長(zhǎng)鏈非編碼RNA影響舌鱗癌侵襲轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究

鄧永琴 胡燕 葉棟

舌癌是最常見的口腔癌，發(fā)病率逐年增加且趨于年輕化[1]。舌鱗癌（tongue squamous cell carcinoma，TSCC）是舌癌的主要類型，約占90%，惡性程度高，早期可發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，中晚期患者5年生存率僅27%[2]，酒精、煙草和HPV 感染等被認(rèn)為是誘發(fā)TSCC的重要因素[3]。腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤發(fā)展的重要過程，也是影響多數(shù)腫瘤患者生存結(jié)局的主要原因，其相關(guān)機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜精細(xì)。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一類非蛋白編碼功能的轉(zhuǎn)錄本，不僅參與基因表達(dá)和多種生理過程，也在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。近年來，越來越多的研究表明lncRNA 參與了腫瘤的生物過程，作用機(jī)制包括直接與基因相互作用參與轉(zhuǎn)錄過程、作為信號(hào)分子介導(dǎo)基因特異性表達(dá)、控制轉(zhuǎn)錄后穩(wěn)定性等[4-5]。Fan 等[6]發(fā)現(xiàn)，膀胱癌組織中l(wèi)ncRNA 可通過靶向改變下游基因表達(dá)促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。Yang 等[7]發(fā)現(xiàn)TSCC 患者lncRNA 表達(dá)失調(diào)，由此導(dǎo)致的腫瘤微環(huán)境改變及信號(hào)通路異常調(diào)控是腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移侵襲的主要原因之一。lncRNA 廣泛分布于血液、尿液、唾液等體液中，穩(wěn)定性較高，在組織或細(xì)胞中特異性表達(dá)，因此可作為腫瘤診斷的生物標(biāo)志物，在各種腫瘤診斷方法中具有非侵入性檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)[8]。本文探討lncRNA在TSCC 中的不同調(diào)控機(jī)制，分析TSCC 病理過程，揭示TSCC 侵襲轉(zhuǎn)移的相關(guān)分子機(jī)制，為明確TSCC 早期診斷生物標(biāo)志物、抑制其惡性生物學(xué)過程和促進(jìn)靶向治療提供新的思路。

1 lncRNA概述

人類基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，人類基因組大部分被轉(zhuǎn)錄，但僅不足2%能編碼蛋白質(zhì)。基因組中那些長(zhǎng)度超過200 個(gè)核苷酸、不參與蛋白質(zhì)翻譯過程的RNA 序列被叫做lncRNA[5]。lncRNA 并不是轉(zhuǎn)錄本的“垃圾”，而具有重要的生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA 可通過募集基因的調(diào)節(jié)因子調(diào)控其表達(dá)，或直接剪切RNA 發(fā)揮局部基因調(diào)控作用；與轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子相互作用的lncRNA 可增加或抑制基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，從而正反饋基因的轉(zhuǎn)錄；lncRNA 還可競(jìng)爭(zhēng)微小RNA（microRNA，miRNA）的結(jié)合位點(diǎn)，參與基因的翻譯過程[9]。目前，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，lncRNA 影響多種腫瘤進(jìn)程的機(jī)制研究也日益清晰。Liu 等[10]發(fā)現(xiàn)，食管鱗狀細(xì)胞癌中，lncRNA 通過結(jié)合并穩(wěn)定6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2，6-二磷酸酶3 的活性來激活糖酵解，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。TSCC 的侵襲轉(zhuǎn)移和其他腫瘤一樣，主要與腫瘤微環(huán)境的改變相關(guān)，包括上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）及細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）降解等，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞從穩(wěn)定向不穩(wěn)定轉(zhuǎn)變[11-12]。lncRNA 可誘導(dǎo)TSCC 細(xì)胞發(fā)生EMT 及ECM，并通過影響外泌體運(yùn)動(dòng)促進(jìn)細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移[13]。

