外泌體源性lncRNA在泌尿系常見腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移與藥物治療耐藥中作用的研究進展

童行 李庭浩 何衛(wèi)陽

膀胱癌、前列腺癌、腎癌是泌尿系統(tǒng)中最常見的三大腫瘤，其發(fā)病率均呈逐年上升趨勢。手術(shù)治療是泌尿系腫瘤治療的金標準，但術(shù)后仍易復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移，嚴重威脅患者的生命健康[1]。目前，藥物治療也是泌尿系腫瘤的主要治療方式。膀胱癌的藥物治療以化療為主；前列腺癌的藥物治療以化療、新型內(nèi)分泌治療為主；由于腎癌對化療不敏感，因此其藥物治療以分子靶向治療為主。

腫瘤的轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥是影響腫瘤治療療效的最主要因素。目前越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，藥物治療耐藥和腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移有著密切的關(guān)系。腫瘤細胞在應(yīng)用一些藥物治療之后，細胞在發(fā)生耐藥的同時也可能通過各種機制獲得更強的侵襲、轉(zhuǎn)移能力；另一方面，具有高侵襲、轉(zhuǎn)移能力的腫瘤細胞往往也更加耐藥[2]。因此探討泌尿系腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥等惡性生物學(xué)行為將更有助于深入了解腫瘤的惡性進展。

外泌體是由細胞分泌的包裹多種遺傳信息載體和蛋白質(zhì)等生物功能分子的球狀小膜泡，因此其可作為信息傳遞介質(zhì)發(fā)揮重要功能[3]。長鏈非編碼RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是一類長度為200～100 000 nt的不編碼蛋白的遺傳信息載體，可通過外泌體包裹發(fā)揮作用，影響泌尿系常見腫瘤的藥物耐藥和侵襲、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)進程[4]。外泌體源性lncRNA調(diào)控腫瘤惡性生物學(xué)功能是影響腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥的重要途徑之一。本文對外泌體源性lncRNA在泌尿系常見腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移與藥物治療耐藥中的作用進行綜述，旨在深入探討腫瘤的惡性進展，從而制定更好的綜合治療方案，給腫瘤的治療帶來新的思路。

一、腫瘤化療耐藥與侵襲、轉(zhuǎn)移的關(guān)系

1.藥物治療影響腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移：治療藥物的應(yīng)用可通過改變腫瘤微環(huán)境進而影響腫瘤細胞的惡性生物學(xué)功能，提高腫瘤細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力。紫杉醇是最常見的化療藥物之一，有研究報道，紫杉醇的應(yīng)用可以直接激活Toll樣受體4，誘導(dǎo)局部或全身炎癥反應(yīng)進而促進細胞轉(zhuǎn)移[5]。在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，小鼠靜脈注射紫杉醇后可以通過增加MMP-9的表達以及介導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)促進細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力[6]。紫杉醇還可以通過增加血液中循環(huán)腫瘤細胞數(shù)量進而增強小鼠乳腺癌肺部轉(zhuǎn)移的負荷[7]。在乳腺癌中，環(huán)磷酰胺、表柔比星、5-氟尿嘧啶等化療藥物還可以通過NF-κB/miR-448通路介導(dǎo)EMT的激活進而促進細胞侵襲、轉(zhuǎn)移[8]。

2.高侵襲轉(zhuǎn)移性腫瘤具有更強的耐藥性：研究表明，一些具有高侵襲轉(zhuǎn)移能力的腫瘤由于其具有更高的惡性潛能而往往具有更強的耐藥性。如在大鼠胰腺癌細胞中，具有更高侵襲轉(zhuǎn)移能力的細胞株相較于低侵襲轉(zhuǎn)移能力的細胞株具有更高的氨甲喋呤耐藥性[9]。在結(jié)腸癌中，肺轉(zhuǎn)移結(jié)腸癌細胞的阿霉素耐藥性強于原發(fā)結(jié)腸癌細胞[10]。在乳腺癌細胞中，抑制了JNK途徑誘導(dǎo)的細胞轉(zhuǎn)移之后可以增加細胞對紫杉醇的敏感性，提示JNK途徑誘導(dǎo)的細胞轉(zhuǎn)移可能促進了乳腺癌細胞對紫杉醇的耐藥[11]；在卵巢癌細胞中，與原發(fā)性腫瘤相比，轉(zhuǎn)移性腫瘤上調(diào)了特定的miRNA(miR-146a、miR-150)進而促進了卵巢癌細胞對順鉑的耐藥[12]。

