非編碼RNA相互作用在胃癌中的研究進(jìn)展

李彬彬, 肖娟, 伍石華, 曾雪梅, 張志偉

南華大學(xué)衡陽醫(yī)學(xué)院 1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院腫瘤研究所,2.附屬第二醫(yī)院頭頸外科,湖南衡陽421001;3.邵陽學(xué)院附屬第二醫(yī)院病理科,湖南邵陽422000

胃癌(gastric carcinoma,GC)是全球常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)生與多種因素有關(guān)[1]。基因和表觀遺傳改變是GC發(fā)生的主要原因之一,但GC發(fā)生的分子機(jī)制尚不清楚。近年來,從分子水平探究GC的治療有了新的突破,非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)在腫瘤中的作用及調(diào)控機(jī)制已成為了當(dāng)今研究的熱潮。ncRNA是指不能翻譯成蛋白質(zhì)的RNA總稱,常見有相對(duì)分子質(zhì)量較小的非編碼RNA,如微小RNA(microRNA,miRNA);相對(duì)分子質(zhì)量較大的非編碼RNA,如長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long noncoding RNA,lncRNA);特殊的非編碼RNA,如環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)。本文總結(jié)了近年來circRNA、lncRNA與miRNA間相互調(diào)控的內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)性RNA對(duì)GC生物學(xué)行為的影響,為臨床診斷和治療提供新的思路或策略。

1 不同ncRNA的作用

1.1 miRNA對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控作用

miRNA是一類短小的非編碼RNA,其在基因表達(dá)調(diào)控中起重要作用。miRNA與RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體的主要蛋白質(zhì)AGO2結(jié)合。miRNA與信使RNA(messenger RNA,mRNA)的3′非翻譯區(qū)(3′-untranslated region,3′-UTR)結(jié)合,誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控。miRNA通過調(diào)節(jié)mRNA降解或抑制mRNA翻譯,直接抑制其靶基因的表達(dá),發(fā)揮抑癌基因或癌基因的作用,參與GC的發(fā)生發(fā)展[2]。

1.2 lncRNA在細(xì)胞中的主要作用

lncRNA是核苷酸數(shù)目超過200 bp,占ncRNA的80%以上。lncRNA可分為核lncRNA和細(xì)胞質(zhì)lncRNA,大多數(shù)核lncRNA參與基因的表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié),而細(xì)胞質(zhì)中的lncRNA在翻譯水平上起主要作用,參與胃癌的發(fā)生和發(fā)展。lncRNA參與許多重要的生物學(xué)過程調(diào)節(jié),如染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)等[3]。

1.3 circRNA影響基因的表達(dá)調(diào)控

circRNA是反向剪接過程產(chǎn)生的,該過程是將下游的5′剪接供體位點(diǎn)與上游的3′剪接受體位點(diǎn)連接起來,形成單鏈共價(jià)閉合環(huán)。很多circRNA在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯水平上調(diào)控基因的表達(dá)。circRNA通過調(diào)節(jié)選擇性剪接、作為miRNA海綿、對(duì)親本基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控、隔離功能蛋白甚至編碼蛋白;通過調(diào)控信號(hào)通路參與許多病理學(xué)過程,特別在腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和治療耐藥中起著重要作用。因此,circRNA既可以作為抑癌基因,也可以作為癌基因參與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[4]。

2 ncRNA在GC中的相互作用

2.1 circRNA在GC中的相互作用

2.1.1 circRNA參與GC的化療耐藥 順鉑是進(jìn)展期GC患者化療最主要的藥物之一。circAKT3通過海綿吸附miR-198,促進(jìn)靶基因PIK3R1表達(dá),激活PI3K/AKT信號(hào)通路,增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性。PI3K/AKT通路失活可以逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的耐藥性,恢復(fù)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。circAKT3可作為順鉑治療GC患者的潛在治療靶點(diǎn)[5]。自噬在GC細(xì)胞耐藥機(jī)制中起重要作用,化療藥物誘導(dǎo)的異常激活的自噬,可以促進(jìn)癌細(xì)胞的化療耐藥性。circCUL2通過海綿吸附miR-142-3p,促使ROCK2表達(dá)增加,進(jìn)而抑制GC細(xì)胞的自噬,逆轉(zhuǎn)對(duì)順鉑的耐藥性。ROCK2可能是circCUL2通過miR-142-3p調(diào)節(jié)GC細(xì)胞自噬和耐藥性的關(guān)鍵機(jī)制[6]。

