在結構上重疊[13-15]。
1.2 lncRNA CCAT1 的功能
lncRNA CCAT1 已被證明在腫瘤的多種生物學行為中發揮作用，包括增殖、遷移、分化、侵襲及細胞周期；此外，還與腫瘤發生、浸潤深度、淋巴結轉移、TNM 分期及生存差異呈正相關[14-16]。目前，CCAT1 的功能及其介導的腫瘤發生機制雖仍有待具體確定，但以下功能已經被廣泛報道。
1.2.1 CCAT1 介導了 c-MYC 啟動子與其上游增強子之間的染色質循環并促進 c-MYC 的表達
Xiang 等[11]利用轉錄激活因子樣效應物核酸酶（TALENs）基因編輯技術在 CCAT1 基因座上游插入巨細胞病毒（CMV）啟動子和增強綠色熒光蛋白（egfp）實現單個等位基因插入，以順式表達融合的目的基因（egfp-CCAT1-L）作為實驗組，在 egfp 下游插入多聚腺苷酸位點用以終止 CCAT1-L 的轉錄作為對照組，通過 Northern blot 探針技術發現，與對照組相比，實驗組 egfp-CCAT1-L 的順式表達明顯增加，其過表達導致 c-MYC 基因的表達增強，從而促進腫瘤的進展；研究還發現，轉錄 CCAT1 的增強子與 c-MYC 啟動子在空間上形成相互作用的染色質環，而敲除 CCAT1-L 基因，該染色質環之間的相互作用顯著降低，提示 CCAT1-L 可對癌細胞中 MYC 位點的某些染色質環產生重要影響。近年來有研究證實了 CCAT1-L 與 CCCTC 結合因子相互作用介導了 c-MYC 啟動子與其上游增強子之間的染色質循環，進而調控 c-MYC 基因的表達[11-12]。
1.2.2 CCAT1 通過與微小 RNAs（microRNAs，miRNAs）相互作用作為競爭性內源性 RNA（ceRNA）來調節基因水平
miRNAs 是由長度約為 22 個核苷酸構成的一類非編碼 RNA，其通過抑制 mRNA 的翻譯或促進 mRNA 的降解來起到抑制或降低目標基因表達的作用[17]。CCAT1 充當分子海綿與 miRNA 結合來降低 miRNA 的負調節，從而增加目的基因的表達水平。Hu 等[18]發現，CCAT1 的敲除可明顯促進 miR-143 的負調控作用，導致 Polo 樣激酶（PLK1）和有絲分裂檢驗點基因（BUBR1）的 mRNA 和蛋白表達水平下降，而當過表達 miR-143 時，可顯著抑制 CCAT1、PLK1 和 BUBR1 的表達，這表明 CCAT1 可抑制 miR-143 的功能，間接調節下游基因的表達水平。有研究者[19]發現，miRNA-181a-5p（miR-181a-5p）可與 CCAT1 和 ATG7 結合，CCAT1 通過與 miR-181a-5p 結合降低了 miR-181a-5p 在細胞中的調節作用，當下調 CCAT1 則 miR-181a-5p 的調節作用增強，進而調控 ATG7 的表達，促進腫瘤細胞的自噬。
2 CCAT1 與胃癌的關系
CCAT1 首先被發現在結直腸癌中高表達，且能被癌基因 c-MYC 激活并促進 CCAT1 的轉錄，從而促進腫瘤細胞的增殖[8]。已有許多研究[20-24]證實，lncRNA CCAT1 在多種腫瘤中均有高表達并在多種生物學行為中發揮作用，如 Zhang 等[20]發現，CCAT1 在肝細胞癌中作為內源性 RNA 充當分子海綿與 miR-30c-2-3p 結合來影響細胞周期素 E1 的表達，進而調控肝細胞癌細胞的增殖；Ma 等[21]發現，CCAT1 在膽囊癌中表達上調，BMi-1 是 miRNA-218-5p 的一個靶基因，CCAT1 與 miRNA-218-5p 結合在轉錄后水平發揮負性調控影響 BMi-1 的表達，降低 CCAT1 的表達可促進膽囊癌細胞的增殖和侵襲能力；此外，CCAT1 也被證明在子宮內膜癌[22]、乳腺癌[23]、去勢抵抗性前列腺癌[24]中表達上調。以上研究結果提示，CCAT1 在腫瘤的發生及發展中可能存在公共或相似的致癌機制和信號通路，其在胃癌中是否也存在公共或相似的致癌機制和信號通路，其在胃癌的發生及發展中起著怎樣重要的作用，以及其對胃癌的診斷及預后評估的價值值得進一步研究。