二、外泌體與lncRNA

外泌體是可由多種細胞分泌的直徑為40～100 nm的球狀小膜泡，由內(nèi)體系統(tǒng)形成，在胞吞過程中形成早期內(nèi)涵體，之后各種功能分子如lncRNA、micRNA、mRNA、蛋白質(zhì)等進入早期內(nèi)涵體內(nèi)并發(fā)展為晚期內(nèi)涵體[13]。因此外泌體可作為通訊介質(zhì)攜帶多種生物活性小分子參與細胞與細胞之間的信息傳遞。有研究報道，低氧條件下卵巢癌細胞系分泌的外泌體通過攜帶致癌蛋白STAT3和FAS能夠顯著增加癌細胞侵襲、遷移能力和化療抵抗性[14]。外泌體這樣的傳遞機制在泌尿系常見腫瘤的惡性生物學(xué)行為中也發(fā)揮了重要作用。

在人類基因組中，非編碼序列(占比98%左右)可能發(fā)揮了更加復(fù)雜的生命調(diào)控作用，lncRNA在其中具有重要的地位[4]。由外泌體包裹攜帶傳遞遺傳信息是lncRNA發(fā)揮功能的重要途經(jīng)之一。

三、外泌體源性lncRNA在泌尿系腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥中的作用

1.膀胱癌的侵襲、轉(zhuǎn)移：根據(jù)腫瘤浸潤程度，可將膀胱癌分為非肌層浸潤性膀胱癌(non muscle-invasive bladder cancer, NMIBC)和肌層浸潤性膀胱癌(muscle-invasive bladder cancer, MIBC)。MIBC具有轉(zhuǎn)移率高、預(yù)后差、病死率高等特點，根治性膀胱切除術(shù)是MIBC治療的金標準，但術(shù)后仍易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移；膀胱癌一旦出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，患者多數(shù)在2年內(nèi)死亡[15]。膀胱癌侵襲、轉(zhuǎn)移的機制迄今尚不明確，可能與生長調(diào)控機制的喪失、質(zhì)膜流動性改變、細胞運動能力的改變、細胞異型性增加、黏附性改變、細胞極性改變等有關(guān)[16]。

目前，越來越多的研究表明外泌體源性lncRNA是影響膀胱癌侵襲、轉(zhuǎn)移的重要機制之一。lncRNA LNMAT2在膀胱癌組織中過表達，并高度富集于膀胱癌患者的尿液外泌體中，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)[17]。外泌體源性lncRNA LNMAT2可以促進淋巴管生成和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。機制上，lncRNA LNMAT2通過與異質(zhì)核糖核蛋白A2B1(hnRNPA2B1)直接相互作用而被裝載至外泌體，并被傳遞至人淋巴管內(nèi)皮細胞(HLEC)；隨后，lncRNA LNMAT2通過誘導(dǎo)hnRNPA2B1介導(dǎo)的H3賴氨酸4三甲基化(H3K4me3)與PROX1啟動子形成三復(fù)合體，并增強PROX1轉(zhuǎn)錄，從而促進膀胱癌中的淋巴管生成和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。該研究探明了外泌體源性lncRNA LNMAT2介導(dǎo)的膀胱癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的機制[17]。另外，大多數(shù)腫瘤包括膀胱癌都處于一個間歇性營養(yǎng)缺乏和低氧的微環(huán)境，腫瘤微環(huán)境可促使腫瘤細胞分泌大量含有l(wèi)ncRNA的外泌體進而影響腫瘤的生物學(xué)進程。有研究發(fā)現(xiàn)，和常氧環(huán)境提取的膀胱癌外泌體相比，低氧環(huán)境下膀胱癌外泌體中l(wèi)ncRNA UCA1表達更高；低氧環(huán)境可誘導(dǎo)膀胱癌細胞分泌外泌體，通過lncRNA UCA1介導(dǎo)EMT發(fā)生，進而促進膀胱癌細胞的增殖和侵襲、轉(zhuǎn)移能力[18]。另一方面，外泌體源性lncRNA也具有抑制膀胱癌侵襲、轉(zhuǎn)移的作用。相較于正常膀胱組織分泌的外泌體，膀胱癌組織分泌的外泌體中l(wèi)ncRNA PTENP1含量較低。正常尿路上皮細胞分泌的外泌體可通過傳遞lncRNA PTENP1到膀胱癌細胞，通過ceRNA機制競爭性結(jié)合miRNA-17調(diào)控PTEN的表達，進而抑制膀胱癌的侵襲、轉(zhuǎn)移[19]。

