CPS1及其LncRNA在膽管細(xì)胞癌診治中的研究進(jìn)展

阿卜來(lái)海提 馬森林 陳明泉

膽管細(xì)胞癌是膽管上皮來(lái)源的一種惡性腫瘤。目前，手術(shù)切除是早期ICC患者唯一可能的根治方法，然而ICC的早期診斷十分困難，臨床上僅有癌胚抗原和CA19-9等特異性和敏感性較低的生物標(biāo)志物有助于ICC的診斷。ICC患者術(shù)后預(yù)后較差、復(fù)發(fā)率高，其高度惡性和高復(fù)發(fā)率的機(jī)制尚不清楚。隨著基因檢測(cè)技術(shù)的成熟和人類(lèi)基因譜的不斷充實(shí)，越來(lái)越多的腫瘤相關(guān)基因引起我們重視。目前已有研究證實(shí)CPS1及其同源長(zhǎng)鏈非編碼RNA在多種實(shí)體腫瘤中有明確意義，并且有研究提示這兩種分子和膽管細(xì)胞癌之間存在一定的相關(guān)性。本文將重點(diǎn)總結(jié)膽管細(xì)胞癌的診治進(jìn)展，氨甲酰磷酸酯(CPS1)以及其同源長(zhǎng)鏈非編碼RNA在ICC診斷中的作用及研究?jī)r(jià)值。

一、膽管細(xì)胞癌概況

肝內(nèi)膽管癌(intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC)也被稱(chēng)為膽管細(xì)胞型肝癌(cholangiocarcinoma，CCA)，是一種來(lái)源于膽管上皮細(xì)胞的高度侵襲性惡性腫瘤，發(fā)生于距左右肝管匯合處較遠(yuǎn)的肝實(shí)質(zhì)中。根據(jù)病變部位可分為肝外膽管癌(eCCA)和肝內(nèi)膽管癌(iCCA)。前者是指膽管上皮起源于左、右肝管至膽總管下端的惡性腫瘤，臨床上較為常見(jiàn)，約占CCA總數(shù)的9/10；后者指發(fā)生在肝內(nèi)膽管第二支以下的膽管上皮細(xì)胞惡性腫瘤[1-2]。ICC在原發(fā)性肝內(nèi)惡性腫瘤中占10%～15%，僅次于肝細(xì)胞型肝癌(hepatocellular carcinoma，HCC)，居第二位。膽管細(xì)胞癌的發(fā)病因素有乙肝病毒/丙肝病毒感染、寄生蟲(chóng)、膽管結(jié)石，以及其他膽管囊腫、原發(fā)性硬化性膽管炎等疾病導(dǎo)致的 “炎癥-增生-癌變”的病理過(guò)程[3]。膽管細(xì)胞癌患者早期癥狀無(wú)特異性，如腹部不適或疼痛，厭食和體質(zhì)量減輕，隨著疾病進(jìn)展出現(xiàn)皮膚瘙癢，黃疸，高膽紅素血癥等表現(xiàn)。因早期診斷困難，膽管癌患者通常處于疾病晚期，預(yù)后一般較差。目前的主要治療手段是手術(shù)、輔助化療、姑息性膽汁引流等，由于早期診斷困難、復(fù)發(fā)率高等原因，患者總生存率只有在30%左右[4]。

