外泌體IncRNA在肺癌中的研究進(jìn)展

王嘉琪 岳紅梅,2 謝瑩瑩 魏雅倩 宋佩佩 劉南玉 魏繼芳

肺癌為起源于支氣管黏膜或腺體的惡性腫瘤，是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致癌癥相關(guān)死亡的主要原因。國(guó)際癌癥機(jī)構(gòu)最新發(fā)布的GLOBOCAN數(shù)據(jù)顯示，2020年，全球估計(jì)新發(fā)癌癥患者19292789例，其中，肺癌的發(fā)病率達(dá)11.4%，排名第二，與排名第一的乳腺癌僅相差0.3個(gè)百分點(diǎn)；同時(shí)，肺癌死亡數(shù)占所有癌癥死亡數(shù)的18%，高居第一，近乎是位于第二的結(jié)直腸癌死亡占比的2倍。尤其在男性患者中，肺癌的發(fā)病率和死亡率均位居榜首[1]。盡管早期非小細(xì)胞肺癌(Non-small Cell Lung Cancer，NSCLC)可以通過(guò)手術(shù)治愈，不過(guò)有50%以上接受手術(shù)治療的NSCLC患者會(huì)在5年內(nèi)復(fù)發(fā)。除此之外，由于臨床上缺乏高特異性的診斷標(biāo)志物，高達(dá)70%的患者確診時(shí)已是晚期，無(wú)法手術(shù)治療。因此，肺癌的診治是腫瘤學(xué)領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)之一。

外泌體是機(jī)體包括腫瘤細(xì)胞在內(nèi)的大多數(shù)細(xì)胞分泌的直徑30～150nm的細(xì)胞外囊泡，其通過(guò)攜帶和傳遞如MicroRNA (miRNA)、長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)、蛋白質(zhì)等重要的信號(hào)分子，介導(dǎo)細(xì)胞與組織間或細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸和信號(hào)傳遞。近年來(lái)大量研究表明，外泌體miRNA通過(guò)控制信號(hào)通路基因的表達(dá)，參與腫瘤轉(zhuǎn)移、腫瘤免疫調(diào)節(jié)、腫瘤血管生成及調(diào)節(jié)腫瘤耐藥，影響肺癌的發(fā)生發(fā)展，為肺癌臨床診治提供了新思路。然而，外泌體miRNA數(shù)量有限且表達(dá)缺乏特異性，限制了其在生物標(biāo)志物中的廣泛應(yīng)用[2]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，外泌體IncRNA在包括疾病診斷、疾病的發(fā)生發(fā)展中具有顯著的潛力[3-4]。

lncRNA長(zhǎng)度超過(guò)200bp，具有信號(hào)傳導(dǎo)、引導(dǎo)核糖核蛋白復(fù)合物和分子誘導(dǎo)等多種功能，但是由于其缺乏蛋白編碼能力[5]，且只有少數(shù)具有特定的功能，多年來(lái)未受到足夠重視。直到近幾年，lncRNA成為了一個(gè)新興的研究熱點(diǎn)，許多研究者發(fā)現(xiàn)lncRNA在某些生理情況及包括COPD、哮喘、腫瘤等眾多疾病中發(fā)揮重要作用[6]，尤其在腫瘤中，lncRNA通過(guò)染色質(zhì)重塑和組蛋白修飾，表觀遺傳學(xué)修飾或通過(guò)“海綿”效應(yīng)抑制miRNA，或與啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合從而干擾下游基因的表達(dá)，通過(guò)多種方式參與癌細(xì)胞的發(fā)展過(guò)程[7]。且與miRNA相比，它表現(xiàn)出更好的組織特異性。這些特點(diǎn)使它成為腫瘤新的潛在生物標(biāo)志物。因此，本文將重點(diǎn)介紹外泌體lncRNA在肺癌診療中的最新研究進(jìn)展。