2 lncRNA影響TSCC的EMT進(jìn)程

EMT 是指上皮細(xì)胞分化為間充質(zhì)細(xì)胞，在機(jī)體傷口愈合、發(fā)育及干細(xì)胞行為中發(fā)揮重要作用。EMT 病理過程中，細(xì)胞鏈接減弱或消失，細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)被重塑，細(xì)胞形態(tài)及運(yùn)動(dòng)軌跡改變，導(dǎo)致組織纖維化或激活癌癥[14]。研究發(fā)現(xiàn)參與腫瘤細(xì)胞EMT 的因素包括關(guān)鍵蛋白E-鈣黏蛋白（E-cadherin）和N-鈣黏蛋白（Ncadherin）、轉(zhuǎn)錄因子zest 同源物增強(qiáng)子2（enhancer of zeste homolog2，EZH2）、Snail、和螺旋-環(huán)-螺旋因子（twist-related protein，TWIST）1 及信號(hào)通路Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）、NF-κB 和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶（phosphoinositide-3-kinase/threonine kinase，PI3K/Akt）等[15]。在TSCC 中，lncRNA 可通過內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)miRNA 調(diào)控靶基因的表達(dá)、參與調(diào)節(jié)腫瘤的信號(hào)通路和影響基因翻譯后蛋白的修飾等過程誘導(dǎo)EMT的發(fā)生，進(jìn)而減弱腫瘤細(xì)胞間的緊密連接和黏附連接，增加癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散能力，從而加劇腫瘤的惡性生物學(xué)行為。

2.1 lncRNA 通過內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)miRNA 誘導(dǎo)EMT miRNA 是一類長(zhǎng)約22 個(gè)核苷酸的非編碼RNA，可靶向轉(zhuǎn)錄本控制基因的表達(dá)，從而影響腫瘤細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)[16]。lncRNA 可內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)miRNA，使miRNA 沉默，進(jìn)而誘導(dǎo)EMT 的發(fā)生。lncRNA H19（H19）是位于19 號(hào)染色體長(zhǎng)2.3 kb 的非編碼RNA，作為母體印記基因表達(dá)的產(chǎn)物，H19 被報(bào)道在多種腫瘤（膽管癌、結(jié)直腸癌和多發(fā)性骨髓瘤等）中高表達(dá)[17]。在TSCC 細(xì)胞中，H19 可內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)miRNA let-7a，激活高遷移率組蛋白（high mobility group protein，HMGA）2誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT[18]。H19 也可通過與miRNA 相互作用調(diào)節(jié)EZH2表達(dá)來促進(jìn)β-catenin 的活化，由此誘導(dǎo)TSCC 細(xì)胞發(fā)生EMT[19]。而在食管癌中，H19 表達(dá)明顯上調(diào)，促使EZH2 表達(dá)，誘導(dǎo)EMT[20]；在膀胱癌中H19 不僅可與EZH2 特異性結(jié)合，還可激活β-catenin，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT[21]。lncRNA 尿路上皮癌相關(guān)（urothelial carcinoma-associated，UCA）基因1 是一種長(zhǎng)1.4 kb 的非編碼RNA，首次在人膀胱癌細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)[22]。Shi 等[23]發(fā)現(xiàn)，UCA1 可內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)miR-138-5p，靶向調(diào)控CC 趨化因子受體7（CC chemokine receptor 7，CCR7），抑制E-cadherin 蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)TSCC 細(xì)胞發(fā)生EMT。Zhang 等[24]分析67 組TSCC 組織及癌旁組織后發(fā)現(xiàn)，UCA1 還可內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)miR-124，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor β，TGF-β）1，誘導(dǎo)EMT，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖及遷移。除H19外，Hu 等[25]還發(fā)現(xiàn)lncRNA LINC01783（基因ID：100132147）在TSCC 癌組織中表達(dá)上調(diào)，內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)性miR-199b-5p 并下調(diào)Ecadherin 表達(dá)，影響癌細(xì)胞EMT。此外，lncRNA 胃癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄本（gastric cancer-associated transcript，GACAT）1在TSCC 組織中高表達(dá)，靶向調(diào)控miR-149，不僅可激活N-cadherin，誘導(dǎo)EMT 的進(jìn)展，也可下調(diào)腫瘤細(xì)胞的凋亡和自噬過程，促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[26-27]。不同lncRNA 協(xié)調(diào)miRNA 誘導(dǎo)TSCC 發(fā)生EMT的路徑見表1所示。

