長鏈非編碼RNA 在胰腺癌吉西他濱耐藥研究中的作用

郭晨博毛玉寧張延英汪永鋒?師長宏?

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué),蘭州 730030;2.空軍軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心,西安 710032;3.延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院,陜西 延安 716000)

胰腺癌(pancreatic cancer,PC)是全球危害最嚴(yán)重的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率和死亡率分別位于惡性腫瘤的第七位和第六位。 手術(shù)切除仍是PC 患者唯一可能治愈的手段,但由于PC 早期缺乏臨床癥狀和體征,直到晚期才被發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致手術(shù)效果不佳[1]。 雖然近幾年免疫療法在PC 治療方面取得了一定的進(jìn)展,但化療仍然是PC 治療的主要手段[2]。吉西他濱(gemcitabine,GEM)是治療PC 的一線化療藥物,由于長期使用GEM 容易產(chǎn)生耐藥性,導(dǎo)致其治療效果不佳[3]。 因此深入研究GEM 產(chǎn)生耐藥的原因和機(jī)制對PC 的治療具有重要的意義。

文獻(xiàn)報道胰腺癌吉西他濱耐藥與細(xì)胞自噬、腫瘤細(xì)胞干性、 上皮- 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelialmesenchymal transition,EMT) 等多種腫瘤表型密切相關(guān)[4]。 胰腺癌吉西他濱耐藥具體的調(diào)控機(jī)制并不明確,明確其機(jī)制有助于改善吉西他濱的治療效果。 長 鏈 非 編 碼 RNA (long non-coding RNA,lncRNA)具有調(diào)控細(xì)胞自噬、腫瘤細(xì)胞干性、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化( epithelial-mesenchymal transition,EMT)、細(xì)胞凋亡等多種生物學(xué)途徑,研究表明lncRNA 可通過以上途徑調(diào)控腫瘤細(xì)胞耐藥[5]。 本文對lncRNAs 在胰腺癌耐藥中的作用進(jìn)行歸納總結(jié),以期為臨床提高GEM 敏感性提供理論基礎(chǔ),為探索新的干預(yù)靶點提供思路。

1 lncRNA

長鏈非編碼RNA (long non-coding RNA,lncRNA)是一種大小超過200 bp 的非編碼RNA,異常表達(dá)的lncRNA 與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),lncRNA 可以通過與DNA、RNA 以及蛋白質(zhì)相互作用,調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)/RNA 穩(wěn)定性[6]。 lncRNA 調(diào)節(jié)細(xì)胞生物學(xué)活動取決于其在細(xì)胞中的定位:在細(xì)胞核中l(wèi)ncRNA 通過染色質(zhì)相互作用和重塑來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄程序,并通過支架建立核室的空間組織。 例如:lncRNA 作為誘餌調(diào)控蛋白與DNA 或其他蛋白的結(jié)合[7]。 lncRNA-生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄物5(growth arrest-specific transcript 5, GAS5)充當(dāng)誘餌,使效應(yīng)蛋白與受體蛋白結(jié)合,從而使腫瘤轉(zhuǎn)移和耐藥[8];lncRNA 漿 細(xì) 胞 瘤 多 樣 異 位 基 因(plasmacytomavariant translocation 1, PVT1)中含有幾個基因內(nèi)增強(qiáng)子,能通過調(diào)節(jié)MYC 癌基因啟動子的轉(zhuǎn)錄,抑制MYC 癌基因的表達(dá),從而調(diào)控腫瘤的發(fā)展與耐藥[8]。 在細(xì)胞質(zhì)中,lncRNA 的功能是介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、翻譯程序和基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。 例 如: lncRNA-HOX 轉(zhuǎn)錄 反 義 RNA (HOX transcription antisense intergenic RNA,HOTAIR) 可以海綿化miRNA,消除lncRNA HOTAIR 對癌基因的促進(jìn)作用,使腫瘤耐藥[9];lncRNA ANRIL 通過染色質(zhì)修飾復(fù)合物調(diào)節(jié)順式和反式基因,以及影響microRNA 信號網(wǎng)絡(luò)調(diào)控腫瘤的發(fā)展[10];lncRNA 作為競爭性內(nèi)源RNA(ceRNAs), 可以隔離miRNA,從而阻止其靶向mRNA 的抑制,lncRNA SNHG14 被發(fā)現(xiàn)作為miRNA 的競爭性內(nèi)源RNA,調(diào)節(jié)癌癥中癌基因的表達(dá)從而調(diào)控腫瘤的發(fā)展[11];長基因間非蛋白編碼RNA (reprogramming regulator, linc-ROR)首次在誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs) 中被發(fā)現(xiàn),受到腫瘤多能因子的影響,從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[12]。 Linc-DYNC2H1-4 主要位于胞漿中,可以海綿化靶向miRNA,以恢復(fù)EMT 和CSC 相關(guān)基因的表達(dá)[13]。lncRNA 通過多種方式在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯和翻譯后水平發(fā)揮調(diào)控作用,影響耐藥性的產(chǎn)生,可能成為多種癌癥診斷的新標(biāo)記物和治療的重要靶點。

