LncRNA在調(diào)控結(jié)直腸癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化中的機制研究

劉林，杜新祝 綜述 趙逵 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，貴州 遵義 563000

結(jié)直腸癌是消化系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一，據(jù)全球各國癌癥發(fā)病、死亡和患病數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，我國結(jié)直腸癌發(fā)病率居惡性腫瘤發(fā)病率的第3 位，死亡率居第5位[1]，且發(fā)病率及致死率呈逐年上升。結(jié)直腸癌的治療目前仍以手術(shù)為主，但術(shù)后的復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移是致使患者死亡的主要因素，而上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)則是結(jié)直腸癌發(fā)生轉(zhuǎn)移的必要條件。EMT 是上皮細(xì)胞改變其原始形態(tài)及結(jié)構(gòu)，并被具有侵襲性的間充質(zhì)表型取代的過程，該過程可促使腫瘤細(xì)胞增強其侵襲、轉(zhuǎn)移及抗凋亡能力[2]。EMT作為結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移過程中不可或缺的環(huán)節(jié)，其激活受到多種基因表達(dá)變化的調(diào)控。開始被學(xué)者們認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄“噪音”的長鏈非編碼RNA(LncRNA)，隨著基因組測序技術(shù)的日益進(jìn)步，近年來被發(fā)現(xiàn)可在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄后、翻譯及翻譯后水平上調(diào)控腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)[3-4]。最為重要的是LncRNA可作為癌細(xì)胞EMT過程的重要調(diào)節(jié)器，其失調(diào)將促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的多種惡性生物學(xué)行為。但LncRNA是如何參與結(jié)直腸癌的EMT過程，其具體機制還知之甚少，本文主要從不同的作用機制介紹與結(jié)直腸癌EMT相關(guān)的LncRNA，以期為結(jié)直腸癌的防治提供不同的治療靶點。

1 與ceRNA機制相關(guān)的LncRNA

1.1 LncRNA UICLM UICLM 是結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中表達(dá)上調(diào)最明顯的LncRNA，CHEN等[5]通過體外實驗敲除結(jié)直腸癌細(xì)胞的UICLM 基因，發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、侵襲、干細(xì)胞形成及EMT 受到了明顯抑制，且通過小鼠體內(nèi)成瘤實驗也證實了UICLM 可抑制結(jié)直腸癌的生長和肝轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步機制研究發(fā)現(xiàn)，UICLM 可充當(dāng)ceRNA，通過靶向miR-215 來增強下游靶基因ZEB2 的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的EMT過程，該研究是第一個系統(tǒng)評價LncRNA在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中作用的研究。

1.2 LncRNA XIST XIST 由 染 色 體Xq13.2 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生，在調(diào)節(jié)X 染色體失活中起重要調(diào)節(jié)作用，其異常表達(dá)與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，且XIST高表達(dá)往往提示預(yù)后不良。研究發(fā)現(xiàn)XIST可通過競爭miR-200b-3p使ZEB1表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌EMT，加速腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[6]。而LIU 等[7]也證實了XIST 可誘導(dǎo)結(jié)直腸癌的EMT 過程，但其具體調(diào)控機制不同，在該研究中XIST 主要通過靶向miR-137/EZH2 軸來調(diào)控結(jié)直腸癌的惡性生物學(xué)行為。此外，有學(xué)者[8]發(fā)現(xiàn)XIST 還可靶向miR-486-5p/NRP-2 軸，來促進(jìn)結(jié)直腸癌增殖和EMT。

1.3 LncRNA TUG1 TUG1 是位于人類22 號常染色體上的一種長鏈非編碼RNA，其主要通過調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)、招募特異性RNA結(jié)合蛋白、影響腫瘤血管生成以及充當(dāng)ceRNA發(fā)揮作用。SUN等[9]發(fā)現(xiàn)TUG1在結(jié)直腸癌細(xì)胞和臨床標(biāo)本中均表達(dá)上調(diào)，其過表達(dá)促進(jìn)了結(jié)直腸癌的侵襲和遷移，并激活了EMT相關(guān)基因的表達(dá)，使代表間質(zhì)表型的N-cadherin，Vimentin 和纖維連接蛋白表達(dá)上調(diào)，使代表上皮表型的E-cadherin表達(dá)下調(diào)。并通過小鼠肝轉(zhuǎn)移模型進(jìn)一步證明，TUG1 的過表達(dá)促進(jìn)了結(jié)直腸癌的肝轉(zhuǎn)移。同時，探索TUG1 的上游基因發(fā)現(xiàn)，組蛋白去乙?；?HDAC)可負(fù)性調(diào)控TUG1，但尚未闡明HDAC 調(diào)節(jié)TUG1 表達(dá)的具體機制。為進(jìn)一步探索TUG1 促進(jìn)EMT 的具體分子機制，該團(tuán)隊[10]后續(xù)研究表明TUG1可通過負(fù)性調(diào)控miR-600，使miR-600 的下游靶基因細(xì)胞遷移誘導(dǎo)蛋白KIAA1199 表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌EMT。

