LncRNA NKILA對(duì)腫瘤惡性生物學(xué)行為的影響及機(jī)制

趙俞喬，劉廣麟，王海存，高欣，姜興明，劉浪

0 引言

長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一類(lèi)長(zhǎng)度介于200 bp～100 kb間的非編碼RNA，主要由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，并經(jīng)過(guò)共修飾、RNA折疊等步驟合成。LncRNA可以在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄后等多個(gè)水平參與各種病理生理過(guò)程，并且lncRNA對(duì)腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移侵襲、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化以及耐藥等方面的重要作用已得到研究證實(shí)；然而，lncRNA與腫瘤相關(guān)炎性反應(yīng)的關(guān)系尚不明確[1-3]。核轉(zhuǎn)錄因子κB（nuclear factor-kappaB,NF-κB）是聯(lián)系腫瘤與炎性反應(yīng)的關(guān)鍵因子，2015年Liu等在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)與NF-κB相互作用的lncRNA并將其命名為NKILA（NFkappaB interacting lncRNA）。NKILA是一個(gè)長(zhǎng)度為2 570 nt的無(wú)內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄本，定位于人類(lèi)染色體20q13.31。除少數(shù)具有編碼多肽潛能的開(kāi)放閱讀框（open reading frames,ORF）外，NKILA沒(méi)有長(zhǎng)于300 nt的典型蛋白質(zhì)編碼ORF。近年研究結(jié)果表明，NKILA不僅能參與骨關(guān)節(jié)炎、糖尿病性心肌病、敗血癥性腎損傷等疾病的病理過(guò)程，還可以增強(qiáng)心肌蛋白的表達(dá)水平從而預(yù)防心肌缺血[4-7]。此外，NKILA在多種惡性腫瘤中異常表達(dá)，能夠在細(xì)胞分化、增殖、遷移侵襲以及凋亡等方面發(fā)揮調(diào)控作用，見(jiàn)表1；同時(shí)NKILA的表達(dá)水平與腫瘤患者的臨床病理特征密切相關(guān)，可能作為腫瘤診斷的依據(jù)及患者預(yù)后的影響因素。本文就惡性腫瘤中NKILA的生物學(xué)作用及機(jī)制作一綜述。

表1 NKILA在腫瘤中的功能作用Table 1 Function of NKILA in cancers

1 NKILA與腫瘤

1.1 NKILA與女性生殖系統(tǒng)腫瘤

盡管診斷和治療的水平在不斷進(jìn)步，但乳腺癌和宮頸癌患者的預(yù)后仍不容樂(lè)觀。諸多研究均證實(shí)NKILA在乳腺癌中異常低表達(dá)[8-13]，過(guò)表達(dá)NKILA可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲轉(zhuǎn)移并且促進(jìn)細(xì)胞凋亡；腫瘤異種移植實(shí)驗(yàn)中，外源性沉默NKILA會(huì)增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞在肝、肺中的轉(zhuǎn)移。Kaplan-Meier生存曲線分析結(jié)果表明NKILA的低表達(dá)與乳腺癌癌腫轉(zhuǎn)移及患者不良預(yù)后密切相關(guān)[9-11]。Wang等[14]利用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative realtime polymerase chain reaction,qRT-PCR）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)NKILA在宮頸癌腫瘤組織和腫瘤細(xì)胞中呈異常低表達(dá)，上調(diào)NKILA表達(dá)后宮頸癌腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力受到抑制。宮頸鱗狀細(xì)胞癌（cervical squamous cell carcinoma,CSCC）患者血清中NKILA的表達(dá)相較于健康對(duì)照組顯著降低，并且NKILA表達(dá)水平檢測(cè)可作為CSCC的診斷依據(jù)（95%CI:0.8273～0.9762,P＜0.0001）；細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)中過(guò)表達(dá)NKILA能夠顯著抑制CSCC腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡[15]。

