長鏈非編碼RNAUCA1在胰腺癌中的研究進(jìn)展*

李 沈 王小明

皖南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院弋磯山醫(yī)院，安徽省蕪湖市 241000

隨著醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的不斷興起和高通量測序技術(shù)的發(fā)展，非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)已經(jīng)成為當(dāng)今腫瘤研究的熱門方向，多種lncRNA，例如UCA1、HOTAIR、MALAT1、GAS5、PC3和H19在各種惡性腫瘤中異常調(diào)節(jié)，并與癌變、轉(zhuǎn)移和預(yù)后相關(guān)。其中，lncRNA UCA1與胰腺癌的發(fā)生及進(jìn)展密切相關(guān)，有望通過研發(fā)針對lncRNA UCA1的藥物控制胰腺癌的發(fā)展。

1 lncRNAUCA1影響KRAS基因的表達(dá)

在內(nèi)胚層起源的腫瘤中，KRAS是最常見的突變癌基因，如胰腺(95%)、結(jié)腸(40%)和肺(35%)。

KRAS通過三種主要的信號通路介導(dǎo)信號傳導(dǎo)，即PI3K/AKT/m TOR、 RAF/MEK/ERK和Ral A/B通路，這在人胰腺癌組織、癌細(xì)胞系和PDAC[1-2]小鼠模型中得到了證實。

UCA1不僅通過增加hnRNPA2B1與KRAS的結(jié)合來增強KRAS活性，也通過海綿miR-590-3p來調(diào)節(jié)PDAC的進(jìn)展來影響KRAS的表達(dá)[2]，這些結(jié)果為UCA1/KRAS調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要性提供了證據(jù)，提示該途徑是探索治療PDAC的新治療策略的新靶點，精確的分子機制(尤其是癌細(xì)胞如何將UCA1轉(zhuǎn)移到周圍細(xì)胞，從而促進(jìn)癌癥進(jìn)展)仍然是未知的[3]。

2 lncRNAUCA1實現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)功能的途徑

2.1 lncRNA UCA1通過特定序列或結(jié)構(gòu)域發(fā)揮作用 lncRNA UCA1還可以通過其序列和結(jié)構(gòu)域發(fā)揮多種功能，其功能大體可分為以下幾類：(1)招募和與蛋白質(zhì)相互作用；(2)充當(dāng)誘餌：IncRNA作為核轉(zhuǎn)錄因子Y亞基A(NF-YA)的誘餌，限制促凋亡基因的表達(dá)；(3)作為共同調(diào)節(jié)因子或共同抑制因子；(4)與miRNA相互作用；(5)作為miRNA的宿主基因；(6)與DNA配對，從而作為RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的指南。

2.2 lncRNA UCA1通過外泌體發(fā)揮作用 UCA1是由缺氧條件下的HIF-1α誘導(dǎo)的，可以被包裝成外泌體[4]，外泌體是含有微RNA(miRNA)、信使RNA(mRNA)和蛋白質(zhì)的細(xì)胞外囊泡，它們是細(xì)胞間通訊的最主要介體，可以調(diào)節(jié)、指導(dǎo)和再塑造腫瘤微環(huán)境并靶向特定器官。

大量證據(jù)證明外泌體參與胰腺癌的轉(zhuǎn)移、細(xì)胞增殖、上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)變(EMT)、血管生成，因此外泌體是盡早發(fā)現(xiàn)胰腺癌的重要潛在候選者[5],最近的研究表明，外泌體可以直接和特異性地靶向致癌的KRAS，KRAS是胰腺癌發(fā)展中必不可少的基因，再次證明外泌體成為胰腺癌的最佳新型治療候選物[6]。

UCA1的水平在低氧胰腺癌細(xì)胞中增加，而且UCA1在低氧胰腺癌細(xì)胞衍生的外泌體中富集，并可通過外泌體轉(zhuǎn)移到人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)中，缺氧胰腺癌細(xì)胞和外泌體的UCA1表達(dá)的增強受HIF-1α的調(diào)控，低氧外泌體對HUVECs遷移和血管形成的增強在UCA1基因敲除時受到損害，UCA1基因敲除也抑制了體內(nèi)血管生成和腫瘤生長，這些結(jié)果提示低氧胰腺癌細(xì)胞衍生的外泌體介導(dǎo)的血管生成依賴于UCA1。

