《Non-coding RNA Research》：Functional role of long non-coding RNA MALAT1 and HOTAIR in lung cancer
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长链非编码RNA (Long non-coding RNAs, lncRNAs)，特别是MALAT1与HOTAIR，在调节肿瘤发生和治疗反应中起着关键作用。现有文献表明它们对关键的致癌通路有影响。然而，相关文献仍较为零散，且缺乏情境依赖作用的研究。因此，有必要
长链非编码RNA (Long non-coding RNAs, lncRNAs)，特别是MALAT1与HOTAIR，在调节肿瘤发生和治疗反应中起着关键作用。现有文献表明它们对关键的致癌通路有影响。然而，相关文献仍较为零散，且缺乏情境依赖作用的研究。因此，有必要对MALAT1和HOTAIR的作用机制及其下游靶点有更清晰的认识。本文旨在提供一份整合了先前研究未涉及的、关于MALAT1和HOTAIR的分散研究结果的最新综述。研究人员的目标是总结MALAT1和HOTAIR在肺癌中的致癌机制，并评估它们在化疗耐药、转移和免疫调节中的作用，重点关注其诊断和转化潜力。
引言
肺癌是最常见的恶性肿瘤，发病率和死亡率在人类癌症中最高。肺癌主要分为小细胞肺癌 (SCLC) 和非小细胞肺癌 (NSCLC)，其中NSCLC约占病例的85%。NSCLC又根据病理特征分为肺腺癌 (LAD)、大细胞癌 (LCC) 和肺鳞状细胞癌 (LSCC)。尽管靶向治疗（如酪氨酸激酶抑制剂TKI和表皮生长因子受体EGFR抑制剂）已在临床普及，但肺癌五年生存率仍然很低，主要原因在于晚期诊断、转移和耐药性的产生。癌症是由遗传和表观遗传改变共同导致的复杂疾病。研究表明，异常表达的长链非编码RNA (lncRNAs) 在肺癌等多种癌症的病因和发展中扮演重要角色，并可作为癌症诊断、预后、治疗及个体化治疗的潜在生物标志物。在众多lncRNAs中，转移相关肺腺癌转录本1 (MALAT1) 和HOX转录本反义基因间RNA (HOTAIR) 因其在肺癌发生、转移和化疗耐药中的广泛关联而被选为本综述的重点。然而，现有功能研究通常未明确肿瘤组织学亚型或患者特异性特征，限制了对其在不同肺癌亚型中作用差异的理解。本综述旨在从一个独特的视角评估MALAT1和HOTAIR在肺癌中的作用，重点关注识别重要的肿瘤抑制性和致癌性lncRNAs。
lncRNAs的生物学与调控动力学
长链非编码RNA (lncRNAs) 是长度超过200个核苷酸的非蛋白质编码RNA转录本。人类基因组中仅有1.5%的核酸用于蛋白质编码，其余98.5%不参与蛋白质编码。根据其在基因组中相对于蛋白质编码基因的位置，lncRNAs可分为正义、反义、双向、内含子、基因间和增强子基因间lncRNAs。lncRNAs以组织特异性表达模式和情境依赖性功能著称，这增加了细胞调控的复杂性。lncRNAs是癌症起始和扩散的关键调节因子，可在表观遗传、转录、翻译和转录后水平调控基因表达。lncRNAs最重要的特征是其可作为支架，与不同的信号分子和调控因子相互作用。它们执行一系列调控任务，包括基因表达、组蛋白甲基化、基因组印记和染色质改变。lncRNAs还可作为转录因子的辅因子或RNA聚合酶II活性的调节剂来控制基因表达。此外，lncRNAs可通过与靶序列的特异性互补相互作用，控制mRNA的翻译和转录后加工。多种恶性肿瘤与lncRNAs的异常表达相关。