引用本文: 馮皓男, 李子一, 譚剛. 非編碼 RNA 在肝細胞癌發病及肝細胞癌索拉非尼耐藥機制中的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2020, 27(7): 912-916. doi: 10.7507/1007-9424.201910093 復制
肝細胞癌(以下簡稱“肝癌”)是原發性肝癌中最常見的病理類型,據 2018 年全球癌癥統計數據[1]顯示,每年全球約有 84 萬人罹患肝癌,而死亡人數卻高達 78 萬,其中大多數發生于發展中國家,且男性患病率是女性的 2~3 倍。雖然肝癌在綜合治療上取得了可觀的進展,但總體預后并不樂觀。目前肝癌的治療主要還是以手術切除為主,這更是早期肝癌患者的首選,但預后仍然較差,而對于晚期肝癌患者通常失去手術機會,盡管可以輔以化療、介入等治療手段,其生存率仍不容樂觀。索拉非尼作為一種多激酶受體抑制劑,用于失去手術機會的晚期肝癌患者,可平均延長其約 3 個月的生存期,但由于腫瘤異質性或先天及獲得性耐藥等原因,患者一般不超過 6 個月即產生索拉非尼耐藥[2],其產生耐藥性的作用機制尚不明確。隨著分子生物的發展,研究者們發現非編碼 RNA(non-coding RNA,ncRNA)在肝癌的發生、發展以及在肝癌索拉非尼耐藥中發揮了重要角色。筆者現將深入探討與肝癌以及肝癌索拉非尼耐藥相關的 ncRNA 的作用機制,為破解肝癌索拉非尼耐藥提供新的見解及展望。
1 ncRNA 簡介
真核基因組被普遍轉錄,但參與轉錄的基因權重僅占約 2% 左右,這些轉錄出的信使 RNA(mRNA)可以直接編碼蛋白質進而參與到細胞的代謝中,余下約 98% 的基因轉錄產物并不編碼蛋白質[3],這類 RNA 被稱為 ncRNA,其種類較多,按其長短可分為長鏈 ncRNA(long ncRNA,lncRNA)和短鏈 ncRNA,目前研究較多的微小 RNA(microRNA,miRNA)即屬于短鏈 ncRNA。起初研究者們認為 ncRNA 只是蛋白合成過程中的副產物,無特殊的生物學功能,只是起到降噪的作用,但隨著 RNA 測序技術和生物信息學的迅猛發展,研究者們發現了 ncRNA 的意義非凡,作為基因調控網絡中的重要關鍵參與者,ncRNA 與其他生物分子一起工作,包括編碼 RNA、DNA 和蛋白質。近年來研究發現,ncRNA 在各種疾病包括心血管疾病[4]、免疫代謝疾病[5]以及各種癌癥如肝癌[6]、肺癌[7]、結腸癌[8]、胰腺癌[9]等發生、發展過程中均起著重要作用;而且近年來研究發現,由于 ncRNA 具有調節多種靶點、細胞增殖、分化、凋亡和發育的能力,其已成為腫瘤發生、發展過程中的關鍵因子,因此,對特定 ncRNA 的上調或下調,可以觸發腫瘤細胞的凋亡,或增強腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。肝癌由于其發病隱匿、病情進展快、手術、化療預后不佳等原因已成為我國主要致死癌癥之一。隨著對 ncRNA 的深入研究,擬通過對 ncRNA 的研究進一步揭示肝癌的發生機制及肝癌索拉非尼耐藥的原理。下面將從短鏈 ncRNA中的 miRNA 及 lncRNA 兩方面對其在肝癌中的發生、發展、診斷、治療以及肝癌索拉非尼耐藥機制方面進行進一步探索。
2 miRNA 在肝癌及肝癌索拉非尼耐藥中的作用
miRNA 是一類長度約 22 個核苷酸的單鏈 RNA 分子,一般情況下,成熟的 miRNA 可以通過與靶向 mRNA 堿基互補配對的方式誘導其產生沉默復合體[10],從而降解或抑制 mRNA 的翻譯過程,這種特殊的生物學特性使得它可以調控多種蛋白的代謝,成熟后的 miRNA 水平的調控在肝癌的發生、發展中起到至關重要的作用。
2.1 miRNA 在肝癌中的作用
