UCA1在乳腺癌中的研究現(xiàn)狀和應用展望

楊姝婭 劉文慧 綜述 駱耐香 審校

乳腺癌目前是中國女性最為常見的惡性腫瘤。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)(International Agency for Research on Cancer，IARC)發(fā)布的2020年全球乳腺癌數(shù)據(jù)顯示新發(fā)病例高達226萬例，乳腺癌取代肺癌(220萬例)成為全球第一大癌癥[1]。盡管現(xiàn)有乳腺癌的診治取得了很大進展，但部分患者確診時通常在中晚期。因此，深入研究乳腺癌的分子生物學特征和發(fā)生機理，對于提高早期診斷率以及治療效果具有重要的意義。研究發(fā)現(xiàn)長鏈非編碼RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)在癌癥的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，有可能成為診斷或預測癌癥的生物標記物[2-3]。最近有研究發(fā)現(xiàn)尿路上皮癌相關(guān)1(Urothelial carcinoma associated 1，UCA1)基因在乳腺癌細胞中過表達，表明UCA1參與了乳腺癌的發(fā)生發(fā)展進程。本文概述了lncRNA UCA1在乳腺癌中的相關(guān)作用和機制。

1 UCA1概述

UCA1是lncRNA的一種，位于人類第19號染色體短臂19p13.12正鏈上，它包含3個外顯子和2個內(nèi)含子，在5′端帶有TATA盒，在3′端帶有polyA尾巴，其啟動子位于5′端[4]。UCA1有三個異構(gòu)體，大小分別為1.4 kb、2.2 kb和2.7 kb[5]。UCA1不僅參與胃癌[6]、子宮頸癌[7]、結(jié)直腸癌[8-9]、卵巢癌[10]和黑色素瘤[11-12]等多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展，近年來發(fā)現(xiàn)UCA1也參與乳腺癌的發(fā)展[13]。其主要機制有激活多條與癌癥相關(guān)的信號通路，以及作為競爭性內(nèi)源RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)以“海綿”吸附的方式與微RNA(microRNAs，miRNAs)結(jié)合發(fā)揮原癌基因作用。此外，UCA1還可以調(diào)控腫瘤所處的微環(huán)境以及影響運輸非編碼RNA的外泌體，從而影響腫瘤細胞增殖、侵襲和遷移能力以及耐藥性[14]。

2 UCA1促進乳腺癌發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機制

2.1 UCA1促進乳腺癌細胞增殖的機制

2.1.1 UCA1調(diào)控細胞周期 UCA1表達升高加速細胞G1期到S期的進程，使細胞復制能力增強，從而促進細胞增殖。UCA1過表達后，乳腺癌MCF-7及T47D細胞G0/G1期細胞數(shù)減少，S和G2/M期細胞數(shù)增多，表明UCA1促進了細胞的DNA復制[13]。UCA1可與異質(zhì)性核糖核蛋白I(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein I，hnRNP I)相互作用，阻斷p27的表達[15]，而p27是一種典型的腫瘤抑制因子[16]。在乳腺癌細胞中，高表達的UCA1與hnRNP I的結(jié)合能力大于p27與其結(jié)合的能力[15]，導致hnRNP I與p27的結(jié)合能力發(fā)生失調(diào)，進而縮短G1期到S期的時間，最終促進細胞增殖。

2.1.2 UCA1異常激活Wnt信號通路 Wnt信號通路的異常激活在腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)在膀胱癌細胞中過表達UCA1后Wnt6 mRNA和蛋白的表達升高[17]。過表達UCA1后，乳腺癌細胞MCF-7及T47D中Wnt6 mRNA和蛋白含量明顯升高，提示UCA1可能通過激活Wnt信號通路調(diào)控乳腺癌細胞的增殖[14]。

