長鏈非編碼RNA與Wnt/β-catenin通路相互作用在消化道腫瘤中的研究進展

陸佳偉 張文波 蔣鵬程

江蘇大學(xué)附屬人民醫(yī)院普外科（江蘇鎮(zhèn)江212002）

據(jù)估計，2018年全球有1 810 萬例新診斷癌癥患者和960 萬名患者死亡，與英國和美國相比，中國的癌癥發(fā)病率較低但死亡率卻較高，其中約36.4%的患者死于消化道腫瘤（胃癌、肝癌和食道癌），而在英國或美國死于消化道腫瘤的患者占總癌癥死亡率不到5%，造成這種現(xiàn)狀的原因在很大程度上是由于早期癌癥的診斷率較低［1］。目前，消化道腫瘤的早期診斷主要依賴于血清學(xué)、影像學(xué)、內(nèi)鏡等檢查，但由于特異性較低導(dǎo)致消化道腫瘤在被發(fā)現(xiàn)時往往已經(jīng)處于晚期，相關(guān)的新輔助放射治療、輔助化療、外科手術(shù)等治療手段并不能顯著改善患者的預(yù)后。長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）曾一度被認為是“轉(zhuǎn)錄噪音”，但近年來的相關(guān)研究表明，其在人類腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用［2］。研究［3］證實，lncRNA能夠通過參與調(diào)控多種信號通路，如Wnt通路、p53通路和NF-κB通路等，從而調(diào)控腫瘤細胞增殖、遷移等能力。其中，Wnt/β-catenin是腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵信號，能夠調(diào)控腫瘤細胞的生長、衰老、凋亡、分化和轉(zhuǎn)移等諸多過程［4］。關(guān)于lncRNA 與Wnt/β-catenin 通路相互作用的研究是消化道腫瘤基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的熱點問題，但目前尚缺乏歸納總結(jié)。本文就相應(yīng)問題的最新研究展開綜述，以期為消化系統(tǒng)腫瘤預(yù)測、診斷和治療的研究提供新的思路。

1 LncRNA 與消化道腫瘤的關(guān)系

LncRNA是一組長度大于200 nt的非編碼RNA，主要在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯水平調(diào)控基因表達［5-6］。在許多癌癥中l(wèi)ncRNA 的表達異常與癌癥的進展、轉(zhuǎn)移和侵襲等緊密相關(guān)。因此，lncRNA 有潛力成為診斷癌癥的生物標志物［7］。LncRNA 常通過不同的信號通路影響著消化道腫瘤的發(fā)生發(fā)展，其功能主要可以分為兩類：促癌lncRNA 和抑癌lncRNA。例如lncRNA-NR027113在胃癌患者組織中過表達并且能夠通過激活上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）通路促進胃癌細胞的遷移和侵襲［8］。LINC00472 在肝癌組織表達降低，作為一種抑癌基因能夠通過miR-93-5p/PDCD4 通路抑制肝癌細胞的增殖、遷移和侵襲，促進癌細胞凋亡［9］。目前，lncRNA 在消化道腫瘤如何調(diào)控這些通路仍未明確，但隨著研究的進展，這些問題有望得到解決并應(yīng)用于消化道腫瘤的診斷和治療中。