miRNA 在肝癌的早期診斷方面,有研究者[11]指出,通過檢測血漿中的 miRNA 如 miR-122、miR-192、miR-21、miR-223、miR-26a、miR-27a 和 miR-801 可以區分健康人、慢性肝炎、肝硬化及肝癌患者,這為臨床醫生和病理學家對肝臟疾病的鑒別診斷提供了潛在的幫助,同時可使錯過了治療窗口的患者從最佳治療中獲益。
在肝癌的形成方面,miRNA 的上調或下調往往伴隨著腫瘤的發生。有研究發現,部分 miRNA 在肝癌的增殖及侵襲過程中表達下調,如一種以微型染色體維護蛋白 2(mini-chromosome maintainance protein 2,MCM2)為靶點的 miR-34a-5p,它在肝癌組織中表達明顯降低,且 miR-34a-5p 和 MCM2 的表達呈負相關,通過 miR-34a-5p 過表達可以抑制肝癌的增殖,該靶點在肝癌的生長過程中起到調節器的作用[12];miR-744 在肝癌中呈低表達,且低表達的 miR-744 與肝癌的淋巴結轉移呈顯著相關,經過進一步研究發現,性別決定區 Y-box 12(SOX12)是 miR-744 的作用靶點,且 miR-744 可以通過靶向 SOX12 來抑制肝臟腫瘤細胞的遷移和侵襲[13];miR-181a-5p 在肝癌中呈低表達,上調 miR-181a-5p 可以靶向抑制早期生長反應因子 1,進而抑制肝癌的增殖[14]。但是也有研究發現,部分 miRNA 在肝癌的增殖及侵襲過程中過表達,如 miR-99b-3p 在肝癌中呈過表達狀態,它的過表達可促進癌細胞的遷移、侵襲及增殖,其還可以靶向原鈣黏附因子 19(PCDH19),負調控肝癌中 PCDH19 的 mRNA 和蛋白質的表達起到致癌的作用[15];還有 miR-18a 可靶向抑制 Bcl2L10(一種抗凋亡蛋白),在體外水平證實了 miR-18a 的高表達可使腫瘤細胞的遷移、侵襲及增殖能力增強[16]。
miRNA 獨特的生物學特點在肝癌的預后中也起到一定的提示作用,如 miRNA221/222 的過表達就預示了肝癌患者預后不良及肝癌的轉移[17]。Li 等[18]通過分析 13 項肝癌研究中的 241 種差異表達的 miRNA,發現其中 137 種上調,104 種下調,提示不同 miRNA 間的生物學功能還有待進一步區分。
以上研究結果提示,miRNA 在肝癌發生、發展過程中起重要作用,通過靶向上調或下調 miRNA 可以抑制肝癌相關基因的表達,進而抑制肝癌的增殖和侵襲,為研究索拉非尼的耐藥機制找到了新的突破方向,從 miRNA 調控水平尋找索拉非尼耐藥機制成為了新的熱點。
2.2 miRNA 在肝癌索拉非尼耐藥中的作用
肝癌的多重耐藥性在很大程度上與 miRNA 密切相關,有許多研究報道 miRNA 通過各種信號途徑參與到了索拉非尼耐藥的過程,miRNA 可以通過調節受體蛋白參與索拉非尼的耐藥,如 miR-122 的下調可靶向激活胰島素樣生長因子 1 受體,進而激活 RAS/RAF/ERK 信號通路,使肝癌細胞產生耐藥性[19];同時在對 miR-93 的研究中發現,高表達的 miR-93 可通過 Met/PI3K/Akt 途徑驅使肝癌細胞增殖、遷徙以及耐藥的產生[20];除上述通路外,索拉非尼還通過 JAK/STAT 信號通路對免疫效應細胞中細胞因子誘導的信號轉導具有脫靶效應的報道也有提及[21]。上述 3 種信號通路是目前較為公認的 3 種參與索拉非尼耐藥的信號通路,提示了 miRNA 在索拉非尼的耐藥過程中至關重要。在此機制的基礎上,研究者們著手研究了從 miRNA 水平使肝癌對索拉非尼重新敏感,Zhang 等[22]指出,miRNA-374b 可通過結合 3′ 非編碼區來降低核內不均一性核糖核蛋白 A1(heterogeneous nuclear ribonucleoproteins A1,hnRNPA1)基因的表達,進而在糖酵解途徑中抑制關鍵酶丙酮酸激酶 2(PKM-2)來使肝癌對索拉非尼耐藥重新敏感[23],類似的結論在 miRNA-199a 中也得到了證實。
