癌癥易感性基因15在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的調(diào)控作用及機制研究

趙俞喬，劉 浪，關(guān)滄海，姜興明

長鏈非編碼RNAs(long non-coding RNAs, lncRNAs)是一類轉(zhuǎn)錄本長度超過200個核苷酸的非編碼RNA，因其缺乏開放性閱讀框而不具備或只具備有限的編碼蛋白質(zhì)能力[1-3]。越來越多的證據(jù)表明，lncRNAs不僅參與諸多生物學(xué)過程，同時還在微小RNA(miRNA)前體剪接、轉(zhuǎn)錄干擾、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和染色質(zhì)修飾等多個方面發(fā)揮作用[4-7]。此外，lncRNAs被發(fā)現(xiàn)在人體多種惡性腫瘤中呈現(xiàn)異常表達并調(diào)控腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[8-9]。癌癥易感性基因15(cancer susceptibility 15, CASC15)，又名CANT、LINC00340或lnc-SOX4-1，是一個定位于染色體6p22.3的lncRNA。目前，有研究表明CASC15不僅在白血病和心肌肥厚等疾病中發(fā)揮重要作用[10-11]，還在多種惡性腫瘤中表達異常，在腫瘤的診斷、治療和患者預(yù)后評估等方面有著潛在應(yīng)用前景。本文就CASC15在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的調(diào)控作用及機制作一綜述如下。

1 CASC15與消化系統(tǒng)腫瘤

1.1胃癌 胃癌是常見的消化系統(tǒng)腫瘤[12]。Yao等[13]對TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫中相關(guān)文獻進行分析，結(jié)果顯示CASC15在胃癌中高表達；并采用實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)對60例胃癌和40例健康體檢者的臨床樣本進行定量檢測也得到相同結(jié)果。后其進行統(tǒng)計學(xué)研究發(fā)現(xiàn)高水平表達的CASC15與胃癌更大腫瘤體積、更高TNM分期和患者不良預(yù)后密切相關(guān)，CASC15在低分化程度胃癌細(xì)胞MKN453中比分化較好胃癌細(xì)胞MKN28中表達更高；采用小干擾RNA(small interfering RNA, siRNA)下調(diào)胃癌細(xì)胞內(nèi)CASC15的表達能夠抑制腫瘤增殖能力，而胃癌細(xì)胞內(nèi)過表達CASC15可以得到與上述相反的結(jié)果。在上述研究的基礎(chǔ)上，Wu等[14]進一步研究發(fā)現(xiàn)外源性沉默CASC15可以阻滯細(xì)胞周期于G0/G1期、加速細(xì)胞凋亡，同時抑制上皮間質(zhì)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)進程，從而抑制腫瘤增殖、遷移、侵襲并影響裸鼠移植瘤的生長和轉(zhuǎn)移能力。亞細(xì)胞分離定位測定結(jié)果顯示CASC15同時存在于細(xì)胞核和細(xì)胞漿：細(xì)胞核內(nèi)CASC15通過攜帶EZH2(enhancer of zeste 2)和WDR5(WD repeat domain 5)到抑癌基因CDKN1A(cyclin dependent kinase inhibitor 1A)的啟動子區(qū)域以抑制其轉(zhuǎn)錄；而在細(xì)胞漿中的CASC15可以作為ceRNA(competing endogenous RNA)直接結(jié)合miR-33a-6p從而上調(diào)促癌基因ZEB1(zinc finger E-box binding homeobox)的表達。