2.1.2 circRNA影響GC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲 circMTO1在GC細(xì)胞和組織中表達(dá)明顯下調(diào),其通過海綿吸附miR-199a-3p,上調(diào)其靶基因PAWR,抑制GC的進(jìn)展[7]。在GC組織和細(xì)胞中circPDSS1和NEK2高表達(dá),miR-186-5p低表達(dá),circPDSS1能海綿吸附miR-186-5p,并調(diào)控NEK2的表達(dá)。circPDSS1作為miR-186-5p的海綿下調(diào)其表達(dá),增加靶基因NEK2的表達(dá),促進(jìn)GC細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期,抑制細(xì)胞凋亡[8]。

circFAT1(e2)在GC中表達(dá)下調(diào),其不僅分布在GC細(xì)胞的胞質(zhì)中,而且也在細(xì)胞核中分布。circFAT1(e2)在胞質(zhì)中作為miR-548G的海綿,通過降低細(xì)胞質(zhì)中miR-548G的水平,降低對(duì)靶基因RUNX1的抑制,阻止GC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲[9]。circYAP1在GC中的表達(dá)顯著降低,其低表達(dá)與患者預(yù)后不良有關(guān)。circYAP1表達(dá)海綿吸附miR-367-5p,上調(diào)靶基因P27Kip1的表達(dá),抑制GC細(xì)胞的生長(zhǎng)和侵襲,發(fā)揮抑癌基因的作用[10]。GC組織中過表達(dá)circLMO7通過海綿吸附miR-30a-3p,促進(jìn)WNT2的表達(dá)。WNT2是一種分泌型糖蛋白,是miR-30a-3p的潛在靶基因。circLMO7通過影響WNT2/β-catenin通路,促進(jìn)GC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[11]。

circNF1通過海綿吸附miR-16,降低GC中miR-16水平。miR-16在多種腫瘤中發(fā)揮抑瘤基因作用。GC中circNF1過表達(dá)上調(diào)miR-16靶基因MAP7和AKT3的水平,使AKT磷酸化水平增高,促進(jìn)GC進(jìn)展[12]。miR-502-5p在GC組織中的表達(dá)下調(diào)。miR-502-5p過表達(dá)能降低NRAS表達(dá),導(dǎo)致MEK1/ERK1/2信號(hào)失活,降低PCNA和MMP2表達(dá)水平[13]。circDLST過表達(dá)海綿吸附miR-502-5p,促進(jìn)GC細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[14]。

2.1.3 circRNA靶向多個(gè)miRNA GC中一個(gè)circRNA可以靶向多個(gè)miRNA,如circHIPK3既能海綿吸附miR-876-5p,也能吸附miR-107發(fā)揮促癌作用。circHIPK3通過海綿吸附miR-876-5p,下調(diào)miR-876-5p水平。circHIPK3通過下調(diào)miR-876-5p,上調(diào)靶基因PIK3R1的表達(dá),促進(jìn)GC細(xì)胞的增殖、遷移與侵襲。miR-107通過下調(diào)其靶基因BDNF,抑制GC發(fā)展。circHIPK3過表達(dá)還能海綿吸附miR-107,上調(diào)BDNF蛋白表達(dá),促進(jìn)GC細(xì)胞增殖和遷移[15]。

2.2 lncRNA在GC中的相互作用

2.2.1 lncRNA調(diào)節(jié)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換過程 在GC組織中高表達(dá)的lncRNA PVT1通過海綿吸附miR-30a,上調(diào)靶基因Snail表達(dá),抑制E-cadherin表達(dá),促進(jìn)N-cadherin和Snail的表達(dá),誘導(dǎo)GC細(xì)胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換(epithelial mesenchymal transition,EMT)和轉(zhuǎn)移[16]。lncRNA HOTAIR在GC中高表達(dá),通過海綿吸附miR-1277-5p,上調(diào)靶基因COL5A1,促進(jìn)GC細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[17]。lncRNA HOXC-AS1與eIF4AIII結(jié)合,相互抑制彼此在GC細(xì)胞中的表達(dá)。GC細(xì)胞中高表達(dá)的HOXC-AS1通過激活Wnt/β-catenin信號(hào)與eIF4AIII結(jié)合,沉默eIF4AIII表達(dá),促進(jìn)GC細(xì)胞增殖和EMT過程,抑制GC細(xì)胞凋亡[18]。

2.2.2 lncRNA參與糖酵解過程 乳酸脫氫酶-A(lactate dehydrogenase A,LDH-A)是糖酵解途徑中的一個(gè)重要酶,可將丙酮酸代謝成乳酸。LDH-A表達(dá)與患者的較差預(yù)后相關(guān)。lncRNA H19在GC組織中高表達(dá),通過海綿吸附miR-519d-3p,誘導(dǎo)LDHA表達(dá),促進(jìn)GC細(xì)胞糖酵解、增殖和免疫逃逸。另外,LDH-A可被miR-7或FOXO4負(fù)調(diào)控而表達(dá)下調(diào),抑制GC的進(jìn)展。因此,LDH-A未來可能成為新的GC治療靶點(diǎn)[19]。H19表達(dá)上調(diào)與GC的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期有關(guān),并通過miR-22-3p/Snail1信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。lncRNA MACC1-AS1通過負(fù)調(diào)控miR-145-5p,抑制GC細(xì)胞活性氧的產(chǎn)生和細(xì)胞凋亡,促進(jìn)脂肪酸氧化依賴的GC干細(xì)胞特性和化療耐藥[20]。