2.1.3 UCA1調(diào)控miRNAs UCA1亦可以通過調(diào)控miRNAs來影響乳腺癌細胞的增殖。miR-206在癌旁組織和細胞中高表達可以誘導細胞周期阻滯，發(fā)揮抑癌作用[18]。蛋白酪氨酸磷酸酶1B(Protein tyrosine phosphatase 1B，PTP1B)在乳腺癌中高表達可以促進細胞增殖[19]。UCA1敲低后，miR-206與PTP1B mRNA 3′-UTR結(jié)合能力變強，在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上降解PTP1B mRNA，從而抑制細胞增殖[20]。miR-582-5p是一種抑癌基因，它與UCA1之間存在結(jié)合位點。在內(nèi)移植瘤實驗中，UCA1敲低后移植瘤裸鼠的成活率明顯升高，腫瘤體積和質(zhì)量明顯降低，miR-582-5p的表達升高，Ki-67作為miR-582-5p的下游靶蛋白表達水平顯著降低。說明干擾UCA1后可能通過上調(diào)miR-582-5p抑制乳腺癌細胞增殖活性指標Ki-67的表達從而抑制乳腺癌細胞的增殖[21]。UCA1在多種機制的作用下使乳腺癌細胞增殖能力變強，從而加速了乳腺癌的進程。

2.2 UCA1促進乳腺癌遷移和轉(zhuǎn)移的機制

2.2.1 UCA1異常激活Wnt/β-catenin信號通路 UCA1可以通過參與Wnt/β-catenin信號通路調(diào)控乳腺癌細胞遷移和轉(zhuǎn)移。上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化可以通過增強癌細胞的遷移、侵襲和對凋亡的抵抗力，使癌細胞具有轉(zhuǎn)移特性。研究表明UCA1表達增加可誘導膀胱癌的上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，并增加其遷移和侵襲的能力[22]。對乳腺癌MDA-MB-231細胞進行UCA1敲低后發(fā)現(xiàn)上皮細胞標志物E-鈣黏蛋白表達顯著增加，N-鈣黏蛋白、β-catenin、基質(zhì)金屬蛋白酶-7(Matrix metal-loproteniase-7，MMP-7)的表達下調(diào)，細胞侵襲數(shù)量減少[23]。由此可見，UCA1可以通過與Wnt/β-catenin信號通路相互作用影響乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。

2.2.2 UCA1調(diào)控miRNAs miRNAs也參與UCA1調(diào)控乳腺癌遷移和轉(zhuǎn)移的過程。Yes相關(guān)蛋白1(Yes-associated protein 1，YAP1)是miR-18a的下游靶基因，在藥物敏感性的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[24]，在抗曲妥珠單抗的乳腺癌細胞中，UCA1表達上調(diào)，在轉(zhuǎn)錄后水平通過抑制miR-18a的表達來激活YAP1，增加了乳腺癌細胞對曲妥珠單抗的抵抗力，并促進了乳腺癌細胞的增殖和遷移[25]。miR-122-5p是與細胞浸潤相關(guān)的mRNA抑制劑。胰島素樣生長因子2信使RNA結(jié)合蛋白1(Insulin-like growth factor 2 messenger RNA binding protein 1，IMP1)高表達可以降低乳腺癌細胞的侵襲性[26]。IMP1高表達后與UCA1結(jié)合抑制了miR-122-5p與UCA1的結(jié)合，使miR-122-5p與mRNA結(jié)合能力增強，抑制了mRNA的表達，從而降低細胞的侵襲性[27]。

2.2.3 巨噬細胞誘導UCA1 乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力還與其所處的微環(huán)境密切相關(guān)，其中巨噬細胞發(fā)揮了重要作用[28]。用巨噬細胞分泌的可溶性細胞因子作為培養(yǎng)液培養(yǎng)MCF-7細胞發(fā)現(xiàn)UCA1的表達顯著升高，而細胞的侵襲和遷移能力也增強，當敲低UCA1之后，MCF-7細胞的侵襲和遷移能力下降，此結(jié)果表明巨噬細胞產(chǎn)生的細胞因子或趨化因子可以通過誘導UCA1的產(chǎn)生來促進乳腺癌細胞的遷移和侵襲[29]。