一、外泌體IncRNA參與肺癌的血管生成和轉(zhuǎn)移

目前為止，肺癌無(wú)法根治主要原因是腫瘤細(xì)胞的侵襲性和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，這均與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymaltransition，EMT)密切相關(guān)。EMT是發(fā)生在生理或病理情況下的、具有極性的上皮細(xì)胞向具有移行能力的間充質(zhì)細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。在早期腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中，腫瘤細(xì)胞驅(qū)動(dòng)EMT獲得間充質(zhì)細(xì)胞的特征，并伴隨著跨越基底細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞層的遷移能力，從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[8]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)是最重要的EMT誘導(dǎo)因子之一，與相應(yīng)的膜受體相互作用，激活各種EMT相關(guān)信號(hào)通路下游蛋白，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能[9]。既往研究表明，TGF-β介導(dǎo)的外泌體miRNAs調(diào)控肺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。近年來(lái)，大多數(shù)學(xué)者發(fā)現(xiàn)TGF-β介導(dǎo)的外泌體lncRNA，同樣與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程密切相關(guān)，Wu等[10]發(fā)現(xiàn)TGF-β介導(dǎo)的NSCLC來(lái)源的外泌體Inc-MMP2-2通過(guò)上調(diào)波形蛋白和N-cadherin表達(dá)，減少E-cadherin表達(dá)，促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix Metallopeptidase 2,MMP2)表達(dá)水平，進(jìn)而調(diào)控肺癌細(xì)胞向血管的遷移和侵襲。Zhang R.等[11]發(fā)現(xiàn)肺癌患者中血清外泌體MALAT-1可以使cyclinD1、cyclinD2和CDK的表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)展、減少細(xì)胞凋亡導(dǎo)致肺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，且MALAT-1水平與肺腫瘤分期和淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。此外，PI3K/AKT是惡性腫瘤中極其重要的分子通路之一，廣泛參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、凋亡和遷移等。據(jù)報(bào)道，巨噬細(xì)胞中的一種具有磷脂酶活性的腫瘤抑制基因——M2極化同系物(PTEN)參與調(diào)控PI3K和AKT磷酸化，在肺癌血管生成中起關(guān)鍵作用[12]。對(duì)此Cheng等[13]體外實(shí)驗(yàn)研究表明，低水平肺癌細(xì)胞源性的外泌體生長(zhǎng)抑制特異性基因5(IncRNA GAS5)可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-29-3p，調(diào)節(jié)PTEN表達(dá)，影響人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)中PI3K和AKT磷酸化，促進(jìn)HUVEC的增殖，抑制凋亡，進(jìn)而導(dǎo)致肺癌血管的生成。Mao等[14]也發(fā)現(xiàn)富含F(xiàn)OXD3AS1的外泌體通過(guò)與ELAVL1相互作用激活PI3K/Akt信號(hào)通路，促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖、侵襲。

二、外泌體IncRNA在肺癌診斷中的作用

早診斷可以顯著提升肺癌患者的5年生存率、降低轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)、延長(zhǎng)生存期，與疾病的預(yù)后密切相關(guān)。然而，早期診斷標(biāo)志物的不足是導(dǎo)致肺癌患者預(yù)后不良的主要原因。現(xiàn)積累的證據(jù)表明，外泌體lncRNAs可作為肺癌診斷的有前途的生物標(biāo)志物。如血清外泌體生長(zhǎng)抑制特異性基因5(lncRNA GAS5)是最近發(fā)現(xiàn)的一種腫瘤抑制因子，涉及多種癌癥，如乳腺癌、前列腺癌、肺癌和結(jié)直腸癌。研究發(fā)現(xiàn)NSCLC患者GAS5的表達(dá)水平低于健康受試者，低lncRNA GAS5表達(dá)使腫瘤細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[15]，且有新的研究證據(jù)顯示GAS5水平與NSCLC的TNM分期和腫瘤大小有關(guān)，晚期NSCLC患者的血清外體GAS5表達(dá)低于早期NSCLC患者。相關(guān)ROC曲線分析表明，外泌體GAS5診斷NSCLC的AUC、敏感性和特異性分別為0.857%、85.94%和70.00%。當(dāng)血清外泌體GAS5與臨床指標(biāo)CEA結(jié)合時(shí)，AUC提高至0.929。而且這種血清生物標(biāo)志物(AUC 0.822，敏感性63.16%，特異性80.00%)在檢測(cè)早期NSCLC方面也顯示出比CEA(AUC 0.718，敏感性50.37%，特異性85.00%)更好的診斷能力[16]。另一項(xiàng)研究顯示外泌體IncRNA SOX2-OT在肺鱗狀細(xì)胞癌(Lung Squamous Cell Carcinoma,LSCC)患者中顯著上調(diào)，研究中作者評(píng)估了SOX2-OT在鑒別LSCC和非LSCC中的診斷價(jià)值，報(bào)道其AUC為0.82，敏感性和特異性分別為0.76和0.73。同樣，外泌體SOX2-OT水平與腫瘤大小、TNM分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)[17]。Zhang R.等研究報(bào)道，血清外泌體lncRNA MALAT-1在NSCLC患者中高表達(dá)，ROC曲線顯示，當(dāng)檢測(cè)血清外泌體MALAT-1作為NSCLC的診斷生物標(biāo)記物時(shí)，其AUC、敏感性和特異性分別為0.703、0.601和0.809[11]。最后，外泌體lncRNA OGFRP1被證實(shí)在NSCLC的患者中亦明顯升高，ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)在NSCLC的早期診斷中，其診斷的靈敏性、特異性和準(zhǔn)確性分別為0.905、0.869、0.939，顯著高于CEA[18]。