1.4 LncRNA TUSC7 TUSC7 是一種反義LncRNA，位于染色體3q13.31 區(qū)域，首先發(fā)現(xiàn)于骨肉瘤中。近來研究發(fā)現(xiàn)TUSC7在結(jié)直腸癌中低表達(dá)，是一種潛在的腫瘤抑制因子。TUSC7 序列中含兩個miR211-3p 的結(jié)合位點，因此該LncRNA 可通過ceRNA 方式與miR211-3p 完全結(jié)合，使miR22-3p 的下游靶基因周期蛋白依賴性激酶6(CDK6)表達(dá)下調(diào)，從而抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖[11]。此外，TUSC7 可抑制結(jié)直腸癌的遷移及侵襲，并通過激活ZEB1 的表達(dá)來抑制癌細(xì)胞的EMT過程[12]，但以上研究結(jié)論還需進(jìn)一步的活體研究來證實。

2 參與信號通路調(diào)控的LncRNA

2.1 LncRNAAB073614 AB073614首先被鑒定為人類原發(fā)性肝母細(xì)胞瘤cDNA，后來被發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤中異常表達(dá)，并與各種癌癥的瘤體大小、浸潤程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床病理分期等相關(guān)。WANG 等[13]通過實驗發(fā)現(xiàn)AB073614 在結(jié)直腸癌組織中高表達(dá)，并促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力。Western blot 實驗表明在AB073614 過表達(dá)時，間質(zhì)標(biāo)記物MMP9 上調(diào)，而敲低其表達(dá)時則得到相反的結(jié)果，這說明AB073614 可能參與了結(jié)直腸癌的EMT 過程。機制研究發(fā)現(xiàn)，AB073614通過影響PI3K/AKT信號通路，促進(jìn)了結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。但該研究尚未檢測與EMT 相關(guān)的其他間質(zhì)標(biāo)記物及上皮標(biāo)記物，故以上結(jié)論還有待商榷。在上述研究基礎(chǔ)上，XUE 等[14]對AB073614 參與結(jié)直腸癌EMT 過程進(jìn)行了相關(guān)研究，通過基因敲除和基因過表達(dá)技術(shù)構(gòu)建了結(jié)直腸癌細(xì)胞系模型，分別檢測兩個模型中EMT相關(guān)標(biāo)記物的表達(dá)，均得到了這一結(jié)論：AB073614 可使上皮標(biāo)記物E-cadherin、Occludin 表達(dá)降低，間質(zhì)標(biāo)記物N-cadherin、Vimentin 表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌EMT。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)AB073614 可通過激活JAK-STAT3信號通路，促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的EMT進(jìn)程。

2.2 LncRNA EPB41L4A-AS1 EPB41L4A-AS1位于染色體5q22.2，是一種P53調(diào)控基因，與結(jié)直腸癌患者的低生存率和腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)[15]，EPB41L4A-AS1在結(jié)直腸癌中高表達(dá)，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲及EMT過程。機制上，EPB41L4A-AS1主要通過激活Rho/ROCK信號通路來促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展。Rho/ROCK通路作為細(xì)胞內(nèi)最重要的信號通路之一，其主要機制是調(diào)節(jié)細(xì)胞形狀、細(xì)胞骨架重塑和影響細(xì)胞相關(guān)骨架蛋白表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的EMT過程。

2.3 LncRNA-CTD903 CTD903 位于染色體14q11.2，在結(jié)直腸癌中表達(dá)上調(diào)，YUAN 等[16]研究發(fā)現(xiàn)LncRNA-CTD903 可抑制Wnt/β-catenin 信號通路傳導(dǎo)，使Twist、Snail、Vimentin表達(dá)減少，ZO-1表達(dá)增加，從而抑制結(jié)直腸癌的侵襲、轉(zhuǎn)移及EMT，這提示著CTD903 在結(jié)直腸癌中可能作為抑癌基因發(fā)揮作用。然而在該研究中E-cadherin 及N-cadherin 的表達(dá)并無顯著變化，這表明Wnt/β-catenin信號通路的激活可能是獨立的，并不依賴于E-cadherin的表達(dá)。此外，先前的研究[17]也證實了E-cadherin與Wnt/β-catenin通路的激活并沒有本質(zhì)上的聯(lián)系，因為該通路的其他調(diào)控因子(例如APC 或Axin)也可以將β-catenin 賦予細(xì)胞核以誘導(dǎo)EMT。

