LINC00839与LINC01605在食管癌中的表达模式、调控网络及诊断价值分析

《Biochemistry and Biophysics Reports》：Expression patterns, regulatory interactions, and diagnostic potential of LINC00839 and LINC01605 in esophageal cancer

本研究聚焦食管癌（EC）这一预后极差的侵袭性恶性肿瘤，探讨了长链非编码RNA LINC00839与LINC01605的表达模式、调控相互作用及其诊断潜力。研究人员通过生物信息学分析与RT-qPCR实验验证，发现LINC01605在EC中显著上调且具有良好诊断价值（AUC=0.734），并通过ceRNA网络预测其与miR-16-5p等关键miRNA的相互作用，揭示了其在EC发生发展中的潜在致癌功能，为EC的分子诊断提供了新的候选标志物。

　　

食管，作为连接咽喉与胃的狭长管道，是人体消化系统的重要组成部分。然而，这个看似平凡的器官却可能遭受一种极具侵袭性的恶性肿瘤——食管癌（Esophageal Cancer, EC）的侵袭。食管癌是全球范围内致死率最高的癌症之一，其预后极差，患者5年生存率仅为15%至25%。这主要是由于食管癌早期症状隐匿，大多数患者在确诊时已处于疾病晚期，癌细胞可能已经发生了局部浸润或远处转移，给治疗带来了巨大挑战。当前，食管癌的治疗手段主要包括手术切除，并辅以免疫治疗、化疗和放疗等。尽管医疗技术在不断进步，但对于晚期食管癌患者，治疗效果依然不尽如人意。因此，深入探索食管癌发生发展的分子机制，寻找有效的早期诊断标志物和新的治疗靶点，已成为当前癌症研究领域亟待解决的关键问题。

在人类庞大的基因组中，仅有约2%的DNA序列编码蛋白质，其余约98%曾被认为是“垃圾DNA”。然而，随着研究的深入，科学家们发现这些非编码区域并非无用，其中一类称为长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）的分子，虽然在蛋白质编码能力上有所欠缺，却在调控基因表达、影响细胞命运（如增殖、分化、凋亡、转移）等方面扮演着至关重要的角色。越来越多的证据表明，lncRNAs的异常表达与多种癌症的发生发展密切相关，它们可以像“开关”一样，通过复杂的分子网络调控癌基因或抑癌基因的活性，从而在肿瘤进程中发挥“推手”或“刹车”的作用。

在众多的lncRNAs中，LINC00839和LINC01605引起了研究人员的注意。LINC00839位于人类10号染色体，已有研究提示其在乳腺癌、肺癌等癌症中表达异常，可能参与肿瘤的进展。LINC01605位于8号染色体，在结直肠癌、胰腺癌、乳腺癌等多种癌症中被发现存在表达失调，并能通过影响不同的信号通路来调控癌细胞的行为。然而，在食管癌这一特定领域，关于LINC00839和LINC01605究竟扮演何种角色，它们的表达水平如何，是否具有作为诊断标志物的潜力，以及它们通过怎样的分子机制影响食管癌的进程，这些关键问题此前尚属空白。

为了回答这些问题，由Mahdi Bahmani、Ashkan Kalantary-Charvadeh、Morvarid Hamrahjoo、Nasrin Ziamajidi、Roghayeh Abbasalipourkabir和Shayan Marhamati组成的研究团队开展了一项系统性的研究，其成果发表在《Biochemistry and Biophysics Reports》上。本研究巧妙地结合了生物信息学分析和实验验证两种策略。研究人员首先利用GEPIA（Gene Expression Profile Interactive Analysis）等公共数据库，大规模分析了LINC00839和LINC01605在食管癌组织与正常组织中的表达差异、它们在不同癌症中的表达谱（即泛癌分析），以及其表达水平与患者生存预后的关系。为了揭示其潜在功能机制，研究团队通过DIANA-LncBase和multiMiR等工具预测了与这两个lncRNA相互作用的微小RNA（miRNA），并进一步构建了包含lncRNA、miRNA和信使RNA（mRNA）的竞争性内源RNA（ceRNA）调控网络。随后，他们对网络中的关键mRNA进行了基因本体论（GO）功能和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，以了解这些分子可能参与哪些生物学过程或信号通路。此外，还利用DisGeNET平台分析了基因与疾病的关联，并通过DrugBank数据库寻找了可能靶向关键mRNA的已批准药物。在实验验证方面，研究从伊朗国家肿瘤库获取了18对配对的食管癌组织及癌旁正常组织样本，通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术精确测量了LINC00839和LINC01605的表达水平，并利用受试者工作特征（ROC）曲线评估了它们的诊断价值。

3.1. LINC00839和LINC01605基因在EC中的表达

分析结果显示，LINC00839在食管癌组织中有上调趋势，但这一变化未达到统计学显著性，并且其表达在不同疾病分期之间也无显著差异。与之形成鲜明对比的是，LINC01605在食管癌组织中的表达呈现显著上调。有趣的是，在疾病分期较高的患者（III-IV期）中，LINC01605的表达水平反而低于分期较低的患者（I-II期）。此外，研究人员还发现LINC00839和LINC01605在食管癌中的表达水平呈显著正相关，提示它们之间可能存在某种协同或共同的调控机制。