lncRNAs作为致癌基因或肿瘤抑制因子，通过调控基因表达和信号传导，在癌症的起始和扩散中发挥重要作用。它们可影响细胞生长、增殖、存活、侵袭、迁移和基因组稳定性。因此，越来越多的证据表明lncRNAs对肿瘤生长、淋巴结/远处转移和患者生存至关重要。有趣的是，已发现特定lncRNAs在癌症患者血浆中升高，表明它们有潜力作为血液诊断标志物。lncRNAs的发现和表征为癌症治疗开辟了新途径，它们可作为开发新诊断工具、预后预测的生物标志物，以及创新癌症治疗方法的潜在靶点。由于lncRNAs也涉及癌症的治疗耐药，它们可能是提高癌症治疗效果的可行靶点。
转移相关肺腺癌转录本1 (MALAT1)
MALAT1的基因组特征与生物合成
MALAT1，也称为核富集丰富转录本2 (NEAT2)，是位于染色体11q13、长度超过8000 nt的lncRNA。它由RNA聚合酶II转录，在细胞核中含量丰富且进化上高度保守。MALAT1经RNase P和RNase Z加工后，产生一个约6.7 kb的全长转录本和一个较小的61 nt片段，即MALAT1相关短胞质RNA (mascRNA)。MALAT1 3'端特有的三链体结构使其能抵抗外切酶介导的降解，从而表现出显著的稳定性。其天然反义转录本TALAM1通过前馈正调控环路进一步增加了MALAT1的稳定性。成熟的MALAT1转录本被限制在细胞核内，并定位于核斑。加工后形成的mascRNA被输出到细胞质，参与翻译增强、先天免疫调节、多种致癌通路和巨噬细胞功能维持等过程。MALAT1和mascRNA在细胞侵袭、迁移和增殖中发挥作用，并在小鼠肿瘤模型中被证明与癌变和转移有关。
MALAT1在癌症进展中的致癌作用
MALAT1通过调节可变剪接、上皮-间质转化 (EMT)、自噬和凋亡促进肿瘤生长和转移。microRNAs (miRNAs) 是关键的转录调节因子，MALAT1可作为有效的分子海绵，与致癌基因和蛋白质相互作用，抑制其活性，从而促进癌症进展。MALAT1基因内的单核苷酸多态性 (SNPs)，如rs619586和rs3200401，已被鉴定并涉及其功能调控。例如，rs619586 SNP在MALAT1启动子中，与癌症易感性升高相关的研究结果不一致，在某些非小细胞肺癌 (NSCLC) 研究中甚至显示出潜在的保护作用，这表明其作用可能具有癌症类型特异性、人群差异或情境依赖性调控。MALAT1还通过双重机制促进肺癌进展：一是通过促进髓源性抑制细胞 (MDSCs) 扩增和抑制CD8+T淋巴细胞来促进免疫逃逸；二是通过吸附miR-101-3p介导顺铂耐药，从而维持髓样细胞白血病-1 (MCL1) 表达并降低化疗敏感性。
化疗耐药
MALAT1已成为NSCLC化疗耐药的关键调节因子，影响多种信号通路和细胞过程。例如，MALAT1通过激活STAT3信号和上调MRP1/MDR1转运蛋白来促进顺铂耐药，从而增强药物外排并降低治疗效果。相反，BRCA1缺陷会通过损害同源重组修复来增强顺铂敏感性。在机制上，MALAT1通过启动子相互作用调节p53信号通路活性，从而控制细胞周期进程的关键下游靶点如FAS和p21。在A549肺腺癌细胞中，敲低MALAT1可激活p53，上调其靶基因，并诱导G1期阻滞。MALAT1还可作为竞争性内源RNA (ceRNA)，通过吸附miR-146a/miR-216b维持BRCA1水平，支持NSCLC的DNA修复。抑制MALAT1会增加DNA损伤并使NSCLC细胞对顺铂敏感。MALAT1抑制铁死亡的作用也日益受到关注，例如在NSCLC中通过MALAT1/miR-145轴抑制miR-145从而激活MUC1并阻止铁死亡性细胞死亡。此外，MALAT1通过吸附miR-185-5p上调MDM4 (也称为MDMX)，从而抑制p53活性，促进细胞存活。这些多方面的机制突显了MALAT1在协调耐药性中的核心作用。
