長鏈非編碼RNA在結(jié)直腸癌耐藥中的研究進展

朱 萍，浦 春

(1.皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院檢驗科；2.皖南醫(yī)學(xué)院檢驗學(xué)院，安徽 蕪湖 241001)

癌癥作為嚴(yán)重威脅全球人類健康的疾病之一，以其高發(fā)病率、高死亡率和低存活率影響人類的生活質(zhì)量。其中，結(jié)直腸癌的發(fā)病率排名第三，死亡率在全球排名第二[1]。盡管結(jié)直腸癌患者通過手術(shù)、化療、放射治療和抗體-藥物綴合物等治療取得了一定的成效，但大多數(shù)患者預(yù)后并不樂觀。其中，腫瘤細(xì)胞對化療藥物產(chǎn)生耐藥是導(dǎo)致臨床預(yù)后不良的主要原因之一。近年來，越來越多的證據(jù)揭示LncRNA可以通過調(diào)控化療藥物外排系統(tǒng)、EMT、細(xì)胞自噬、癌癥的侵襲和轉(zhuǎn)移等參與大腸癌的耐藥機制。因此，在大腸癌的治療中，通過研究LncRNA介導(dǎo)的耐藥機制對于尋找新的有效的治療藥物或手段從而克服腫瘤耐藥性無疑具有重大的應(yīng)用價值。

1 LncRNA生物學(xué)特性

LncRNA是長度大于200個核苷酸、缺乏蛋白質(zhì)編碼能力的調(diào)節(jié)性RNA成員[2]。大多數(shù)LncRNA局限于細(xì)胞核，而某些LncRNA特異性地分布在細(xì)胞質(zhì)中。目前，大量研究證明LncRNA不僅可以與DNA結(jié)合發(fā)揮作用，也可與蛋白質(zhì)、RNA或者蛋白復(fù)合體結(jié)合相互作用，從而在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平及蛋白質(zhì)水平發(fā)揮調(diào)節(jié)功能[3]。隨著科技的進步，LncRNA的多種生物學(xué)功能逐漸被發(fā)現(xiàn)，在胃癌、乳腺癌與肺癌等多種腫瘤化療藥物的耐藥性中起著至關(guān)重要的作用。其中，上調(diào)或下調(diào)腫瘤細(xì)胞中特定的LncRNA，可以觸發(fā)腫瘤細(xì)胞的凋亡或增加腫瘤細(xì)胞對誘導(dǎo)凋亡治療的敏感性，這為研究腫瘤化療耐藥本質(zhì)提供了新的研究思路。此外，LncRNA還可通過調(diào)節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的信號通路、參與腫瘤的遷移等多種途徑來參與腫瘤耐藥。

2 LncRNA與結(jié)直腸癌耐藥機制

2.1 LncRNA通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期調(diào)控結(jié)直腸癌耐藥細(xì)胞周期是指細(xì)胞從一次分裂完成開始到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的全過程，分為間期與分裂期兩個階段。間期又分為三期，即DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)與DNA合成后期(G2期)，分裂期即細(xì)胞分裂期(M期)?；熕幬锿ㄟ^誘導(dǎo)DNA損傷和細(xì)胞分裂進而使細(xì)胞周期改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡。當(dāng)細(xì)胞缺乏識別損傷能力、損傷修復(fù)能力增強、失去向凋亡機制發(fā)出信號的能力、凋亡機制本身出現(xiàn)缺陷時，就可能導(dǎo)致耐藥產(chǎn)生。許多研究報告稱，LncRNA：尿路上皮癌胚抗原1 (UCA1)在腫瘤組織中表達(dá)失調(diào)，在許多癌癥的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。有研究發(fā)現(xiàn)UCA1上調(diào)通過促進結(jié)直腸癌細(xì)胞中活化的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白42(Cdc42)的表達(dá)，從而增強對溶瘤痘苗病毒(OVV)的敏感性[4]，其中Cdc42是Rho蛋白鳥苷三磷酸酶家族成員之一。有資料證實Cdc42可通過各種信號傳導(dǎo)途徑介導(dǎo)細(xì)胞分裂，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡；而OVV治療是利用病毒誘導(dǎo)癌細(xì)胞溶解并特異性破壞這些癌細(xì)胞的一種有前途的治療方法。B細(xì)胞易位基因(B-cell translocation gene,BTG)是人類BTG/TOB的家族成員，該家族介導(dǎo)多種細(xì)胞分化，并參與細(xì)胞增殖及生長周期的調(diào)控[5]。Ren[6]等在探討LncRNA：HOXA轉(zhuǎn)錄反義RNA髓樣特異性1(HOTAIRM1)/miR-17-5p軸是否參與人類結(jié)直腸癌的5-FU抵抗時發(fā)現(xiàn)，HOTAIRM1的過度表達(dá)不僅降低腫瘤細(xì)胞的進程，而且降低5-FU抗性；敲除miR-17-5p可以抑制耐藥基因的表達(dá)，這種抑制可以通過HOTAIRM1沉默來逆轉(zhuǎn)。同時作者表明BTG3受HOTAIRM1/miR-17-5p調(diào)節(jié)，并降低5-FU耐藥結(jié)直腸癌細(xì)胞的細(xì)胞進程和多藥耐藥性。這為理解結(jié)直腸癌的耐藥機制提供了新的視角，也為結(jié)直腸癌的臨床治療提供了新的思路。