miRNA 不僅可以使肝癌細胞耐藥細胞重新敏感,同時還可以增強索拉非尼對肝癌細胞的凋亡作用,Shimizu 等[24]將肝癌細胞暴露于索拉非尼后,let-7 miRNAs 表達的增加明顯促進了索拉非尼對腫瘤細胞的凋亡作用,進一步研究提示,let-7 家族的 miRNAs 可以通過負調節肝癌細胞中 Bcl-xL 來增強索拉非尼的抗癌功效。
盡管研究者們通過研究部分明確了通過調節 miRNA 的表達可以調控肝癌索拉非尼的耐藥,但其結果僅停留在實驗研究階段而未真正投入到臨床藥物的生產中。目前較為先進的藥物 Miraviren(一種靶向 miRNA-122 的抗肝癌藥物)由于其在肝臟中具有良好的遞送及累積性質,也僅開展到二期臨床試驗。可見,從理論到投入生產,miRNA 的抗腫瘤藥物還有很長一段路要走[25]。
3 lncRNA 在肝癌及肝癌索拉非尼耐藥中的作用
lncRNA 的長度一般大于 200 個核苷酸,由于缺乏開放的閱讀框架,所以它無法編碼蛋白質。lncRNA 可以通過多種生物學途徑發揮作用,宏觀上可從遺傳學表達如通過甲基化的方式調控細胞增殖[26];微觀上可分為轉錄水平的調控、轉錄后水平的調控、翻譯及蛋白質定位效應,如 lncRNA 轉錄介導的轉錄干擾抑制絲氨酸的生物合成[27],lncRNA 被某些 RNase 酶分解成更小的 RNA,如 lncRNA H19 與 HongrES2 進行轉錄后調控等[28]。lncRNA 在肝癌中的發生、發展、診斷、治療以及肝癌索拉非尼耐藥機制中的關系如何呢?
3.1 lncRNA 在肝癌中的作用
lncRNA 在肝癌的診斷方面具有相當大的價值。有研究[29]指出,通過檢測血清中 lncRNA-p21 的表達可以鑒別乙型肝炎(簡稱“乙肝”)病毒感染、乙肝肝硬化及乙肝病毒相關性肝癌和酒精性肝病,同時 lncRNA-p21 還可以作為鑒別原發性肝癌與轉移性肝癌的潛在生物學標志;Zhang 等[30]報道,通過 lncRNA 與 miRNA 聯合分析的方法用以識別更高可信度的癌癥生物標志物,這在患者的早期治療上有著巨大的指導意義,可在病程早期及時進行干預,提高預后。
研究 lncRNA 作用機理的另一大價值就在于它對攻克腫瘤有不可替代的作用。在肝癌的形成方面,研究者們發現 lncRNA 的上調往往伴隨著腫瘤的發生及轉移,如 lncRNA HOXD-AS1 在肝癌中上調,與肝癌患者組織學分布呈正相關,且沉默的 lncRNA HOXD-AS1 可通過調節 Bcl-2 與 Bax 來誘導腫瘤細胞的凋亡[31];轉化生長因子 β1(transforminggrowth factor β1,TGF-β1)是一種中央通路,參與各種腫瘤的激活及轉移,如 lncRNA snaR 以 TGF-β1 為靶點,其過表達與腫瘤大小之間無明顯相關性,但 lncRNA snaR 的過表達促進了 TGF-β1 的表達,使得肝癌細胞發生轉移,提示 lncRNA snaR 的過表達可能增強了肝癌的轉移及侵襲能力[32]。
lncRNA DCST1-AS1 作為肝癌的致癌因子,通過調節 Akt/mTOR 信號級聯反應促進細胞增殖和侵襲,抑制細胞凋亡和自噬,其在肝癌組織和細胞中均被證實為高表達,同時其高表達與預后不良顯著相關[33]。
lncRNA 也有抑制肝癌的功能,如在肝癌中 lncRNA TSLNC8 的表達下降,其表達下調與腫瘤惡質性存在明顯的相關性,且上調的 lncRNA TSLNC8 表達可以通過 IL-6/STAT3 途徑起到抑癌作用,這一結論在體內外水平都得到了證實[34]。