3.2. LINC00839和LINC01605表达在泛癌中的改变

为了探究这两个基因是否具有更广泛的癌症相关性，研究人员进行了泛癌分析。结果发现，LINC00839在卵巢癌和皮肤黑色素瘤中表达上调，而在宫颈癌、肾嫌色细胞癌、肾乳头状细胞癌和肺腺癌中表达下调。LINC01605则在结肠腺癌、食管癌、头颈部鳞状细胞癌、肺腺癌和直肠腺癌等多种癌症中均表现出显著的上调，表明它可能是一个在多种上皮源性癌症中发挥作用的致癌基因。

3.3. LINC00839和LINC01605基因的生存分析

生存分析结果显示，无论是LINC00839还是LINC01605，其表达水平的高与低，都与食管癌患者的总体生存率或无病生存率没有显著的统计学关联。这意味着，单凭这两个基因的表达水平，可能不足以预测食管癌患者的预后。

3.4. lncRNA-miRNA和miRNA-mRNA相互作用的预测

机制探索是本研究的核心。研究人员预测出五个共同的miRNA（miR-16-5p, miR-195-5p, miR-123a-3p, miR-15a-5p, miR-15b-5p）能够同时与LINC00839和LINC01605相互作用。进而，他们找到了26个与这些miRNA相关的靶mRNA，其中包括已知的癌相关基因如BCL2、FGF2和PIK3R1等。利用Cytoscape软件，他们构建了一个清晰的ceRNA网络图和蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络图，直观地展示了这些分子之间潜在的复杂联系。

3.5. 基因的GO和KEGG富集通路分析

为了理解这26个靶mRNA的生物学功能，研究人员进行了GO和KEGG富集分析。在生物过程（BP）方面，这些基因主要富集在蛋白质向细胞器的定位、蛋白质核输入等过程。在分子功能（MF）方面，则富集于组蛋白结合等功能。KEGG通路分析提示，这些基因可能参与胃癌、结直肠癌、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药等癌症相关通路。这为LINC00839和LINC01605可能通过影响这些关键通路来促进食管癌发展提供了线索。

3.6. 基因-疾病关联分析

通过DisGeNET平台分析发现，LINC00839与鼻咽癌、神经母细胞瘤等疾病关联较强，而LINC01605则与结直肠癌、鼻咽癌、喉鳞状细胞癌等多种肿瘤密切相关，进一步支持了其在肿瘤发生中的普遍作用。

3.7. 药物靶点分析

在转化医学层面，研究人员发现，预测出的靶mRNA中，FGF2、MCFD2和PIK3R1是已有获批靶向药物的“可成药”靶点。例如，肝素等药物靶向FGF2，Moroctocog alfa靶向MCFD2，Alpelisib靶向PIK3R1。这为未来针对该通路的治疗策略提供了潜在的药物选择。

3.8. 患者基本特征

本研究纳入的18例食管癌患者中，女性居多，大多数患者处于临床II期和III期，肿瘤分级以2级为主，且多数存在淋巴结转移，病理T分期以T3常见。这些信息为研究结果提供了临床背景。

3.9. LINC00839和LINC01605基因在EC患者中的表达

实验验证结果与生物信息学预测高度一致。RT-qPCR证实，与癌旁正常组织相比，LINC00839在癌组织中的表达虽有升高但不显著，而LINC01605则表现出显著的表达上调。

3.10. ROC曲线分析

ROC曲线分析是评估诊断效能的黄金标准。分析显示，LINC00839的曲线下面积（AUC）为0.5357，诊断价值不佳。而LINC01605的AUC达到了0.7344，具有较好的诊断准确性，表明其有潜力作为辅助诊断食管癌的生物标志物。

综上所述，本研究通过整合生物信息学与实验数据，系统地揭示了LINC00839和LINC01605在食管癌中的表达特征和潜在功能。研究结论明确指出，LINC01605在食管癌中显著高表达，并展现出良好的诊断潜力，而LINC00839的作用相对有限。更为重要的是，研究预测并构建了一个以LINC00839/LINC01605为核心，通过吸附miR-16-5p、miR-195-5p等关键miRNA，进而调控FGF2、BCL2、PIK3R1等下游癌基因表达的ceRNA调控网络。GO和KEGG分析提示该网络可能参与蛋白质定位、组蛋白修饰以及多种癌症相关信号通路。

在讨论中，作者将本研究结果与既往在其他癌症中的研究进行了对比，强调了LINC01605在食管癌中的致癌基因角色，并指出其表达模式可能具有癌症类型特异性。同时，也坦诚了本研究的局限性，例如缺乏功能性实验（如基因敲低或过表达）来直接验证其生物学功能，以及样本量相对较小等。这些不足之处也为未来的研究指明了方向：需要在更大规模的队列中验证其临床价值，并利用细胞和动物模型深入阐明其精确的分子机制。

这项研究的深刻意义在于，它不仅首次报道了LINC01605在食管癌中的表达上调及其诊断价值，为食管癌的早期 detection 提供了新的潜在分子标志物，而且通过构建ceRNA网络，初步揭示了LINC00839和LINC01605可能参与的分子调控蓝图，为理解食管癌的发病机制增添了新的视角。所发现的“可成药”靶点（如PIK3R1）也为未来开发新的靶向治疗策略提供了理论依据和线索。尽管前路漫漫，但这项研究无疑为攻克食管癌这一顽疾，点亮了一盏新的探索之灯。