NSCLC中的表观遗传调控
组蛋白去甲基酶JMJD2C通过催化组蛋白去甲基化调节染色质结构。研究表明，JMJD2C/MALAT1/miR-503-5p/SEPT2调控轴驱动NSCLC进展，其中MALAT1和JMJD2C上调会抑制miR-503-5p并升高SEPT2，从而促进肿瘤生长。靶向该轴（如抑制MALAT1或SEPT2，或恢复miR-503-5p）在体内外均显示出抗肿瘤效果。失调的β-连环蛋白 (β-catenin) 介导的Wnt信号传导通过增强增殖、存活和转移促进NSCLC发展。上调的MALAT1吸附miR-503，激活PI3K/Akt/mTOR/Snail通路，这不仅驱动肺纤维化的病变严重程度，也平行地促进了肺癌的增殖、EMT和转移。研究还表明，miR-142-3p在NSCLC中显著下调，而MALAT1和β-连环蛋白上调。恢复miR-142-3p可抑制MALAT1/β-连环蛋白信号，从而减少增殖和迁移，增强凋亡。NSCLC中MALAT1的过表达通过吸附miR-124增强肿瘤细胞增殖、集落形成、侵袭和迁移，同时通过导致STAT3上调和EMT相关变化（E-钙黏蛋白减少、波形蛋白增加）来抑制凋亡。沉默MALAT1或恢复miR-124可逆转这些效应。MALAT1还通过吸附miR-200a-3p驱动NSCLC进展，从而上调PD-L1并实现免疫逃逸，突显了MALAT1在肿瘤生长和免疫抵抗中的双重作用。证据还表明，MALAT1通过吸附miR-206并激活PI3K/Akt信号通路促进肺癌增殖和转移。在涉及NSCLC的各种microRNA中，miR-200家族（特别是miR-200a）通过靶向PD-L1调节肿瘤免疫逃逸。除了miR-200轴，还在miR-34a和MALAT1之间发现了新的调控关系。miR-34a敲除可抑制细胞增殖，同时诱导MALAT1过表达，突显了二者之间的相互调控轴。
NSCLC中新兴的致癌轴
最近证据表明，MALAT1通过调节miR-515-5p/TRIM65轴在NSCLC中发挥致癌作用。MALAT1吸附miR-515-5p，导致TRIM65表达增加，从而促进增殖、迁移和侵袭，同时抑制凋亡。沉默MALAT1在体内外均能减少肿瘤生长。更多研究表明，MALAT1通过吸附miR-27a-5p和上调PBOV1驱动NSCLC中的吉西他滨耐药。另一项研究表明，ERβ通过上调MALAT1、抑制miR-145-5p和增强NEDD9驱动的血管生成拟态和侵袭来促进NSCLC转移。除microRNAs外，转录因子也在调节肺癌进展相关的lncRNAs中起关键作用。例如，Oct4通过启动子/增强子结合直接激活lncRNAs NEAT1和MALAT1，增强肺癌细胞增殖、迁移和侵袭。敲低NEAT1/MALAT1可消除Oct4介导的致癌效应。临床数据显示，Oct4/NEAT1/MALAT1共过表达预示着肺癌患者预后不良。同样，MALAT1敲低后的转录组分析确定了464个差异表达基因，其中PGAM1、PGAM4、NOL6、NAP1L5和SESN1与患者生存密切相关。这些发现强调了MALAT1作为NSCLC进展和耐药的关键调节因子，突显了其作为预后生物标志物和治疗靶点的潜力。
HOX转录本反义基因间RNA (HOTAIR)