研究表明，腫瘤衍生的外泌體也與癌癥生物學(xué)相關(guān)，包括化療耐藥[7]，此外，免疫療法是目前治療胰腺癌的一個焦點，基于外泌體的雙重遞送生物系統(tǒng)，用于增強PDAC免疫療法以及在半乳糖凝集素9/dectin 1軸破壞后逆轉(zhuǎn)M2樣腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(M2-TAMs)的腫瘤免疫抑制[8]，有望加強對lncRNA UCA1與外泌體關(guān)系的研究來研制藥物，從而誘導(dǎo)更多的腫瘤內(nèi)效應(yīng)免疫細(xì)胞以及逆轉(zhuǎn)免疫抑制。外泌體的上調(diào)有可能促進(jìn) UCA1轉(zhuǎn)移進(jìn)癌細(xì)胞。

3 lncRNAUCA1促進(jìn)胰腺癌發(fā)展的信號通路

3.1 lncRNA UCA1通過河馬信號通路(Hippo通路)促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移和侵襲 Hippo通路最初是在果蠅中發(fā)現(xiàn)的，是一種激酶級聯(lián)，它控制細(xì)胞的增殖、分化、腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移，以響應(yīng)人類腫瘤的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外微環(huán)境的變化。

河馬通路的抑制導(dǎo)致YAP/TAZ/TEAD過度激活，加速了腫瘤的發(fā)展，促進(jìn)了腫瘤的惡性，UCA1可以與Hippo途徑的介質(zhì)MOB1、Lats1和YAP相互作用形成核糖核蛋白復(fù)合物，并增加YAP的核定位和穩(wěn)定性，促進(jìn)胰腺癌的細(xì)胞增殖和抑制細(xì)胞凋亡[9]，腫瘤發(fā)生的體外和體內(nèi)模型表明，YAP的表達(dá)增加足以轉(zhuǎn)化正常上皮細(xì)胞，誘導(dǎo)上皮—間充質(zhì)轉(zhuǎn)換，并增加腫瘤的癌干細(xì)胞含量。

lncRNA UCA1還可以通過翻譯抑制、mRNA降解、RNA誘餌、促進(jìn)染色質(zhì)修飾劑的招募、蛋白質(zhì)活性的調(diào)節(jié)、海綿機制調(diào)節(jié)miRNAs的可用性來調(diào)控細(xì)胞的分化和發(fā)育以及免疫反應(yīng)[10]。

lncRNA UCA1在多種類型的惡性腫瘤中起致癌作用，比如乳腺癌、膀胱癌、結(jié)直腸癌、胃癌[11],上調(diào)的lncRNA UCA1與胰腺癌患者的臨床病理特征、腫瘤分期以及不良預(yù)后有關(guān)，并通過調(diào)節(jié)Hippo通路、miR-135a和miR-96[9,12-14]促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖、遷移。

3.2 lncRNA UCA1通過與miRNA相關(guān)的信號通路作用促進(jìn)胰腺癌的進(jìn)展 到目前為止，越來越多的證據(jù)表明lncRNA UCA1通過與miRNA相互作用發(fā)揮了功能，因此，為了研究UCA1對miRNA表達(dá)的影響，還使用了miRcode在線數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了生物信息學(xué)預(yù)測分析。

胰腺癌可表現(xiàn)為lncRNA、UCA1和FOXO3的高表達(dá)和miR-96的低表達(dá)，F(xiàn)OXO3在胰腺癌中的高表達(dá)與UCA1呈正相關(guān)，但與miR-96呈負(fù)相關(guān)，F(xiàn)OXO3的抑制損害胰腺癌細(xì)胞的活力和轉(zhuǎn)移，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和周期阻滯，F(xiàn)OXO3的抑制有效地減輕了miR-96基因敲除的致癌作用，因此推斷，UCA1可以通過下調(diào)miR-96和上調(diào)FOXO3促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移能力，抑制UCA1可以抑制胰腺腫瘤細(xì)胞增殖、集落形成和轉(zhuǎn)移，而抑制miR-96則促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的進(jìn)展。