2.4 LncRNA SLCO4A1-AS1 SLCO4A1-AS1

位于20號染色體上，其在肺癌、膀胱癌、喉癌、白血病、結(jié)直腸癌等癌癥中均表達(dá)上調(diào)，并通過不同機制在腫瘤的惡性進(jìn)展中起作用。YU等[18]通過Transwell實驗和Western blot實驗表明，敲低SLCO4A1-AS1 基因可上調(diào)E-cadherin、α-catenin 的表達(dá)，下調(diào)Vimentin 和纖維粘連蛋白，從而抑制結(jié)直腸癌EMT。進(jìn)一步的研究表明，SLCO4A1-AS1 可抑制β-catenin 與GSKβ相結(jié)合，使β-catenin 穩(wěn)定性增加，從而激活Wnt/β-catenin 信號通路來發(fā)揮SLCO4A1-AS1 的促癌作用。此外，SLCO4A1-AS1 還可通過EGFR/MAPK 途徑促進(jìn)結(jié)直腸癌的增殖及轉(zhuǎn)移[19]。當(dāng)然，除了以上通路外，在LncRNA 誘導(dǎo)結(jié)直腸癌EMT 過程中還存在許多信號通路，而這些信號通路是否可以相互作用，以及LncRNA 如何調(diào)控這些信號通路還有待進(jìn)一步研究。

3 涉及腫瘤微環(huán)境的LncRNA

總所周知，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)被認(rèn)為是腫瘤微環(huán)境中含量最豐富的細(xì)胞[20]，在結(jié)直腸癌進(jìn)展中起重要作用，而LncRNA 介導(dǎo)的TAMs 在結(jié)直腸癌EMT 過程中的研究卻少有報道。LIANG 等[21]研究發(fā)現(xiàn)LncRNA RPPH1 在結(jié)直腸癌中高表達(dá)，與結(jié)直腸癌的惡性程度呈正相關(guān)。機制研究發(fā)現(xiàn)，RPPH1可被結(jié)直腸癌細(xì)胞來源的外泌體運輸至巨噬細(xì)胞內(nèi)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2 極化，從而調(diào)控EMT 過程，促進(jìn)結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移及侵襲。此外，RPPH1 還可與β-Ⅲ微管蛋白(TUBB3)相互作用增強其穩(wěn)定性，誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞發(fā)生EMT。最后，通過受體工作特征(ROC)曲線分析得出，結(jié)直腸癌患者血漿中的外泌體RPPH1與公認(rèn)的腫瘤標(biāo)志物CEA，CA199 和CA125 相比，可能更具有診斷價值。

缺氧是腫瘤微環(huán)境中普遍存在的現(xiàn)象，與腫瘤血管生成、侵襲性、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)、免疫調(diào)節(jié)及化療敏感性密切相關(guān)。據(jù)文獻(xiàn)報道，缺氧微環(huán)境主要通過缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)來誘導(dǎo)相應(yīng)靶基因的表達(dá)，從而參與腫瘤細(xì)胞惡性生物學(xué)行為的調(diào)控[22]，而一些缺氧反應(yīng)的LncRNA可在多水平上影響HIF-1α的活性[23]。作為腫瘤抑制因子的LncRNA CPS1-IT1，可通過調(diào)節(jié)HIF-1α活性來抑制肝癌細(xì)胞EMT，使肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移受到阻遏[24]。ZHANG等[25]通過實驗發(fā)現(xiàn)CPS1-IT1在結(jié)直腸癌細(xì)胞的EMT過程中也起抑制作用，并顯著降低腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移，加速細(xì)胞凋亡。在上述研究基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊[26]對CPS1-IT1在結(jié)直腸癌中的作用進(jìn)行了更深入的機制研究，結(jié)果表明CPS1-IT1 通過使HIF-1α失去活性，導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)的自噬過程不能順利進(jìn)行，從而抑制結(jié)直腸癌的EMT過程。

