長(zhǎng)鏈非編碼RNA在胰腺癌中的作用機(jī)制與臨床應(yīng)用價(jià)值

張潤(rùn)冬,艾開興

同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院普外科,上海 200065

胰腺癌是一種預(yù)后極差的惡性腫瘤,5年生存率僅5%～7%,大多數(shù)患者存活不超過 1～2 年。近年來,我國(guó)胰腺癌發(fā)病率呈逐年升高趨勢(shì),已成死亡率前 10 位的腫瘤。胰腺癌最常見的類型是胰腺導(dǎo)管腺癌 (pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC),該癌約占胰腺外分泌腫瘤的 90%。PDAC 早期缺乏典型的臨床癥狀,極易通過神經(jīng)、血管侵犯周圍組織器官,并通過淋巴管快速遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移;臨床確診大多已有轉(zhuǎn)移,僅有10%～20%患者在確診時(shí)有手術(shù)切除機(jī)會(huì);即使手術(shù),約90%患者在術(shù)后12～18 個(gè)月內(nèi)可復(fù)發(fā)[1]。因此,尋找胰腺癌發(fā)生發(fā)展、早期診斷及預(yù)后相關(guān)的新的標(biāo)記,對(duì)早期發(fā)現(xiàn)胰腺癌并改善胰腺癌預(yù)后有重要意義。

人類全基因組和轉(zhuǎn)錄組的高通量測(cè)序揭示,全基因組中只有2%編碼蛋白,至少有75%的人類基因組序列被轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA。如此龐大的轉(zhuǎn)錄本包括了一系列調(diào)節(jié)性的RNA,例如siRNA、piRNA、sdRNA、miRNA和lncRNA[2]。這些RNA曾一度被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“垃圾”,不具有生物學(xué)功能。但近年大量研究表明,lncRNA在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、發(fā)育、腫瘤、胚胎干細(xì)胞多能性、腦功能、亞細(xì)胞區(qū)室化、染色質(zhì)重塑、植物生物學(xué)和應(yīng)激反應(yīng)等多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。

1 lncRNA的特點(diǎn)與功能

長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一類長(zhǎng)度大于200 nt且不能編碼蛋白質(zhì)的RNA,大部分為RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,在核內(nèi)與胞質(zhì)內(nèi)儲(chǔ)存,結(jié)構(gòu)中存在5′端帽結(jié)構(gòu)和3′端 Poly(A)尾,但不存在開放讀碼框,其序列保守程度不高且表達(dá)水平較低,組織特異性高;不參與或很少參與編碼蛋白,主要以RNA形式在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后等層面調(diào)控基因表達(dá)水平。根據(jù)最新的GENCODE發(fā)布(版本26),已經(jīng)在人類基因組中鑒定了15 787個(gè)lncRNA基因,產(chǎn)生27 720個(gè)lncRNA轉(zhuǎn)錄本[3]。根據(jù)它們?cè)诨蚪M中與編碼基因的位置關(guān)系[4],lnRNA分為5類:正義lncRNA(sense lncRNA)、反義lncRNA(antisense lncRNA)、雙向lncRNA(bidirectional lncRNA)、內(nèi)含子lncRNA(intronic lncRNA)及基因間lncRNA(intergenic lncRNA)。lncRNA的調(diào)控機(jī)制復(fù)雜,主要參與基因組印記、染色體沉默及染色質(zhì)修飾、mRNA轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、核內(nèi)運(yùn)輸、原癌基因活化調(diào)節(jié)等多種重要的正向或負(fù)向調(diào)控過程,不但活化某些蛋白編碼基因表達(dá),亦抑制蛋白編碼基因表達(dá)[5]。Wang 等[6]將lnc RNA 的作用機(jī)制歸納為4種模型:(1)信號(hào)lncRNA(signal lncRNA)作為信號(hào)分子反映轉(zhuǎn)錄因子及其下游信號(hào)通路對(duì)基因的調(diào)控;(2)誘餌lncRNA(decoy lncRNA):作為誘餌綁定轉(zhuǎn)錄因子或其他蛋白,阻止其與特定 DNA 序列結(jié)合;(3)向?qū)ncRNA(guide lncRNA):作為向?qū)д心夹揎椞囟ɑ虻拿割?(4)支架lncRNA(scaffold lncRNA):作為支架將多種蛋白合成核糖核蛋白復(fù)合體。lncRNA 也可以作為結(jié)構(gòu)組分發(fā)揮作用,即作為小分子 RNA(如 micro RNA、pi RNA)的前體分子[7]。