2.2 LncRNA通過調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬調(diào)控結(jié)直腸癌耐藥胞自噬是將一些損壞的蛋白或細(xì)胞器被雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬小泡包裹后，送入溶酶體中進行降解，這是由細(xì)胞應(yīng)激(如饑餓、缺氧和代謝紊亂)暫時觸發(fā)的。此過程可能促進腫瘤細(xì)胞在抗癌藥物治療后的存活，因此可能與化療耐藥有關(guān)。越來越多的證據(jù)表明，癌細(xì)胞可以依靠自噬來逃避化療藥物損傷并降低自身凋亡率，因此阻斷癌細(xì)胞自噬會降低癌細(xì)胞的活性并提高對化療藥物的敏感性[7]。Han[8]等研究LncRNA：小核仁RNA宿主基因14(SNHG14)在順鉑耐藥結(jié)直腸癌中的作用及其機制時證實，miR-186和ATG14之間存在直接相互作用關(guān)系；轉(zhuǎn)染miR-186模擬物及敲除SNHG14基因可以限制自噬相關(guān)蛋白LC3B的表達(dá)，而ATG14的過度表達(dá)明顯恢復(fù)了它們的作用，其中ATG14屬于自噬相關(guān)基因(ATGs)。有研究表明，自噬包括溶酶體降解途徑和內(nèi)源性底物降解途徑，這一過程受到ATGs的高度調(diào)節(jié)[9]。研究顯示通過SNHG14/miR-186/ATG14軸可以影響結(jié)直腸癌細(xì)胞對順鉑的耐藥性。Liu[10]等發(fā)現(xiàn)LncRNA：核旁核組裝轉(zhuǎn)錄物1(NEAT1)與結(jié)直腸癌患者低5-FU耐藥有關(guān)。為了證實這一結(jié)論，檢測了敲除NEAT1后腫瘤細(xì)胞的增殖能力及耐藥性，結(jié)果表明，敲除NEAT1后明顯抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖，增強5-FU敏感性。深入研究其分子機制發(fā)現(xiàn)，NEAT1靶向miR-34a，而miR-34a被證實靶向HMGB1的3′-UTR、ATG9A和ATG4B中的假定結(jié)合位點，這些位點參與自噬的激活。因此，NEAT1通過下調(diào)miR-34a促進結(jié)直腸癌細(xì)胞系的自噬，從而抑制miR-34a參與自噬的假定靶點，揭示了NEAT1調(diào)節(jié)化療耐藥性的新途徑。

2.3 LncRNA通過調(diào)節(jié)EMT調(diào)控結(jié)直腸癌耐藥EMT是指上皮向間質(zhì)的轉(zhuǎn)化，EMT使細(xì)胞之間粘附蛋白的極性消失，癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力增強，這也有助于結(jié)直腸癌耐藥的產(chǎn)生。有研究發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3可以與維生素D受體(VDR)結(jié)合通過抑制EMT過程起到抗腫瘤的作用，而VDR能夠通過調(diào)節(jié)C-Myc/Mad-1網(wǎng)絡(luò)來抑制LncRNA：H19的表達(dá)。另一方面，H19過表達(dá)能夠通過miR-675-5p下調(diào)VDR的表達(dá)。這種相關(guān)性可能在結(jié)直腸癌晚期對1,25(OH)2D3產(chǎn)生耐藥性的過程中發(fā)揮重要作用，并為結(jié)直腸癌潛在治療靶點的開發(fā)帶來新的見解[11]。Li[12]等人發(fā)現(xiàn)LncRNA：轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄物1(MALAT1)可能通過與EZH2結(jié)合誘導(dǎo)結(jié)直腸癌的化療耐藥和上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進結(jié)直腸癌細(xì)胞對奧沙利鉑的耐藥。果蠅zeste基因增強子的人類同源物2(EZH2)是多梳抑制復(fù)合物2 (PRC2)的關(guān)鍵成分，EZH2在癌細(xì)胞的EMT過程中使腫瘤抑制基因E-鈣粘蛋白(CDH1)沉默，而在EMT過程通常觀察到CDH1表達(dá)降低，因此EZH2可以誘導(dǎo)EMT的發(fā)生。這些研究豐富了對耐藥過程及LncRNA的理解，并提供了克服結(jié)直腸癌耐藥的潛在靶點。

