長鏈非編碼RNA多角度調(diào)控膠質(zhì)瘤化療耐藥

曾昭穆 牛雙 姬焱鑫 溫稀超 劉超 吳文松 鄭克彬

1河北大學(xué)附屬醫(yī)院（河北保定 071000）；2河北大學(xué)（河北保定 071000）

神經(jīng)膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率占原發(fā)性腦腫瘤的80%，復(fù)發(fā)率及死亡率極高［1］。膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastoma，GBM），屬于4 級高度侵襲性腫瘤，盡管目前采取了手術(shù)聯(lián)合放化療等多種高強度的治療方案，但GBM 患者的中位生存期依然僅為12 ～15 個月，5年生存率僅有3% ～5%［2］。盡管目前作為國際上臨床治療惡性膠質(zhì)瘤的標準一線化療藥，但其耐藥現(xiàn)象已成為阻礙膠質(zhì)瘤化療的一大絆腳石，常導(dǎo)致治療失敗和預(yù)后不良。因此，膠質(zhì)瘤產(chǎn)生耐藥性的調(diào)控過程作為新興的研究熱點被廣泛關(guān)注。然而，lncRNA 作為關(guān)鍵分子調(diào)控膠質(zhì)瘤耐藥的具體分子機制尚不明確，仍是膠質(zhì)瘤臨床亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

1 lncRNA 及作用機制

在人類基因組中，能編碼蛋白質(zhì)的基因有2 ～2.5 萬個，卻只占整個基因組的不到2%，剩下的98%是一類不能翻譯蛋白的功能性非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）［3］。LncRNA 作為ncRNA家族中的一員，長度通常大于200 個核苷酸。多項研究表明，其是由啟動子區(qū)域、外顯子、反義序列、增強子序列、包含3 和5 的UTR、內(nèi)含子、基因組的基因間和基因內(nèi)區(qū)域構(gòu)成，并且通過多種效應(yīng)機制在表觀遺傳調(diào)控、細胞周期調(diào)控和細胞分化調(diào)控等生理活動中發(fā)揮關(guān)鍵作用［4］，已成為當前遺傳學(xué)研究領(lǐng)域的焦點。更重要的是，lncRNA 被證實可以作為一種新的生物標志物，通過與微小RNA（microRNA，miRNA）互作共同構(gòu)成ceRNA 網(wǎng)絡(luò)、參與組蛋白修飾、直接與靶基因結(jié)合等方式，調(diào)控腦膠質(zhì)瘤的診治、預(yù)后和藥物反應(yīng)等病理過程［4-5］。

2 lncRNA 介導(dǎo)替莫唑胺耐藥

耐藥是導(dǎo)致膠質(zhì)瘤TMZ 化療失敗的關(guān)鍵因素。腫瘤化療耐藥機制包括藥物轉(zhuǎn)運和代謝、DNA 損傷修復(fù)、膠質(zhì)瘤干性、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、自噬和凋亡抑制等［6］。最近的研究表明，lncRNAs 廣泛參與調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤TMZ 耐藥的各種機制。因此，靶向lncRNAs是克服膠質(zhì)瘤細胞化學(xué)耐藥性的有效策略。

2.1 藥物轉(zhuǎn)運和代謝 耐藥性的根本誘因之一可歸因于化療藥物積聚的減少，這通常是由藥物轉(zhuǎn)運蛋白表達增強所引起。例如，lncRNA LINC00470可以通過直接靶向miR-134/MYC 途徑來增強膠質(zhì)瘤細胞對TMZ 的耐藥性。研究還發(fā)現(xiàn)，在TMZ 治療過程中，miR-134/MYC 通路可以上調(diào)膠質(zhì)瘤細胞中ABCC1的表達，且MYC與ABCC1的表達呈正相關(guān)［7］。LncRNA KCNQ1OT1 和miR-761 之間相互作用也在GBM 發(fā)生發(fā)展和化學(xué)耐藥中發(fā)揮著重要作用。KCNQ1OT1 通過海綿吸附miR-761 來上調(diào)PIM1 表達，PIM1 的過度表達可以直接誘導(dǎo)MDR1、C-Myc和Survivin 分子被激活，進而增強TMZ 耐藥性［8］。