2.2.3 lncRNA調(diào)節(jié)GC細(xì)胞的增殖和遷移 PRL-3在GC中高表達(dá),發(fā)揮癌基因的功能,促進(jìn)GC的遷移和侵襲。lncRNA UCA1過表達(dá)通過海綿吸附miR-495,上調(diào)PRL-3表達(dá),促進(jìn)GC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[21]。lncRNA HOXC-AS3在GC組織中高表達(dá),HOXC-AS3與YBX1蛋白結(jié)合并相互作用,在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控激活GC細(xì)胞中與細(xì)胞增殖和遷移相關(guān)的基因,如MMP7、WNT10B和HDAC5等,促進(jìn)GC細(xì)胞的增殖和遷移[22]。FTX是一種高度保守的lncRNA,在GC中高表達(dá),miR-215-3p與FTX在GC中的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。lncRNA FTX過表達(dá)通過與miR-215-3p競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合,上調(diào)SIVA1表達(dá),促進(jìn)GC細(xì)胞的增殖[23]。

2.2.4 lncRNA參與GC耐藥 lncRNA UCA1通過結(jié)合EZH2并激活PI3K/AKT通路,調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡,促進(jìn)GC細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性[24]。lncRNA EIF3J-DT在GC耐藥細(xì)胞中高表達(dá),通過直接結(jié)合增加ATG14 mRNA的穩(wěn)定性和海綿吸附miR-188-3p,抑制ATG14 mRNA的降解,上調(diào)ATG14的表達(dá)。ATG14通過抑制細(xì)胞凋亡和激活自噬增強(qiáng)化療耐藥性。因此,EIF3J-DT-miR188-3p-ATG14通路激活細(xì)胞的自噬,促進(jìn)GC細(xì)胞化療耐藥[25]。

2.2.5 lncRNA靶向多個(gè)miRNA lncRNA-MEG3在GC中表達(dá)顯著下調(diào),過表達(dá)后通過下調(diào)miR-21誘導(dǎo)的增殖、轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白的表達(dá),抑制細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移,發(fā)揮抑癌作用。然而,lncRNA-MEG3在GC中高甲基化,導(dǎo)致MEG3表達(dá)減少,通過上調(diào)miR-181a-5p,抑制ATP4B的表達(dá),促進(jìn)GC進(jìn)展[26]。lncRNA-TUBA4B在GC組織和血漿中表達(dá)顯著下調(diào)。而miR-216a/b和miR-214在GC中表達(dá)顯著上調(diào),發(fā)揮促癌作用。lncRNA-TUBA4B過表達(dá)通過結(jié)合miR-214和miR-216a/b,釋放miR-214和miR-216a/b共同下調(diào)靶基因PTEN。因此,lncRNA-TUBA4B過表達(dá)上調(diào)PTEN的表達(dá),導(dǎo)致PI3K/AKT信號(hào)通路失活,抑制GC細(xì)胞的增殖與侵襲性,并誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡[27]。

circRNA和lncRNA能海綿吸附同一種miRNA,釋放miRNA作用的靶基因,從而在GC的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮類似的功能。miRNA可有多個(gè)靶基因,參與GC的不同分子機(jī)制。miR-29c-3p在GC中發(fā)揮抑癌作用。lncRNA-MYOSLID過表達(dá)通過海綿吸附miR-29c-3p,下調(diào)miR-29c-3p水平,使下游靶基因MCL-1表達(dá)上調(diào),發(fā)揮促癌作用。circACC1通過海綿吸附miR-29c-3p,使下游靶基因FOXP1表達(dá)上調(diào),發(fā)揮促癌作用。KIAA1199也是miR-29c-3p的靶基因。miR-29c-3p過表達(dá)抑制KIAA1199表達(dá)發(fā)揮抑癌作用[28]。多個(gè)miRNA可以靶向同一個(gè)基因,協(xié)同調(diào)控靶基因的表達(dá),影響GC的發(fā)生發(fā)展,如miR-27a和miR-155過表達(dá)共同結(jié)合靶基因RKIP,抑制RKIP蛋白表達(dá),促進(jìn)胃癌的轉(zhuǎn)移和化療耐藥。miRNA-192和miRNA-215過表達(dá)靶向APC,使其表達(dá)降低,激活Wnt/β-catenin途徑,促進(jìn)GC細(xì)胞增殖和遷移[29]。

3 展 望

大部分GC患者確診時(shí)已為中晚期,只能接受姑息手術(shù)與化療。因GC的發(fā)病與耐藥機(jī)制尚不完全清楚,所以藥物耐藥、療效差以及患者生存質(zhì)量差,是當(dāng)前臨床治療面臨的難題。GC中特異性內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)性RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò),為臨床應(yīng)用提供了廣闊的前景。抑制高表達(dá)的致癌ncRNA和癌基因,或激活抑癌的ncRNA和抑癌基因,可能成為惡性腫瘤治療的一種新策略。