三、外泌體IncRNA調(diào)節(jié)肺癌耐藥

目前，對(duì)于晚期喪失手術(shù)機(jī)會(huì)的肺癌患者，放、化療和靶向治療為其帶來(lái)了新的希望，已成為NSCLC精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的新方向，但是幾乎所有接受靶向藥物治療的NSCLC患者最終均不可避免出現(xiàn)獲得性耐藥現(xiàn)象。到目前為止，越來(lái)越多的證據(jù)表明，外泌體IncRNA通過(guò)調(diào)控相關(guān)信號(hào)通路的基因表達(dá)及通過(guò)與miRNAs相互作用，參與了肺癌細(xì)胞的獲得性耐藥。如研究[19-20]發(fā)現(xiàn)，敏感的腫瘤細(xì)胞攝取外泌體lncRNA RP11-838N2.4和lncRNA H19后可導(dǎo)致這些受體細(xì)胞分別對(duì)厄洛替尼和吉非替尼產(chǎn)生耐藥性。Mao等[14]研究表明外泌體IncRNA FOXD3AS1可抑制由5氟尿嘧啶(5-FU)引起的細(xì)胞凋亡，增加癌細(xì)胞對(duì)5-FU耐藥。Chen等研究[21]觀察到，在吉非替尼耐藥的NSCLC細(xì)胞中存在UCA1/miR-143/FOSL2軸。外泌體IncRNA尿路上皮癌相關(guān)基因1(UCA1)在耐吉非替尼的NSCLC細(xì)胞系中顯著上調(diào)，通過(guò)miR-143/FOSL2軸促進(jìn)NSCLC細(xì)胞對(duì)吉非替尼的耐藥。Sun等[22]研究發(fā)現(xiàn)在小細(xì)胞肺癌組織中過(guò)度表達(dá)的癌細(xì)胞相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)衍生的外泌體lncRNA母系表達(dá)基因3(MEG3)通過(guò)miR-15a-5p/CCNE1軸促進(jìn)SCLC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、增強(qiáng)SCLC對(duì)順鉑的耐藥性。

此外，巨噬細(xì)胞在癌細(xì)胞的耐藥中亦發(fā)揮重要作用，它是一組異質(zhì)性免疫細(xì)胞群，是腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞的主要群體之一，可分化為兩種不同類型，包括M1巨噬細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞。在腫瘤微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出M2樣表型，定義為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)，TAM是微環(huán)境中腫瘤進(jìn)展的主要參與者和協(xié)調(diào)者。研究顯示[23]，高M(jìn)2/M1巨噬細(xì)胞比率有助于癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲和耐藥性。Zhou等[24]發(fā)現(xiàn)NSCLC細(xì)胞通過(guò)靶向調(diào)控miR-627-3p/Smads信號(hào)通路，將癌細(xì)胞衍生的外泌體IncRNA SOX2重疊轉(zhuǎn)錄本(SOX2-OT)轉(zhuǎn)移到巨噬細(xì)胞中，從而促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2極化，導(dǎo)致M2/M1巨噬細(xì)胞比率失調(diào)，增強(qiáng)自身EGFR-TKIs耐藥性。Deng等[25-26]進(jìn)行的一系列研究表明M2XI型TAM衍生的外泌體lncRNA MSTRG.292666.16可能通過(guò)MSTRG292666.16/miR-6836-5p/MAPK8IP3軸促進(jìn)NSCLC細(xì)胞對(duì)奧西替尼的耐藥性，并且在腫瘤細(xì)胞耐藥性傳播中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Zhang F.等[27]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)放療耐受的肺癌組織中M2巨噬細(xì)胞源性外泌體IncRNA AGAP2-AS1表達(dá)增加，其通過(guò)下調(diào)miR-296和過(guò)度表達(dá)NOTCH2來(lái)增強(qiáng)肺癌的放射免疫耐受。最近研究[28]表明，外泌體IncRNA SNHG7亦通過(guò)多種途徑誘導(dǎo)肺腺癌細(xì)胞對(duì)多西他賽產(chǎn)生耐藥性。首先，外泌體IncRNA SNHG7通過(guò)募集人類抗原R(HuR)以穩(wěn)定自噬相關(guān)基因5(ATG5)和自噬相關(guān)基因12(ATG12)來(lái)誘導(dǎo)肺腺癌細(xì)胞中的自噬；其次，外泌體SNHG7通過(guò)募集Cullin4A觸發(fā)巨噬細(xì)胞M2極化，促進(jìn)PTEN泛素化并激活PI3K/AKT通路，通過(guò)誘導(dǎo)肺腺癌細(xì)胞自噬和促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2極化來(lái)促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞對(duì)多西他賽的耐藥性。最后，他們發(fā)現(xiàn)對(duì)多西他賽耐藥的肺腺癌細(xì)胞可以通過(guò)分泌外泌體SNHG7來(lái)促進(jìn)親本肺腺癌細(xì)胞對(duì)多西他賽的耐藥性。