2.1 CCAT1 在胃癌中的表達情況
有許多研究[25-28]發現，與正常組織相比，CCAT1 在胃癌組織細胞中的表達明顯增高，其高表達與腫瘤大小、淋巴結轉移和 TNM 分期都有關且與胃癌的預后關系密切。有研究[25]發現，CCAT1 在人胃癌細胞株中明顯高表達，通過 RNA 干擾技術敲除 MGC-803 和 SGC-7901 細胞中 CCAT1 的表達后胃癌細胞的活力、成瘤形成能力、細胞周期等被明顯抑制；Fang 等[26]發現，CCAT1-L 在胃腺癌中高表達，與正常胃黏膜比較，CCAT1-L 在胃腺癌中同樣表達上調，該研究也證實了 CCAT1-L 的下調抑制了胃癌的遷移和侵襲，敲除 CCAT1-L 顯著降低了 RAS、波形蛋白和 ERK 的表達，增加了 E-鈣黏蛋白的表達，從而影響胃癌細胞的上皮細胞-間充質轉化，而上皮細胞-間充質轉化在胃癌的發生、轉移中起著非常重要的作用；單廷等[27]發現，TNM 分期較晚、腫瘤浸潤較深、有淋巴結轉移的胃癌組織中 CCAT1 表達水平更高；Mizrahi 等[28]研究發現，病理學診斷為胃腺癌并計劃行胃切除術的患者與符合病態肥胖手術治療標準并計劃行腹腔鏡袖狀胃切除術的患者作對比，CCAT1 在前者中的表達水平大約是后者的 10.8 倍，CCAT1 在癌旁組織中亦明顯高表達，復發性胃癌組織中 CCAT1 的表達水平最高。以上研究結果提示，CCAT1 在胃癌及癌旁組織中表達增高，與正常組織相比存在明顯差異，且與腫瘤大小、淋巴結轉移、TNM 分期等有關[29-32]，這為 CCAT1 作為胃癌新的生物標志物、改善診斷、有無復發及預后監測指標并成為新的分子治療的靶點提供理論依據。
2.2 CCAT1 在胃癌的發生及發展中的作用
如前所述，CCAT1 的主要功能是作為分子海綿與特定 miRNA 結合進而影響 miRNA 對 mRNA 在轉錄后水平發揮調控目的基因的作用，從而影響腫瘤的發生及發展[18-19, 33]。CCAT1-miR-219-1、CCAT1/miR-490/不均質核 RNP A1（hnRNPA1）軸已被報道與腫瘤的發生及發展有關，如 Li 等[34]發現，shRNA 沉默胃上皮細胞 CCAT1 導致 miR-219-1 的表達顯著增加，而當 CCAT1 shRNA 與 miR-219-1 抑制劑同時作用時，miR-219-1 抑制劑的抑制作用卻被減弱；在胃癌細胞株 SCG‐7901 中用同樣的轉染方法發現，腫瘤細胞的生長速度、侵襲能力均可被明顯抑制，表明 miR-219-1 可能是 CCAT1 的直接作用靶點，CCAT1 可能通過負性調節 miR-219-1 促進腫瘤的發生和胃癌的進展；Zhou 等[35]將 miR-490 模擬物與 miR-490 抑制劑分別轉染至 SGC-7901 細胞中，當 miR-490 模擬物存在時，CCAT1 的表達下降，而當 miR-490 抑制劑存在時，CCAT1 的表達上調，這表明 CCAT1 和 miR-490 相互抑制。hnRNPA1 是一種核蛋白，為主要的 mRNA 前結合蛋白之一，當 miR-490 模擬物或 miR-490 抑制劑存在時，hnRNPA1 mRNA 的變化情況與 CCAT1 相同，hnRNPA1 mRNA 和 miR-490 也存在負相關性，通過 hnRNPA1 mRNA 3′-UTR 突變實驗證明了 miR-490 特異性靶向 hnRNPA1 mRNA 3′-UTR 的結合位點，CCAT1/miR-490/hnRNPA1 軸可促進胃癌的發生及發展[36]。以上研究結果表明，在細胞中可能存在一個涉及廣泛相互作用的 ceRNA 網絡，其中 lncRNA 影響有調節功能的 RNA，miRNAs 靶向 lncRNA，而 lncRNA 同時抑制 miRNAs，從而形成一個相互作用的調節-抑制環，加深對這些機制的研究有助于揭示發現新的潛在治療策略。
3 問題與展望
