本文转自公众号生信人
肿瘤标志物的挖掘和鉴定工作在肿瘤临床治疗方面有巨大的潜在应用价值，因此在肿瘤基础研究中尤为重要。本篇推文选取2022年6月21日发表在npj Precision Oncology（IF：10，2021-2022，医学一区）上的报道，作者重点关注并总结了近年来游离LncRNA在肿瘤研究领域的相关进展以及面临的主要问题，并结合临床需求，展望了游离LncRNA在治疗肿瘤方面的应用前景。
PART01
前言
癌症是最为致命的疾病之一。尽管目前在癌症治疗手段和潜在发病机理方面获得了巨大进展，然而癌症的治疗效果不尽人意，尤其是晚期病人。癌症的高致死率可部分归因于早期准确诊断方法或工具的缺乏，如蛋白标志物。这些标志物在组织或血液中含量的变化或许可以指示疾病的发展情况，比如肿瘤。蛋白标志物可以利用免疫组化（IHC）手段进行检测，进而帮助判别肿瘤亚型。例如，研究人员通常会检测乳腺癌组织中雌激素受体（ER）蛋白的表达水平，以判断肿瘤的雌激素状态。然而，一些蛋白标志物通常会导致大量误判，因此并不十分可靠。比如经常用于诊断肝癌的血浆甲胎蛋白（AFP）就被报道灵敏性和特异性不高。
一些传统的血清指示物如糖抗原153（CA153）、癌抗原125（CA125）和癌胚抗原（CEA）也由于灵敏性和特异性不高而备受争议。蛋白标志物的低可靠性部分由于标志物自身的属性。蛋白和短肽的检测依赖抗体的的结合，而后者和标志物之并非是高度特异的对应关系。目前，不可靠的抗体是造成肿瘤研究或治疗不理想的主要原因之一。且，传统组织学研究另一个弊端就是需要真实的组织样本。这种侵入式的诊断手段操作不便，且对病人亦不友好。因此，开发非侵入式的非蛋白标志物有切实的需求。
胞外游离核酸（cfNA）或循环核酸（CNAs）近期被证实可作为一类新的肿瘤潜在标志物。CAN PCA3已被FDA批准并商品化用于早期前列腺癌的诊断。CAN lncRNA如PCA3由于比其他的CAN在血液中更加稳定且对核酸介导的降解过程不敏感，因此具有更高的可靠性。Arita等人发现血浆lncRNA对反复冻融造成的降解更加耐受，在室温条件下也能维持更长时间。LncRNA在血液中的稳定性源自其自身大量的二级结构、运输过程中外泌体的保护以及起稳定作用的各种转录后修饰。LncRNA在哺乳动物基因组中广泛存在，且大量研究证实它在细胞增殖、分化以及个体生长发育各个阶段中扮演重要角色，这些都暗示lncRNA作为潜在的肿瘤标志物的可行性。
与其他类型标志物如循环肿瘤细胞（CTCs）、cfDNA和外泌体等相比，循环LncRNA的稳定性和高表达水平使其在作为潜在标志物方面更具优势。在该篇文章中，作者总结了挖掘循环lncRNA作为肿瘤标志物工作中的进展以及遇到的挑战，作者综述并比较了循环LncRNA在不同癌种中的特异性和灵敏度，并点明其进一步作为潜在肿瘤治疗靶点的可行性。
PART02
循环LncRNA的表达水平与肿瘤进展相关
研究人员对循环LncRNA的注意源自其在肿瘤组织中表达水平的变化，比如MALAT1在肺癌和前列腺癌中上调表达。Weber等发现MALAT1可以准确指示非小细胞肺癌的存在（特异性96%）。在前列腺癌中，循环MALAT1在肿瘤组织中的表达水平普遍高于正常组织，且特异性高（84.8%），手术切除癌组织可以显著降低循环MALAT1的表达水平，表明肿瘤细胞是循环MALAT1表达变化的源头。如今已有多篇报道证实循环lncRNA直接或间接地与体内肿瘤的发生相关。例如，循环HULC、H19、GACAT2等在胃癌患者的血液中显著上调，而GIHCG在肝癌和肾癌中上调表达。临床上，一些循环LncRNA已被证实比传统的糖蛋白有更可靠的肿瘤指示作用。其他的LncRNA，如HOTAIR在结直肠癌中、LINC00152在胃癌和肝癌中、LncRNA-UCA1在肝癌中，均相较传统的肿瘤标志物有更高的特异性（详见下表）。
