5月5日，美国加州大学、华盛顿大学等的研究人员S. John Liu等人合作在《Nature Reviews Cancer》上发表了一篇“Long noncoding RNAs in cancer metastasis”的文章。文中针对lncRNAs在肿瘤转移中的发展现状，首先回顾了lncRNAs是如何通过在促转移步骤(包括上皮间充质转化、侵袭和迁移和器官营养定殖)中发挥作用，以及通过影响转移性肿瘤微环境，促进转移的。接下来讨论了具有体内表型的特征良好的lncRNAs，并强调了机制共性，如与TGFβ-ZEB1/ZEB2轴或核因子-κB通路的作用，以及存在争议的机制和方法对机制解释的影响。此外，一些lncRNAs可以帮助识别具有转移风险增加的肿瘤，并激发新的治疗策略，可能具有新靶点的潜力。最后探讨了lncRNA生物学中存在的争议和正在面临的挑战。
癌细胞从原发肿瘤向远处器官的扩散涉及一个协调的、多步骤的过程，称为侵袭转移级联反应。首先，原发肿瘤细胞必须局部侵入周围正常组织。然后，内渗进入体循环，随后在远处的部位外渗，转移细胞需要在通常为外来的组织环境中增殖和定植。长非编码RNA (lncRNAs)在操作上被定义为长度超过200个核苷酸的RNA转录体。它最初为基因间转录体，近年来通过对肿瘤样本的差异表达分析和比较转录组学的研究，发现了多种lncRNAs表型和机制的多样性。因此，本综述拟对最近已经证明的lncRNA在癌症转移中功能的体内证据，以及一些关于这些lncRNA的争议进行归纳总结，希望为lncRNA发展提供借鉴。
局部浸润周围组织是肿瘤转移的必要的初始步骤。上皮间充质转化(EMT)及其反向对应的上皮间充质转化，通常在胚胎发育和组织稳态中被激活，以确保组织和器官的适当形态发生，是执行侵袭转移级联的关键。通过激活主调控因子如SNAI1、TWIST1和ZEB1，具有上皮表型的癌被赋予间充质细胞的特征，允许侵袭、内渗和向远处扩散(图2)。
H19是最早描述的lncRNAs之一，在多种癌症中过表达，并参与肿瘤细胞侵袭(图3)。在膀胱癌细胞中，研究表明，H19过表达通过与PRC2成分EZH2结合，在体外驱动恶性细胞迁移。导致β-catenin活性增加，E-cadherin活性降低，支持向间充质状态的转变。此外，在结直肠癌(CRC)细胞中，H19被证明是一种ceRNA，可以隔离miR-138和miR-200a，导致波形蛋白、ZEB1和ZEB2蛋白表达的抑制。
一些额外的lncRNA与EMT有关。其中，PTAR已被证明与卵巢癌间充质亚型相关，并作为miR-101的ceRNA，导致ZEB1表达的抑制。事实上，shRNAs介导的PTAR敲除增加了E-cadherin的表达，减少了FN1、ZEB1和波形蛋白在卵巢癌异种移植物中的表达。由TGFβ激活的lncRNAs(lncRNA-ATB)是另一种ceRNA，作为TGFβ-ZEB1/ZEB2轴的调节因子。同样在HCC细胞中，lncRNA ZFAS1在基因组DNA水平上被扩增(图4)，竞争性地结合miR-150，抑制ZEB1, MMP14和MMP16基因的表达以促进转移。
LncRNA NORAD最初被发现是通过隔离细胞质中的Pumilio蛋白来维持基因组的稳定性，从而维持有丝分裂和DNA修复转录的表达。在肺癌和乳腺癌患者的样本中，NORAD缺失与淋巴结转移相关。在体外的乳腺癌和肺癌细胞中，已经证明异位NORAD表达抑制了侵袭和迁移。此外，lncRNAs与已知的EMT主调控因子结合，以增强或抑制转移潜能。
恶性细胞通过侵袭性和间充质表型转化逃脱原发肿瘤，必须通过血液内渗进入血流，克服血液传播过程中的缺氧，在远端外渗并定居。其中一些lncRNAs已经参与了促进转移细胞在远端器官位点定殖和繁荣的整体能力。MALAT1是最早被描述在癌症转移过程中的lncRNAs之一，与肺癌转移相关。在MMTV多瘤病毒中间T抗原(PyMT)模型中，启动子缺失或ASO介导的MALAT1敲除导致肺转移形成减少。MALAT1可以通过定位于核斑点并根据这些初始描述改变共转录选择性剪接来调节这些功能。此外，在小鼠尾静脉注射时，MALAT1被抑制导致更少的肺转移。侵入远端肺部位的细胞形成了微转移，这意味着MALAT1敲除后没有有效的定植。在转移性非小细胞肺癌肺小鼠模型中，皮下注射MALAT1 ASO可减轻肺结节的负担，提示MALAT1靶向治疗转移性肺癌的潜力。因此，在本研究中，基因位点和RNA转录本的干扰导致了一致的表型。