眾多研究表明，CCAT1 是一種特征較為明確的致癌 lncRNA，在胃癌細胞中的高表達可能是導致癌細胞增殖、遷移及侵襲的重要因素，并與腫瘤的分期、淋巴結轉移、浸潤深度等有關，其高表達患者往往提示預后不佳。目前 lncRNA CCAT1 參與胃癌發生及發展的具體機制、胞內信號轉導途徑、與其他分子的相互作用的機制尚仍不清楚，仍需進一步探索。隨著對 lncRNA 特別是 CCAT1 的深入研究，可能為 CCAT1 作為靶標用于胃癌的診斷及治療提供更加廣闊的前景，給胃癌患者帶來新的福音。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：賀林搜集相關文獻、文章起草、執筆；王攀提出文章寫作思路及負責文章修訂；程龍、周程繼協助翻譯與校對。
胃癌是常見的消化道惡性腫瘤，其發病率、病死率在我國均位于前列，腫瘤的復發和轉移常常導致其治療的失敗，因此，胃癌患者的 5 年生存率較低[1-2]。雖然胃癌的診斷及治療方法已得到了極大的提高，然而許多晚期胃癌患者仍不能獲得滿意的療效。常規的腫瘤標志物如癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、糖類抗原 19-9（carbohydrate antigen 19-9，CA19-9）并不能作為胃癌的特異性標志物，而早期胃癌的臨床表現及體征并不十分典型，這導致胃癌的早期診斷率在我國較低[3]。因此，有必要進一步探索特異性及靈敏性更高的檢測指標來提高胃癌的早期診斷率。近年來研究發現，長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）結腸癌相關轉錄因子 1（colon cancer associated transcript-1，CCAT1）在胃癌組織中明顯高表達，其在胃癌的發生發展中起著重要的作用，對胃癌的診斷及預后評估也有重要價值，現就 lncRNA CCAT1 的功能及其在胃癌中的最新研究進展作一綜述。
1 lncRNA CCAT1 的特點及功能
1.1 lncRNA CCAT1 的結構與特點
lncRNA 是一組長度超過 200 個核苷酸的不能翻譯為蛋白質的功能性 RNA[4-5]。CCAT1 是新近發現的一種長度為 2 628 對堿基對的 lncRNA[6-7]，首先被 Nissan 等[8]通過代表性差異分析研究在結腸腫瘤中發現，也被叫做癌相關區長非編碼 RNA-5[9]，其基因定位于染色體 8q24.21 并在位置上靠近c-MYC，而該區域一直是結直腸癌的研究熱點[10]。CCAT1 由 c-MYC 基因上游 515 kb位點（MYC-515）轉錄而來并定位于其轉錄位點，這對于介導 CCAT1 與 c-MYC 之間的相互作用及在 MYC 轉錄調控中發揮重要作用，它由 2 個外顯子和 1 個 poly-A 尾巴組成，通過 RNA 免疫熒光雜交實驗證明其主要在細胞核中表達[9, 11-12]。雖然 CCAT1 包含 3 個開放閱讀框，但最終都不能翻譯成蛋白產物，目前檢測得到兩種亞型即短亞型 CCAT1（CCAT1-S）和長亞型 CCAT1（CCAT1-L），而短亞型可能是由長亞型轉變而來，而長亞型與通常所研究的 CCAT1 在結構上重疊[13-15]。
1.2 lncRNA CCAT1 的功能
lncRNA CCAT1 已被證明在腫瘤的多種生物學行為中發揮作用，包括增殖、遷移、分化、侵襲及細胞周期；此外，還與腫瘤發生、浸潤深度、淋巴結轉移、TNM 分期及生存差異呈正相關[14-16]。目前，CCAT1 的功能及其介導的腫瘤發生機制雖仍有待具體確定，但以下功能已經被廣泛報道。
1.2.1 CCAT1 介導了 c-MYC 啟動子與其上游增強子之間的染色質循環并促進 c-MYC 的表達