1.2 NKILA與呼吸系統(tǒng)腫瘤

鼻咽癌、喉癌、肺癌都是常見(jiàn)的呼吸系統(tǒng)腫瘤且均具有較高的復(fù)發(fā)率[16]。實(shí)驗(yàn)研究中通過(guò)qRT-PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：NKILA在鼻咽癌、喉癌、肺癌組織和腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)均明顯降低[17-21]。對(duì)以上呼吸系統(tǒng)腫瘤患者的臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：NKILA表達(dá)水平與癌腫大小、TNM分期、淋巴結(jié)侵犯及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，并且高表達(dá)組NKILA患者的整體生存時(shí)間、無(wú)病生存期以及局部無(wú)復(fù)發(fā)生存期均優(yōu)于低表達(dá)組患者。利用shRNA（short hairpin RNA）或siRNA（small interfering RNA）轉(zhuǎn)染腫瘤細(xì)胞來(lái)外源性沉默NKILA的表達(dá)后，腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲轉(zhuǎn)移能力得到提高，同時(shí)細(xì)胞凋亡受到明顯抑制。裸鼠異種移植實(shí)驗(yàn)中，外源性沉默NKILA同樣能夠促使體內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。此外，過(guò)表達(dá)NKILA能夠降低喉癌細(xì)胞對(duì)X射線的抗性。

1.3 NKILA與消化系統(tǒng)腫瘤

NKILA在食管鱗狀細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌（colorectal cancer,C R C）、肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）腫瘤組織和腫瘤細(xì)胞中呈現(xiàn)不同程度的異常低表達(dá)[22-28]。對(duì)上述三類(lèi)腫瘤患者臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：NKILA的表達(dá)水平與癌腫大小、分化程度、TNM分期和血管侵犯密切相關(guān)；NKILA低表達(dá)組患者的總生存率和無(wú)進(jìn)展生存率均低于高表達(dá)組，并且NKILA表達(dá)水平可以作為上述腫瘤患者預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。在結(jié)直腸癌的研究中還發(fā)現(xiàn)NKILA對(duì)于CRC早期診斷具有較高的敏感度和特異性，并且優(yōu)于CEA和CA19-9的診斷效能[25]。下調(diào)NKILA的表達(dá)能夠在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中提高食管鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞（KYSE30、KYSE180、Eca109、Eca9706）、肝癌細(xì)胞（SMMC-7721、HCCLM3）及直腸癌細(xì)胞（SW837、HR8348）的增殖和侵襲能力，同時(shí)在裸鼠體內(nèi)肺轉(zhuǎn)移瘤實(shí)驗(yàn)中增加食管鱗狀細(xì)胞癌和肝細(xì)胞癌肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)的大小和數(shù)量。Yu等[27]的實(shí)驗(yàn)還證實(shí)：過(guò)表達(dá)NKILA可以增強(qiáng)黃岑素對(duì)HCC細(xì)胞增殖、侵襲轉(zhuǎn)移的抑制作用，并且能夠顯著提高HCC細(xì)胞的藥物敏感度。

1.4 NKILA與其他腫瘤

骨肉瘤組織和腫瘤細(xì)胞中NKILA的表達(dá)水平明顯低于相應(yīng)癌旁組織和正常細(xì)胞，并且NKILA的異常表達(dá)與腫瘤大小、病理分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)；用NKILA-siRNA轉(zhuǎn)染KNKS/NP細(xì)胞后，腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移能力得以增強(qiáng)[29]。Bian等[30]的實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)NKILA在黑色素瘤中表達(dá)下調(diào)，過(guò)表達(dá)的NKILA能夠抑制黑色素瘤細(xì)胞的增殖與侵襲轉(zhuǎn)移能力；同時(shí)NKILA可作為黑色素瘤診斷的生物標(biāo)志物（AUC=0.875）。此外，視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、舌鱗狀細(xì)胞癌和口腔鱗狀細(xì)胞癌中NKILA同樣扮演了抑癌因子的角色，對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移具有負(fù)性調(diào)控作用[31-33]。

