非編碼RNA調控膠質瘤化療耐藥

黃開顏 周敘強 曹雨欣 石怡婷

摘 要：原發(fā)性惡性腦腫瘤中神經膠質瘤占70%。近年來，神經膠質瘤患病率逐年升高，患者生存期短，復發(fā)、病死率極高。盡管診斷治療技術不斷完善，但其存活率仍舊較低。研究發(fā)現非編碼RNA在中樞神經中的含量明顯高于其他組織，可用于膠質瘤的診斷及預后評估。研究表明，非編碼RNA可通過多種途徑參與膠質瘤的發(fā)生發(fā)展，具有治療膠質瘤的潛能。本文以非編碼RNA調控膠質瘤化療耐藥為主題，從膠質瘤化療的臨床現狀、非編碼RNA的研究現狀、非編碼RNA調控膠質瘤耐藥三方面進行綜述，旨在為改善膠質瘤的化療耐藥問題提供參考。

關鍵詞：非編碼RNA;耐藥;膠質瘤;TMZ

中圖分類號：R739.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0187-03

神經膠質瘤，是惡性原發(fā)性腦腫瘤最常見的形式，在體內呈彌漫性、浸潤性增長。因其惡性程度高、侵襲性強、易復發(fā)等特點，患者的預后極差，五年存活率不到2%。外科手術切除輔助化療是現今膠質瘤臨床治療的基本手段，然而，有相當部分患者會對化療藥物表現出不同程度的獲得性耐藥，最終導致化療失敗。因此，尋找逆轉化療耐藥新方法是提高膠質瘤臨床化療效果，改善患者預后的關鍵。

人類基因組編碼出大量非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA），因這些RNA轉錄不會被翻譯成蛋白質，一直被認為是轉錄噪聲。而近年來研究發(fā)現非編碼RNA具有雙向調節(jié)功能，并可參與膠質瘤發(fā)生的多個生物學行為，可以成為膠質瘤基因治療的靶點，在調控膠質瘤化療耐藥方面具有極大的潛能[1]。

1 膠質瘤化療耐藥的臨床現狀

替莫唑胺（TMZ）作為膠質瘤臨床化療中最常用藥物，其主要機理是通過破壞膠質瘤的DNA片段，阻止DNA的修飾使腫瘤細胞發(fā)生凋亡。TMZ的使用能夠顯著提高患者生存率，然而在膠質瘤的治療過程中，TMZ產生的耐藥反應使化療效果不佳。關于膠質瘤化療耐藥的機制，主要是甲基鳥嘌呤甲基轉移酶（Methyl Guanine Methyl Transferase，MGMT）在起作用，MGMT定位于染色體10q24.33質[2]，長度為170kb，含5個外顯子和4個內含子，編碼207個氨基酸，其作用是修復由亞硝脲類化療藥物造成的DNA烷基化損傷。鳥嘌呤O6或N7位置作為DNA重要的烷基化位點，若發(fā)生甲基化會引起細胞毒性和凋亡，MGMT作為近年來分子病理學組織學診斷的預后標準，其啟動子甲基化狀態(tài)與膠質瘤臨床病理特性密切相關。有實驗[3]證明降低細胞中MGMT的含量可以增強TMZ治療的活性，MGMT編碼的DNA修復蛋白能將鳥嘌呤O6位置的烷基基團清除，當DNA修復消耗的MGMT蛋白得不到及時補充，便會引起一部分的DNA損傷并引起細胞的死亡。MGMT過多，DNA修復機制運轉則讓膠質瘤產生耐藥的特性。但膠質瘤化療耐藥機制比較復雜，還有很多輔助機制的參與，例如表皮生長因子受體的過表達，galectin-1和雙微體2的表達，p53突變以及磷酸酶和張力蛋白同源物的表達等。