2.膀胱癌的藥物治療耐藥：MIBC患者行膀胱根治性切除術(shù)后仍有約半數(shù)的患者進展為轉(zhuǎn)移性膀胱癌。單純的手術(shù)治療并不能使一些MIBC患者獲得理想的療效。目前，多項研究表明膀胱癌對以順鉑為基礎(chǔ)的聯(lián)合化療有較好的反應(yīng)率。對于一些不適合順鉑治療的患者，還可應(yīng)用免疫治療和靶向治療。但膀胱癌細胞對治療藥物的耐藥嚴重影響了其臨床療效[20]。外泌體可作為通訊介質(zhì)攜帶多種生物活性小分子參與細胞與細胞之間的耐藥信息傳遞，其可通過以下機制影響細胞對藥物的敏感性[21]：①外泌體直接包裹抗癌藥物分泌到細胞外，減弱抗癌藥物的作用；②外泌體攜帶生物活性分子與抗癌藥物競爭性結(jié)合作用靶點；③已發(fā)生耐藥的細胞通過外泌體源性生物活性小分子向敏感性細胞傳遞耐藥信息；④敏感性細胞通過外泌體源性生物活性小分子向耐藥細胞傳遞藥敏信息。有研究表明，一些腫瘤細胞來源的外泌體可增加腫瘤細胞對吉西他濱、阿霉素等化療藥物的敏感性，其機制是外泌體通過影響溶酶體的PH值導(dǎo)致載藥溶酶體運動增加進而運載更多藥物進入細胞核發(fā)揮作用[22]。lncRNA在影響膀胱癌藥物治療耐藥方面也具有重要的作用。lncRNA TUG1可通過沉默miR-194-5p調(diào)控CCND2促進膀胱癌細胞對順鉑耐藥[23]。lncRNA UCA1可通過miR-582-5p/ATG7信號軸介導(dǎo)膀胱癌細胞對順鉑耐藥[24]。lncRNA PVT1可以通過miR-200b/Wnt/β-catenin信號軸介導(dǎo)膀胱癌細胞對順鉑和阿霉素耐藥[25]。lncRNA DLEU1可海綿吸附miR-99b導(dǎo)致細胞膜蛋白HS3ST3B1表達增加，進而介導(dǎo)EMT激活促進膀胱癌細胞對順鉑耐藥[26]。但是目前還沒有關(guān)于外泌體源性lncRNA在膀胱癌藥物治療耐藥中作用的報道，尚需進一步深入研究。

3.前列腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移：前列腺癌是男性泌尿系中最常見的惡性腫瘤，根治性前列腺切除是治療器官局限性和局部進展期前列腺癌最有效的方法之一。前列腺癌易發(fā)生轉(zhuǎn)移，特別是骨轉(zhuǎn)移，嚴重降低了患者的臨床預(yù)后療效。外泌體可作為前列腺癌與腫瘤微環(huán)境之間信息交換的媒介，前列腺癌細胞和基質(zhì)細胞通過含有蛋白質(zhì)、基因等生物活性小分子的外泌體相互作用，進而促進前列腺癌的遠處轉(zhuǎn)移[27]。lncRNA調(diào)控也是影響前列腺癌侵襲、轉(zhuǎn)移的重要機制之一。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA HOTAIR過表達可增強前列腺癌細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力[28]。lncRNA PCA3可以通過介導(dǎo)EMT或調(diào)控VEGFA、IFNB1等靶基因的激活進而促進前列腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移[29]。lncRNA DANCR可通過抑制上皮細胞的分化和雄激素-雄激素受體途徑進而促進前列腺癌的轉(zhuǎn)移[30]。

4.前列腺癌的藥物治療耐藥：對于轉(zhuǎn)移性前列腺癌，雄激素剝奪治療(androgen deprivation therapy, ADT)是最主要的基礎(chǔ)治療方案。ADT治療方案多種多樣，主要包括：①單純?nèi)葜委?手術(shù)去勢和藥物去勢)；②去勢聯(lián)合多西他賽化療；③去勢聯(lián)合新型內(nèi)分泌藥物(阿比特龍、恩雜魯胺)治療；④去勢聯(lián)合抗雄藥物(比卡魯胺、氟他胺)治療。幾乎所有的前列腺癌患者最終都會進展為去勢抵抗性前列腺癌，常規(guī)的藥物治療無效后患者將面臨疾病進展、生存時間縮短等問題。外泌體可通過多種機制影響前列腺癌細胞對藥物治療的耐藥。前列腺癌多西他賽耐藥株分泌的外泌體可通過miRNA-34將耐藥信息傳遞給親本株細胞，使親本株細胞對多西他賽耐藥[31]。前列腺癌紫杉醇耐藥株同樣可以通過外泌體源性miRNA向親本株傳遞耐藥信息。雄激素受體剪接變異體7(androgen receptor splice variant, ARV7)和阿比特龍、恩雜魯胺的耐藥密切相關(guān)，其可在患者血清外泌體中檢測到，提示外泌體源性ARV7可能參與了前列腺癌患者阿比特龍、恩雜魯胺的耐藥，其具體機制還有待進一步的研究[32]。lncRNA同樣參與前列腺癌耐藥性的形成。lncRNA HOTAIR在前列腺癌恩雜魯胺耐藥株中表達增高，其高表達可作為臨床上恩雜魯胺耐藥形成的可能標志之一[33]。