2 lncRNA在胰腺癌中的作用

研究發(fā)現(xiàn),越來越多的lncRNA在人類腫瘤中異常表達(dá),雖然部分lncRNA異常表達(dá)可能是繼發(fā)結(jié)果,但證實(shí)多數(shù)lncRNA通過調(diào)節(jié)細(xì)胞通路在腫瘤細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮促癌或抑癌作用。如前列腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1(prostate cancer associated-transcript 1,PCATI)在直腸癌、轉(zhuǎn)移性前列腺癌中都存在高表達(dá),提示其與惡性腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)[8]。在胰腺癌中,Tahira等[9]用基因芯片技術(shù)檢測(cè)了 38 例胰腺癌組織和癌旁組織,證實(shí)內(nèi)含子型lncRNA在胰腺癌中表達(dá)異常,包括 PPP3CB、MAP3K14和 DAPK1等;同時(shí)發(fā)現(xiàn)在胰腺癌轉(zhuǎn)移樣本中異常表達(dá)的lncRNA大部分與MAPK通路相關(guān),提示lncRNA作用機(jī)制與MAPK通路有關(guān)?？傮w而言,lncRNA通過轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平和表觀遺傳三個(gè)層面調(diào)節(jié)關(guān)鍵腫瘤通路發(fā)揮作用。雖然很多研究著眼于lncRNA與腫瘤的關(guān)系,lncRNA內(nèi)在機(jī)制仍未完全揭示。胰腺癌中重要的lncRNA以其作用機(jī)制與潛在的臨床價(jià)值見表1。

表1 與胰腺癌相關(guān)的lncRNA的特點(diǎn)及功能

2.1 與胰腺癌發(fā)生、增殖

胰腺癌的發(fā)生與多種基因突變相關(guān)如K-ras基因、APC基因、p53基因等,其中K-ras突變?cè)谝认侔┌l(fā)生中發(fā)揮重要作用。該基因突變可激活ERK、PI3K/Akt、MAPK和PKC系列信號(hào)通路,改變細(xì)胞代謝和增殖方式,促進(jìn)胰腺癌發(fā)生。最近研究報(bào)道,lncRNA在一些腫瘤表型包括胰腺癌中發(fā)揮致癌或促腫瘤增殖作用。如Li等[10]發(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)后lncRNA NUTF2P3-001可增加KRAS表達(dá)同時(shí)促進(jìn)Panc-1和Bxpc-3細(xì)胞系增殖。Gao等[11]發(fā)現(xiàn)lncRNA ROR可作為一種競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(ceRNA)結(jié)合miR-145,降低Nanog表達(dá),從而在BxPC-3和Capan-1細(xì)胞系中促進(jìn)細(xì)胞增殖。lncRNA還可通過影響胰腺癌干細(xì)胞干性促進(jìn)或抑制胰腺癌增殖。如Feng等[12]發(fā)現(xiàn)報(bào)道,過表達(dá)lncRNA MALAT1加強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞球狀體(spheroid)形成和非黏附性生長(zhǎng)能力;Fu等[13]報(bào)道,在胰腺癌干細(xì)胞中,HOTTIP可通過結(jié)合WDR5/MLL1復(fù)合體提高HOXA9表達(dá)水平,HOXA9通過WNt通路作用于一些干細(xì)胞因子(LIN28,NANOG,OCT4,SOX2 )和標(biāo)志物 (ALDH1,CD44,CD133) ,從而維持胰腺癌干細(xì)胞能力。