2 非編碼RNA調控腫瘤化療耐藥的分子機理

2.1 miRNA

微小RNA又稱microRNAs、miRNAs，是長度為19～24nt的內源性非編碼小RNA，成熟的miRNA需要經過細胞核內加工和細胞漿內的成熟加工2個過程。miRNA本身并不編碼蛋白質，它主要是通過與靶基因mRNA的3′-UTR完全或不完全結合來降解mRNA或抑制mRNA的翻譯，以此來影響細胞的分化增殖并參與腫瘤細胞的免疫調節(jié)[4]。miRNA主要通過抑制膠質瘤的增殖來實現對膠質瘤耐藥機制的破壞，目前大致有三個研究方向：一是miRNA在化療藥物上的相關作用靶點，二是miRNA在耐藥上的相關信號通路，三是miRNA的雙向表達。

2.1.1 miRNA調控靶基因影響腫瘤化療耐藥

有研究發(fā)現，過表達miRNA-128與miRNA-149通過靶向作用于Rap1B介導的細胞骨架，抑制Rap1B表達，調控Rap1B介導的細胞骨架重塑，從而來抑制GBM（glioblastoma multiforme，多形性膠質母細胞瘤）的侵襲，并且還能增加GBM對TMZ的敏感性。Meng等[5]進一步的研究表明miRNA- 155抑制劑與紫杉醇共處理GBM細胞能抑制EAG1的表達從而抑制腫瘤細胞生長。此外有研究指出，通過靶向作用于EAG1，miRNA-296-3P能調節(jié)GBM細胞的生長和多重耐藥，過表達miRNA-296-3P可使U251細胞對化療藥敏感性增加。

2.1.2 miRNA調控信號通路影響腫瘤化療耐藥

人們發(fā)現GBM細胞中存在表皮生長因子受體變異Ⅲ（EGFRvⅢ）的腫瘤信號，通過激活mTORC2-NF-κB，使細胞凋亡受到抑制，因此細胞對化療藥物產生耐藥性[6]。Xie等[7]研究發(fā)現miRNA-221通過作用于PI3/AKT信號通路促進人類膠質母細胞瘤增殖和卡氮芥耐藥。此外，miRNA-143通過抑制N-Ras阻滯Ras信號通路，能抑制膠質瘤細胞生長，增強TMZ誘導的膠質瘤細胞凋亡。

2.1.3 miRNA調控調節(jié)因子影響腫瘤化療耐藥

p53是公認的抑癌基因，Fan等[8]研究發(fā)現，通過作用于NADH依賴的sirtuin1（SIRT1），miRNA-34a可引發(fā)變異耐藥性髓母細胞瘤（p53導致變異）和膠質母細胞瘤細胞死亡。Weeraratne等[9]研究指出，通過靶向作用于MAGE-A和p53，miRNA-34a能增強髓母細胞瘤對化療藥物的敏感性。Bcl-2是細胞凋亡的抑制基因，Bcl-2基因家族蛋白表達水平的變化，影響著腫瘤細胞株對化療藥物的敏感性。Stojcheva等[10]發(fā)現miRNA-138靶向作用于Bcl-2調節(jié)因子BIM，能增加膠質母細胞瘤對TMZ耐藥，促進體外膠質母細胞瘤細胞生存和體內膠質瘤母細胞瘤生長。Han等[11]證實過表達的miRNA-16能抑制Bcl-2的表達，減少人類膠質瘤細胞對TMZ的耐藥。

2.2 lncRNA

lncRNA（Long non-coding RNA，lncRNA），長度大于200nt的非編碼RNA，又稱長鏈非編碼RNA，近幾年來被發(fā)現在癌癥的發(fā)展和治療中具有很大的作用。它可以作為預測癌癥的指標，如lncRNA-HNF1A-AS1高表達可作為膀胱癌患者預后的一個獨立危險因素，它還可以調控人肝癌細胞的增殖和凋亡。又如lncRNA-H19可以調控人肝癌細胞HepG2的生長，抑制細胞的增殖，其抑制作用呈現時間依賴，促進HepG2細胞凋亡。