5.腎癌的侵襲、轉(zhuǎn)移：腎癌發(fā)病率占成人惡性腫瘤的2%～3%，約30%的患者在首診時就已出現(xiàn)局部轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移，嚴重影響了患者的生存預(yù)后[34]。腎癌細胞來源的外泌體可以通過多種機制影響腎癌的侵襲、轉(zhuǎn)移。有研究表明，腎癌細胞來源的外泌體可通過miRNA-224促進細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力[35]。腎癌細胞來源的外泌體還可通過促進CXCR4和MMP9的表達進而促進細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移[36]。lncRNA對腎癌的侵襲、轉(zhuǎn)移也起著重要的作用。lncRNA MALAT-1可通過miRNA/Ezh2信號軸介導(dǎo)EMT的進展進而促進細胞侵襲、轉(zhuǎn)移[37]。lncRNA PANDAR可通過上調(diào)MMP-2表達促進腎癌侵襲、轉(zhuǎn)移[38]。lncRNA HEIRCC可通過上調(diào)ZEB1激活EMT進而促進腎癌的侵襲、轉(zhuǎn)移[39]。

6.腎癌的藥物治療耐藥：腎癌對化療不敏感，轉(zhuǎn)移性腎癌的藥物治療以分子靶向藥物治療為主。研究表明分子靶向藥物治療可延長轉(zhuǎn)移性腎癌患者的總生存時間和無進展生存時間。但是分子靶向藥物耐藥是晚期/轉(zhuǎn)移性腎癌的主要挑戰(zhàn)。有研究成功構(gòu)建了腎癌舒尼替尼耐藥株并通過基因芯片檢測耐藥株和親本株lncRNA的差異表達，篩選出了一個與舒尼替尼耐藥密切相關(guān)的lncRNA ARSR。后續(xù)實驗發(fā)現(xiàn)，lncRNA ARSR不僅在耐藥株中高表達，其在耐藥株分泌的外泌體中也是高表達，lncRNA ARSR轉(zhuǎn)運進入外泌體與hnRNPA2B1作用有關(guān)。包裹lncRNA ARSR的外泌體和親本株細胞共培養(yǎng)后，親本株對舒尼替尼的耐藥性增加，lncRNA ARSR基因敲除后，親本株的耐藥性又得到減弱，表明外泌體源性lncRNA ARSR可以傳遞腎癌舒尼替尼的耐藥性。其機制與lncRNA ARSR通過ceRNA抑制miRNA-34/miRNA-449，解除了其對AXL和c-MET的抑制，進而激活下游的STAT3、AKT、ERK信號通路有關(guān)[40]。

四、外泌體源性lncRNA在泌尿系腫瘤臨床中的應(yīng)用

在臨床上，外泌體可以從血液、尿液標本中提取，獲取方便，對人體創(chuàng)傷性小，簡單易行。外泌體囊泡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可以有效避免相關(guān)酶對RNA的消化和降解[41]。在膀胱癌中，患者血清外泌體源性lncRNA LNMAT2過表達與較短的生存時間相關(guān)，外泌體源性lncRNA LNMAT2可能是膀胱癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的潛在診斷生物標志物和治療靶點[17]。正常膀胱組織來源的外泌體通過lncRNA PTENP1抑制膀胱癌的惡性進展，其可作為預(yù)測膀胱癌患者生存預(yù)后的生物標志物[19]。在前列腺癌中，外泌體源性的miRNA-34、ARV7等生物活性小分子可預(yù)測前列腺癌患者對藥物的敏感性[31-32]，這些外泌體源性生物標志物的應(yīng)用有助于前列腺癌的精準治療。在腎癌中，患者尿液外泌體中AQP1、CD10、Syntenin-1的高表達提示其預(yù)后較差[42]。因此，外泌體以及外泌體源性lncRNA在腫瘤的無創(chuàng)性診斷和預(yù)測患者預(yù)后中可能具有較好的應(yīng)用前景。

五、總結(jié)與展望

外泌體作為一種生物載體，包含lncRNA等多種生物信號分子，在細胞間進行生物信息傳遞。lncRNA可通過外泌體發(fā)揮作用，進而影響腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移及藥物治療耐藥等多種生物學(xué)進程。目前，已有較多的研究聚焦于外泌體源性lncRNA對泌尿系腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥等惡性生物學(xué)行為的影響，但是大多數(shù)研究對侵襲、轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥都是獨立進行的，較少有研究同時探討外泌體源性lncRNA對腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥的共同作用。由于腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和藥物治療耐藥有著密切聯(lián)系，因此挖掘和探究影響該兩種惡性生物學(xué)行為的外泌體源性lncRNA有重要的科學(xué)意義，有助于進一步探明腫瘤的發(fā)展機制，為腫瘤的治療提供新的思路和策略。