1.2結(jié)直腸癌 Jing等[15]研究發(fā)現(xiàn)CASC15在結(jié)腸癌組織和細(xì)胞中呈異常高表達，并且其表達水平與TNM分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。其進行的細(xì)胞實驗中利用短發(fā)夾RNA(short hairpin RNA, shRNA)沉默CASC15表達后發(fā)現(xiàn)能夠抑制體外腫瘤細(xì)胞的增殖與遷移、侵襲。進一步的機制研究證實，CASC15通過與miRNA相互作用來內(nèi)源性海綿吸附miR-4310，阻斷miR-4310與下游靶基因LGR5(leucine rich repeat containing G protein-coupled receptor 5)mRNA3'-UTR(untranslated region)的結(jié)合，從而上調(diào)促癌基因LGR5表達。此外，高表達的LGR5能夠激活Wnt/β-catenin信號通路，Wnt/β-catenin活化與腫瘤的增殖及遷移、侵襲密切相關(guān)。另有研究指出在奧沙利鉑(oxaliplatin, OXA)耐藥的結(jié)直腸癌中CASC15表達上調(diào)更為顯著,且高表達CASC15組整體生存時間更短;下調(diào)CASC15表達可以促使化療抵抗的HT29和HCT116細(xì)胞恢復(fù)對OXA的敏感性[16]。隨后的機制研究證實,CASC15通過競爭性結(jié)合miR-145來抑制ABCC1(ATP binding cassette subfamily C member 1)的表達從而增加OXA抗性作用；過表達miR-145或敲低ABCC1與下調(diào)CASC15在OXA抗性中的功能作用等效，而上調(diào)CASC15可部分逆轉(zhuǎn)這一結(jié)果[16]。

1.3肝癌 He等[17]利用qRT-PCR定量檢測發(fā)現(xiàn),CASC15在肝癌組織中的表達明顯升高，且與腫瘤大小、腫瘤轉(zhuǎn)移和TNM分期顯著相關(guān)；Kaplan-Meier法生存曲線分析顯示高表達CASC15組預(yù)后更差。利用siRNA抑制CASC15表達后腫瘤細(xì)胞增殖和遷移、侵襲受到抑制，同時阻滯細(xì)胞于G0/G1期并加速細(xì)胞凋亡；體內(nèi)試驗中沉默CASC15可以減緩皮下移植瘤的生長速度。Li等[18]通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)在肝細(xì)胞癌中CASC15具有3個共表達基因：TWIST1(twist family bHLH transcription factor 1)、Sox4(SRY-box transcription factor 4)和VCAN(Versican)，并且上述共表達基因均與EMT進程密切相關(guān)。Western Blot結(jié)果證實CASC15能夠正向調(diào)控Sox4和VCAN的蛋白水平；AGO2-RIP(Argonaute 2-RNA)免疫沉淀和熒光素酶報告實驗結(jié)果表明，CASC15通過與miR-33a-5p特異性結(jié)合來上調(diào)miR-33a-5p靶基因TWIST1，并且TWIST1通過上調(diào)N-cadherin和Vimentin表達的同時下調(diào)E-cadherin來調(diào)控EMT進程，從而促進腫瘤的增殖和遷移、侵襲，抑制細(xì)胞凋亡。另外，有進一步研究證實高表達CASC15可以通過促進下游基因Sox4的轉(zhuǎn)錄進而激活Wnt/β-catenin信號通路，從而增強腫瘤的惡性生物學(xué)行為[19]。