2.2.1 lncRNA調控瘤細胞微環(huán)境影響化療耐藥

lncRNA通過過表達的ABC家族蛋白和GST家族蛋白逆濃度轉運，將藥物從標定的靶細胞內運轉出來，誘發(fā)瘤細胞對化療藥物的耐藥性。有研究[12]發(fā)現，lncRNA-ATB作為miR-200c的內源性競爭性RNA，通過對靶基因的調控使抗體產生耐藥反應，為腫瘤細胞增殖與侵襲創(chuàng)造微環(huán)境。

2.2.2 lncRNA調控瘤細胞的周期影響化療耐藥

膠質瘤的發(fā)展與病變離不開瘤細胞的生長、增殖和轉移，調控細胞的周期或凋亡能力促使瘤細胞對藥物的敏感性改變。例如，Zhang等[13]研究發(fā)現，低表達的CCAT2通過抑制Wnt/β-catenin信號通路使膠質瘤細胞周期停滯，抑制瘤細胞的增殖和凋亡。此外，有研究[14]表明lncRNA PANDAR可通過Bcl-2蛋白家族激活caspase-3，從而調控瘤細胞周期促使其凋亡。

2.2.3 lncRNA調控EMT影響化療耐藥

化療期腫瘤細胞發(fā)生適應性轉變的過程中，耐藥與上皮細胞-間質轉化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）及腫瘤干細胞（Cancer Stem Cell，CSC）的活化密切相關。非編碼RNA可以逆轉EMT，抑制細胞的增殖，降低細胞的抵抗能力，使腫瘤細胞有重新恢復敏感性的潛力。CSC被認為是腫瘤耐藥性的來源之一，而EMT作為CSC產生的一大誘因，在研究耐藥性的情況下是不可忽視的一個重點。楊煥杰等[15]發(fā)現腫瘤細胞在lncRNA linc-DYNC2H1-4的調控下獲得EMT和CSC特性，干擾CSC形成，影響腫瘤細胞的耐藥性。

2.2.4 lncRNA調控信號通路影響化療耐藥

信號通路與靶點、細胞周期、EMT都有相關性，相關信號通路的變化會影響瘤細胞的凋亡。Wnt信號通路是EMT發(fā)生的必要通路，Yang等[16]研究發(fā)現，lncRNA AK126698對能夠抑制Wnt/β-catenin信號通路的NKD2有促進作用，進而使瘤細胞產生對順鉑的抗性。研究[17]表明，JAK2/STAT3信號通路調控膠質瘤細胞對TMZ的耐藥性表現在LncRNA-RMRP上。

2.3 circRNA

circRNA又稱環(huán)狀RNA，是一種新的內源性RNA，因具有特殊的閉合環(huán)狀結構，它與其他非編碼RNA相比更穩(wěn)定，可以參與轉錄或轉錄后的基因調控。circRNA在腫瘤細胞中存在差異性表達，使它可能有抑制癌細胞的功能。如環(huán)RNA cir-ITCH在食管癌鱗狀細胞癌（ESCC）中的表達量明顯較低，可猜測它具有抑制食管鱗狀細胞癌的功能。外界認為circRNA作為miRNAs的海綿體而存在，現在主要的驗證體系是CDR1as和circ S-ry。就CDR1as來說，它是小腦變性相關蛋白1（CDR）基因的環(huán)狀天然反義轉錄物，研究發(fā)現circRNA CDR1as與miR-7共定位于細胞質，敲低CDR1as或者過表達miR-7均能夠促進miR-7的靶基因mRNA降解[18]。

研究發(fā)現，circRNA調控EMAP-Ⅱ影響化療耐藥，內皮單核細胞活化多肽Ⅱ（EMAP-Ⅱ）可通過抑制血管生成來促進內皮細胞的凋亡，并直接促進腫瘤細胞的自噬和凋亡。EMAP-Ⅱ與TMZ結合后抑制了miR-24-3p的表達，進一步加強了TMZ對體內外生殖干細胞（GSCs）的增殖、遷移和侵襲的細胞毒性作用，從而提升了治療效果[19]，circRNA在此過程中起關鍵性作用。