2.2 DNA 損傷修復(fù) 眾所周知，MGMT 高表達削弱了TMZ 介導(dǎo)的細胞毒性，并在鳥嘌呤去甲基的過程中會誘導(dǎo)自身被甲基化而立即失活，因此被稱為“自殺酶”。lncRNA FoxD2-AS1 在復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤中過度表達，其高表達與患者的預(yù)后不良顯著相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，其沉默后不僅降低了膠質(zhì)瘤細胞的增殖和轉(zhuǎn)移能力，同時還誘導(dǎo)MGMT 啟動子區(qū)域的高甲基化，提高膠質(zhì)瘤細胞對TMZ 的敏感性［9］。此外，lncRNA H19 和lncRNA HOXD-AS2 調(diào)控著與上述分子海綿不同的功能機制。作為一種RNA 結(jié)合蛋白，KSRP 可與FSTL1 結(jié)合并促進形成成熟的miR-198。而TGF-β1可通過SMAD信號傳導(dǎo)上調(diào)H19 和HOXD-AS2 表達，阻止miR-198 的成熟進程，最終導(dǎo)致miR-198 表達水平降低和MGMT 表達的增加，顯著增強膠質(zhì)瘤對TMZ 的化療抗性［10］。

2.3 膠質(zhì)瘤干細胞表型 GSCs 是導(dǎo)致膠質(zhì)瘤異質(zhì)性的重要因素，與腫瘤復(fù)發(fā)和治療耐藥密切相關(guān)。越來越多的lncRNA 被證實可以通過干性維持轉(zhuǎn)錄因子和干細胞相關(guān)調(diào)控通路來調(diào)節(jié)腫瘤的耐藥性。LncRNA NEAT1 被證實具有促癌作用，同時它還作為ceRNA 干擾抑癌基因let-7g-5p 與MAP3K1的結(jié)合，促進TMZ 治療過程中GSCs 的惡性發(fā)展［11］。LncRNA PVT1 通過激活SOX2 促進膠質(zhì)瘤細胞增殖、遷移和侵襲。它還被證實通過海綿吸附miR-365 正向調(diào)節(jié)GCSs 中ELF4 的表達，ELF4 高表達可進一步誘導(dǎo)GCSs 的不對稱細胞分裂，從而增強TMZ 的耐藥性［12］。不同的是，腫瘤抑癌基因lncRNA TUG1 具有逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)瘤TMZ 耐藥的作用。體內(nèi)外實驗結(jié)果顯示，其可以通過下調(diào)EZH2 的表達來抑制膠質(zhì)瘤的GSCs 表型，從而降低TMZ 耐藥性［13］。

2.4 上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化 EMT 與膠質(zhì)瘤侵襲、遷移和化療抵抗密切相關(guān)，同時lncRNA 可作為調(diào)節(jié)這些生物學(xué)行為的關(guān)鍵因子。LncRNA H19 在誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤TMZ 化療耐藥方面具有核心作用。體外研究發(fā)現(xiàn)，EMT 的誘導(dǎo)、致癌信號通路的激活以及腫瘤微環(huán)境的變化均是H19 參與化療抗性的重要機制［14］。此外，沉默lncRNA DLEU1 可以通過調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細胞中標志物ZEB1、N-cadherin 和Snail 的表達來抑制TMZ誘導(dǎo)的EMT過程，從而提高腫瘤細胞對TMZ 的敏感性［15］。同樣，BASPINAR 等［16］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA MALAT1 可以降低miR-203 的表達水平，從而通過增加胸苷酸合酶的合成來誘導(dǎo)EMT，最終促進膠質(zhì)瘤細胞對TMZ 的耐藥性。除此之外，MALAT1 的敲除會上調(diào)miR-140 表達來增強BTB 的通透性，可以極大提高TMZ 治療腫瘤的靶向性和生物療效，為膠質(zhì)瘤的基因治療提供新的途徑。