1.4肝內(nèi)膽管細(xì)胞癌(intrahepatic cholangiocarcinoma, ICC) 有研究發(fā)現(xiàn)在ICC組織中CASC15表達顯著提高，并且高表達CASC15提示較大腫瘤體積、高手術(shù)風(fēng)險、高惡性程度及較差預(yù)后。在CCLP、9810、HuCCT1和RBE 4種ICC細(xì)胞中轉(zhuǎn)染siRNA-CASC15后，ICC細(xì)胞的增殖和遷移、侵襲能力受到抑制且細(xì)胞凋亡加速。RNA pull-down實驗和質(zhì)譜分析結(jié)果顯示，PRDX2(Peroxiredoxin 2)可以與CASC15結(jié)合；Western Blot分析表明,PRDX2的表達隨著CASC15的敲低而降低。進一步實驗證實,過表達的PRDX2能夠部分逆轉(zhuǎn)敲低CASC15對PI3K/AKT信號通路的抑制作用。綜上，CASC15可能通過誘導(dǎo)PRDX2/PI3K/AKT軸在ICC中發(fā)揮其調(diào)控作用[20]。Merdrignac等[21]在ICC細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)異常表達的TLINC(TGF β-induced long noncoding RNA)，即CASC15，其表達水平可受轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)的誘導(dǎo)而提高；同時TLINC被鑒定為上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中表達的腫瘤標(biāo)志物，而對應(yīng)非腫瘤部位的基質(zhì)中僅在具有膽管炎癥反應(yīng)的特定區(qū)域表達。由于選擇性剪接，TLINC可產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄本，包括上皮表型相關(guān)的長TLINC亞型(TLINC-L)和間質(zhì)表型相關(guān)的短TLINC亞型(TLINC-S)；TLINC-L還與ICC遷移表型和促炎細(xì)胞因子(如白細(xì)胞介素-8)的誘導(dǎo)相關(guān)。

2 CASC15與婦科腫瘤

2.1宮頸癌 宮頸癌是具有較高復(fù)發(fā)率與侵襲性的婦科腫瘤[22]。Shan等[23]利用qRT-PCR定量檢測宮頸癌62例的組織樣本后發(fā)現(xiàn)，相比于癌旁正常組織，宮頸癌組織內(nèi)CASC15的表達明顯上調(diào)，且其表達水平與國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟(international federation of gynecology and obstetrics, FIGO)分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，CASC15高表達患者術(shù)后生存時間更短。利用siRNA下調(diào)宮頸癌細(xì)胞內(nèi)CASC15的表達后能夠抑制細(xì)胞增殖和侵襲、阻滯更多的細(xì)胞于G1期，并且通過上調(diào)E-cadherin和下調(diào)N-cadherin的表達來抑制EMT發(fā)生。此外，CASC15多態(tài)性與宮頸癌易感性間存在潛在的相互作用[24]。

2.2卵巢癌 與其他惡性腫瘤不同，CASC15在卵巢癌組織和細(xì)胞中表達降低，并且低表達的CASC15與FIGO分期、腫瘤大小及分化程度相關(guān)。Kaplan-Meier法生存曲線分析結(jié)果表明低CASC15表達水平患者的總生存期和無進展生存期更短；受試者工作特征曲線分析發(fā)現(xiàn)CASC15對腫瘤組織和非腫瘤組織的鑒別具有一定價值。此外，過表達CASC15可抑制腫瘤的增殖和遷移、侵襲，阻滯細(xì)胞于G0/G1期并加速細(xì)胞凋亡。進一步的實驗結(jié)果表明CASC15通過與miR-221直接作用來降低其下游抑癌基因ARID1A(AT-rich interaction domain 1A)的表達從而促進卵巢癌的發(fā)生和發(fā)展[25]。