4 與其他機制相關(guān)的LncRNA

4.1 LINC01413 LINC01413 是一種新型LncRNA，位于15 號染色體長臂2 區(qū)1 帶3 亞帶上，其在結(jié)直腸癌中的作用鮮有報道。JI 等[27]研究發(fā)現(xiàn)LINC01413 可 通過招募hnRNP-K 促進(jìn)YAP1/TAZ1 的核易位，在轉(zhuǎn)錄水平上增加ZEB1的表達(dá)，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌的EMT進(jìn)程和轉(zhuǎn)移。體外實驗表明，LINC01413可促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、侵襲及遷移過程。此外，體內(nèi)實驗也證實了LINC01413的促瘤作用。

4.2 LncRNA RP11-138J23.1(RP11) RP11最早是YAMADA等[28]通過RNA測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)的一種與結(jié)直腸癌密切相關(guān)的LncRNA，并通過癌癥基因組圖譜數(shù)據(jù)集進(jìn)行了確認(rèn)。隨后，WU 等[29]通過體外和體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，RP11 可促進(jìn)結(jié)直腸癌的遷移和侵襲行為。進(jìn)一步機制研究表明，RP11 可通過增加Zeb1 蛋白的穩(wěn)定性及降低Zeb1的泛素化作用，使結(jié)直腸癌細(xì)胞中Zeb1 蛋白表達(dá)增加，從而正向調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌的EMT過程。但RP11所誘導(dǎo)的Zeb1表達(dá)上調(diào)并非兩者相互作用所致，而是RP11 通過與hnRNPA2B1 結(jié)合使SiaH1 和FBXO45 表達(dá)水平下調(diào)，進(jìn)而誘導(dǎo)Zeb1 表達(dá)上調(diào)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)N6-甲基腺苷(m6A)修飾可增加RP11 核積累，使RP11 在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的表達(dá)增加。

4.3 LncRNA DUXAP8 DUXAP8 位于染色體22q11，全長2107bp。DUXAP8 在結(jié)直腸癌中表達(dá)上調(diào)，可通過正向調(diào)控Zeste同源物增強子2(EZH2)和組蛋白去甲基化酶LSD1，加速結(jié)直腸癌的惡性進(jìn)展[30]。最近研究表明，DUXAP8 與EZH2 和組蛋白3 的第27位賴氨酸的三甲基化(H3K27me3)相互作用后，可在表觀遺傳上沉默E-cadherin 轉(zhuǎn)錄來誘導(dǎo)EMT 過程的發(fā)生，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌侵襲及轉(zhuǎn)移[31]。此外，轉(zhuǎn)錄因子STAT3可上調(diào)DUXAP8在結(jié)直腸癌中的表達(dá)[32]。

5 展望

本文綜述了LncRNA通過多種作用機制來參與結(jié)直腸癌的EMT 過程，其中涉及的ceRNA 機制以及信號通路調(diào)控機制是目前的研究熱點。此外，較少的研究報道了LncRNA通過影響腫瘤微環(huán)境來調(diào)控結(jié)直腸癌EMT，而作為腫瘤細(xì)胞生長必不可少的腫瘤微環(huán)境較為復(fù)雜，將LncRNA 與腫瘤微環(huán)境相結(jié)合來研究結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展，這將是今后腫瘤靶向治療的突破點。LncRNA 調(diào)控結(jié)直腸癌EMT 所涉及的不同作用機制并非完全獨立的，這些機制可在相關(guān)調(diào)節(jié)因子的介導(dǎo)下相互聯(lián)系、相互影響，從而形成一個環(huán)環(huán)相扣的機制體系來影響結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展。例如，作為癌基因的LncRNA H19 可通過ceRNA 機制海綿于miR-29b-3p，誘導(dǎo)PGRN 表達(dá)上調(diào)，從而激活Wnt/β-catenin 信號通路來促進(jìn)結(jié)直腸癌EMT[33]。此外，H19 還可特異性結(jié)合hnRNPA2B1，進(jìn)而激活ERK 信號通路，促進(jìn)結(jié)直腸癌上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化[34]。同時，這些復(fù)雜的作用機制及潛在信號通路，也給結(jié)直腸癌的防治帶來了巨大的挑戰(zhàn)，且目前對于該方面的研究還處于初級階段，因此還需要投入大量的基礎(chǔ)研究和臨床研究。相信隨著高通量測序技術(shù)和生物信息學(xué)方法的突飛猛進(jìn)，新型LncRNA分子靶向藥物將被開發(fā)并應(yīng)用于臨床，這將為結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的防治開辟一條新道路。