2.4 LncRNA通過調(diào)節(jié)Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路調(diào)控結(jié)直腸癌耐藥Wnt蛋白是Wnt途徑的配體，由19種富含半胱氨酸的糖蛋白組成，與卷曲蛋白(Fzd)跨膜受體結(jié)合，后者是Wnt途徑的主要受體之一。當(dāng)Wnt與Fzd結(jié)合時，它可以激活三種不同的細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑。Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑(β-catenin)是Wnt途徑中的一種，該途徑會導(dǎo)致β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中積累，而β-catenin作為一種多功能的蛋白質(zhì)，廣泛存在于各種類型的細(xì)胞，如內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞中，其主要功能為介導(dǎo)細(xì)胞間黏附和參與基因的表達(dá)。β-catenin作為Wnt的重要下游靶蛋白，不僅在實體瘤有著重要的調(diào)節(jié)作用，還可激活下游基因或蛋白表達(dá)調(diào)控癌細(xì)胞的增殖、分化及凋亡。LncRNA在多種癌細(xì)胞中調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin途徑，如在胃癌中顯著上調(diào)的LncRNA：TOB1-AS1通過激活Wnt/β-catenin途徑加速胃癌細(xì)胞凋亡，阻礙增殖、遷移和侵襲[13]。研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)直腸癌中，LncRNA通過激活癌細(xì)胞中的Wnt/β-catenin途徑，在癌癥的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后起著重要作用。Wang[14]等報道，在順鉑耐藥的SW480的結(jié)直腸癌細(xì)胞株中，LncRNA：LINC00261的表達(dá)下調(diào)了細(xì)胞核中的β-catenin并促進了β-catenin的降解，使Wnt/β-catenin途徑和下游靶基因失活，然后抑制了T細(xì)胞因子(TCF)/淋巴增強因子(LEF)/β-catenin復(fù)合物的形成，而該復(fù)合物可以激活參與致癌轉(zhuǎn)化的靶基因如Myc和CCND1，因此LINC00261的過表達(dá)抑制了結(jié)直腸癌并降低了腫瘤細(xì)胞對順鉑的耐藥性。Xiao[15]等通過研究發(fā)現(xiàn)LncRNA：HOTAIR位于miR-203a-3p的上游，HOTAIR敲除或miR203a-3p過表達(dá)都抑制了結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖并降低了其耐藥性；進一步研究其機制發(fā)現(xiàn)miR-203a-3p通過抑制β-catenin，從而抑制Wnt/β-catenin信號通路的活性。因此得出HOTAIR通過miR-203a-3p介導(dǎo)的Wnt/β-catenin信號通路促進結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖并增強其耐藥性的結(jié)果。Lu[16]等探討LncRNA：MIR100HG與西妥昔單抗耐藥性結(jié)直腸癌的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，MIR100HG是一種多順反子miRNA宿主基因，在其第三個內(nèi)含子中編碼miR-100、let-7a-2和miR-125b-1。其中miR-100和miR-125b通過靶向Wnt信號的五種負(fù)調(diào)節(jié)因子協(xié)同作用于西妥昔單抗耐藥性。這些研究結(jié)果揭示了一種新的治療策略來治療耐藥結(jié)直腸癌。