以上研究結果提示,lncRNA 與 miRNA 相似,其在癌癥的進展中也起到雙面作用。不過在文獻檢索過程中發現,lncRNA snaR 的過表達可以抑制宮頸鱗狀細胞癌的遷徙[35],但卻增加了肝癌的遷徙風險,可見任何 lncRNA 都不是單一功能,基因調控是一張大網,決不能顧此失彼。
3.2 lncRNA 在肝癌索拉非尼耐藥中的作用
肝癌索拉非尼耐藥性是它惡質性的一種表現,它的發生涉及各種生物途徑。Jin 等[36]通過腫瘤內遞送 lncRNA TUC338 的分析方法分析了體內索拉非尼耐藥的肝癌細胞時發現,敲低 lncRNA TUC338 可使 RASAL1 的表達增加,此時可以增加肝癌對索拉非尼治療反應的敏感性,同時伴隨著 RASAL1 的表達增加,腫瘤內遞送 siTUC338 還可以使耐藥的腫瘤細胞重新獲得敏感性,這些發現提供了直接證據表明 TUC338/RASAL1 軸可能在索拉非尼對肝癌細胞的抗性中發揮重要作用。
lncRNA 參與耐藥的另一機制之一就是與其他 RNA(如 miRNA)形成調控網絡。如有研究[37]發現,索拉非尼誘導 miR-21 易位至細胞核,促進位于 11q12.3 號染色體的 lncRNA SNHG1 基因表達,使 SLC3A2(一種次級淋巴組織趨化因子)表達上調,導致 Akt 通路激活,從而使得肝癌細胞對索拉非尼產生耐藥,相反地,下調 lncRNA SNHG1 基因表達后 Akt 通路被抑制,使得索拉非尼耐藥細胞重新獲得了藥物治療反應的敏感性,結果提示,lncRNA SNHG1 受 miR-21 的正調控產生肝癌索拉非尼耐藥;與此同時,Zhang 等[38]在研究 lncRNA SNHG3 基因時發現,lncRNA SNHG3 基因可能通過參與 miRNA128/CD151 反饋環的抑制來誘導肝癌的上皮間質轉化,進而促進其對索拉非尼耐藥性的產生,并且可能激活磷脂酰肌醇 3 激酶信號轉導通路,從而起到作為 miRNA 的內源性競爭物的作用。相似地,lncRNA FOXD2-AS1 可以通過調控跨膜蛋白 9 的表達,作為 miR-150-5p 的競爭性內源性 RNA 參與到肝癌索拉非尼的耐藥中[39]。
以上研究結果提示,lncRNA 與 miRNA 間存在著非常緊密的聯系,兩者間的調控關系也存在著協同與競爭,因此,目前有研究者[40]根據此機制合成了一種人工lncRNA,它可以同時靶向對應多種參與肝癌索拉非尼耐藥中的 miRNA,包括 miRNA-21、miRNA-153、miRNA-216a、miRNA-10a-5p、miRNA-217 及 miRNA-494 這 6 種在肝癌耐藥中上調的 miRNA,經驗證,它們可以有效抑制索拉非尼耐藥細胞的增殖,同時誘導其凋亡,該結果有望為克服肝癌索拉非尼耐藥的治療提供新的希望及策略。
4 小結與展望
目前 ncRNA 與肝癌及索拉非尼耐藥的研究已成為熱點,但仍有一些問題亟待解決。第一,需要更多的體內外實驗來證明 ncRNA 與肝癌及索拉非尼耐藥基因的信號傳導關系,使耐藥機制更加具有說服力;第二,為了獲取更加完善的肝癌及索拉非尼耐藥機制,需要多次試驗不同 ncRNA 與肝癌進展及索拉非尼耐藥的作用關系;第三,目前最大的挑戰是如何合成一種有效的、安全的、可以靶向作用于肝癌耐藥細胞的 ncRNA 并能順利通過人體試驗。不可否認,ncRNA 為我們了解肝癌及逆轉索拉非尼耐藥打開了新的大門,研究發現與肝癌及索拉非尼耐藥相關 ncRNA 的功能并闡明其分子作用機制,為肝癌的分子治療提供新的方法及策略。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們無相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:譚剛負責論文定稿和聯絡;馮皓男及李子一負責資料的查閱與文章的撰寫。