2 lncRNA 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬調(diào)控胰腺癌吉西他濱耐藥

自噬是細(xì)胞質(zhì)成分在細(xì)胞內(nèi)降解的一種機(jī)制,在應(yīng)激條件下維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。 在腫瘤中,自噬具有抑制腫瘤和支持腫瘤進(jìn)展的雙重作用,它參與耐藥的發(fā)展,使腫瘤細(xì)胞不受化療藥物的影響,也可殺死不活躍的腫瘤細(xì)胞,因此自噬在腫瘤耐藥中起到了關(guān)鍵作用[14]。 研究表明,胰腺癌吉西他濱耐藥和自噬有著非常密切的關(guān)系,而lncRNA 在自噬調(diào)控中至關(guān)重要,通過調(diào)節(jié)自噬相關(guān)lncRNA 可恢復(fù)胰腺癌吉西他濱的敏感性[15]。 lncRNA 調(diào)節(jié)自噬的具體機(jī)制可以分為3 類:(1)lncRNA 充當(dāng)競爭性內(nèi)源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)結(jié)合miRNA 以調(diào)節(jié)miRNA 表達(dá),從而影響自噬進(jìn)程;(2)lncRNA 通過影響自噬相關(guān)基因的表達(dá);(3)lncRNA 通過Wnt/β-catenin 途徑抑制自噬介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[16]。 構(gòu)建胰腺癌吉西他濱耐藥細(xì)胞株,是研究lncRNA 在胰腺癌吉西他濱耐藥中作用的基礎(chǔ)。Wang 等[17]探究lncRNA ANRIL 在胰腺癌吉西他濱耐藥中的機(jī)制發(fā)現(xiàn)lncRNA ANRIL 通過靶向miR-181a,激活HMGB1 誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬,從而增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞對吉西他濱的耐藥。 Zhang 等[18]通過體外實驗發(fā)現(xiàn)lncRNA SNHG14 通過分泌miR-101 激活胰腺癌細(xì)胞自噬增強(qiáng)吉西他濱耐藥性。 Zhou 等[19]通過體外實驗發(fā)現(xiàn)lncRNA PVT1 通過激活Wnt/βcatenin 和調(diào)節(jié)miR-6195p/Pygo2 以及miR-619-5p/ATG14 軸的自噬途徑,從而促進(jìn)胰腺癌對吉西他濱的耐藥性;在體內(nèi)CDX 模型中驗證了lncRNA PVT1在胰腺癌吉西他濱耐藥中的作用。 Li 等[20]在體外實驗中發(fā)現(xiàn)linc-ROR 通過miR-124/PTBP1/PKM2軸誘導(dǎo)自噬使胰腺癌細(xì)胞對吉西他濱產(chǎn)生耐藥;再利用PDX 模型驗證了linc-ROR 在胰腺癌吉西他濱耐藥中的作用。

腫瘤耐藥細(xì)胞通過調(diào)節(jié)自噬增加對化療的抵抗力,自噬在胰腺癌吉西他濱耐藥中發(fā)揮著重要的作用,但目前自噬調(diào)控的機(jī)制并不明確,這給臨床通過抑制自噬增加胰腺癌吉西他濱敏感性的研究帶來了困擾。 已有報道稱lncRNA PVT1 是一種致癌基因,作為ceRNA 或分子海綿負(fù)調(diào)控miRNA 調(diào)節(jié)自噬促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展和化療藥物耐藥,lncRNA PVT1 可能通過誘導(dǎo)自噬調(diào)節(jié)胰腺癌吉西他濱耐藥[21]。 在未來研究中l(wèi)ncRNA PVT1 可能成為治療胰腺癌吉西他濱耐藥的新靶點[22]。

3 lncRNA 通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞干性調(diào)控胰腺癌吉西他濱耐藥

腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs) 是腫瘤細(xì)胞的一個亞群,可以驅(qū)動腫瘤的發(fā)生與復(fù)發(fā),CSCs是腫瘤發(fā)生的來源,也是腫瘤化療耐藥的原因之一。 CSCs 對化療和放療均有抵抗作用,放化療后殘留的CSCs 能夠促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)和對放化療產(chǎn)生抵抗[23]。 研究發(fā)現(xiàn),PC 在經(jīng)過吉西他濱治療后,胰腺癌細(xì)胞內(nèi)CSCs 的含量顯著增加。 lncRNAs 是CSCs的關(guān)鍵調(diào)控因子,能夠促進(jìn)腫瘤耐藥[24]。 在膀胱癌中l(wèi)ncRNAs 通過增加CSCs 在腫瘤中的比例使化療藥物產(chǎn)生耐藥[25]。 綜上所述lncRNA、CSCs 和耐藥這3 者可能有著密切的關(guān)系。 Liu 等[26]采用胰腺癌細(xì)胞株P(guān)ANC-1、ASPC-1、CAPAN-2、SW19990,通過實驗發(fā)現(xiàn)lncRNA GAS5 能逆轉(zhuǎn)CSCs 介導(dǎo)的吉西他濱耐藥。 Wang 等[27]構(gòu)建胰腺癌PANC-1 吉西他濱耐藥細(xì)胞株,通過實驗發(fā)現(xiàn)吉西他濱通過誘導(dǎo)lncRNA HOTAIR 表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)胰腺癌干細(xì)胞耐藥。Gao 等[28]分別建立了人胰腺癌BxPC-3-Gem 耐藥細(xì)胞和PDX 模型,體內(nèi)外實驗發(fā)現(xiàn)linc-DYNC2H1-4通過分泌miR-145 促進(jìn)CSCs 使胰腺癌吉西他濱耐藥。 LncRNA 不止是可以通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞干性促進(jìn)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥,部分lncRNA 也可通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞干性逆轉(zhuǎn)耐藥。 Yoshida 等[29]建立BxPC3耐藥株CDX 模型,通過實驗發(fā)現(xiàn)lncRNA PVT1 通過調(diào)控胰腺癌細(xì)胞中CSCs 的含量逆轉(zhuǎn)胰腺癌細(xì)胞對吉西他濱的耐藥性。

綜上所述,CSCs 與胰腺癌吉西他濱耐藥有著密切的聯(lián)系,研究CSCs 與吉西他濱耐藥的關(guān)系,可為臨床上治療胰腺癌吉西他濱耐藥提供新的思路和方法。 目前,在乳腺癌耐藥中,通過調(diào)控CSCs 信號通路的藥物已進(jìn)入臨床試驗階段[30]。 已有研究證明lncRNA PVT1 可在體外和體內(nèi)增強(qiáng)肝CSC 能力,主要通過穩(wěn)定核仁蛋白NOP2 介導(dǎo)肝細(xì)胞獲得干細(xì)胞樣特性,研究發(fā)現(xiàn)lncRNA PVT1 具有調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞干性的作用[31],lncRNA PVT1 通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞干性調(diào)控胰腺癌吉西他濱耐藥,可能為以后臨床上腫瘤干性程度高的胰腺癌治療提供了潛在的靶點。

4 lncRNA 通過調(diào)節(jié)EMT 調(diào)控胰腺癌吉西他濱耐藥

上皮細(xì)胞-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變(EMT)是一種使細(xì)胞和細(xì)胞粘附復(fù)合物松散并增強(qiáng)細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲特性的胚胎程序。 腫瘤細(xì)胞需要經(jīng)歷這個轉(zhuǎn)變過程而實現(xiàn)轉(zhuǎn)移,同時使腫瘤細(xì)胞獲得更強(qiáng)的侵襲性以及對細(xì)胞凋亡的抵抗性[32]。 研究發(fā)現(xiàn)吉西他濱耐藥細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的侵襲性,這有可能和腫瘤耐藥之后發(fā)生EMT 相 關(guān)[33]。 lncRNA 可 通 過 內(nèi) 源 性 競 爭miRNA,調(diào)控與EMT 相關(guān)的一些轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá),進(jìn)而影響EMT 進(jìn)程[34]。 如在膽囊癌中,lncRNA 通過調(diào)控EMT,促進(jìn)膽管腫瘤細(xì)胞吉西他濱耐藥[35]。 在胰腺癌中,Liu 等[26]分別使用胰腺癌細(xì)胞株P(guān)ANC-1、ASPC-1、CAPAN-2、SW19990 進(jìn)行體外實驗,發(fā)現(xiàn)lncRNA GAS5 通過靶向miR-221/SOCS3 逆轉(zhuǎn)EMT 介導(dǎo)的胰腺癌吉西他濱耐藥。 Gao 等[28]建立人胰腺癌BxPC-3-Gem 耐藥細(xì)胞和腫瘤異種移植模型,發(fā)現(xiàn)linc-DYNC2H1-4 通過分泌miR-145 促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞EMT 使胰腺癌吉西他濱耐藥。