胰腺癌細(xì)胞中UCA1和ITGA2的共表達(dá)通過局灶性黏附途徑可以靶向miR-107的表達(dá)[15]，UCA1通過使靶向整合素亞基α2(ITGA2)的miR-107海綿化而促進(jìn)了胰腺癌的遷移，UCA1還可以通過海綿化miR-135a促進(jìn)胰腺癌的生長和轉(zhuǎn)移[13]。

UCA1還可以競爭性地結(jié)合特定的miRNAs，作為ceRNA，阻斷其下游蛋白的表達(dá)，核定位的lncRNA可以作為染色質(zhì)修飾復(fù)合物或轉(zhuǎn)錄因子，而細(xì)胞質(zhì)中的lncRNA通?？梢酝ㄟ^直接控制mRNA的穩(wěn)定性或者通過充當(dāng)競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA)來起到蛋白質(zhì)水平調(diào)節(jié)劑的作用。

多項研究表明，UCA1在各種類型的腫瘤中異常表達(dá)，并通過海綿狀miRNA(例如miR-193a-3p、miR-216b、miR-16和miR-143)調(diào)節(jié)腫瘤的進(jìn)程[16]。lncRNA與miRNA之間存在著緊密的聯(lián)系，這也是探索腫瘤免疫學(xué)的一個熱點問題。

4 lncRNAUCA1促進(jìn)胰腺癌的血管生成

4.1 UCA1 通過miR-96-5p/AMOTL2/ERK1/2軸發(fā)揮作用 UCA1可以通過miR-96-5p/AMOTL2/ERK1/2軸促進(jìn)血管生成和腫瘤生長[17]，UCA1驅(qū)動血管生成的潛在機制比較復(fù)雜，lnc UCA1可以作為miR-96-5p的海綿，減輕了miR-96-5p對其靶基因AMOTL2表達(dá)的抑制作用,實驗表明，AMOTL2可以介導(dǎo)ERK信號通路的激活，促進(jìn)HUVECs的增殖、遷移和管狀形成，敲除AMOTL2則消除了UCA1介導(dǎo)的HUVECs血管生成。

UCA1能上調(diào)ERK1/2(p-ERK1/2)的磷酸化水平，但對AKT或p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)無影響，UCA1可以調(diào)節(jié)AMOTL2的表達(dá)和下游ERK1/2信號，通過檢測HUVECs與低氧外泌體共培養(yǎng)的AMOTL2和p-ERK1/2的蛋白水平，表明來自MIA PaCa-2和BxPC-3細(xì)胞的低氧UCA1基因敲除外泌體降低了AMOTL2和p-ERK1/2蛋白水平。

在功能上，AMOTL2的表達(dá)恢復(fù)了UCA1介導(dǎo)的HUVECs血管生成，而AMOTL2的敲除則消除了UCA1介導(dǎo)的HUVECs血管生成。理論上，可以研發(fā)出阻斷miR-96-5p/AMOTL2/ERK1/2軸的藥物來作為腫瘤化療藥物。

4.2 UCA1與微血管密度(MVD)的相關(guān)性 UCA1在胰腺癌組織中的表達(dá)與微血管密度(MVD)有一定的相關(guān)性，UCA1表達(dá)與MVD呈正相關(guān)，與胰腺癌患者的總體生存率呈負(fù)相關(guān),采用原位雜交(ISH)檢測UCA1，用抗CD31染色血管內(nèi)皮細(xì)胞，然后在臨床胰腺癌組織中計算MVD，結(jié)果表明，高UCA1水平的腫瘤組織中的MVD明顯高于低UCA1水平的腫瘤組織，在癌組織中，UCA1的表達(dá)與MVD的增加呈統(tǒng)計學(xué)正相關(guān)，UCA1可能在促進(jìn)胰腺癌組織血管生成中起重要作用，可以考慮降低MVD，來減緩腫瘤發(fā)展的進(jìn)程。