肝細胞癌(以下簡稱“肝癌”)是原發性肝癌中最常見的病理類型,據 2018 年全球癌癥統計數據[1]顯示,每年全球約有 84 萬人罹患肝癌,而死亡人數卻高達 78 萬,其中大多數發生于發展中國家,且男性患病率是女性的 2~3 倍。雖然肝癌在綜合治療上取得了可觀的進展,但總體預后并不樂觀。目前肝癌的治療主要還是以手術切除為主,這更是早期肝癌患者的首選,但預后仍然較差,而對于晚期肝癌患者通常失去手術機會,盡管可以輔以化療、介入等治療手段,其生存率仍不容樂觀。索拉非尼作為一種多激酶受體抑制劑,用于失去手術機會的晚期肝癌患者,可平均延長其約 3 個月的生存期,但由于腫瘤異質性或先天及獲得性耐藥等原因,患者一般不超過 6 個月即產生索拉非尼耐藥[2],其產生耐藥性的作用機制尚不明確。隨著分子生物的發展,研究者們發現非編碼 RNA(non-coding RNA,ncRNA)在肝癌的發生、發展以及在肝癌索拉非尼耐藥中發揮了重要角色。筆者現將深入探討與肝癌以及肝癌索拉非尼耐藥相關的 ncRNA 的作用機制,為破解肝癌索拉非尼耐藥提供新的見解及展望。
1 ncRNA 簡介
真核基因組被普遍轉錄,但參與轉錄的基因權重僅占約 2% 左右,這些轉錄出的信使 RNA(mRNA)可以直接編碼蛋白質進而參與到細胞的代謝中,余下約 98% 的基因轉錄產物并不編碼蛋白質[3],這類 RNA 被稱為 ncRNA,其種類較多,按其長短可分為長鏈 ncRNA(long ncRNA,lncRNA)和短鏈 ncRNA,目前研究較多的微小 RNA(microRNA,miRNA)即屬于短鏈 ncRNA。起初研究者們認為 ncRNA 只是蛋白合成過程中的副產物,無特殊的生物學功能,只是起到降噪的作用,但隨著 RNA 測序技術和生物信息學的迅猛發展,研究者們發現了 ncRNA 的意義非凡,作為基因調控網絡中的重要關鍵參與者,ncRNA 與其他生物分子一起工作,包括編碼 RNA、DNA 和蛋白質。近年來研究發現,ncRNA 在各種疾病包括心血管疾病[4]、免疫代謝疾病[5]以及各種癌癥如肝癌[6]、肺癌[7]、結腸癌[8]、胰腺癌[9]等發生、發展過程中均起著重要作用;而且近年來研究發現,由于 ncRNA 具有調節多種靶點、細胞增殖、分化、凋亡和發育的能力,其已成為腫瘤發生、發展過程中的關鍵因子,因此,對特定 ncRNA 的上調或下調,可以觸發腫瘤細胞的凋亡,或增強腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。肝癌由于其發病隱匿、病情進展快、手術、化療預后不佳等原因已成為我國主要致死癌癥之一。隨著對 ncRNA 的深入研究,擬通過對 ncRNA 的研究進一步揭示肝癌的發生機制及肝癌索拉非尼耐藥的原理。下面將從短鏈 ncRNA中的 miRNA 及 lncRNA 兩方面對其在肝癌中的發生、發展、診斷、治療以及肝癌索拉非尼耐藥機制方面進行進一步探索。
2 miRNA 在肝癌及肝癌索拉非尼耐藥中的作用
miRNA 是一類長度約 22 個核苷酸的單鏈 RNA 分子,一般情況下,成熟的 miRNA 可以通過與靶向 mRNA 堿基互補配對的方式誘導其產生沉默復合體[10],從而降解或抑制 mRNA 的翻譯過程,這種特殊的生物學特性使得它可以調控多種蛋白的代謝,成熟后的 miRNA 水平的調控在肝癌的發生、發展中起到至關重要的作用。
2.1 miRNA 在肝癌中的作用