2 Wnt/β-catenin 通路和消化道腫瘤之間的關(guān)系

Wnt/β-catenin 通路是一種研究得比較多的Wnt 經(jīng)典通路，該通路主要通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄共激活因子β-catenin 的活化，進而控制通路下游基因的表達來發(fā)揮作用［10］。當(dāng)沒有Wnt 配體存在時，細胞質(zhì)β-catenin 與軸蛋白（Axin）、腫瘤抑制性腺瘤息肉病基因產(chǎn)物（APC）、糖原合成酶激酶3（GSK3）和酪蛋白激酶1（CK1）形成復(fù)合物，并被CK1 和GSK3 磷酸化，而后磷酸化的β-catenin 由E3 泛素連接酶β-Trcp 蛋白識別并泛素化，泛素化后的β-catenin 最終被蛋白酶體降解［11］。當(dāng)Wnt 配體和細胞膜上低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（LRP5/6）和卷曲蛋白（FZD）結(jié)合時，經(jīng)典Wnt通路被激活，觸發(fā)細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，活化細胞質(zhì)蓬亂蛋白Dhs 或Dvl，進而抑制細胞質(zhì)內(nèi)β-catenin 與Axi、GSK-3β、CK1、APC 等形成降解復(fù)合物［12］。隨后，β-catenin在細胞質(zhì)中穩(wěn)定下來并且積聚，穿過核膜進入細胞核并與T 細胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴樣增強因子（TCF/LEF）相互作用，組成復(fù)合物并相應(yīng)地轉(zhuǎn)錄激活CyclinD1、c-Myc、CD44 等下游靶基因［13-14］。

研究表明，Wnt/β-catenin 通路的異常激活與消化道腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其中以結(jié)直腸癌聯(lián)系最密切，約80%的結(jié)直腸癌患者有APC基因位點的突變，10%的患者在β-catenin 上發(fā)生突變［15］。不少文獻表明異常激活的Wnt/β-catenin 通路對于消化道腫瘤的EMT、抗腫瘤藥的耐藥性、腫瘤干細胞自我更新能力等方面產(chǎn)生重要影響。比如，STEMMER 等［16］發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin 通路激活可以使Slug、Snail、Twist 等表達增加，降低E-cadherin表達，促進EMT 形成。在結(jié)直腸癌患者中Wnt/βcatenin 信號通路異常激活后會導(dǎo)致患者放化療耐藥性增高，相關(guān)腫瘤細胞凋亡減少［17］。此外，Wnt/β-catenin 通路在肝癌患者中還能調(diào)控肝正?；蚰[瘤干細胞的自我更新能力［18］。

3 LncRNA 和Wnt/β-catenin 通路的相互作用對消化道腫瘤的影響

3.1 食管癌（esophageal cancer，EC） EC 是一種高發(fā)的消化道腫瘤，在所有癌癥中死亡率排第六位［19］。因此，加強對高發(fā)人群的早期篩查對于改善患者預(yù)后有著積極意義。通過研究EC 的發(fā)病機制有助于尋找潛在的特異性較高的新的腫瘤標志物，提高早期診斷率。研究表明lncRNA 的表達及Wnt/β-catenin 通路在EC 患者中存在異常，從而影響EC 的生長、分化等過程。LINC00675 在EC 組織中低表達，與EC 的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移程度、腫瘤分期等緊密相關(guān)，在體外實驗中當(dāng)LINC00675過表達時，可以通過抑制Wnt/β-catenin 通路進而抑制EC 細胞的增殖、遷移、EMT 等方面［20］。LncRNA FEZF1-AS1 在EC 表達增高，沉默F(xiàn)EZF1-AS1 時能夠明顯抑制EC 細胞的遷移和侵襲能力。進一步研究發(fā)現(xiàn)EC 組織中β-catenin 表達增高，當(dāng)沉默F(xiàn)EZF1-AS1 時會抑制其表達，反之促進，表明lncRNAFEZF1-AS1 能夠通過Wnt/β-catenin信號通路促進EC 細胞遷移和侵襲［21］。LncRNA DUXAP8在EC 組織表達增高，敲低DUXAP8 后β-catenin、Cyclin D1和c-Myc表達下降［22］。還有一些lncRNA可以間接調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 通路。比如，HOTAIR 在EC 組織高表達，能夠通過促進Wnt 通路抑制因子1（WIF-1）啟動子區(qū)域組蛋白H3K27 的甲基化從而下調(diào)WIF-1，激活Wnt/β-catenin 通路［23］。LncRNA MEG3 在EC 表達下降，作為內(nèi)源性競爭RNA 與mir-4261 結(jié)合上調(diào)Wnt/β-catenin 通路的抑制因子DKK2 從而抑制Wnt/β-catenin 通路［24］。目前，在EC 中Wnt/β-catenin 通路對lncRNA 的調(diào)控報道尚少。總之，在EC中l(wèi)ncRNA 通過Wnt/β-catenin 通路參與調(diào)控EC 細胞的增殖、遷移、侵襲、EMT 等過程，相關(guān)機制的進一步研究可能有助于更好地診斷和治療EC。