四、外泌體IncRNA參與肺癌的免疫調(diào)節(jié)

腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment ，TME)是一個(gè)由成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成的高度動(dòng)態(tài)的復(fù)雜環(huán)境。在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，TME與腫瘤細(xì)胞的相互作用介導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞的免疫耐受，從而影響了免疫治療的臨床效果?，F(xiàn)有研究表明外泌體IncRNA可以通過(guò)影響腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的功能，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸，從而調(diào)控肺癌的發(fā)生發(fā)展。Jiang等[29]研究發(fā)現(xiàn)， CAF衍生的外泌體IncRNA OIP5-AS1通過(guò)抑制miR-142-5p的表達(dá)，減弱了miR-142-5p對(duì)PD-L1的抑制作用，使PD-L1表達(dá)上調(diào)，抑制單個(gè)核細(xì)胞誘導(dǎo)的肺癌細(xì)胞殺傷能力。最近也有研究顯示[30]，PD-1與免疫細(xì)胞上的PD-L1受體相互作用，導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致免疫逃逸。此外，研究[31]發(fā)現(xiàn)在發(fā)生轉(zhuǎn)移或者KRAS突變的腫瘤組織中，外泌體IncRNA PCAT-1的表達(dá)顯著上調(diào)，上調(diào)的外泌體lncRNA PCAT-1在腫瘤微環(huán)境中通過(guò)增加肺組織中免疫抑制性micrornasmiR-182/miR217的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)KRAS相關(guān)的化療耐受性，與肺癌患者生存率降低和預(yù)后不良密切相關(guān)。下調(diào)PCAT-1可誘導(dǎo)T細(xì)胞募集和激活I(lǐng)L-13/IL-33介導(dǎo)的途徑，抑制CAF介導(dǎo)的基質(zhì)成纖維細(xì)胞激活導(dǎo)致的腫瘤轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性并影響腫瘤免疫細(xì)胞微環(huán)境。

五、小結(jié)展望

近年來(lái)，在大量研究的基礎(chǔ)上已證實(shí)外泌體lncRNAs作為基因表達(dá)的調(diào)控因子，介導(dǎo)細(xì)胞間通訊，通過(guò)特定機(jī)制參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展。尤其在肺癌的早期診斷、腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、耐藥及免疫調(diào)節(jié)中具有重要的臨床價(jià)值。此外，其在肺癌的預(yù)后和為耐藥患者開(kāi)發(fā)耐藥增敏劑方面的研究也正在進(jìn)行中，如：Zhang F.等[27]發(fā)現(xiàn)在肺癌患者中外泌體LncRNA AGAP2-AS1高表達(dá)，則其OS和PFS較低，提示預(yù)后不良。Sun等[22]發(fā)現(xiàn)順鉑耐藥的肺癌患者中，miR-15a-5p的高表達(dá)或CCNE1的低表達(dá)均逆轉(zhuǎn)了外泌體IncRNA MEG3過(guò)度表達(dá)對(duì)SCLC化療耐藥性和細(xì)胞轉(zhuǎn)移的促進(jìn)作用，因此提示MEG3/MiR-15a-5p/CCNE1軸可能為提高SCLC患者順鉑化療的臨床療效提供一種新的潛在治療策略?？傊鲜龈鞣N研究發(fā)現(xiàn)可以為未來(lái)如何提高診斷和治療肺癌的效率提供一些獨(dú)到的想法。然而，目前關(guān)于外泌體lncRNAs在肺癌中作用的研究進(jìn)展僅限于基礎(chǔ)研究，暫時(shí)幾乎沒(méi)有相關(guān)研究報(bào)告表明，這些研究結(jié)果已應(yīng)用于臨床試驗(yàn)中的新藥發(fā)現(xiàn)或臨床治療。因此，還需進(jìn)一步的研究來(lái)闡述腫瘤中IncRNA、miRNA等相關(guān)作用機(jī)制，為對(duì)腫瘤患者提供早期、有針對(duì)性的臨床干預(yù)創(chuàng)造條件，同時(shí)解決患者治療期間放化療耐藥性和其他癌癥相關(guān)治療問(wèn)題。