HOTAIR最初被发现是一种可募集Polycomb抑制复合物2 (PRC2) 以沉默HOXD基因簇的lncRNA。它是一个由Pol II转录、经过剪接的2.2 kb lncRNA，定位于HOXC基因簇的反义链。其5'端区域结合PRC2，而3'端区域与LSD1/CoREST/REST复合物相互作用，从而实现染色质修饰和基因调控。HOTAIR可以顺式和反式作用，调节HOX基因表达和染色质动力学。
HOTAIR在肺癌中的致癌作用
异常的HOTAIR表达在包括肺癌在内的多种癌症中均有报道。在肺癌中，HOTAIR作为一种多功能致癌lncRNA，通过多种机制促进肿瘤进展和治疗耐药。它通过增强运动性、侵袭性和EMT通路促进转移，并通过调节Rb–E2F轴作为细胞周期失调的标志物。HOTAIR的遗传变异，特别是rs920778，与NSCLC易感性相关，在女性和非吸烟患者中观察到保护作用。重要的是，HOTAIR还通过HOTAIR/miR-6807-3p/Egr1轴上调MRP1表达，以及通过细胞周期调控介导吉非替尼耐药，从而赋予化疗耐药性。这些发现强调了HOTAIR是肺癌生物学的关键调节因子，也是潜在的预后生物标志物和治疗靶点。
HOTAIR在耐药机制中的作用
HOTAIR在吉非替尼耐药的NSCLC中显著上调，并通过多种机制促进耐药。外泌体HOTAIR通过吸附miR-216a和上调MAP1S促进增殖、抑制凋亡，并将耐药性传递给敏感细胞。同样，HOTAIR通过EZH2/H3K27介导的p16和p21沉默来驱动细胞周期进程，从而增强吉非替尼耐药；抑制EZH2可恢复其表达并增强细胞对吉非替尼的敏感性。此外，HOTAIR还通过HOTAIR/miR-6807-3p/Egr1轴促进MRP1表达和化疗耐药。在SCLC中，HOTAIR通过甲基化HOXA1和激活NF-κB通路促进化疗耐药，而抑制NF-κB可恢复化疗敏感性、凋亡和细胞周期阻滞。HOTAIR还通过吸附miR-217上调DACH1蛋白，促进NSCLC的增殖、迁移和侵袭。过表达的外泌体HOTAIR通过吸附miR-203促进肺癌的增殖、迁移和侵袭。HOTAIR与miR-34a-5p下调存在互逆联系，HOTAIR/miR-34a-5p轴通过Snail和E-钙黏蛋白的表达调控EMT。同样，HOTAIR/miR-149-5p/HNRNPA1轴被确定为NSCLC生长和侵袭的关键调节因子。HOTAIR还通过不同的通路促进铁死亡抵抗。此外，HOTAIR在顺铂耐药的NSCLC细胞中上调，并通过抑制miR-149-5p（进而调节DCLK1）来促进耐药。HOTAIR表达升高并与miR-221负相关，miR-221通过抑制HOTAIR促进NSCLC细胞凋亡。研究还表明，澳洲茄边碱 (SM) 通过调节HOTAIR/miR-214-3p/PDPK1轴发挥抗肿瘤作用。顺铂耐药的NSCLC细胞显示HOTAIR过表达和更高的IC50值，沉默HOTAIR可降低顺铂耐药性，并表明HOTAIR通过Wnt通路促进NSCLC的化疗耐药。在SCLC中，EZH2和H3K27me3上调与多药耐药相关，HOTAIR调节EZH2/H3K27me3水平，而H3K27me3影响HOXA1 DNA甲基化并对HOTAIR产生负反馈。
HOTAIR在肺癌进展和转移中的作用
研究表明HOTAIR在增殖、迁移、侵袭、EMT和转移中发挥作用。例如，白术内酯I (ATL-1) 通过抑制PDK1、HOTAIR和EZH2来抑制肺癌生长。ATL-1还与EGFR-TKI厄洛替尼在体内外产生协同作用。CAV-1和HOTAIR在肺癌组织和细胞中上调，CAV-1部分通过调节HOTAIR促进增殖、迁移和侵袭。HOTAIR与ULK1通路关联可增强NSCLC中对克唑替尼的耐药性。沉默HOTAIR可通过抑制ULK1介导的自噬来减少增殖、增强凋亡并使A549细胞对克唑替尼敏感。