3.2 胃癌（gastric carcinoma，GC） GC 是全球第四大最常見的惡性腫瘤，全球發(fā)病率呈上升趨勢［25］。然而大多數(shù)GC 患者由于缺乏典型的早期癥狀而延誤診斷。LncRNA 與Wnt/β-catenin 信號通路相互作用可以調(diào)控GC 的進展。一方面，一些lncRNA 可以通過直接或間接的方式調(diào)節(jié)Wnt 通路而抑制GC 的發(fā)展。如LINC01133 在GC 組織低表達，作為miR-106a-3p 的內(nèi)源性競爭RNA 抑制miR-106a-3p 表達，促進APC 基因表達增高從而減少β-catenin 在細胞核的積聚，進而抑制EMT和轉(zhuǎn)移［26］。類似地，抑癌基因LINC01314 過表達時能夠下調(diào)KLK4 從而導(dǎo)致Wnt/β-catenin 等表達下降，抑制GC 細胞的遷移、侵襲和腫瘤血管生成［27］。另一方面，不少lncRNA 在GC 組織中表達水平增高，并通過激活Wnt/β-catenin 通路促進GC細胞增殖和轉(zhuǎn)移。例如，LINC00052 可以通過與β-catenin 和甲基轉(zhuǎn)移酶SMYD2 相互作用，使β-catenin 發(fā)生甲基化以維持其穩(wěn)定性，激活Wnt/β-catenin 通路［28］。此外，HOTAIR 在GC 組織中表達水平增加，研究表明其與mir-34a 競爭性地結(jié)合。當(dāng)HOTAIR 被敲低時mir-34a 表達增高進而通過抑制PI3K/Akt 和Wnt/β-catenin 通路，減少GC 細胞對順鉑的耐藥性［29］。因此，lncRNA 可以通過Wnt/β-catenin 通路影響GC 細胞的遷移、侵襲、耐藥性、EMT 和腫瘤轉(zhuǎn)移等方面。不僅如此，GC 中一些lncRNA 也可以被Wnt/β-catenin 通路下游靶基因c-Myc 所調(diào)控。例如，c-Myc 可以誘導(dǎo)lncRNA H19 在GC 組織中表達增高從而影響腫瘤細胞的增殖［30］。類似地，c-Myc可以直接與lncRNA CCAT1啟動子區(qū)域的E-box 元件相結(jié)合上調(diào)CCAT1 從而促進癌細胞的增殖和遷移［31］。