3 非編碼RNA調控膠質瘤耐藥

不同miRNA在膠質瘤中的不同作用可以導致表達降低，從而使細胞凋亡。miRNA-204在膠質瘤和膠質瘤干細胞中表達是明顯下調的，通過作用于SOX4和EphB2影響膠質瘤細胞的自我更新、干細胞表型和遷移能力[20]。miRNA-204-5p在膠質瘤組織中的表達是明顯降低的，可抑制膠質瘤細胞的增殖、遷移和侵襲，通過作用于RAS癌基因家族成員之一RAB22A影響膠質瘤功能[21]。miRNA-204-3p在膠質瘤細胞中表達降低，過表達miRNA-204-3p可促進膠質瘤細胞的凋亡[22]。

lncRNA與膠質瘤病變有緊密聯系，功能異常的lncRNA可通過協助細胞擴散、增殖和抑制凋亡等影響膠質瘤的發(fā)生和發(fā)展，最終調控膠質瘤產生耐藥性。Chen[23]等研究發(fā)現核仁小分子RNA（snoRNA，SNORD76）在膠質瘤細胞敲除lncRNA HOTAIR后表達水平升高，對膠質瘤細胞的增殖和生長起抑制作用，影響其對藥物的敏感性。此外，Zhang等[24]發(fā)現含有高表達lncRNA HOTAIR基因的膠質瘤病人的預后和生存率相較一般更低。LncRNA H19對膠質瘤的促侵襲作用在近期被發(fā)現與miRNA-675和調控鈣黏素13的生成有關[25]。Wang等[26]也通過實驗證實了母系表達基因3（lncRNA-MEG3）激活p53蛋白，抑制膠質瘤細胞增殖并促使其凋亡，如表1。

大量研究表明，circRNA分子富含microRNA（miRNA）的結合位點，在細胞中起到miRNA海綿（miRNA sponge）的作用，解除miRNA對靶基因的抑制，進而促進靶基因的表達，這一作用機制被稱為競爭性內源RNA（ceRNA）機制。通過與腫瘤關聯的miRNA相互作用，circRNA在腫瘤中發(fā)揮著重要的調控作用。cirS-7作為最早發(fā)現的調控膠質瘤的環(huán)狀RNA之一，有60多種傳統(tǒng)mir-7結合位點，ciRS-7的基因敲除可使miR-7過度表達，從而抑制miR-7目標基因的表達。研究表明，在結直腸腫瘤中，miR-7表達下降與西妥昔單抗的耐藥相關;在HER2陽性的乳腺癌中，miR-7抑制了多條致癌通路，達到保留曲妥單抗體外的抗癌作用;在非小細胞肺癌中，miR-7可加強癌細胞對特殊的藥物敏感性[28]。

circRNA作為miRNA的海綿可調節(jié)膠質瘤細胞的凋亡通路，例如Bcl-2家族蛋白可作為miR-143的靶標，過度表達可引起腫瘤細胞損傷，但這種死亡信號被視為無效死亡信號，使瘤細胞死亡率下降[29]，所以Bcl-2被認為是一種新型的耐藥基因，可以通過抑制細胞凋亡而使腫瘤細胞產生耐藥。此外，內皮單核細胞活化多肽Ⅱ（EMAP-Ⅱ）可通過抑制血管生成來促進內皮細胞的凋亡，并直接促進腫瘤細胞的自噬和凋亡。EMAP-Ⅱ與TMZ結合后抑制了miR-24-3p的表達，進一步加強了TMZ對體內外生殖干細胞（GSCs）的增殖、遷移和侵襲的細胞毒性作用，從而提升了治療效果，circRNA在此過程中起關鍵性作用，如表2。

4 展望

非編碼RNA調控膠質瘤耐藥逐漸成為全球性的研究，想要完全克服膠質瘤耐藥問題仍需要大量的科研投入，但可以肯定的是非編碼RNA并不是轉錄噪聲，而是參與了多種生理活動。在未來一段時間內，發(fā)現新型的非編碼RNA對于神經膠質瘤的治療具有非常重要的意義。此外，非編碼RNA還可能作為膠質瘤化療療效預測的生物標志物，為膠質瘤患者的個體化治療提供全新的治療策略。

參考文獻

[1] 文學艷，陳聲妹，黎昌炫，趙寶珠，劉惠，馬琳，李其富，廖小平.非編碼RNA調控膠質瘤化療耐藥的研究進展[J].臨床醫(yī)學工程，2018，25（02）：255-256.