2.2 與胰腺癌血管生成

獲取營(yíng)養(yǎng)與氧氣同時(shí)排泄代謝廢物,血管對(duì)腫瘤必不可少;尤其進(jìn)展期腫瘤,血管生成對(duì)維持腫瘤進(jìn)展非常關(guān)鍵。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是一種促血管生成因子,一般在腫瘤進(jìn)展期被激活,可被缺氧因素或原癌基因相關(guān)通路上調(diào)[14]。其他一些促血管生成因子如成纖維生長(zhǎng)因子(friboblast growth factor,FGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(metalloproteinase-9,MMP-9)在成瘤作用中也會(huì)上調(diào)[15]。lncRNA已被證實(shí)在血管生成過程中起到不同的調(diào)節(jié)作用。在AsPC-1細(xì)胞系中,MALAT-1可通過增加人臍帶靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、管徑長(zhǎng)度、分支數(shù)目和管徑復(fù)雜度促進(jìn)腫瘤血管生成[12]。然而,lncRNA在胰腺癌尤其是進(jìn)展期胰腺癌中促進(jìn)血管生成機(jī)制還有待于進(jìn)一步探究。

2.3 與胰腺癌侵襲轉(zhuǎn)移

胰腺癌轉(zhuǎn)移很難被早期臨床發(fā)現(xiàn),且是胰腺癌患者死亡主要原因。因此,對(duì)胰腺癌轉(zhuǎn)移研究意義重大。研究報(bào)道,lncRNA被發(fā)現(xiàn)可通過上皮細(xì)胞間質(zhì)化(EMT)影響胰腺癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移。馬塵超等[16]在對(duì)長(zhǎng)鏈非編碼RNAH19研究中發(fā)現(xiàn),H19很可能通過抑制microRNA let-7功能促進(jìn)胰腺癌轉(zhuǎn)移,而let-7靶向高遷移率族蛋白A2(high mobility group A2,HMGA2)在EMT中具有重要作用,故H19可通過H19/let-7/HMGA2/EMT在胰腺癌侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。Zheng等[17]報(bào)道,敲減LOC389641可降低胰腺癌遷移侵襲能力;LOC389641通過TNFRSF10A負(fù)性調(diào)節(jié)E-cadeherin影響EMT。Hu等[18]通過lncRNA芯片篩出胰腺癌及癌旁組織中差異表達(dá)XLOC_000647,過表達(dá)XLOC_000647可通過抑制啟動(dòng)子活性降低NLRP3(NOD-like receptor family pyrin domain-containing 3)表達(dá),從而抑制EMT,降低胰腺癌細(xì)胞遷移侵襲能力。

2.4 與胰腺癌耐藥性

吉西他濱單獨(dú)或聯(lián)合化療是胰腺癌的基本治療方案。但存在耐藥性,可致化療失敗。Li等[19]在對(duì)n對(duì)胰腺癌進(jìn)行高通量測(cè)序時(shí)發(fā)現(xiàn),HOTTIP在胰腺癌中表達(dá)上升,并可通過HOXA13參與產(chǎn)生對(duì)吉西他濱的耐藥性。You等[20]發(fā)現(xiàn),ASPC-1細(xì)胞株中PVT1可調(diào)控細(xì)胞對(duì)吉西他濱敏感性,并證實(shí)全長(zhǎng)PVT1 正義cDNA過表達(dá)可增加細(xì)胞對(duì)吉西他濱的敏感性。而Jiao等[12]證實(shí)MALAT-1可降低AsPC-1和CFPAC-1細(xì)胞系對(duì)吉西他濱的化療敏感性。

可見,lncRNA可通過影響腫瘤干細(xì)胞、EMT、促血管生成因子等在胰腺癌的發(fā)生增殖、血管生成、侵襲轉(zhuǎn)移及耐藥性等方面發(fā)揮作用。但具體分子機(jī)制及確切作用通路還有待進(jìn)一步闡釋。