HOTAIR可作为检测NSCLC细胞周期失调的潜在生物标志物。高表达的HOTAIR通过增强明胶酶活性促进肺癌细胞运动性和侵袭。功能实验表明，HOTAIR过表达促进NSCLC细胞增殖、迁移和侵袭，而沉默HOTAIR可上调E-钙黏蛋白和Bax，下调波形蛋白、Bcl-2、MMP-3、VEGF、Ki-67和PCNA，从而抑制EMT、增殖和存活通路。重楼皂苷I (PPI) 靶向STAT3/HOTAIR/EZH2轴，诱导细胞周期阻滞和凋亡。PPI下调EZH2，恢复促凋亡蛋白，并增强凋亡。沉默HOTAIR或抑制STAT3可进一步降低EZH2表达并放大PPI的促凋亡效应。HOTAIR/c-Jun/p21轴是介导PPI抗肺癌作用的关键通路，PPI下调HOTAIR并上调c-Jun，进而诱导p21的表达和活性。
HOTAIR的遗传变异与肺癌易感性
除了致癌功能，HOTAIR的遗传变异也影响肺癌易感性。HOTAIR内的SNPs，特别是rs920778，与不同的风险相关。值得注意的是，rs920778的AG和AG+GG基因型对女性和非吸烟者具有抵抗NSCLC的保护作用，表明HOTAIR多态性可能作为肺癌风险分层和预后的潜在生物标志物。一项荟萃分析显示，MALAT1、HOTAIR和AFAP1-AS1的高表达水平与肺癌淋巴结转移显著相关，其中AFAP1-AS1成为最可靠的预后生物标志物，需要进一步临床验证。另一项荟萃分析发现，HOTAIR多态性rs1899663 C>A变异与肺癌易感性增加显著相关。先前研究也表明，HOTAIR中的SNPs rs920778和rs1899663与原发性肺癌风险增加显著相关，rs920778与性别、吸烟和病理类型相关，并与rs1899663存在强连锁不平衡。
HOTAIR作为生物标志物和治疗靶点
HOTAIR调节一个差异表达基因网络，抑制HOTAIR可导致肿瘤抑制基因（如CENPE、VEGFA、JUN）重新激活，并调节细胞周期、粘附和免疫通路。这些发现表明HOTAIR可能是化疗反应的潜在预测因子和克服化疗耐药的治疗靶点。此外，外泌体来源的HOTAIR在NSCLC组织、血清和血清外泌体中升高，与淋巴转移和TNM分期相关，并促进肿瘤细胞增殖和迁移，突显了其作为诊断生物标志物和治疗靶点的潜力。HOTAIR水平升高与血清NSE、CEA和CYFRA21-1升高以及肿瘤分期进展相关，ROC分析表明HOTAIR对NSCLC具有诊断价值。研究发现HOTAIR在EGFR-TKI耐药的NSCLC细胞系和患者样本中显著下调。临床上，较高的HOTAIR表达与EGFR-TKI敏感肿瘤中更长的无进展生存期相关。功能上，HOTAIR过表达可恢复吉非替尼敏感性并诱导耐药NSCLC细胞凋亡，同时影响EMT，表明HOTAIR可能作为NSCLC中EGFR-TKI耐药的预测性生物标志物和调节因子。临床和实验数据显示，HOTAIR在NSCLC组织中过表达，并与CCL22表达呈负相关。功能实验表明，HOTAIR通过抑制CCL22促进NSCLC细胞的增殖、迁移和侵袭。敲低HOTAIR可恢复CCL22水平，减少肿瘤细胞生长并增加凋亡。在肝癌干细胞中，HOTAIR通过维持干细胞特性来增强放射抗性。机制上，JMJD6–BRD4复合物转录激活HOTAIR，进而募集LSD1至MAPK1启动子，降低H3K9me2水平，导致ERK2/MAPK1的转录上调和下游MAPK信号的持续激活。MRTF-A通过调节HOTAIR表达促进NSCLC A549细胞的增殖和迁移。这些发现共同强调了HOTAIR既是肿瘤进展和治疗反应的关键调节因子，也是NSCLC诊断和分期的有前途的补充生物标志物。