Xiang 等[11]利用轉錄激活因子樣效應物核酸酶（TALENs）基因編輯技術在 CCAT1 基因座上游插入巨細胞病毒（CMV）啟動子和增強綠色熒光蛋白（egfp）實現單個等位基因插入，以順式表達融合的目的基因（egfp-CCAT1-L）作為實驗組，在 egfp 下游插入多聚腺苷酸位點用以終止 CCAT1-L 的轉錄作為對照組，通過 Northern blot 探針技術發現，與對照組相比，實驗組 egfp-CCAT1-L 的順式表達明顯增加，其過表達導致 c-MYC 基因的表達增強，從而促進腫瘤的進展；研究還發現，轉錄 CCAT1 的增強子與 c-MYC 啟動子在空間上形成相互作用的染色質環，而敲除 CCAT1-L 基因，該染色質環之間的相互作用顯著降低，提示 CCAT1-L 可對癌細胞中 MYC 位點的某些染色質環產生重要影響。近年來有研究證實了 CCAT1-L 與 CCCTC 結合因子相互作用介導了 c-MYC 啟動子與其上游增強子之間的染色質循環，進而調控 c-MYC 基因的表達[11-12]。
1.2.2 CCAT1 通過與微小 RNAs（microRNAs，miRNAs）相互作用作為競爭性內源性 RNA（ceRNA）來調節基因水平
miRNAs 是由長度約為 22 個核苷酸構成的一類非編碼 RNA，其通過抑制 mRNA 的翻譯或促進 mRNA 的降解來起到抑制或降低目標基因表達的作用[17]。CCAT1 充當分子海綿與 miRNA 結合來降低 miRNA 的負調節，從而增加目的基因的表達水平。Hu 等[18]發現，CCAT1 的敲除可明顯促進 miR-143 的負調控作用，導致 Polo 樣激酶（PLK1）和有絲分裂檢驗點基因（BUBR1）的 mRNA 和蛋白表達水平下降，而當過表達 miR-143 時，可顯著抑制 CCAT1、PLK1 和 BUBR1 的表達，這表明 CCAT1 可抑制 miR-143 的功能，間接調節下游基因的表達水平。有研究者[19]發現，miRNA-181a-5p（miR-181a-5p）可與 CCAT1 和 ATG7 結合，CCAT1 通過與 miR-181a-5p 結合降低了 miR-181a-5p 在細胞中的調節作用，當下調 CCAT1 則 miR-181a-5p 的調節作用增強，進而調控 ATG7 的表達，促進腫瘤細胞的自噬。
2 CCAT1 與胃癌的關系
CCAT1 首先被發現在結直腸癌中高表達，且能被癌基因 c-MYC 激活并促進 CCAT1 的轉錄，從而促進腫瘤細胞的增殖[8]。已有許多研究[20-24]證實，lncRNA CCAT1 在多種腫瘤中均有高表達并在多種生物學行為中發揮作用，如 Zhang 等[20]發現，CCAT1 在肝細胞癌中作為內源性 RNA 充當分子海綿與 miR-30c-2-3p 結合來影響細胞周期素 E1 的表達，進而調控肝細胞癌細胞的增殖；Ma 等[21]發現，CCAT1 在膽囊癌中表達上調，BMi-1 是 miRNA-218-5p 的一個靶基因，CCAT1 與 miRNA-218-5p 結合在轉錄后水平發揮負性調控影響 BMi-1 的表達，降低 CCAT1 的表達可促進膽囊癌細胞的增殖和侵襲能力；此外，CCAT1 也被證明在子宮內膜癌[22]、乳腺癌[23]、去勢抵抗性前列腺癌[24]中表達上調。以上研究結果提示，CCAT1 在腫瘤的發生及發展中可能存在公共或相似的致癌機制和信號通路，其在胃癌中是否也存在公共或相似的致癌機制和信號通路，其在胃癌的發生及發展中起著怎樣重要的作用，以及其對胃癌的診斷及預后評估的價值值得進一步研究。
2.1 CCAT1 在胃癌中的表達情況
有許多研究[25-28]發現，與正常組織相比，CCAT1 在胃癌組織細胞中的表達明顯增高，其高表達與腫瘤大小、淋巴結轉移和 TNM 分期都有關且與胃癌的預后關系密切。