對比腫瘤細(xì)胞和腫瘤耐藥細(xì)胞發(fā)現(xiàn)腫瘤耐藥細(xì)胞表現(xiàn)出了更強(qiáng)的侵襲性,這有可能和EMT 有關(guān)。 LncRNA 具有調(diào)控EMT 的作用,需要找出調(diào)控EMT 的關(guān)鍵lncRNA,研究表明lncRNA GAS5 是調(diào)節(jié)EMT 的關(guān)鍵分子,lncRNA GAS5 可作為miRNA或剪切因子的誘餌,通過靶向結(jié)合miRNA 而負(fù)性調(diào)控miRNA 下游靶基因的表達(dá)調(diào)控EMT[36],這可能為臨床上治療EMT 程度高的胰腺癌吉西他濱耐藥提供新的靶點。

5 總結(jié)與展望

胰腺癌被稱為“癌王”,5 年內(nèi)生存率極低,化療預(yù)后差,準(zhǔn)確評估患者狀況是胰腺癌患者治療最重要的環(huán)節(jié),因此找到胰腺癌吉西他濱耐藥的生物標(biāo)志物有著重要的意義。 目前l(fā)ncRNA 表達(dá)對患者預(yù)后的研究發(fā)現(xiàn)癌組織和血清中的lncRNA 與癌旁組織有著明顯的差異,而癌組織和血清中的lncRNA表達(dá)呈正相關(guān),再通過生存曲線分析血清中l(wèi)ncRNA表達(dá)與癌癥患者預(yù)后的關(guān)系。 因此,將以上lncRNA進(jìn)行分析對比,以期尋找到胰腺癌吉西他濱耐藥的預(yù)后標(biāo)志物。 近幾年測定患者唾液中l(wèi)ncRNA 水平并探討其作為胰腺癌的早期生物學(xué)指標(biāo)的價值取得了令人滿意的成果,提示我們可以從患者體液,如唾液、尿液、血液等標(biāo)本獲取lncRNA,從而提高其臨床應(yīng)用的可行性[37]。

研究表明胰腺癌吉西他濱耐藥與lncRNA 關(guān)系密切,不同的lncRNA 通過不同的途徑發(fā)揮各自的作用(見表1)。 大多數(shù)lncRNA 在胰腺癌吉西他濱耐藥中上調(diào),通過直接或間接的調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)影響胰腺癌吉西他濱耐藥。 其中也有單個lncRNA 通過調(diào)節(jié)多個表型發(fā)揮作用,例如:lncRNA PVT1 可以通過調(diào)節(jié)自噬和CSCs 促使胰腺癌吉西他濱耐藥,lncRNA GAS5 也可通過調(diào)節(jié)CSCs 和自噬促進(jìn)胰腺癌吉西他濱耐藥。 通過揭示不同lncRNA 在胰腺癌吉西他濱耐藥中的具體作用機(jī)制,可為臨床治療胰腺癌吉西他濱耐藥帶來新的靶向藥物。 比如lncRNA H19 的靶向藥物BC-819(DTAH19),目前正在進(jìn)行包括PC 在內(nèi)的人類惡性腫瘤的臨床試驗[38]。 目前臨床上PC 早期生物標(biāo)志物的缺乏和獲得性耐藥是PC 治療的難點,因此,迫切需要尋找一種新的腫瘤生物標(biāo)志物和治療靶點來進(jìn)行早期診斷和治療。 未來應(yīng)大量開展胰腺癌動物模型實驗,進(jìn)一步深入研究lncRNA 的潛在機(jī)制,發(fā)現(xiàn)具有腫瘤耐藥后特異性表達(dá)的lncRNA,基于特定lncRNA 的表達(dá)情況對化療藥物的效果進(jìn)行評判,這將是未來臨床上治療PC 所要突破的重點問題。 綜上所述,發(fā)現(xiàn)lncRNA PVT1 可以調(diào)控多個表型調(diào)節(jié)胰腺癌吉西他濱耐藥,并在不同的胰腺癌吉西他濱耐藥細(xì)胞株得到了驗證。 期望在未來,基于lncRNA PVT1 在胰腺癌吉西他濱耐藥中的研究可以在臨床上取得重要的突破。

表1 lncRNA 在胰腺癌吉西他濱耐藥中的作用機(jī)制Table 1 The mechanism of lncrna in gemcitabine resistance of pancreatic cancer