隨著高通量序列分析的不斷進(jìn)步，不同類(lèi)型膽管癌的分子類(lèi)型也逐漸被人們掌握。目前已知腫瘤相關(guān)基因TP53、KRAS和SMAD4與膽管細(xì)胞癌相關(guān)，除此之外，ICC或與BAP1、ARID1A、PBRM1、MLL3、ROBO2、RNF43和PEG3等幾種突變基因有關(guān)[5]。近年來(lái)不斷有新的研究探索出ICC可能存在的疾病機(jī)制。最近Talabnin K等對(duì)60例膽管癌患者的研究顯示組織O-連接聚糖在膽管細(xì)胞癌中的作用。在ICC患者中Gal1GalNAc1(核心1)和Gal2GlcNAc1GalNAc1(核心2)的表達(dá)增加表明組織O-連接聚糖在腫瘤的生長(zhǎng)和進(jìn)展中起重要作用，進(jìn)一步深入研究有助于了解ICC的發(fā)病機(jī)制，并有助于發(fā)現(xiàn)新的靶向生物標(biāo)志物或新的治療靶點(diǎn)[6]。該研究者還發(fā)現(xiàn)神經(jīng)節(jié)苷脂GM2在膽管癌患者血清中顯著升高，是膽管癌診治中有希望的靶點(diǎn)之一[7]。有日本學(xué)者近期對(duì)日本ICC患者臨床標(biāo)本(n=116)中成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體2融合的頻率進(jìn)行研究，使用熒光原位雜交技術(shù)評(píng)估發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體2融合陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞的頻率為87%以上，提出成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體基因改變可能是肝內(nèi)膽管癌新的藥物靶點(diǎn)[8]。另有研究者研究短桿菌肽(gramicidin)對(duì)膽管癌細(xì)胞的作用，結(jié)果顯示短桿菌肽可抑制膽管癌細(xì)胞的生長(zhǎng)并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。并且證實(shí)EGR4是gramicidin誘導(dǎo)的細(xì)胞生長(zhǎng)抑制的靶點(diǎn)。此外，還證明了EGR4在膽管癌細(xì)胞中的下調(diào)可抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[9]。但截止目前，ICC 的發(fā)生發(fā)展及其高度惡性的分子機(jī)制不是十分確切，仍需我們繼續(xù)探索其疾病機(jī)制，以便早期診斷和有效治療。

二、CPS1及CPS1-IT1概況

氨甲酰磷酸酯(carbamoylphosphate synthase 1，CPS1)是在20世紀(jì)50年代首次被確定為是生成瓜氨酸前體氨甲酰磷酸酯的酶，CPS1是一種165kD的蛋白，占肝臟細(xì)胞線粒體總蛋白的15%～20%。被翻譯后，酶原從細(xì)胞質(zhì)穿梭到線粒體基質(zhì)中，被切割加工形成成熟有功能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)[10]。CPS1的主要功能是催化形成氨甲酰磷酸酯，啟動(dòng)尿素循環(huán)。其形成氨甲酰磷酸酯的反應(yīng)過(guò)程分為三個(gè)步驟：(1)碳酸氫鹽磷酸化形成羧基磷酸酯；(2)羧磷酸鹽與氨縮合形成氨基甲酸酯；(3)氨基甲酸酯磷酸化形成氨甲酰磷酸酯[11]。CPS1基因位于染色體2q34上，跨度超過(guò)120kb，包含38個(gè)外顯子和37個(gè)內(nèi)含子。除了編碼CPS1的mRNA外，2.3 kb長(zhǎng)的非編碼RNA(lncRNA)也由CPS1基因片段產(chǎn)生，其中包括CPS1內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄本1(Carbamoyl-phosphate synthetase 1 intronic transcript 1, CPS1-IT1)[12]。近年來(lái)的研究表明，CPS1-IT1與某些腫瘤的發(fā)生有關(guān)系，最近正成為研究熱點(diǎn)。哺乳動(dòng)物體內(nèi)的還存在CPS1的同源物-CPS2，作為CAD(天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和二氫葉酸酶)蛋白復(fù)合物的一部分表達(dá)，該蛋白復(fù)合物可調(diào)節(jié)嘧啶的合成，從而也可以影響腫瘤的生長(zhǎng)發(fā)育[13]。CPS1的表達(dá)受多種因素的調(diào)控。比如，Baf60a與輔因子YB1結(jié)合時(shí)，導(dǎo)致染色質(zhì)重構(gòu)，從而也會(huì)降低CPS1片段的轉(zhuǎn)錄[14]。AMP激酶的激活可抑制CPS1的表達(dá)，但其具體機(jī)制尚不清楚。

三、CPS1及CPS1-IT1在膽管細(xì)胞癌診治的研究中的作用

在尿素代謝當(dāng)中，氨作為氨基酸分解代謝的副產(chǎn)物，在肝臟中通過(guò)尿素循環(huán)解毒排出體外。此過(guò)程中的第一個(gè)關(guān)鍵酶是CPS1，可催化碳酸氫鹽和氨縮合形成氨甲酰磷酸酯。氨甲酰磷酸酯通過(guò)鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨酶、精氨琥珀酸合成酶、精氨琥珀酸裂解酶和精氨酸酶的作用，逐步催化形成瓜氨酸、精氨琥珀酸、精氨酸，最后形成鳥(niǎo)氨酸和尿素完成尿素循環(huán)。其中任何一個(gè)酶的功能異常都會(huì)導(dǎo)致尿素循環(huán)障礙(urea cycle disorders，UCDs)[15]。CPS1缺乏是一種常染色體隱性遺傳性疾病，大多數(shù)出現(xiàn)在新生兒期，發(fā)病患兒死亡率高達(dá)50%左右。