miRNA 在肝癌的早期診斷方面,有研究者[11]指出,通過檢測血漿中的 miRNA 如 miR-122、miR-192、miR-21、miR-223、miR-26a、miR-27a 和 miR-801 可以區分健康人、慢性肝炎、肝硬化及肝癌患者,這為臨床醫生和病理學家對肝臟疾病的鑒別診斷提供了潛在的幫助,同時可使錯過了治療窗口的患者從最佳治療中獲益。
在肝癌的形成方面,miRNA 的上調或下調往往伴隨著腫瘤的發生。有研究發現,部分 miRNA 在肝癌的增殖及侵襲過程中表達下調,如一種以微型染色體維護蛋白 2(mini-chromosome maintainance protein 2,MCM2)為靶點的 miR-34a-5p,它在肝癌組織中表達明顯降低,且 miR-34a-5p 和 MCM2 的表達呈負相關,通過 miR-34a-5p 過表達可以抑制肝癌的增殖,該靶點在肝癌的生長過程中起到調節器的作用[12];miR-744 在肝癌中呈低表達,且低表達的 miR-744 與肝癌的淋巴結轉移呈顯著相關,經過進一步研究發現,性別決定區 Y-box 12(SOX12)是 miR-744 的作用靶點,且 miR-744 可以通過靶向 SOX12 來抑制肝臟腫瘤細胞的遷移和侵襲[13];miR-181a-5p 在肝癌中呈低表達,上調 miR-181a-5p 可以靶向抑制早期生長反應因子 1,進而抑制肝癌的增殖[14]。但是也有研究發現,部分 miRNA 在肝癌的增殖及侵襲過程中過表達,如 miR-99b-3p 在肝癌中呈過表達狀態,它的過表達可促進癌細胞的遷移、侵襲及增殖,其還可以靶向原鈣黏附因子 19(PCDH19),負調控肝癌中 PCDH19 的 mRNA 和蛋白質的表達起到致癌的作用[15];還有 miR-18a 可靶向抑制 Bcl2L10(一種抗凋亡蛋白),在體外水平證實了 miR-18a 的高表達可使腫瘤細胞的遷移、侵襲及增殖能力增強[16]。
miRNA 獨特的生物學特點在肝癌的預后中也起到一定的提示作用,如 miRNA221/222 的過表達就預示了肝癌患者預后不良及肝癌的轉移[17]。Li 等[18]通過分析 13 項肝癌研究中的 241 種差異表達的 miRNA,發現其中 137 種上調,104 種下調,提示不同 miRNA 間的生物學功能還有待進一步區分。
以上研究結果提示,miRNA 在肝癌發生、發展過程中起重要作用,通過靶向上調或下調 miRNA 可以抑制肝癌相關基因的表達,進而抑制肝癌的增殖和侵襲,為研究索拉非尼的耐藥機制找到了新的突破方向,從 miRNA 調控水平尋找索拉非尼耐藥機制成為了新的熱點。
2.2 miRNA 在肝癌索拉非尼耐藥中的作用
肝癌的多重耐藥性在很大程度上與 miRNA 密切相關,有許多研究報道 miRNA 通過各種信號途徑參與到了索拉非尼耐藥的過程,miRNA 可以通過調節受體蛋白參與索拉非尼的耐藥,如 miR-122 的下調可靶向激活胰島素樣生長因子 1 受體,進而激活 RAS/RAF/ERK 信號通路,使肝癌細胞產生耐藥性[19];同時在對 miR-93 的研究中發現,高表達的 miR-93 可通過 Met/PI3K/Akt 途徑驅使肝癌細胞增殖、遷徙以及耐藥的產生[20];除上述通路外,索拉非尼還通過 JAK/STAT 信號通路對免疫效應細胞中細胞因子誘導的信號轉導具有脫靶效應的報道也有提及[21]。上述 3 種信號通路是目前較為公認的 3 種參與索拉非尼耐藥的信號通路,提示了 miRNA 在索拉非尼的耐藥過程中至關重要。在此機制的基礎上,研究者們著手研究了從 miRNA 水平使肝癌對索拉非尼重新敏感,Zhang 等[22]指出,miRNA-374b 可通過結合 3′ 非編碼區來降低核內不均一性核糖核蛋白 A1(heterogeneous nuclear ribonucleoproteins A1,hnRNPA1)基因的表達,進而在糖酵解途徑中抑制關鍵酶丙酮酸激酶 2(PKM-2)來使肝癌對索拉非尼耐藥重新敏感[23],類似的結論在 miRNA-199a 中也得到了證實。