PART03
LncRNA作为生物标志物的挑战和潜在影响
循环肿瘤标志物，尤其是LncRNA，目前远未发挥出在肿瘤诊疗方面的潜力。事实上，许多循环LncRNA在临床具体病人上的预测表现依旧较差。一些已经报道了的循环LncRNA在针对具体癌种进行指示检测时，灵敏度和特异性均难以满足需求。
具体实例如下：
在检测前列腺癌患者与对照组血浆中的MALAT1的表达水平时，MALAT1只能实现58.6%的灵敏度，表明用它来做前列腺癌标志物会产生大量的假阴性结果。在小细胞肺癌中，MALAT1也仅有56%的灵敏度，远不能满足前期诊断需求。目前尚未解决的问题之一是循环肺癌患者中MALAT1表达水平与癌组织中表达水平相关性较低，推测循环MALAT1在血液中受到了一定程度的降解；
循环LINC00152是另一个被广泛研究的肿瘤潜在标志物。然而，在临床胃癌患者的前期诊断中，它只能达到48.1%的灵敏度，极大限制了其进一步应用。目前尚不明确循环LINC00152在血液中是否被降解；
其他循环lncRNA在临床应用过程中也有灵敏度低的问题，如H19、GACAT2等。
PART04
利用新的组合检测技术提升循环LncRNA的诊疗价值
为了弥补特定循环LncRNA特异性和灵敏度低的缺陷并提升它们的诊断效果，很多研究尝试组合不同的循环LncRNA对潜在病人进行预测，并得到了相对理想的预测效果（见下表）。值得注意的，Chen等开发了一种具有生物相容性的电化学传感器，可以高精度地检测小细胞肺癌中MALAT1的表达水平。与传统RT-PCR技术相比，这种技术具有快速、经济和操作容易等显著优势。另一项研究中，Morlin等人开发了新的lncRNA捕获测序技术，可实现对人49372个lncRNA的表达水平进行检测，极大地提升了lncRNA检测的灵敏度。总之，不同LncRNA结合起来预测的手段提升了检测的总体水平，且得益于新lncRNA检测技术的应用，会进一步推进循环LncRNA作为肿瘤标志物的临床应用。
PART05
循环LncRNA可作为潜在的肿瘤预后标志物
循环LncRNA除了可以作为肿瘤早期诊断标志物，也可以用于指示病人预后。绝大多数研究证实了肿瘤内LncRNA在预测肿瘤进展和预测病人预后方面的作用，而少量研究也发现循环LncRNA同样有类似的功能。例如，血浆中的lncRNA XLOC_014172和LOC149086可以准确地区分（specificity：90%；sensitivity：91%；AUC：0.934）转移性肝癌患者和非转移性患者。
类似地，循环LncRNA HOTAIR在结直肠癌、GIHCG在肾癌中均与病人预后显著相关。一些组合标志物如5-LncRNA-signature和8-LncRNA-signature在临床预后方面均显示出良好的预测效果。尽管早期研究表明循环LncRNA的表达水平可能与肿瘤进展有关，如今越来越多的研究提示它们的预后功能。在预测手段方面，结合多维度的数据如循环LncRNA、miRNA、临床数据以及临床影像数据等，会显著提升预测的总体水平。
PART06
循环LncRNA可作为潜在的肿瘤治疗靶点