3 CASC15與其他腫瘤

3.1黑色素瘤 Yin等[26]的研究證實在黑色素瘤中CASC15呈上調(diào)表達且與腫瘤病理分級密切相關(guān)，利用siRNA外源性沉默腫瘤細(xì)胞內(nèi)CASC15表達后腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲受到抑制，同時阻滯更多細(xì)胞停滯于G0/G1期并誘導(dǎo)凋亡發(fā)生。隨后該研究團隊利用RIP(RNA binding protein immunoprecipitation)檢測發(fā)現(xiàn)，黑色素瘤細(xì)胞內(nèi)CASC15能夠直接與EZH2和H3K27me3結(jié)合；進一步的機制研究證實，CASC15通過在PDCD4(programmed cell death 4)啟動子區(qū)域募集EZH2并提高其H3K27的基化修飾水平從而在轉(zhuǎn)錄水平借助表觀遺傳機制下調(diào)抑癌基因PDCD4的表達，而反向調(diào)控PDCD4的表達能夠在一定程度上抑制CASC15的促增殖作用。后續(xù)實驗中也發(fā)現(xiàn)CASC15在黑色素瘤中的表達與Breslow厚度密切相關(guān)；外源性沉默CASC15能夠抑制β-catenin表達從而阻滯Wnt/β-catenin信號通路，低表達的β-catenin可以下調(diào)抗凋亡蛋白Survivin和Bcl-2并上調(diào)細(xì)胞凋亡標(biāo)志物Bax來抑制腫瘤的增殖并促進細(xì)胞凋亡，同時利用shRNA下調(diào)CASC15的表達后EMT進程受到抑制導(dǎo)致腫瘤的遷移和侵襲能力降低[27]。另有研究發(fā)現(xiàn)CASC15基因在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中轉(zhuǎn)錄水平上升；其對美國癌癥聯(lián)合委員會淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移Ⅲ期黑色素瘤141例進行臨床數(shù)據(jù)分析證實，CASC15可作為黑色素瘤復(fù)發(fā)及預(yù)后的獨立危險因素，同時在小鼠異種移植模型中高表達的CASC15與腫瘤顱內(nèi)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。有體外細(xì)胞實驗利用siRNA敲低CASC15表達水平后發(fā)現(xiàn)CASC15可以通過上調(diào)31個增殖特異性基因(包括轉(zhuǎn)錄因子MITF和SOX10)以及抑制21個侵襲特異性基因表達來調(diào)控黑色素瘤增殖和侵襲狀態(tài)之間的表型轉(zhuǎn)換[28]。

3.2肺癌 肺癌患者中CASC15表達明顯上調(diào)且預(yù)示著更差的預(yù)后；同時miR-766-5p與CASC15表達呈負(fù)相關(guān)[29]。有體外細(xì)胞和體內(nèi)動物實驗結(jié)果顯示下調(diào)CASC15的表達能夠抑制肺癌細(xì)胞增殖和遷移、侵襲，使用miR-766-5p抑制劑則可通過提高促癌基因KLK12(kallikrein related peptidase 12)的表達部分逆轉(zhuǎn)這一結(jié)果[29]。Li等[30]的研究證實在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)組織和細(xì)胞中CASC15表達升高，腫瘤組織內(nèi)高表達的CASC15與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期密切相關(guān)；多因素分析結(jié)果表明CASC15是影響肺癌患者預(yù)后的獨立危險因素。此外，外源性沉默CASC15的表達后NSCLC細(xì)胞的增殖和遷移、侵襲受到抑制；Western Blot和免疫組織化學(xué)檢查結(jié)果顯示CASC15低表達時E-cadherin表達增高而N-cadherin和Vimentin表達降低，這提示CASC15通過調(diào)控EMT進程促進NSCLC的發(fā)生發(fā)展。Yu等[31]進一步研究發(fā)現(xiàn)在NSCLC中CASC15具有直接靶點miR-130b-3p；裸鼠皮下成瘤實驗中下調(diào)CASC15后腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移都受到抑制且腫瘤中miR-130b-3p的表達增高，提示CASC15通過海綿吸附miR-130b-3p促進NSCLC的惡性生物學(xué)行為。

3.3乳腺癌 相比于正常乳腺組織和細(xì)胞，乳腺癌組織和細(xì)胞內(nèi)CASC15呈異常高表達；體外細(xì)胞實驗發(fā)現(xiàn)敲低CASC15的表達能夠抑制腫瘤的增殖和侵襲等惡性行為[32]。進一步的機制研究結(jié)果表明，CASC15可以作為競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA)競爭性抑制miR-153-3p,且miR-153-3p與下游靶基因KLF5(kruppel like factor 5)mRNA 3'-UTR間存在結(jié)合位點，而下調(diào)miR-153-3p能夠部分逆轉(zhuǎn)CASC15 siRNA對KLF5表達的抑制作用，即CASC15通過內(nèi)源性海綿吸附miR-153-3p來上調(diào)促癌基因KLF5的表達。此外，KLF5作為轉(zhuǎn)錄因子還可通過結(jié)合CASC15的啟動子來激活其轉(zhuǎn)錄進而上調(diào)其表達。上述實驗結(jié)果表明，KLF5/CASC15/miR-153-3p/KLF5能夠形成正反饋環(huán)來加速乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展[32]。