miRNA 不僅可以使肝癌細胞耐藥細胞重新敏感,同時還可以增強索拉非尼對肝癌細胞的凋亡作用,Shimizu 等[24]將肝癌細胞暴露于索拉非尼后,let-7 miRNAs 表達的增加明顯促進了索拉非尼對腫瘤細胞的凋亡作用,進一步研究提示,let-7 家族的 miRNAs 可以通過負調節肝癌細胞中 Bcl-xL 來增強索拉非尼的抗癌功效。
盡管研究者們通過研究部分明確了通過調節 miRNA 的表達可以調控肝癌索拉非尼的耐藥,但其結果僅停留在實驗研究階段而未真正投入到臨床藥物的生產中。目前較為先進的藥物 Miraviren(一種靶向 miRNA-122 的抗肝癌藥物)由于其在肝臟中具有良好的遞送及累積性質,也僅開展到二期臨床試驗。可見,從理論到投入生產,miRNA 的抗腫瘤藥物還有很長一段路要走[25]。
3 lncRNA 在肝癌及肝癌索拉非尼耐藥中的作用
lncRNA 的長度一般大于 200 個核苷酸,由于缺乏開放的閱讀框架,所以它無法編碼蛋白質。lncRNA 可以通過多種生物學途徑發揮作用,宏觀上可從遺傳學表達如通過甲基化的方式調控細胞增殖[26];微觀上可分為轉錄水平的調控、轉錄后水平的調控、翻譯及蛋白質定位效應,如 lncRNA 轉錄介導的轉錄干擾抑制絲氨酸的生物合成[27],lncRNA 被某些 RNase 酶分解成更小的 RNA,如 lncRNA H19 與 HongrES2 進行轉錄后調控等[28]。lncRNA 在肝癌中的發生、發展、診斷、治療以及肝癌索拉非尼耐藥機制中的關系如何呢?
3.1 lncRNA 在肝癌中的作用
lncRNA 在肝癌的診斷方面具有相當大的價值。有研究[29]指出,通過檢測血清中 lncRNA-p21 的表達可以鑒別乙型肝炎(簡稱“乙肝”)病毒感染、乙肝肝硬化及乙肝病毒相關性肝癌和酒精性肝病,同時 lncRNA-p21 還可以作為鑒別原發性肝癌與轉移性肝癌的潛在生物學標志;Zhang 等[30]報道,通過 lncRNA 與 miRNA 聯合分析的方法用以識別更高可信度的癌癥生物標志物,這在患者的早期治療上有著巨大的指導意義,可在病程早期及時進行干預,提高預后。
研究 lncRNA 作用機理的另一大價值就在于它對攻克腫瘤有不可替代的作用。在肝癌的形成方面,研究者們發現 lncRNA 的上調往往伴隨著腫瘤的發生及轉移,如 lncRNA HOXD-AS1 在肝癌中上調,與肝癌患者組織學分布呈正相關,且沉默的 lncRNA HOXD-AS1 可通過調節 Bcl-2 與 Bax 來誘導腫瘤細胞的凋亡[31];轉化生長因子 β1(transforminggrowth factor β1,TGF-β1)是一種中央通路,參與各種腫瘤的激活及轉移,如 lncRNA snaR 以 TGF-β1 為靶點,其過表達與腫瘤大小之間無明顯相關性,但 lncRNA snaR 的過表達促進了 TGF-β1 的表達,使得肝癌細胞發生轉移,提示 lncRNA snaR 的過表達可能增強了肝癌的轉移及侵襲能力[32]。
lncRNA DCST1-AS1 作為肝癌的致癌因子,通過調節 Akt/mTOR 信號級聯反應促進細胞增殖和侵襲,抑制細胞凋亡和自噬,其在肝癌組織和細胞中均被證實為高表達,同時其高表達與預后不良顯著相關[33]。
lncRNA 也有抑制肝癌的功能,如在肝癌中 lncRNA TSLNC8 的表達下降,其表達下調與腫瘤惡質性存在明顯的相關性,且上調的 lncRNA TSLNC8 表達可以通過 IL-6/STAT3 途徑起到抑癌作用,這一結論在體內外水平都得到了證實[34]。