2.5 自噬 自噬是一個高度保守的過程，研究證實，許多分子復(fù)合物及癌蛋白在自噬各個階段中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，lncRNA 通過調(diào)節(jié)上述分子的活性和表達直接參與自噬調(diào)控也就不足為奇。臨床研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA CRNDE 在TMZ 耐藥的患者中高表達，它的敲低可以顯著增強膠質(zhì)瘤細胞的TMZ 化學(xué)敏感。從機制上講，沉默CRNDE 可以直接降低LC3II/I、Beclin1、Atg5 的表達來抑制由PI3K/Akt/mTOR 通路激活以及ABCG2 表達相關(guān)的自噬［17］。此外，在Lü 等［15］的工作中，已證實lncRNA DLEU1 在GBM 進展和TMZ 耐藥性中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。DLEU1 的敲低可以負向調(diào)節(jié)GBM細胞中P62 和ATG7 的表達來抑制自噬，通過誘導(dǎo)細胞凋亡提高腫瘤細胞對TMZ 的敏感性。

2.6 凋亡抑制 一些新的證據(jù)表明，lncRNA 還可以作為細胞凋亡的調(diào)節(jié)因子來介導(dǎo)膠質(zhì)瘤的化療耐藥。例如，miR-216a 作為腫瘤抑制因子，沉默lncRNA LINC00461 可以通過上調(diào)miR-216a 表達來調(diào)控細胞中的AQP4，最終導(dǎo)致細胞凋亡并拮抗膠質(zhì)瘤的TMZ 抗性［18］。另外，lncRNA 00174 作為ceRNA 分子，在藥物治療過程中發(fā)揮“分子海綿”作用，可以直接吸附miR-138-5p 來上調(diào)SOX9 的蛋白水平，促使膠質(zhì)瘤TMZ 耐藥的形成［19］。不一樣的是，lncRNA TUSC7 是一種抑癌基因，可以通過抑制MDR1 的表達來降低膠質(zhì)瘤細胞的TMZ 耐藥；同時，它還可以靶向沉默miR-10a 的表達來誘導(dǎo)細胞凋亡，以此提高耐藥細胞對TMZ 的敏感性［20］。

3 lncRNA 介導(dǎo)順鉑耐藥

新的證據(jù)顯示，一些致癌或抑癌性lncRNA 可以介導(dǎo)膠質(zhì)瘤的順鉑（Cisplatin，DDP）化療抵抗。臨床研究證實，lncRNA CCAT2 促進腫瘤細胞化療耐藥是GBM 患者總生存期和無進展生存期較差的主要原因。從機制上講，CCAT2 可以作為miR-424 的海綿分子，通過抑制miR-424 對Chk1 的分子降 解來增強GBM 細胞對DDP 的化療抗性［21］。同樣，在膠質(zhì)瘤耐藥細胞系中高表達的LncRNA UCA1可以通過激活Wnt/β-catenin信號的活性來減少DDP 誘導(dǎo)的細胞凋亡和細胞周期阻滯，以此促進腫瘤細胞對DDP 的化療耐藥［22］。同樣，lncRNA CRNDE 也被證實可以通過競爭性結(jié)合膠質(zhì)瘤細胞中的miR-29c-3p來抑制DDP誘導(dǎo)的細胞凋亡［23］。

相反，除了與DDP 耐藥相關(guān)的致癌性lncRNA外，還有幾個抑癌性lncRNA 可以增強腫瘤細胞對DDP的敏感性，且都與膠質(zhì)瘤自噬密切相關(guān)。mTOR在耐藥膠質(zhì)瘤細胞系中表達下調(diào)，其可以通過促進細胞自噬來提高DDP 的化療耐藥。另外，lncRNA GAS5 的過表達可以反過來激活mTOR 信號并恢復(fù)膠質(zhì)瘤細胞對DDP 的敏感性［24］。研究還發(fā)現(xiàn)LncRNA AC023115.3 是另一個使體內(nèi)外膠質(zhì)瘤細胞對DDP 增敏的lncRNA，其可以通過miR-26a/GSK3β 信號途徑來抑制腫瘤細胞發(fā)生自噬并促進DDP 誘導(dǎo)的細胞凋亡［25］。