尽管MALAT1通常被认为是一种促肿瘤转移的lncRNA，但一些证据表明MALAT1可以抑制转移。此外，之前使用MALAT1启动子缺失或转录本敲除的实验表明，lncRNA参与调控mRNA剪接和邻近基因表达，增加了该基因所提出的不同机制的范围。在本研究中，研究人员发现MALAT1可以结合并灭活前转移TEAD转录因子家族的转录活性，这可能导致ITGB4和VEGFA表达的取消。这些不同的结果表明，lncRNA功能的表型可能不仅取决于细胞环境，还取决于作用的主导机制。
GLI转录网络不依赖于PTCH1-SMO跨膜受体被激活。在乳腺癌中，促转移转录程序GLI2的激活依赖于BCAR4。在应答CCL21趋化因子信号的过程中，BCAR4与SNIP1和PPP1R10相互作用，从表观遗传学上抑制GLI2的转录靶点。临床上BCAR4表达与乳腺癌的转移负担相关，是患者生存的预后指标，这表明其在转移传播中的生物学作用和作为疾病标志物的潜力。LncRNA-ATB除了通过上调ZEB1和/或ZEB2促进EMT的作用外，还能诱导小鼠皮下移植的HCC细胞在远端器官定植。
HOX基因位点lncRNA HOTAIR是一种相对成熟的转移调控因子。最初发现HOTAIR是胚胎发育中某些HOXD簇基因的反式抑制因子，它在转移性乳腺癌中过表达，并且也是患者生存的预后因子。在结直肠癌患者中，HOTAIR高表达与肝转移相关。HOTAIR在非转移性SK-BR3乳腺癌细胞和具有转移能力的MDA-MB-231细胞中异位表达导致小鼠尾静脉注射后肺定植，MDA-MB-231细胞表现出持续转移定植和扩张。通过作为PRC2和组蛋白H3K4去甲基化酶LSD1的分子支架，HOTAIR重新编程乳腺癌细胞的表观基因组，使其类似于胚胎成纤维细胞。
转移细胞表现出位点特异性取向。特定的器官环境更适合播散性肿瘤细胞的生存。该基因允许弥散性肿瘤细胞克服远端组织微环境的要求。乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，在这种器官转移中，一个突出的问题是，乳腺癌如何以非随机的方式转移到远处器官。某些lncRNAs已经被鉴定为对这些器官具有诱导性，其原理可能适用于其他原发恶性肿瘤中的lncRNAs (图5)。
在原发性乳腺癌的骨转移中，恶性细胞释放的旁分泌CTGF激活破骨细胞的YAP通路，诱导分化和骨溶解，从而促进骨转移定植。高通量RNA干扰(RNAi)筛选结果显示，在MCF-7乳腺癌细胞中，YAP1的激活需要lncRNA MAYA (图5)。在来自人类乳腺癌骨转移的细胞中敲除MAYA (BoM-1833)会导致CTGF分泌的消失，从而削弱癌细胞诱导的破骨细胞分化和骨吸收。
这表明MAYA的靶向治疗是治疗骨转移的精确方法。与骨转移相比，转移到中枢神经系统的乳腺癌细胞利用不同的途径来实现位点特异性定植。来源于原发性乳腺癌的脑转移瘤表达L1细胞粘附分子(L1CAM)来吸收血管内皮，使转移瘤遍及整个大脑。Lnc-BM是一种在脑转移瘤中富集的lncRNA，而非来源于原位导入乳腺癌细胞的肺或骨转移瘤(图5)。Lnc-BM表达与患者的生存率呈负相关，而与患者的生存率呈正相关。在小鼠心脏内注射lncBM耗尽的乳腺癌细胞减少了脑转移的负担，同时减少了癌细胞在脑内对血管的吸收。与lncRNA XIST在X染色体失活中的作用不同，lncRNA XIST在小鼠乳腺癌脑转移中被抑制。XIST敲除也可导致外泌体miR-503的释放，诱导M2小胶质细胞极化，从而改变转移微环境。
当转移细胞到达远处的器官部位时，转移细胞形成并与TME相互作用，这包括多种过程，如血管生成、先天免疫系统和适应性免疫系统的抑制和/或共同选择，以及基质群的重编程以促进转移结果的生长。转移菌落的生长需要建立和维持支持性微环境，包括常驻基质细胞、先天和适应性免疫细胞。通过抑制免疫系统、血管生成的招募、旁分泌信号和前转移细胞外基质的沉积，TME以多种方式促进癌症转移(图6)。
细胞质的lncRNA，可以直接抑制乳腺癌细胞内NF-κB复合物，下调后导致转移潜能增加(图6a)。NF-κB相互作用的lncRNA (NKILA)也通过STAT1组蛋白乙酰化依赖机制调节T淋巴细胞的内在抗肿瘤活性(图4,6b)。在乳腺肿瘤浸润性T细胞中，NKILA抑制NF-κB信号转导，导致这些T细胞的激活诱导死亡(图6b)。NKILA在肿瘤细胞和免疫细胞中负调控NF-κB通路，而lncRNA CamK-A在乳腺癌细胞中通过IκB降解来激活NF-κB通路，以应对缺氧诱导的钙流入(图6b)。这导致了IL6、IL8和VEGF基因转录的激活，最终促进了患者来源性乳腺癌侧腹异种移植模型中巨噬细胞的招募和血管生成。
