LncRNA与胃肠道肿瘤化疗耐药的研究进展

孙丽娜 赵晓迪 综述 卢瑗瑗 王 新 审校

LncRNA与胃肠道肿瘤化疗耐药的研究进展

孙丽娜 赵晓迪 综述 卢瑗瑗 王 新 审校

胃肠道肿瘤化疗耐药使得许多患者治疗失败，而其机制不清。随着长链非编码RNA(Long non-coding RNA，LncRNA)被发现可在转录、转录后及表观遗传学等多个方面调控机体的病理生理过程，许多研究发现LncRNA与胃肠道肿瘤耐药也密切相关。LncRNA不仅与肿瘤的十大特征有着密切联系，并且可通过影响药物转运体，以竞争内源性RNA的作用方式，影响肿瘤细胞凋亡和调节上皮间质转化等过程调控胃肠道肿瘤耐药。本文就近年来发现的与胃肠道肿瘤耐药相关的LncRNA及其参与胃肠道耐药的机制作一综述。

LncRNA；胃肠道肿瘤；胃癌；结直肠癌；耐药

胃肠道肿瘤包括食管癌、胃癌、结直肠癌等，在恶性肿瘤中发病率及死亡率均较高。最新的统计数据表明中国人群中食管癌、胃癌、结直肠癌的发病率和死亡率均居恶性肿瘤的前五位[1]。食管癌低T阶段(TM)生存率在50%以上，发生远处转移患者五年生存率只有6%[2]；胃癌早期五年生存率患者约为70%～95%，而远处转移患者五年生存率仅为20%～30%[3]；早期结肠癌和直肠癌的五年生存率分别为91.1%、88.2%，发生远处转移其五年生存率只有13.3%、14%[4]。

目前手术切除是胃肠道肿瘤的主要治疗措施，但是发生转移患者手术效果差。虽然以氟尿嘧啶、顺铂、紫杉醇、奥沙利铂等药物组成的化疗方案在提高转移性胃肠道肿瘤患者的生存期方面发挥了积极作用，但是肿瘤化疗药物耐药的出现使得患者化疗失败，并且进一步发生肿瘤远处转移、复发，使得患者生活质量下降，生存期缩短。目前研究发现肿瘤耐药的发生涉及多种机制，比如影响药物转运体系、DNA损伤修复、逃脱细胞死亡等[5]，但是这些机制的揭示仍然不能有效地解决临床耐药问题。随着长链非编码RNA(Long noncoding RNA，LncRNA)被发现不再是转录“噪音”，越来越多的研究也发现LncRNA在胃肠道肿瘤化疗耐药中发挥了重要作用，其通过与核酸或者蛋白相互作用，以序列特异及结构特异的方式在多个水平参与调控基因表达[6]。本文就近年来LncRNA与胃肠道肿瘤化疗耐药的相关研究做一综述，为胃肠道肿瘤化疗耐药后续研究的开展提供参考。

1 LncRNA概述

LncRNA是指长度在200 nt以上且不具有蛋白编码功能的转录本，可通过两种方式产生：蛋白编码基因序列蜕变成非编码基因，或者随转座因子序列的插入而产生[6]。LncRNA大多在核内由RNA聚合酶Ⅱ转录，转录完成后，同mRNA一起，一些LncRNA被释放入胞浆，同时大多数转录本仍然留在核内，最后LncRNA形成稳定的三维立体结构发挥功能。目前的观点认为，可根据LncRNA基因组的起源及与蛋白编码基因的联系，将其分为7类：正义LncRNA、反义LncRNA、双向LncRNA、内含子LncRNA、基因间LncRNA、增强子RNA以及环状RNA[7]。研究发现LncRNA的序列保守性差于蛋白编码基因和microRNA，但优于内含子和基因间区，其与DNA、RNA及蛋白相互作用的二级结构的保守性优于一级结构，二级结构的保守性更加决定了LncRNA功能的重要性。此外，研究发现虽然LncRNA的数量比mRNA少，但是LncRNA的表达更具有细胞特异性。

目前认为，LncRNA主要通过以下方式调控细胞的生命活动：(1)转录水平：LncRNA的表达水平低，与其临近基因表达量相似。与调节染色体的蛋白不同，LncRNA发挥作用不必入核，多以顺式调节方式发挥作用。例如酵母SER3基因的表达受到LncRNA SRG1的调控，SRG1的3′端存在SER3基因启动子的调控序列，SRG1成熟后可阻止SER3基因的抑制作用[8]。由于LncRNA可以来源于增强子，故其也有增强子样的作用；(2)转录后水平：LncRNA也可在胞浆参与调节mRNA。研究证明LncRNA TINCR对表皮的分化调控至关重要，其与STAU1相互作用形成复合物，维持mRNA的稳定性[7]；(3)表观遗传学调控：LncRNA H19和Xist分别参与两个重要的表观遗传学基因沉默现象：基因印记及X染色体失活。目前认为，LncRNA参与表观遗传学调控的机制可能是一种选择性应激反应，以加强哺乳动物基因印记的演进[8]；(4)信号分子组装平台：LncRNA也被认为在多种生物学信号事件中为信号分子的组装提供了一个平台，并且由其精确控制，对于信号分子的动力学修饰及相互作用至关重要[9]；(5)定位功能：LncRNA可作为地址编码的重要成分，使得蛋白复合物、基因以及染色体被转运到正确的位置发挥其活化或灭活效应[6]。