2 腫瘤中NKILA的作用機(jī)制

NF-κB是一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子家族，在炎性反應(yīng)、免疫、細(xì)胞增殖和分化中起著關(guān)鍵作用，同時(shí)也是聯(lián)系腫瘤與炎性反應(yīng)的重要紐帶。NF-κB家族主要成員為p65/p50亞單位形成的NF-κB1二聚體蛋白，該蛋白被激活后啟動(dòng)核轉(zhuǎn)位，在細(xì)胞核中發(fā)揮其生物學(xué)作用。NF-κB抑制劑（inhibitor of NFκB,IκB）被認(rèn)為是NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的主要制動(dòng)器，能夠與細(xì)胞質(zhì)中的NF-κB特異性結(jié)合形成復(fù)合物；而IκB可以被IκB激酶（IKK）磷酸化，導(dǎo)致IκB降解并釋放和活化NF-κB。研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌細(xì)胞中NF-κB可以與NKILA啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合來(lái)激活其轉(zhuǎn)錄活性[8]。NKILA具有三個(gè)穩(wěn)定發(fā)夾結(jié)構(gòu)：

hairpin A（nt 322-359）、hairpin B（nt 395-418）和hairpin C（nt 1121-1216），分別起到抑制p65核轉(zhuǎn)位、結(jié)合NF-κB/IκB復(fù)合物形成和遮蔽IκBα磷酸化位點(diǎn)的作用，從而協(xié)同抑制NF-κB通路的活化；并且NKILA也能夠在炎性激活的乳腺上皮細(xì)胞中作為負(fù)性調(diào)節(jié)因子阻止NF-κB的過(guò)度激活。在鼻咽癌、喉癌、直腸癌、黑色素瘤中，過(guò)表達(dá)的NKILA均能夠抑制炎性刺激因子（TNFα等）誘導(dǎo)的NF-κB通路活化，降低p-IκBα蛋白表達(dá)水平的同時(shí)滯留p65于胞質(zhì)內(nèi)，從而抑制腫瘤的惡性生物學(xué)行為[17-18,25,30]。同時(shí)這一信號(hào)通路也在喉癌細(xì)胞的X射線輻射抗性以及肝細(xì)胞癌細(xì)胞對(duì)黃芩素的敏感度中發(fā)揮作用[18,28]。

上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）是腫瘤細(xì)胞常見(jiàn)的形態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)變，在此過(guò)程中編碼上皮細(xì)胞特異性蛋白（E-cadherin、Occludins）基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制，并被具有更強(qiáng)連接靈活性的蛋白（N-cadherin）取代，同時(shí)角蛋白細(xì)胞骨架轉(zhuǎn)化為Vimentin從而導(dǎo)致細(xì)胞喪失黏附力并增加運(yùn)動(dòng)性，這在腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起著重要作用。過(guò)表達(dá)NKILA可以在諸多腫瘤中降低N-cadherin和Vimentin的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)E-cadherin的表達(dá)水平[14]。進(jìn)一步研究證實(shí)NKILA還可以通過(guò)NF-κB通路對(duì)其他EMT關(guān)鍵基因進(jìn)行調(diào)控從而影響上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化進(jìn)程。Zhang等[29]研究發(fā)現(xiàn)低表達(dá)的NKILA在骨肉瘤中上調(diào)NF-κB下游基因Snail的表達(dá)；Snail進(jìn)一步誘導(dǎo)松解上皮細(xì)胞之間的黏著連接，并且還可能與緊密連接的破壞有關(guān)。食管鱗狀細(xì)胞癌中沉默NKILA能夠激活包括CCND1（cyclin D1）、TWIST1（twist family bHLH transcription factor 1）、MMP9（X-linked inhibitor of apoptosis）和XIAP（X-linked inhibitor of apoptosis）在內(nèi)的NF-κB下游靶基因，上述靶基因均在腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用[24]。Luo等[9]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：NKILA的過(guò)表達(dá)可以顯著降低人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells,HUVEC）上清液中IL-6（interleukin 6）、VEGFA（vascular endothelial growth factor A）以及VEGFR（kinase insert domain receptor）的蛋白水平，從而抑制HUVEC細(xì)胞的血管新生能力。在舌鱗狀細(xì)胞癌和肝細(xì)胞癌中，NKILA分別對(duì)NF-κB/Slug和NF-κB/Twist軸進(jìn)行調(diào)控從而發(fā)揮其抑癌作用[27,32]。除NF-κB相關(guān)信號(hào)通路外，IL-11（interleukin 11）和EZH2（enhancer of zeste 2 polycomb repressive complex 2 subunit）也可作為NKILA的直接靶標(biāo)介導(dǎo)其在EMT進(jìn)程中的作用[11,21]。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor beta,TGF-β）經(jīng)典信號(hào)途徑中，TGF-β與TGF受體結(jié)合后將SMAD復(fù)合物轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，從而誘導(dǎo)一系列EMT調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。在腫瘤的早期階段，TGF-β經(jīng)典途徑具有相對(duì)較高的活性抑制腫瘤發(fā)生，而隨著TGF-β途徑的核心因子和腫瘤抑制臂（tumor-suppressive arm）的轉(zhuǎn)變逐漸發(fā)揮促腫瘤作用。越來(lái)越多的證據(jù)表明：TGF-β誘導(dǎo)的EMT在多種類(lèi)型腫瘤中均依賴(lài)于NF-κB信號(hào)通路[12]。Lu等[20]研究發(fā)現(xiàn)NKILA被TGF-β誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，并且在非小細(xì)胞肺癌的早期階段NKILA具有更高的表達(dá)水平，符合TGF-β在腫瘤中的雙重作用。進(jìn)一步研究證實(shí)高表達(dá)的NKILA可以抑制EMT進(jìn)程，這一作用是通過(guò)調(diào)控NF-κB下游靶基因Snail表達(dá)而實(shí)現(xiàn)的；該研究團(tuán)隊(duì)還在食管鱗狀細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)：由TGF-β誘導(dǎo)而表達(dá)提高的NKILA對(duì)NF-κB的另一下游基因MMP14（matrix metallopeptidase 14）同樣具有調(diào)控作用[23]。