表1 lncRNA協(xié)調(diào)miRNA誘導(dǎo)TSCC發(fā)生EMT的路徑

2.2 lncRNA 作用于信號(hào)通路調(diào)節(jié)EMT 在TSCC 中，lncRNA 異常表達(dá)可觸發(fā)癌細(xì)胞內(nèi)Wnt/β-catenin 信號(hào)通路。lncRNA 轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本（metastasisassociated in lung adenocarcinoma transcript，MALAT）1 首次在非小細(xì)胞肺癌患者被篩選出來，具有剪接mRNA、影響轉(zhuǎn)錄和內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)RNA 等多種生物學(xué)功能，高度保守。Liang 等[32]研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1 在癌組織中的表達(dá)水平顯著增高，并與腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)，其相關(guān)機(jī)制為MALAT1 激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，誘導(dǎo)EMT。Zhong 等[33]報(bào)道lncRNA 心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本（myocardial infarction associated transcript，MIAT）可促進(jìn)腫瘤侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，其分子機(jī)制與激活Wnt/βcatenin 信號(hào)通路進(jìn)而調(diào)節(jié)EMT 相關(guān)。此外，Yang 等[34]研究發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin 信號(hào)通路也可被UCA1 激活。除Wnt/β-catenin 信號(hào)通路外，lncRNA 還可影響PI3K/Akt、NF-κB 信號(hào)通路。如lncRNA LINC00152 通過增強(qiáng)PI3K/Akt 信號(hào)通路活化過程[31]，Huang 等[36]報(bào)道一種NF-κB 相互作用的lncRNA（NF-κB interacting lncRNA，NKILA）在TSCC 組織中低表達(dá)，沉默NKILA 表達(dá)可抑制NF-κB 通路，進(jìn)而逆轉(zhuǎn)EMT。lncRNA 作用于信號(hào)通路調(diào)節(jié)TSCC發(fā)生EMT的分子機(jī)制見圖1所示。

圖1 lncRNA 作用于信號(hào)通路調(diào)節(jié)TSCC 發(fā)生EMT 的分子機(jī)制示意圖

2.3 lncRNA 影響EMT 關(guān)鍵蛋白表達(dá) lncRNA 可通過影響腫瘤細(xì)胞EMT 關(guān)鍵蛋白表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)被廣泛重組，促使細(xì)胞極性喪失、黏附性降低，加快癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。lncRNA HOX 轉(zhuǎn)錄本反義基因間RNA（HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）全長(zhǎng)約2.2 kb，位于12 號(hào)染色體，參與結(jié)直腸癌、肺癌、乳腺癌等癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[37]。Zhao 等[38]研究發(fā)現(xiàn)，與癌旁組織相比，HOTAIR 在TSCC 細(xì)胞中高表達(dá)，可直接激活HMGA2 蛋白表達(dá)，當(dāng)沉默HOTAIR 時(shí)，E-cadherin 表達(dá)上調(diào)，提示HOTAIR 對(duì)腫瘤的惡性行為與EMT 相關(guān)。趙焱等[39]發(fā)現(xiàn)lncRNA 核仁小RNA 宿主基因（small nucleolar RNA host gene，SNHG）6 在TSCC 細(xì)胞中顯著增高，而高表達(dá)的SNHG6與TSCC患者較差的預(yù)后相關(guān)，其相關(guān)機(jī)制可能是SNHG6靶向作用E-cadherin蛋白，從而促使癌細(xì)胞發(fā)生EMT。