有研究[25]發現，CCAT1 在人胃癌細胞株中明顯高表達，通過 RNA 干擾技術敲除 MGC-803 和 SGC-7901 細胞中 CCAT1 的表達后胃癌細胞的活力、成瘤形成能力、細胞周期等被明顯抑制；Fang 等[26]發現，CCAT1-L 在胃腺癌中高表達，與正常胃黏膜比較，CCAT1-L 在胃腺癌中同樣表達上調，該研究也證實了 CCAT1-L 的下調抑制了胃癌的遷移和侵襲，敲除 CCAT1-L 顯著降低了 RAS、波形蛋白和 ERK 的表達，增加了 E-鈣黏蛋白的表達，從而影響胃癌細胞的上皮細胞-間充質轉化，而上皮細胞-間充質轉化在胃癌的發生、轉移中起著非常重要的作用；單廷等[27]發現，TNM 分期較晚、腫瘤浸潤較深、有淋巴結轉移的胃癌組織中 CCAT1 表達水平更高；Mizrahi 等[28]研究發現，病理學診斷為胃腺癌并計劃行胃切除術的患者與符合病態肥胖手術治療標準并計劃行腹腔鏡袖狀胃切除術的患者作對比，CCAT1 在前者中的表達水平大約是后者的 10.8 倍，CCAT1 在癌旁組織中亦明顯高表達，復發性胃癌組織中 CCAT1 的表達水平最高。以上研究結果提示，CCAT1 在胃癌及癌旁組織中表達增高，與正常組織相比存在明顯差異，且與腫瘤大小、淋巴結轉移、TNM 分期等有關[29-32]，這為 CCAT1 作為胃癌新的生物標志物、改善診斷、有無復發及預后監測指標并成為新的分子治療的靶點提供理論依據。
2.2 CCAT1 在胃癌的發生及發展中的作用
如前所述，CCAT1 的主要功能是作為分子海綿與特定 miRNA 結合進而影響 miRNA 對 mRNA 在轉錄后水平發揮調控目的基因的作用，從而影響腫瘤的發生及發展[18-19, 33]。CCAT1-miR-219-1、CCAT1/miR-490/不均質核 RNP A1（hnRNPA1）軸已被報道與腫瘤的發生及發展有關，如 Li 等[34]發現，shRNA 沉默胃上皮細胞 CCAT1 導致 miR-219-1 的表達顯著增加，而當 CCAT1 shRNA 與 miR-219-1 抑制劑同時作用時，miR-219-1 抑制劑的抑制作用卻被減弱；在胃癌細胞株 SCG‐7901 中用同樣的轉染方法發現，腫瘤細胞的生長速度、侵襲能力均可被明顯抑制，表明 miR-219-1 可能是 CCAT1 的直接作用靶點，CCAT1 可能通過負性調節 miR-219-1 促進腫瘤的發生和胃癌的進展；Zhou 等[35]將 miR-490 模擬物與 miR-490 抑制劑分別轉染至 SGC-7901 細胞中，當 miR-490 模擬物存在時，CCAT1 的表達下降，而當 miR-490 抑制劑存在時，CCAT1 的表達上調，這表明 CCAT1 和 miR-490 相互抑制。hnRNPA1 是一種核蛋白，為主要的 mRNA 前結合蛋白之一，當 miR-490 模擬物或 miR-490 抑制劑存在時，hnRNPA1 mRNA 的變化情況與 CCAT1 相同，hnRNPA1 mRNA 和 miR-490 也存在負相關性，通過 hnRNPA1 mRNA 3′-UTR 突變實驗證明了 miR-490 特異性靶向 hnRNPA1 mRNA 3′-UTR 的結合位點，CCAT1/miR-490/hnRNPA1 軸可促進胃癌的發生及發展[36]。以上研究結果表明，在細胞中可能存在一個涉及廣泛相互作用的 ceRNA 網絡，其中 lncRNA 影響有調節功能的 RNA，miRNAs 靶向 lncRNA，而 lncRNA 同時抑制 miRNAs，從而形成一個相互作用的調節-抑制環，加深對這些機制的研究有助于揭示發現新的潛在治療策略。
3 問題與展望
眾多研究表明，CCAT1 是一種特征較為明確的致癌 lncRNA，在胃癌細胞中的高表達可能是導致癌細胞增殖、遷移及侵襲的重要因素，并與腫瘤的分期、淋巴結轉移、浸潤深度等有關，其高表達患者往往提示預后不佳。目前 lncRNA CCAT1 參與胃癌發生及發展的具體機制、胞內信號轉導途徑、與其他分子的相互作用的機制尚仍不清楚，仍需進一步探索。隨著對 lncRNA 特別是 CCAT1 的深入研究，可能為 CCAT1 作為靶標用于胃癌的診斷及治療提供更加廣闊的前景，給胃癌患者帶來新的福音。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：賀林搜集相關文獻、文章起草、執筆；王攀提出文章寫作思路及負責文章修訂；程龍、周程繼協助翻譯與校對。