[2] 于宏杰，付朝偉，徐飚，石國政.DNA損傷修復基因MGMT在腫瘤發(fā)生與預后中的作用[J].中華疾病控制雜志，2010，14（08）：791-793.

[3] Hegi ME，Diserens AC，Gorlia T，et al.MGMT gene silencing and benefit from temozolomide in glioblastoma[J].N Engl J Med，2005，352（10）：997-1003.

[4] 黃秋萍，袁歡，王宜林，黃慶生，李琦.miRNA對自然殺傷細胞生長發(fā)育及功能的調控作用[J].分子診斷與治療雜志，2019，11（01）：63-67.

[5] Meng W，Jiang L，Lu L，et al.Anti-miR-155 oligonucleotide enhances chemosensitivity of U251 cell to taxol by inducing apoptosis[J].Cell Biol Int，2012，36（7）：653-659.

[6] Tanaka K，Babic I，Nathanson D，et al.Oncogenic EGFR signaling activates an mTORC2-NF-kappaB pathway that promotes chemotherapy resistance[J].Cancer Discov，2011，1（6）：524-538.

[7] Xie Q，Yan Y，Huang Z，et al.MicroRNA-221 targeting PI3-K/Akt signaling axis induces cell proliferation and BCNU resistance in human glioblastoma[J].Neuropath-ology，2014，34（5）：455-464.

[8] Fan YN，Meley D，Pizer B，et al.Mir-34a mimics are potential therapeutic agents for p53-mutated and chemo-resistant brain tumour cells[J].PLoS One，2014，9（9）：e10851-4.

[9] Weeraratne SD，Amani V，Neiss A，et al.miR-34a confers chemosensitivity through modulation of MAGE-A and p53 in medulloblastoma[J].Neuro Oncol，2011，13（2）：165-175.

[10] Stojcheva N，Schechtmann G，Sass S，et al.MicroRNA-138 promotes acquired alkylator resistance in glioblastoma by targeting the Bcl-2-interacting mediator BIM[J].Oncotarget，2016，7（11）：12937-12950.

[11] Han J，Chen Q.MiR-16 modulate temozolomide resistance by regulating BCL- 2 in human glioma cells[J].Int J Clin Exp Pathol，2015，8（10）：12698-12707.

[12] Shi SJ，Wang LJ，Yu B，et al.lncRNA-ATB promotes trastuzumab resistance and invasion-metastasis cascade in breast cancer[J].Oncotarget，2015，6（13）：11652-11663.

[13] Zhang X， Xu Y， He C， et al.Elevated expression of CCAT2 is associated with poor prognosis in esophageal squamous cell carcinoma[J].J Surg Oncol，2015，111（7）：834-839.

[14] 邢宏松，吳國俊，黎建軍，江帆.lncRNA BCAR4在肝癌細胞系中的表達及對增殖、凋亡和遷移的影響[J].現代腫瘤醫(yī)學，2018，26（21）：3349-3354.

[15] Yuran Gao，Zhicheng Zhang，Kai Li，Liying Gong，Qingzhu Yang，Xuemei Huang，Chengcheng Hong，Mingfeng Ding & Huanjie Yang.Linc-DYNC2H1-4 promotes EMT and CSC phenotypes by acting as a sponge of miR-145 in pancreatic cancer cells[J].Cell Death & Disease volume 8，page e2924（2017）.

[16] Yang Y，Li H，Hou S，et al.The noncoding RNA expression profile and the effect of lncRNA AK126698 on cisplatin resistance in nonsmall-cell lung cancer cell [J].PLoS One，2013，8（5）：e65309.

[17]-[29]文獻略.