3.3 結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC） 在中國CRC 的發(fā)病率已上升至第三位，僅次于肺癌和胃癌，死亡率位居第五位［32］。因此，尋找CRC 的早期診斷生物標志物及治療靶點有望提高患者的生存率。LncRNA 可以通過調(diào)控Wnt/β-catenin 通路影響CRC 的發(fā)生發(fā)展，如轉(zhuǎn)錄因子YY1 可以轉(zhuǎn)錄激活A(yù)RAP1-AS1 進而激活Wnt/β-catenin 通路而促進CRC 的遷移、侵襲和EMT［33］。LncRNA GAS5在腸癌組織低表達，當(dāng)其上調(diào)時可以抑制Wnt/β-catenin 通路進而抑制腸癌的腫瘤血管生成、侵襲和肝轉(zhuǎn)移等［34］。Wnt/β-catenin 通路也可以反過來調(diào)節(jié)一些lncRNA 的表達，如Wnt/β-catenin 通路的異常激活可以促進其靶基因c-Myc 的轉(zhuǎn)錄激活從而上調(diào)lncRNA MYU，而MYU 與RNA 結(jié)合蛋白hnRNP-K 的結(jié)合能維持CDK6 的表達，促使細胞周期發(fā)生G1-S 轉(zhuǎn)換，從而調(diào)節(jié)結(jié)腸癌細胞的增殖和腫瘤形成［35］。SUNAMURA 等［36］發(fā)現(xiàn)在CRC 中當(dāng)細胞核中的β-catenin 累積增多時，lncRNA KCNQ1OT1 轉(zhuǎn)錄水平相應(yīng)增高。當(dāng)敲低β-catenin 時lncRNAKCNQ1OT1 轉(zhuǎn)錄水平也隨之下降，這說明β-catenin 可能通過直接調(diào)節(jié)KCNQ1OT1 促進CRC的進展。不僅如此，lncRNA 與Wnt/β-catenin 通路形成的反饋調(diào)節(jié)環(huán)能夠調(diào)節(jié)CRC 增殖、侵襲和遷移。例如，XIE 等［37］運用GEO 數(shù)據(jù)庫分析敲低β-catenin 后差異表達的lncRNA，篩選出高表達的lncRNA BCAT1。進一步的研究發(fā)現(xiàn)BCAT1 過表達時能下調(diào)Wnt/β-catenin 信號通路的靶基因Cyclin D1、c-Myc 和MMP-2 等，進而抑制CRC 細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。此外，對lncRNA 與CRC 患者化療耐藥性和放療敏感性關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA H19 在甲氨蝶呤耐藥的癌株中表達增高，當(dāng)H19 被敲低后CRC 對甲氨蝶呤敏感性增加，反之降低。研究其機制發(fā)現(xiàn)H19 通過激活Wnt/β-catenin 信號通路介導(dǎo)甲氨蝶呤的耐藥［38］。WANG 等［39］發(fā)現(xiàn)lincRNAp21 通過調(diào)控Wnt/β-catenin 通路增加放療敏感性，促進細胞凋亡?？傊珻RC中l(wèi)ncRNA與Wnt/β-catenin 通路相互作用能影響腫瘤形成、增殖、肝轉(zhuǎn)移、腫瘤血管生成、放化療敏感性和EMT等。

3.4 胰腺癌（pancreatic cancer，PC） PC 是一種惡性度極高的消化系統(tǒng)腫瘤，其早期癥狀隱匿，發(fā)現(xiàn)時多已是晚期，手術(shù)切除率低，預(yù)后極差。弄清PC 相關(guān)病理機制有助于尋找有效的靶點進行針對性的治療。近年來，有研究表明lncRNA 與Wnt/β-catenin 通路相互作用能夠影響PC 進展。LncRNA DLX6-AS1 在PC 組織和細胞株中表達增高，過表達的DLX6-AS1 能促進PC 細胞的增殖、遷移和侵襲并抑制細胞凋亡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，DLX6-AS1 與miR-497-5p 結(jié)合時能逆轉(zhuǎn)其對FZD4、FZD6 的抑制作用，從而上調(diào)β-catenin 促進PC的發(fā)生［40］。在轉(zhuǎn)錄因子FOXO1 高表達的PC 細胞中，LINC01197 作為抑癌基因在PC 組織表達水平明顯下降。從機制上，LINC01197 能夠在細胞核中與β-catenin 相結(jié)合阻止其與轉(zhuǎn)錄因子TCF4 結(jié)合進而抑制Wnt/β-catenin 通路表達，抑制PC 的發(fā)生發(fā)展［41］。JIANG 等［42］的研究表明，lncRNA HOTAIR在PC 中表達增高，當(dāng)敲低HOTAIR 時WIF-1 表達增高進而抑制Wnt/β-catenin 通路表達導(dǎo)致PC 的放療敏感性增高。此外，lncRNA HOTTIP 在PC 表達增高，可以與WDR5 結(jié)合上調(diào)HOXA9 激活Wnt/β-catenin 通路促進胰腺腫瘤干細胞的形成［43］。不僅如此，YU 等［44］研究發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin 通路下游靶基因c-Myc 與CCAT1啟動子區(qū)域的E-box 元件結(jié)合而激活CCAT1，進而影響PC 腫瘤的生成和轉(zhuǎn)移。由此可見，在PC 中l(wèi)ncRNA 與Wnt/β-catenin 的相互作用可以影響腫瘤細胞的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲、放療敏感性和腫瘤干細胞生長分化等。