3 lncRNA在胰腺癌中的臨床價(jià)值

3.1 診斷

現(xiàn)有的幾種腫瘤標(biāo)記如CA199、CA242和CEA,對(duì)胰腺癌早期診斷的特異性、敏感性不高。故亟需找到新的腫瘤標(biāo)記來篩查早期胰腺癌[21]。Ye等[22]應(yīng)用高通量測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)21條lncRNA在胰腺癌與對(duì)應(yīng)癌旁組織差異表達(dá),并通過lncRNA-miRNA-mRNA軸在胰腺癌發(fā)生發(fā)展發(fā)揮重要作用。Muller等[2]通過二代測(cè)序在6例胰腺癌及5例對(duì)照組織中發(fā)現(xiàn)43條差異表達(dá)lncRNA。Wang等[23]利用lncRNA芯片從胰腺癌組織7419個(gè)lncRNA篩選發(fā)現(xiàn),HOTTIP-005、XLOC-006390和RP11-567G11.1在胰腺癌組織中明顯上調(diào)?？赡苡袧撛诘呐R床診斷價(jià)值。

3.2 治療

臨床常用胰腺癌標(biāo)準(zhǔn)化療藥如吉西他濱并不能顯著提高胰腺癌患者的總存活率,因此一直在探索更好的胰腺癌化療方案。如今已有一些lncRNA用于胰腺癌治療的報(bào)道。如H19 是 最 早 應(yīng) 用 于 胰 腺 癌 治 療 的 lnc RNA。 BC-819 (DTA-H19)是一種能在 H19 調(diào)控下表達(dá)白喉毒素 A 鏈的質(zhì)粒載體,具有抗腫瘤作用[29]。BC-819 最初試用于膀胱癌治療,機(jī)體攝取BC-819后在細(xì)胞中表達(dá)大量白喉毒素,使臨床試驗(yàn)瘤體縮小[24-26];而且BC-819 使用濃度和劑量也得到確定。Sorin等[26]將胰腺癌一線化療藥吉西他濱與 BC-819 聯(lián)合應(yīng)用于胰腺癌動(dòng)物模型,取得了較好療效。Wang 等[27]將62例應(yīng)用吉西他濱化療胰腺癌患者按照無進(jìn)展生存時(shí)間分成兩組,發(fā)現(xiàn)患者無進(jìn)展生存時(shí)間越長(zhǎng),血液中MALAT1,HOTTIP,PVT1表達(dá)量越低。一些lncRNA可通過改變細(xì)胞表型或細(xì)胞代謝及其下游通路使胰腺癌細(xì)胞產(chǎn)生化療耐藥性,可能是新型靶向藥物的研究方向。

3.3 預(yù)后判斷

Song等[28]應(yīng)用線性回歸方法建立一個(gè)利用五種lncRNA(C9orf139、MIR600HG、RP5-965G21.4、RP11-436K8.1、CTC-327F10.4)方程預(yù)測(cè)胰腺癌預(yù)后。Huang等[29]通過lncRNA芯片分析5對(duì)胰腺癌提示lncRNA RP263F15.1上升,胰腺癌患者總生存率降低。

4 展望

lncRNA是近幾年興起的研究熱點(diǎn)。但人們對(duì)其仍然知之甚少,對(duì)作用機(jī)制大多缺乏深入了解;對(duì)胰腺癌的作用和機(jī)制尚處于起步階段。某些lncRNA 已被證明與胰腺癌的發(fā)病相關(guān),一些作用機(jī)制亦開始被闡明。但離臨床應(yīng)用仍有距離。若能在血液、排泄物標(biāo)本中檢測(cè)特定lnc RNA 表達(dá),或針對(duì)表達(dá)異常lnc RNA設(shè)計(jì)靶向藥物,可能對(duì)胰腺癌的早期診斷、靶向治療有所裨益。