3 lncRNA影響TSCC細(xì)胞外泌體運(yùn)動(dòng)

外泌體是細(xì)胞內(nèi)吞的直徑約為30～150 nm、具有脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的囊泡，隨著外泌體的胞間運(yùn)動(dòng)，其包裹的生物活性物質(zhì)發(fā)揮了胞間通訊的作用，參與腫瘤細(xì)胞的發(fā)育過程。lncRNA通過影響外泌體運(yùn)動(dòng)影響癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[40]。qRT-PCR檢測(cè)結(jié)果顯示，lncRNA 肝細(xì)胞癌上調(diào)EZH2 相關(guān)（hepatocellular carcinoma up-regulated EZH2-associated，HEIH）蛋白在TSCC 細(xì)胞中的表達(dá)增加。Wang等[41]研究發(fā)現(xiàn)，TSCC細(xì)胞中HEIH 通過調(diào)控耐藥外泌體，將SCC4/DDP 細(xì)胞株耐藥性傳遞給敏感細(xì)胞進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移及耐藥性。在機(jī)制方面，熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證實(shí)HEIH 可與miR-3619-5p 結(jié)合，敲低HEIH 可下調(diào)miR-3619-5p 的下游靶點(diǎn)肝癌衍生生長(zhǎng)因子（hepatoma-derived growth factor，HDGF）表達(dá)，提示HEIH 在抑制腫瘤細(xì)胞遷移和耐藥中存在作用。該研究為TSCC治療提供了新思路。

4 lncRNA影響TSCC的ECM進(jìn)程

ECM 是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)過程，通過維持細(xì)胞表型、控制細(xì)胞黏附和運(yùn)動(dòng)來抑制細(xì)胞惡性進(jìn)程；當(dāng)ECM 沉積和降解平衡被打亂，腫瘤細(xì)胞隨即發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）可參與ECM 進(jìn)程中各種蛋白質(zhì)的降解，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)重塑，還可釋放活性因子促進(jìn)腫瘤血管的生成[42]。MMP 的激活被認(rèn)為是腫瘤侵襲和進(jìn)展的重要因素之一。在TSCC 中，lncRNA 分化拮抗非蛋白編碼RNA（differentiation antagonizing nonprotein coding RNA，DANCR）可通過激活MMP-2 和MMP-9 的表達(dá)降解ECM 并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的侵襲活動(dòng)[43]。MMP-2 和MMP -9 又稱明膠酶A 和明膠酶B，是ECM 蛋白主要水解酶，可降解纖維連接蛋白、纖溶酶原、蛋白多糖連接蛋白和層粘連蛋白[44]。作為Wnt/β-catenin 通路的下游靶基因，MMP-9 參與了UCA1 調(diào)控的Wnt/β-catenin信號(hào)通路，并在TSCC 的進(jìn)展中起到作用[34]。此外，TSSC 組織中高表達(dá)的SNHG6 也可提高M(jìn)MP-2 和MMP-9 表達(dá)水平，通過降低E-cadherin 蛋白水平來影響癌細(xì)胞的ECM 進(jìn)程[45]。

5 小結(jié)與展望

lncRNA 通過多種途徑參與TSCC 的侵襲轉(zhuǎn)移過程，調(diào)控腫瘤的惡性生物學(xué)行為，其機(jī)制包括誘導(dǎo)TSCC 細(xì)胞發(fā)生EMT，影響外泌體運(yùn)動(dòng)和降解ECM 等。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展，高分子測(cè)序和基因芯片等技術(shù)的進(jìn)步使鐵死亡、自噬等細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制探討成為可能，結(jié)合lncRNA 探索TSCC 的新型生物標(biāo)志物和靶向治療是今后研究的方向。本文為進(jìn)一步研究TSCC 侵襲轉(zhuǎn)移分子機(jī)制、發(fā)病過程的早期診斷及靶向治療提供了新的思路及方向。