以上研究結果提示,lncRNA 與 miRNA 相似,其在癌癥的進展中也起到雙面作用。不過在文獻檢索過程中發現,lncRNA snaR 的過表達可以抑制宮頸鱗狀細胞癌的遷徙[35],但卻增加了肝癌的遷徙風險,可見任何 lncRNA 都不是單一功能,基因調控是一張大網,決不能顧此失彼。
3.2 lncRNA 在肝癌索拉非尼耐藥中的作用
肝癌索拉非尼耐藥性是它惡質性的一種表現,它的發生涉及各種生物途徑。Jin 等[36]通過腫瘤內遞送 lncRNA TUC338 的分析方法分析了體內索拉非尼耐藥的肝癌細胞時發現,敲低 lncRNA TUC338 可使 RASAL1 的表達增加,此時可以增加肝癌對索拉非尼治療反應的敏感性,同時伴隨著 RASAL1 的表達增加,腫瘤內遞送 siTUC338 還可以使耐藥的腫瘤細胞重新獲得敏感性,這些發現提供了直接證據表明 TUC338/RASAL1 軸可能在索拉非尼對肝癌細胞的抗性中發揮重要作用。
lncRNA 參與耐藥的另一機制之一就是與其他 RNA(如 miRNA)形成調控網絡。如有研究[37]發現,索拉非尼誘導 miR-21 易位至細胞核,促進位于 11q12.3 號染色體的 lncRNA SNHG1 基因表達,使 SLC3A2(一種次級淋巴組織趨化因子)表達上調,導致 Akt 通路激活,從而使得肝癌細胞對索拉非尼產生耐藥,相反地,下調 lncRNA SNHG1 基因表達后 Akt 通路被抑制,使得索拉非尼耐藥細胞重新獲得了藥物治療反應的敏感性,結果提示,lncRNA SNHG1 受 miR-21 的正調控產生肝癌索拉非尼耐藥;與此同時,Zhang 等[38]在研究 lncRNA SNHG3 基因時發現,lncRNA SNHG3 基因可能通過參與 miRNA128/CD151 反饋環的抑制來誘導肝癌的上皮間質轉化,進而促進其對索拉非尼耐藥性的產生,并且可能激活磷脂酰肌醇 3 激酶信號轉導通路,從而起到作為 miRNA 的內源性競爭物的作用。相似地,lncRNA FOXD2-AS1 可以通過調控跨膜蛋白 9 的表達,作為 miR-150-5p 的競爭性內源性 RNA 參與到肝癌索拉非尼的耐藥中[39]。
以上研究結果提示,lncRNA 與 miRNA 間存在著非常緊密的聯系,兩者間的調控關系也存在著協同與競爭,因此,目前有研究者[40]根據此機制合成了一種人工lncRNA,它可以同時靶向對應多種參與肝癌索拉非尼耐藥中的 miRNA,包括 miRNA-21、miRNA-153、miRNA-216a、miRNA-10a-5p、miRNA-217 及 miRNA-494 這 6 種在肝癌耐藥中上調的 miRNA,經驗證,它們可以有效抑制索拉非尼耐藥細胞的增殖,同時誘導其凋亡,該結果有望為克服肝癌索拉非尼耐藥的治療提供新的希望及策略。
4 小結與展望
目前 ncRNA 與肝癌及索拉非尼耐藥的研究已成為熱點,但仍有一些問題亟待解決。第一,需要更多的體內外實驗來證明 ncRNA 與肝癌及索拉非尼耐藥基因的信號傳導關系,使耐藥機制更加具有說服力;第二,為了獲取更加完善的肝癌及索拉非尼耐藥機制,需要多次試驗不同 ncRNA 與肝癌進展及索拉非尼耐藥的作用關系;第三,目前最大的挑戰是如何合成一種有效的、安全的、可以靶向作用于肝癌耐藥細胞的 ncRNA 并能順利通過人體試驗。不可否認,ncRNA 為我們了解肝癌及逆轉索拉非尼耐藥打開了新的大門,研究發現與肝癌及索拉非尼耐藥相關 ncRNA 的功能并闡明其分子作用機制,為肝癌的分子治療提供新的方法及策略。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們無相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:譚剛負責論文定稿和聯絡;馮皓男及李子一負責資料的查閱與文章的撰寫。