2.3 UCA1促進乳腺癌復發(fā)的機制

2.3.1 UCA1異常激活三種信號通路 UCA1與多種癌癥藥物敏感性的調(diào)節(jié)有關(guān)[30-33]，在乳腺癌細胞中UCA1主要通過EZH2/P21軸、PI3K/Akt/mTOR和Wnt/β-catenin三種信號通路影響乳腺癌耐藥。在耐藥細胞中UCA1通過招募Zeste基因增強子同源物2(Zeste gene enhancer homolog 2，EZH2)到p21啟動子并抑制p21的表達，進一步影響乳腺癌的耐藥。CAMP反應元件結(jié)合蛋白(CAMP response element binding protein，CREB)是PI3K/Akt信號通路的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[34]，敲低UCA1后，CREB、p-CREB、Akt、p-Akt表達下降，用PI3K抑制劑處理耐藥細胞后，UCA1、CREB、Akt的表達均明顯下降[34]。并且在UCA1敲低后，他莫昔芬耐藥細胞中p-Akt、p-mTOR的表達明顯下降。應用mTOR抑制劑處理后發(fā)現(xiàn)，UCA1過表達誘導的乳腺癌細胞他莫昔芬耐藥性減弱[35]，提示UCA1可能通過PI3K/Akt/mTOR信號通路調(diào)控乳腺癌細胞的他莫昔芬耐藥。此外，Wnt/β-catenin通路在乳腺癌對包括他莫昔芬在內(nèi)的化療耐藥中起著重要作用[36]。細胞核轉(zhuǎn)位在Wnt信號通路的激活過程中發(fā)揮了重要作用。敲低UCA1之后發(fā)現(xiàn)β-catenin的核轉(zhuǎn)位過程和Wnt/β-catenin信號通路都受到了抑制，而細胞對他莫昔芬的敏感性增強。由此可見UCA1可能通過促進β-catenin蛋白的核轉(zhuǎn)位而激活Wnt/β-catenin信號通路，從而降低乳腺癌細胞對他莫昔芬的耐藥性[37]。

2.3.2 UCA1調(diào)控miRNAs miRNAs在乳腺癌細胞的耐藥中發(fā)揮了重要作用。miR-18a可直接結(jié)合缺氧誘導因子1α(Hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)，使其含量下降[38]。他莫昔芬耐藥細胞UCA1過表達可以抑制miR-18a的表達，進而使HIF-1α的表達升高，UCA1以依賴HIF-1α的方式再次增強其表達，進而形成一個UCA1-miR-18a-HIF-1α負反饋循環(huán)，從而增強了乳腺癌細胞的他莫昔芬耐藥性[39]。用紫杉醇處理MCF-7細胞后，UCA1表達上調(diào)，抑制了miR-613的表達，作為miR-613靶基因的細胞周期蛋白依賴性激酶12(Cyclin-dependent kinase 12，CDK12)蛋白含量明顯上調(diào)，證明UCA1可以通過調(diào)控miR-613/CDK12影響紫杉醇耐藥[40]。

2.3.3 外泌體誘導UCA1 最近有文獻報道，外泌體參與受體細胞化療敏感性的調(diào)節(jié)，它可以運輸非編碼RNA參與細胞間調(diào)節(jié)。在乳腺癌細胞中，外泌體miR-221/222可以增強雌激素受體陽性乳腺癌細胞的他莫昔芬抗性[41]。研究發(fā)現(xiàn)UCA1在LCC2細胞釋放的外泌體中顯著增加[42]，用外泌體處理MCF-7細胞后發(fā)現(xiàn)細胞對他莫昔芬的耐藥性增強，細胞凋亡率也下降，說明外泌體介導的UCA1能顯著增強雌激素受體陽性MCF-7細胞對他莫昔芬的耐藥性。在乳腺癌中UCA1上調(diào)使乳腺癌細胞耐藥性增強可以使其作為乳腺癌復發(fā)的指標，在乳腺癌復發(fā)的預測及治療中發(fā)揮重要作用。

3 小結(jié)與展望

UCA1是眾多l(xiāng)ncRNAs中的一種，隨著對lncRNAs研究的深入，其在癌癥中的作用機理逐漸被闡明。作為lncRNAs，UCA1是一種典型的癌基因，在多種惡性腫瘤中過表達。UCA1的表達異常可以影響癌細胞的多種生物學特性和過程，其潛在調(diào)控機制涉及多個方面，包括與miRNAs競爭性結(jié)合以調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達，異常激活多條重要信號通路，以及表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄調(diào)控的改變，在體內(nèi)外抑制腫瘤細胞的凋亡，從而促進細胞增殖、遷移、侵襲?；赨CA1在人類乳腺癌中的異常表達及其發(fā)揮的促癌作用，未來的研究有望使UCA1作為乳腺癌診斷、復發(fā)預測的標志物和靶向治療的靶標。