3.5 肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC） 近年來許多研究表明lncRNA 可以作用于Wnt/β-catenin通路中的不同組分從而調(diào)控HCC 的發(fā)生發(fā)展。LncRNA DGCR5在HCC患者中表達下降，當(dāng)DGCR5過表達時能夠抑制HCC 細胞的生長、遷移和侵襲。進一步研究表明，DGCR5 通過下調(diào)β-catenin、CyclinD1 和上調(diào)GSK-3β抑制Wnt/β-catenin 通路激活進而抑制HCC 的進展［45］。LncRNA-LALR1 通過將CTCF 導(dǎo)入Axin1 的啟動子以阻止Axin1 轉(zhuǎn)錄，抑制含APC 的降解復(fù)合物的形成從而激活Wnt/β-catenin 通路［46］。LncTCF7 在HCC 表達水平增高，通過將SWI/SNF 復(fù)合物導(dǎo)入TCF7 的啟動子區(qū)域進而激活Wnt 通路，促進人類肝腫瘤干細胞的自我更新［47］。不僅如此，Wnt/β-catenin通路也可以調(diào)節(jié)一些lncRNA 表達。例如，有研究發(fā)現(xiàn)在肝腫瘤細胞中Wnt/β-catenin通路激活時可以上調(diào)lncRNA uc.158。進一步的體外實驗表明在CTNNB1 突變的HCC 細胞中，uc.158 表達水平較未突變的細胞表達水平增高，即通過調(diào)控β-catenin 表達能夠改變?nèi)烁文[瘤細胞中的uc.158 表達水平［48］。ZHU 等［49］發(fā)現(xiàn)Wnt 通路的下游靶基因c-Myc 可直接結(jié)合CCAT 啟動子區(qū)中的E-box 元件，并且當(dāng)其異位表達時能增加啟動子活性和CCAT1 的表達。此外，與高表達組相比，CCAT1 低表達的患者表現(xiàn)出更好的總體和無復(fù)發(fā)存活率。總之，在HCC 中l(wèi)ncRNA 可以與Wnt/β-catenin 通路的相互作用以調(diào)控肝腫瘤細胞的生長和分化。本文總結(jié)了Wnt/β-catenin通路相關(guān)的lncRNAs在消化道腫瘤中作用，見表1。

表1 Wnt/β-catenin 通路相關(guān)的lncRNAs 在消化道腫瘤作用Tab.1 Roles of Wnt/β-catenin pathway-related lncRNAs in gastrointestinal cancers

4 總結(jié)與展望

本文綜述了近年來lncRNA 與Wnt/β-catenin通路相互作用在消化道腫瘤中的研究進展。這對研究消化道腫瘤中l(wèi)ncRNA 及Wnt/β-catenin 信號通路相關(guān)分子能否作為個體化治療的潛在靶點有一定的意義。在消化道腫瘤中，lncRNA 作為Wnt/β-catenin 通路下游因子常被c-Myc 等分子所調(diào)控，c-Myc 如何調(diào)控這些lncRNA 有待深入研究。另一方面，lncRNA 對Wnt/β-catenin 通路的作用機制需進一步探討。相同的lncRNA 在不同消化道腫瘤中可以不同方式參與調(diào)控Wnt/β-catenin 通路從而發(fā)揮不同作用。比如，HOTAIR 在胰腺癌和胃癌激活Wnt/β-catenin 通路的機制不同產(chǎn)生了不同的影響，需深入研究造成這種差異的因素是什么。此外，在不同消化道腫瘤中，不同的lncRNA 可通過相似的機制影響Wnt/β-catenin 信號通路，比如很多l(xiāng)ncRNA 均可直接調(diào)控β-catenin 表達影響相關(guān)腫瘤的增殖和凋亡，這些lncRNA 之間是否存在協(xié)同作用需要進一步的研究。隨著研究的不斷深入，lncRNA 及Wnt/β-catenin 通路相關(guān)分子有望成為消化道腫瘤的早期診斷標志物并為消化道腫瘤的治療提供有效的治療靶點。