在肿瘤中有助于避免免疫监视的调节性T细胞也受到lncRNA活性的影响。在CD4+T细胞中，lnc-EGFR与细胞质EGFR结合，从而稳定其下游信号转导。这导致了FOXP3的诱导，标志着向调节性T细胞谱系分化。与这种抑制免疫群体的扩张相一致，当这些细胞被植入HCC异种移植模型时，与对照组相比，lnc-EGFR在T细胞中过表达导致肿瘤生长增加。
在膀胱癌中，LNMAT1在淋巴结阳性膀胱癌中过表达，是膀胱癌患者总生存的预后指标。LNMAT1的功能并不是肿瘤细胞固有的，这种作用可以被CCL2中和抗体所抵消(图6c)。有趣的是，LNMAT1通过与CCL2启动子形成DNA - RNA三重体激活了CCL2的表达，并促进了转录活性组蛋白修饰H3K4三甲基化的沉积。此外，LNMAT1过表达通过巨噬细胞依赖性的VEGF-C128上调体外淋巴管生成。因此，lncRNA可以对微环境产生强大的非细胞自主效应。因此，lncRNA是免疫细胞分化和功能的重要调节因子。此外，lncRNA在神经、肺、心脏和胚胎组织的发育和生理过程中是必需的。
lncRNA PCA3已被确定为前列腺癌的非侵入性前期诊断标志物，具有可靠的检测特征，并被用于临床实践。将SChLAP1测量应用于手术时患者的风险分层，可以为侵袭性肿瘤的主动医学治疗提供精确的医学策略。事实上，SChLAP1的表达是前列腺癌临床实践中基因组分类器的关键组成部分。在机制上，SChLAP1结合并拮抗SWI/SNF复合物，导致SNF5全基因组的占据减少，并降低其靶基因的表达。但随后的研究表明，SChLAP1的过表达并没有从染色质中排除SWI/SNF复合物，这表明SChLAP1在前列腺癌转移中的作用机制不依赖于SWI/SNF。SChLAP1的机制可能表现出环境或细胞类型的特异性，同时仍保持作为临床预后指标的效用。
在转移性肾细胞癌(RCC)患者中，lncARSR高表达的患者总生存期更短。lncARSR可以通过隔离miR-34和miR-449来赋予舒尼替尼抗性，从而抑制AXL和MET的表达。通过外泌体在细胞间穿梭，lncARSR能够以旁分泌的方式促进耐药性。尽管SChLAP1在转移进展患者中的表达水平高于无转移进展患者，迄今为止讨论的生物标志物发现可能仍处于早期阶段。
未来，越来越多的转录组测序数据将极大地促进lncRNA生物标志物的发现。然而，独立验证是至关重要的，可能更具挑战性。考虑到与特定癌症类型相关的较长的随访时间，加上需要与转移终点相关的注释良好的临床随访，这可能需要利用更老的回顾性队列。此外，由于患者病情进展和治疗反应的复杂机制，单个lncRNA可能不是临床最有用的生物标志物，但潜在的lncRNA生物标志物需要与蛋白质编码基因联合评估。总的来说，SChLAP1、lncARSR和RAMS11突出了lncRNA在癌症治疗反应中的贡献，以及它们作为预后和预测生物标志物的潜在用途。
尽管许多开创性的研究证明了lncRNA在转移过程中的作用，特别是，在细胞转化和远处定植之间的侵袭转移级联步骤，包括外渗、血源性扩散、内渗和微转移的形成，lncRNA的贡献尚未得到明确。本综述中讨论的大多数lncRNA都能增强转移潜能。这些观察结果是lncRNA生物学的固有属性，还是各自研究中方法偏差的结果还有待确定。尽管如此，有必要对可能抑制转移的lncRNA进行更多的研究。lncRNA在不同癌症类型转移中的作用也难以概括，也许基于大多数lncRNA的细胞类型特异性功能，这应该是可以预期的。我们还需要改进的方法来剖析lncRNA在实验模型中的机制，从而服务于人类疾病。
综上所述，lncRNA不仅是一般癌症标志的重要调节因子，而且在转移的发病机制中扮演着关键角色。随着越来越多的lncRNA被快速表征，其在侵袭转移级联、远端器官的有机定植和TME等关键时刻发挥作用。因此，他们可能为一种新型的治疗靶点，将在不同环境的癌症转移提供了新的机会。未来，除了选择合适的模型来灭活lncRNA，实验室进行适当的基因拯救实验将是至关重要的。不同研究者之间的结果的独立验证也是必要的。在进行这些工作的同时，了解各种方法对解释lncRNA功能的影响也是至关重要的，并对lncRNA功能的各种可能性保持开放的心态。
如果觉得《Nat Rev Cancer | 长链非编码RNA在癌症转移中的作用》对你有帮助，请点赞、收藏，并留下你的观点哦！