5 lncRNAUCA1在胰腺癌耐藥性中的作用

腫瘤的生長是一個復(fù)雜的過程，在該過程中，腫瘤起始細(xì)胞發(fā)展為可見的腫瘤塊，涉及癌細(xì)胞的增殖、對細(xì)胞死亡的抵抗力和血管生成，癌癥轉(zhuǎn)移是癌癥死亡的關(guān)鍵原因，而耐藥性是有效治療癌癥患者的主要障礙。

大量的lncRNA也已經(jīng)被證明能誘導(dǎo)癌癥耐藥性[18]。lncRNA UCA1的過表達(dá)與對化療藥物(例如順鉑、吉西他濱、5-FU、他莫昔芬、伊馬替尼和EGFR-TKIs)的耐藥性相關(guān)，吉西他濱是胰腺癌化療的一種標(biāo)準(zhǔn)藥物，但是目前胰腺癌細(xì)胞逐漸產(chǎn)生了對此藥物的耐藥性，lncRNA UCA1在許多癌癥耐藥性中的關(guān)鍵作用已經(jīng)得到證實，且lncRNA UCA1基因敲除則恢復(fù)了藥物敏感性[19]。

轉(zhuǎn)錄因子ETS-2和C/EBPα通過直接與核心啟動子結(jié)合，增強UCA1啟動子活性，癌細(xì)胞也可以通過谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ的異常表達(dá)、水溶性藥物攝取減少、DNA損傷修復(fù)增強、藥物代謝增強等機制來逃避化療，lncRNA UCA1主要位于細(xì)胞質(zhì)中, 它與成熟的RNA或蛋白質(zhì)相互作用,并且可以調(diào)節(jié)它們的功能。

6 lncRNAUCA1參與腫瘤免疫抑制的機制

UCA1主要與抑制腫瘤的微RNA(miRNAs)結(jié)合，激活關(guān)鍵的信號通路，然后改變表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄調(diào)控來促進(jìn)腫瘤的發(fā)生[20]，長非編碼RNA(lncRNAs)是基因表達(dá)的一種關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在免疫調(diào)節(jié)中起著重要作用[21]，lncRNA NeST已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)和T細(xì)胞的激活有關(guān)，能有效地調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，并且通過在細(xì)胞質(zhì)中隔離磷酸化的NFAT，lncRNA NRON已被證明可以維持T細(xì)胞的靜息狀態(tài)。

7 小結(jié)

UCA1大部分定位在細(xì)胞質(zhì)中，這可能對下游基因的蛋白質(zhì)合成過程的調(diào)節(jié)至關(guān)重要, UCA1可以通過抑制P27蛋白的表達(dá)來調(diào)節(jié)胰腺癌細(xì)胞的周期和增殖。故推斷UCA1與細(xì)胞周期的改變存在某種信號通路。

UCA1被認(rèn)為是與胰腺癌預(yù)后相關(guān)的最主要的lncRNA[22]，UCA1調(diào)節(jié)參與癌癥進(jìn)展的關(guān)鍵生物過程，包括癌細(xì)胞生長、侵襲、遷移、轉(zhuǎn)移和血管生成[23]。

UCA1在許多類型的腫瘤中均不受調(diào)控，UCA1-miRNA-mRNA軸參與多種生物學(xué)功能，了解分子機制對于探索UCA1作為人類癌癥治療靶標(biāo)的潛在應(yīng)用是有益的，UCA1表達(dá)升高的患者總生存率較短，其可能是生存不良的一個重要的獨立預(yù)測因子，UCA1影響胰腺癌發(fā)生發(fā)展的具體機制仍然需要進(jìn)一步的探索，有望通過進(jìn)一步探討UCA1為胰腺癌的診治和治療提供方案。