循环LncRNA不应该仅仅作为一种被动的生物医学检测工具，它们也可以被开发为治疗多种癌症的潜在靶点或药物。已有研究发现LncRNA可通过干扰抑癌通路的生物活性而促进肿瘤的发生发展。Sanchez等通过全基因组分析人类p53基因的转录调控网络，鉴定出以LncRNA为核心的肿瘤抑制互作网络。GAS5、CCND1、LET、PTENP1和lincRNA-p21是常见的抑癌LncRNA，而MALAT-1、PANDAR、HOTAIR、H19、PVT1、GIHCG和ANRIL则是促癌LncRNA。
在分子水平，LncRNA可以通过调节染色质结构影响基因表达、为RNA结合蛋白提供结构支撑以及作为RNA“海绵”吸附抑癌miRNA等功能促进癌症发生。比如，LncRNA HOTTIP可以吸附抑癌miRNA miR-5-3p，促进肾癌的形成。然而，多数机制研究均是针对肿瘤组织或细胞，靶向循环LncRNA是否有效尚未确定，其中一个基本问题就是循环LncRNA能否进入深层的肿瘤内部。
有研究发现一些微载体和外泌体可以协助癌细胞之间以及癌细胞和周围正常细胞之间的“通讯”，因此可作为循环LncRNA的潜在载体。而一些循环LncRNA不需要任何载体或特殊结构就可以在血液中流通，此类LncRNA在靶向设计方面就相对容易。由于循环系统中缺乏降解RNA-RNA和RNA-DNA互作的分子机制，通过AGOs靶向特定的循环LncRNA即可起到较好的抗癌效果。比如，Arun等发现在小鼠中通过皮下注射AGOs系统性地敲低MALAT1的表达可以显著抑制肿瘤的生长和转移。此外，对于一些抑癌LncRNA，外源补充其在循环系统中的表达水平也可以起到抗癌效果。
PART07
不同水平循环LncRNA标志物和治疗靶标
前文表一中列举了一些与特定癌种相关的循环LncRNA。然而，可能由于目前缺乏对这些LncRNA在其他癌种中作用的报道，因此并不能确定这些LncRNA是否可以作为多种癌种甚至泛癌的标志物或治疗靶点。有意思的是，整合分析这些循环LncRNA发现它们与特定癌种之间的关系可以间接反映癌组织的组织学相似程度或胚胎起源（见下图）。比如在Wu和Permuth各自的研究中，他们分别报道了循环LncRNA PVT-1和PANDA在肾癌和胰腺癌中的作用，而这两个器官在解剖位置上距离较近，且在多个分子分型相关的报道中聚类在一组。有报道指出胚胎来源的LncRNA在多种肿瘤中均具有一定的指示作用，由此提示这类LncRNA或许可以作为一种潜力巨大的多癌肿瘤标志物和/或治疗靶点。且，检测此类循环LncRNA的表达位置同样可以提示肿瘤的具体发生部位，以协助临床诊断和后期治疗。
PART08
循环LncRNA和RBP的联系
尽管RNA结合蛋白（RBP）并不能与血液中的循环LncRNA产生互作，但是在循环LncRNA进入血液之前，二者之间是存在相互结合并发挥一定促癌作用的。已有报道证实部分可以与LncRNA结合的RBP具有癌胚的特性。文中，作者整理了部分肿瘤中有实验数据支持的RBP-LncRNA互作（见下表）。此外，针对LncRNA在肿瘤中功能相关的研究策略，作者也在文中给出了相应的建议。
PART09
讨论与展望
循环LncRNA在肿瘤前期诊断、病人预后和治疗靶标等方面均有很大的价值。该篇综述中，作者整理了目前关于循环LncRNA在不同肿瘤中的研究进展，讨论了其作为癌症诊断标志物的优缺点。循环LncRNA可以通过多种途径参与肿瘤的发生发展，因此也代表一类潜在的治疗靶点，作者综述了已有的关于循环LncRNA促癌/抗癌的相关报道，总结了靶向循环LncRNA抗癌的优势和面临的挑战。最后，作者整理了针对循环LncRNA开展研究的常用数据库和常用技术流程，便于相关领域研究人员进一步开展研究。
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