3.4鱗狀細(xì)胞癌 Zuo等[33]的研究表明舌鱗狀細(xì)胞癌(tongue squamous cell carcinoma, TSCC)中CASC15的表達增高而miR-33a-5p的表達降低,且二者表達水平呈負(fù)相關(guān),高表達CASC15或低表達miR-33a-5p均可促進腫瘤的增殖和遷移、上調(diào)Cyclin D1表達，同時促使S期細(xì)胞比例增加。進一步實驗發(fā)現(xiàn)CASC15能夠促進促癌基因ZEB1的表達，而miR-33a-5p能夠在一定程度上消除過表達CASC15的促腫瘤作用。Wu等[34]同樣發(fā)現(xiàn)在TSCC中CASC15異常高表達并與miR-124表達呈負(fù)相關(guān)，而在癌旁正常組織中二者表達水平無明顯相關(guān)性；上調(diào)CASC15的表達能夠促進腫瘤的遷移和侵襲，過表達miR-214則具有相反的效果，同時miR-214能部分逆轉(zhuǎn)CASC15對腫瘤惡性生物學(xué)行為的促進作用。Zhang等[35]發(fā)現(xiàn)相比于口腔潰瘍患者和健康體檢者，口腔鱗狀細(xì)胞癌Ⅰ期和Ⅱ期患者血漿中CASC15表達上調(diào)，并且受試者工作特征曲線分析結(jié)果證實CASC15可以作為診斷口腔鱗狀細(xì)胞癌的依據(jù)。進一步的定量檢測發(fā)現(xiàn)CASC15與MEG3(maternally expressed 3)的表達呈負(fù)相關(guān)；過表達CASC15可以抑制MEG3的表達，這提示CASC15作為MEG3的上游抑制劑發(fā)揮作用。此外，上調(diào)CASC15能夠促進口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞的增殖，過表達MEG3可以部分減弱CASC15的影響。

3.5神經(jīng)母細(xì)胞瘤 有研究發(fā)現(xiàn)低水平表達短CASC15亞型(CASC15-S)組的神經(jīng)母細(xì)胞瘤病程進展較快且整體生存時間較短；在人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞內(nèi)敲低CASC15-S的表達能夠提高細(xì)胞增殖和遷移能力[36]。此外，有基因表達分析結(jié)果提示神經(jīng)母細(xì)胞瘤特異性標(biāo)志物下降會伴隨CASC15-S下調(diào)和細(xì)胞黏附、細(xì)胞外基質(zhì)轉(zhuǎn)錄物增加。上述研究結(jié)果表明，CASC15-S是神經(jīng)生長和分化的介質(zhì)并能夠影響神經(jīng)母細(xì)胞瘤的發(fā)生和發(fā)展[36]。此外，有研究證實，在膠質(zhì)瘤、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤和骨肉瘤中，CASC15異常表達并調(diào)控腫瘤增殖和遷移、侵襲等諸多惡性生物學(xué)行為[37-39]。

綜上所述，lncRNAs在多種惡性腫瘤中表達失調(diào)并參與介導(dǎo)腫瘤的整個疾病進程。CASC15在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中起重要作用，通過多種機制調(diào)控腫瘤的惡性生物學(xué)行為并與腫瘤分期和患者預(yù)后等臨床病理學(xué)特征密切相關(guān)。目前，對CASC15的研究還處在腫瘤內(nèi)功能分析的初始階段，關(guān)于腫瘤形成過程中深層面的調(diào)控機制尚不明確。相信隨著研究的不斷深入，CASC15的功能將會進一步被揭示并為腫瘤綜合治療提供新的理論依據(jù)和干預(yù)靶點。