4 lncRNA 介導(dǎo)其他抗癌藥耐藥

除了介導(dǎo)膠質(zhì)瘤對TMZ 和DDP 的耐藥性外，一些lncRNA 還參與了膠質(zhì)瘤對其他藥物的化療耐藥。據(jù)報道，在替尼泊苷耐藥的膠質(zhì)瘤細胞中，lncRNA CCAT2 和Chk1 均高表達。其潛在耐藥機制是CCAT2 海綿吸附miR-424，通過上調(diào)Chk1 的表達來增強膠質(zhì)瘤細胞對替尼泊苷的化療抗性［21］。近期研究證明lncRNA FOXD2-As1 的高表達通過介導(dǎo)膠質(zhì)瘤細胞中EZH2 的激活來提高H3K27 的me3 修飾能力，從而促進腫瘤細胞對姜黃素的化療耐藥。同時，姜黃素作為一種天然的抗腫瘤藥物，其與TMZ 的聯(lián)合治療可以顯著增強藥物的細胞毒性［26］。此外，有報道稱lncRNA MVIH 參與了膠質(zhì)瘤細胞對西地尼布的耐藥性。其通過海綿抑制miR-137 的表達而增強膠質(zhì)瘤的西地尼布耐藥。相反，MVIH 的敲低可以顯著降低糖酵解和細胞增殖，并使膠質(zhì)瘤細胞對西地尼布敏感［27］。

綜上所述，lncRNA 在膠質(zhì)瘤化學(xué)抗性中起關(guān)鍵調(diào)控作用，通過使用lncRNA 拮抗劑或模擬物靶向糾正耐藥形成過程中內(nèi)源性lncRNA 的失調(diào)表達，可能是逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)瘤化學(xué)耐藥一種有效的治療策略。同時，近年來納米材料領(lǐng)域的快速發(fā)展，為腫瘤的靶向治療也提供了新的可能。一些分子材料可以攜帶核酸治療藥物，通過外周血的途徑突破血腦屏障靶向進入膠質(zhì)瘤細胞，釋放效應(yīng)核酸序列，如促癌基因的siRNA 等，抑制膠質(zhì)瘤化療耐藥途徑。另外，lncRNA 還可以通過結(jié)合RNA 結(jié)合蛋白（RNA binding protein，RBP），在各式各樣功能蛋白的幫助下，發(fā)揮了膠質(zhì)瘤化療耐藥中的重要作用。以此為切入點，RBP 通常情況下調(diào)控了RNA 的代謝過程，也可以對這些RBP 在轉(zhuǎn)錄水平上進行表達或修飾的干預(yù)，或許能夠影響耐藥相關(guān)lncRNA 的出核或降解等進程，從表觀遺傳的角度為理解膠質(zhì)瘤耐藥機制打開了新的視角。

5 總結(jié)與展望

總而言之，基于lncRNA 的治療干預(yù)將是解決膠質(zhì)瘤患者耐藥性的理想選擇。然而，要從眾多候選者中挑選關(guān)鍵目標lncRNA 以及選擇適宜的核酸遞送系統(tǒng)仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。一方面，lncRNA 可以同時靶向調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中多個功能標靶，在發(fā)揮強大調(diào)控功能的同時也無法避免脫靶效應(yīng)，最終造成非特異性調(diào)控。另一方面，在維持治療性核酸高效遞送效率的同時，還需要考慮載體本身對人體器官所帶來的傷害。眾所周知，病毒載體和陽離子納米顆粒是當前核酸治療中最常用的遞送方法。它們不僅存在一定毒性的，還可以誘導(dǎo)免疫原性反應(yīng)。并且過量的陽離子成分還會使載體顆粒在腎小球基底膜處易于分解，從而導(dǎo)致lncRNA 的腎臟清除［28］。因此，lncRNA 療法在臨床實踐中的全面應(yīng)用還有很長的路要走，迫切需要進行更多的科學(xué)研究和臨床試驗。隨著lncRNA研究的不斷深入，以上問題將會逐一解決，進一步促使膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后得到有效改善。