2.5 LncRNA通過調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡調(diào)控結(jié)直腸癌耐藥細(xì)胞凋亡是指由基因控制的有序的細(xì)胞自主的死亡。有些抗腫瘤藥物可以通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡從而達(dá)到抑制腫瘤生長的目地，因此凋亡調(diào)節(jié)失控也可引起腫瘤耐藥的發(fā)生。細(xì)胞凋亡可以通過兩種途徑引起：一是內(nèi)源性途徑即線粒體介導(dǎo)，二是外源性途徑腫瘤壞死因子(TNF)等。而研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌耐藥的一個主要原因是通過破壞凋亡途徑來抵抗藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，部分LncRNA也參與了這個調(diào)控過程。LncRNA：X-非特異性轉(zhuǎn)錄本(XIST)是雌性哺乳動物X染色體失活的主要調(diào)節(jié)因子。據(jù)報道，XIST失調(diào)參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程，突出了其在癌癥中的預(yù)后和臨床病理價值[17]。最近有研究證明，XIST通過促進胸苷酸合酶(TS)的表達(dá)參與了5-FU抵抗。5-FU通過多種機制產(chǎn)生含氟核苷酸，氟化核苷酸是胸苷的類似物，在DNA復(fù)制過程中代替核苷，從而使活躍分裂的癌細(xì)胞由于無胸腺狀態(tài)而凋亡。此外，5-FU是一種前體藥物，在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)歷幾個酶促反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為其活性代謝物(如氟脫氧尿苷一磷酸(FUDRMP))。FUDR-MP是抑制TS的主要活性代謝物，TS是產(chǎn)生脫氧核糖核酸核苷酸胸苷的關(guān)鍵酶。Zhu[18]等人發(fā)現(xiàn)在多柔比星(DOX)耐藥的結(jié)直腸癌組織和細(xì)胞中，XIST通過充當(dāng)分子海綿來抑制miR-124水平,從而正向調(diào)節(jié)了SGK1的表達(dá)。其中miR-124是一種公認(rèn)的腫瘤抑制劑，在包括結(jié)直腸癌在內(nèi)的各種類型的癌癥中表觀遺傳學(xué)上是沉默的。SGK1屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的AGC家族，已被認(rèn)為在多種上皮腫瘤中過表達(dá)并與細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移等相關(guān)。進一步體內(nèi)實驗證實，XIST的敲除可通過調(diào)節(jié)miR-124和SGK1的表達(dá)來增強體內(nèi)DOX的抗腫瘤作用。這些研究顯示XIST可能是結(jié)直腸癌患者潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點。

2.6 LncRNA通過調(diào)節(jié)化療藥物外排系統(tǒng)調(diào)控結(jié)直腸癌耐藥在耐藥機制中，ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族有著舉足輕重的作用。其中，在耐藥過程中扮演重要的調(diào)控蛋白的有ABCB1(p-糖蛋白或P-gp)、ABCC1(MRP1)和ABCG2(MXR、BCRP)[19]。轉(zhuǎn)運蛋白對于藥物的作用是抑制流入，增加流出，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)藥物積累減少，即抗癌藥物的積累減少，這是癌細(xì)胞耐藥最常見的機制之一。Zhang等[20]探討了LncRNA：ANRIL在結(jié)直腸癌化療耐藥中的作用及其分子機制，結(jié)果表明，上調(diào)了ANRIL的表達(dá)后，ABCC1和ABCC5的表達(dá)也上調(diào)，而敲除ANRIL會增強結(jié)直腸癌細(xì)胞對5-FU的敏感性。進一步實驗發(fā)現(xiàn)ANRIL上升通過抑制let-7a表達(dá)來調(diào)節(jié)ABCC1的表達(dá)，從而導(dǎo)致5-FU和奧沙利鉑耐藥。這有力地支持了ANRIL可能是結(jié)直腸癌患者預(yù)后的一個潛在預(yù)測指標(biāo)，并作為一個有前途的化療靶點發(fā)揮作用。

3 小結(jié)與展望

盡管近年來在診斷和治療癌癥方面取得了令人鼓舞的進展，但結(jié)直腸癌仍然是一種高風(fēng)險的消化道腫瘤，由于結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移和化療耐藥性，總生存率較低。通過以上LncRNA在結(jié)直腸癌耐藥機制中作用的研究，發(fā)現(xiàn)LncRNA可以通過多種途徑調(diào)控結(jié)直腸癌的耐藥。但由于結(jié)直腸癌耐藥是一個多因素、多步驟、多基因參與的復(fù)雜過程，因此LncRNA在耐藥的認(rèn)識仍是冰山一角，很多問題亟待解決。第一，需要更多的體內(nèi)外實驗去驗證LncRNA與耐藥靶基因及其耐藥信號通路的關(guān)系。第二，對于結(jié)直腸癌耐藥的治療，LncRNA靶向治療腫瘤組織的操作尚有難度。盡管如此，LncRNA作為分子靶標(biāo)治療結(jié)直腸癌及逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌耐藥的潛力仍然不可忽視。因此，闡明與結(jié)直腸癌耐藥相關(guān)的LncRNA的功能和作用機制的研究仍是任重道遠(yuǎn)。