此外，NKILA還可以通過(guò)非NF-κB途徑與其他ncRNA或信號(hào)通路相互作用行使其功能。在高轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞中，高表達(dá)的miR-103和miR-107可以通過(guò)定向去甲腺苷酸化途徑降解NKILA的poly A尾來(lái)縮短N(yùn)KILA的半衰期，從而使更多NF-κB得到激活[8]。Wang等[15]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)轉(zhuǎn)染過(guò)表達(dá)載體上調(diào)NKILA在CSCC細(xì)胞中的表達(dá)可以降低miR-21水平，而過(guò)表達(dá)miR-21能夠部分逆轉(zhuǎn)NKILA對(duì)于腫瘤細(xì)胞增殖和遷移侵襲的促進(jìn)作用。Lyu等[31]實(shí)驗(yàn)證實(shí)：視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中低表達(dá)水平的NKILA可以在一定程度上抑制另一種促癌性lncRNA XIST（X inactive specific transcript）的惡性生物學(xué)作用。神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中異常上調(diào)表達(dá)的NKILA能夠提高HIF-1α（hypoxiainducible factor-1α）及其他缺氧途徑關(guān)鍵蛋白（VEGFA、GLUT1、p53、LDHA）的表達(dá)，從而刺激Warburg效應(yīng)和血管生成；20(S)-Rg3（Ginsenoside-Rg3）可以抑制NKILA表達(dá)從而部分逆轉(zhuǎn)其促癌作用[34]。

3 總結(jié)與展望

NF-κB的活化是多種腫瘤的普遍特征，其作為關(guān)鍵因子在腫瘤細(xì)胞中調(diào)控眾多相關(guān)基因的表達(dá)和功能。LncRNA NKILA的發(fā)現(xiàn)，成功地建立了lncRNA與NF-κB間的聯(lián)系，為腫瘤生物學(xué)行為的調(diào)控機(jī)制提供全新的理論依據(jù)和研究方向，見(jiàn)圖1。目前關(guān)于NKILA作用機(jī)制研究尚處在早期階段，如TGF-β與NF-κB協(xié)同調(diào)控NKILA的具體機(jī)制尚不明確，NKILA與腫瘤患者治療后反應(yīng)的關(guān)系也需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)觀察。相信隨著研究的不斷深入，NKILA能夠成為腫瘤診斷和治療的新靶點(diǎn)。

圖1 NKILA在腫瘤中的作用機(jī)制Figure 1 Mechanisms of NKILA in cancers