自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，CPS1的表達(dá)在癌癥中的作用也逐漸引起人們的重視[16]。CPS1在解毒氨，為嘧啶和精氨酸提供前體分子方面有重要作用，所以它在促進(jìn)癌癥生長(zhǎng)方面的作用并不令人驚訝。CPS1已經(jīng)在多種癌癥中被發(fā)現(xiàn)有上調(diào)趨勢(shì)，包括胃癌[17]和肺癌[18]。然而在小腸癌[19]和肝細(xì)胞癌[20]中CPS1表達(dá)水平是減少或缺失的。然而，這種下調(diào)的原因尚不清楚。一些研究已經(jīng)證實(shí)了CPS1向快速生長(zhǎng)的腫瘤提供嘧啶的作用，其丟失會(huì)對(duì)腫瘤細(xì)胞的存活和增殖產(chǎn)生不利影響[18]。在不同類(lèi)型腫瘤中，CPS1的表達(dá)情況是有所不同的，如：在非小細(xì)胞肺癌中，肝激酶B1/AMPK介導(dǎo)的CPS1轉(zhuǎn)錄抑制丟失，進(jìn)而導(dǎo)致基因得以轉(zhuǎn)錄[21]。在膀胱癌中，半胱天冬酶募集結(jié)構(gòu)域家族成員10(caspase recruitment domain family member 10，CARD10)通過(guò)核因子κB(NFκB)激活CPS1的表達(dá)[22]。

通過(guò)研究CPS1在癌癥中的表達(dá)和作用，CPS1可能成為治療癌癥的一個(gè)有吸引力的靶點(diǎn)。最近進(jìn)行的一項(xiàng)藥物篩選研究確定了兩種小分子，稱(chēng)為H3B-120和H3B-616，它們通過(guò)阻斷ATP水解，選擇性的抑制CPS1功能，這為新的、更具靶向性的小分子抗癌藥物鋪平道路[23]。

除了CPS1蛋白本身之外，發(fā)現(xiàn)其基因片段非編碼區(qū)的lncRNA CPS1-IT1也影響腫瘤增殖。目前為止已經(jīng)證實(shí)在肝細(xì)胞肝癌[24]、卵巢癌[25]、肺癌[26]和結(jié)直腸癌[27]中不同程度表達(dá)，CPS1-IT1的表達(dá)與預(yù)后相關(guān)性較高。在大腸癌和黑色素瘤中，其過(guò)表達(dá)通過(guò)抑制缺氧誘導(dǎo)因子1α信號(hào)通路和Cyr6介導(dǎo)的血管生成，從而降低腫瘤細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)凋亡[27,28]。這些抗腫瘤增殖的特性使CPS1-IT1成為一種很有吸引力的基因治療的新靶點(diǎn)。馬森林等研究者對(duì)31例ICC病例進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)ICC 腫瘤組織中CPS1及CPS1-IT1的表達(dá)水平明顯升高，且與臨床病例特征和預(yù)后存在相關(guān)性關(guān)系[29]。近期有學(xué)者對(duì)12個(gè)LncRNA進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，肝門(mén)部膽管癌組織中PCAT1，MALAT1，和CPS1-IT1可以用作新型早期診斷生物標(biāo)記物，用于預(yù)測(cè)HC的發(fā)生和預(yù)后[30]。綜上，在尚未明確具體發(fā)病機(jī)制及治療靶點(diǎn)的膽管細(xì)胞癌中，CPS1及CPS1-IT1可以作為一個(gè)重要的靶點(diǎn)對(duì)象，值得我們進(jìn)一步深入研究。

四、結(jié)語(yǔ)

膽管細(xì)胞癌目前是一種難以早期診斷和根治的高度惡性腫瘤。而且在臨床工作中尚缺乏有診斷和治療意義的特異性分子標(biāo)志物。CPS1和CPS1-IT1目前已被證實(shí)在多種實(shí)體腫瘤中有明確意義，并且有研究提示這兩種分子和膽管細(xì)胞癌之間存在一定的相關(guān)性。因此可以進(jìn)一步深入研究膽管細(xì)胞癌患者中CPS1和CPS1-IT1的意義、以及進(jìn)一步闡明膽管細(xì)胞癌的發(fā)病機(jī)制，從而為ICC的診治提供新的理論基礎(chǔ)。