2 LncRNA与胃肠道肿瘤耐药

随着LncRNA研究的深入，发现其在肿瘤耐药中发挥了重大作用。LncRNA与胃肠道肿瘤化疗耐药相关性的研究如表1所示。研究者们通过高通量筛选的方式获得与耐药相关的LncRNA，并进一步进行相关机制的研究[11-16]。在胃肠道肿瘤中，LncRNA和胃癌及结直肠癌耐药的研究较多，对胃癌的研究多集中在多药耐药(Multidrug-resistance，MDR)方面，尤其是阿霉素、顺铂及氟尿嘧啶的耐药。文献报道LncRNA影响耐药的机制包括：调节DNA损伤和细胞周期、影响药物转运体系、干扰药物代谢、影响肿瘤细胞凋亡以及调节上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)等[9]，LncRNA对胃肠道肿瘤耐药影响的机制既有与上述机制的相似之处也有其独特的方面。

2.1 影响药物转运体

ATP结合盒超家族成员(ATP-binding cassette，ABC)是影响化疗药物敏感性的重要药物转运体，其对MDR的影响尤其突出[10]。在胃肠道肿瘤中，LncRNA可通过调节ABC超家族蛋白的表达调控肿瘤化疗耐药。研究发现LncRNA ANRIL在顺铂和5-氟尿嘧啶耐药的胃癌组织及细胞中均表达上调，抑制ANRIL可逆转顺铂和5-氟尿嘧啶的耐药，其作用是通过减少多药耐药相关蛋白MDR1及MRP1的表达而实现，并且回归分析发现ANRIL的表达与MDR相关蛋白的表达呈正相关[11]；LncRNA PVT1与顺铂耐药的发生有关，抑制PVT1表达可逆转胃癌细胞对顺铂耐药，PVT1介导顺铂耐药的发生可能是通过调节mTOR/HIF-1/P-gp信号通路以及MRP1实现[12]；LncRNA MRUL在胃癌中是一种MDR相关LncRNA，MRUL通过促进细胞膜P-糖蛋白(P-gp)的表达导致相关化疗药物外排增多、摄入减少从而促进MDR形成，抑制MRUL可提高P-gp相关化疗药物的化疗敏感性，研究还发现MRUL在调节P-gp表达方面可发挥增强子样的作用[13-14]。在结直肠癌中，LncRNA CCAL能够诱导以5-氟尿嘧啶为基础的化疗方案发生MDR，其作用是通过抑制AP-2α活性而活化Wnt/β-catenin信号通路，从而上调MDR1/P-gp表达[15]。

表1 胃肠道肿瘤耐药相关LncRNA研究

Note：MDR.Multidrug-resistantance；GC.Gastric cancer；CRC.Colorectal cancer；ESCC.Esophageal squamous cell carcinoma.

2.2 作为竞争性内源RNA(Competing endogenous RNA，ceRNA)作用

ceRNA是通过竞争性结合microRNA而相互调控的转录本，包括microRNA、LncRNA、伪RNA以及循环RNA[17]。近期的研究也发现ceRNA的相互作用参与调控了肿瘤的恶性表型[23]。研究发现LncRNA UCA1在胃癌耐药细胞中高表达，UCA1可竞争性结合let-7，降低let-7对耐药相关基因HMGA2的抑制，从而使得HMGA2表达升高，肿瘤细胞凋亡减少，最终形成胃癌MDR[18]；UCA1也可通过竞争性结合miR-27b而调控胃癌多药耐药[19]。而UCA1在结直肠癌中上调可通过竞争性结合miR-204-5p以调控miR-204-5p靶基因CREB1/BCL2/RAB22A而介导MDR[20]。此外，LncRNA H19通过竞争性结合miR-138和miR-200a抑制其靶基因Vimentin、ZEB1及ZEB2的表达，从而调控结直肠癌对氨甲喋呤的敏感性[21]；Linc00152可竞争性结合miR-193a-3p并进一步调控ERBB4/Akt信号轴从而介导结肠癌奥沙利铂化疗的敏感性[22]。

2.3 影响肿瘤细胞凋亡

由于一些肿瘤化疗药物是通过诱导凋亡而抑制肿瘤细胞的生长，所以凋亡调节失控也可引起耐药的发生[23]。研究发现LncRNA UCA1通过影响凋亡通路调节胃癌阿霉素化疗耐药，沉默UCA1的表达可通过上调PARP蛋白表达、抑制抗凋亡蛋白Bcl-2表达而促进阿霉素诱导的胃癌细胞凋亡[24]。在结直肠癌中，LncRNA CUDR能够通过抑制药物诱导的凋亡而诱导阿霉素耐药，其对Caspase-3依赖的凋亡抑制发挥了主要作用[25]。

2.4 调节EMT

当细胞发生EMT时，失去细胞极性及细胞间黏附作用，有助于耐药的发生[26]；近年来随着肿瘤干细胞的深入研究，发现EMT与肿瘤干细胞的生物学表型密切相关，而肿瘤干细胞被认为是对药物高度耐药的一群细胞[27]。研究发现过表达LncRNA LEIGC可抑制胃癌生长和细胞增殖，提高胃癌细胞对5-氟尿嘧啶化疗的敏感性，其作用是通过抑制EMT过程发挥作用[15]。在结直肠癌中，下调LncRNA HOTAIR后LoVo细胞对5-氟尿嘧啶的耐药性下降，其作用机制为上调E-cadherin且下调Vimentin的表达[32]。LncRNA是否通过EMT参与胃肠道肿瘤干细胞化疗耐药还有待进一步研究。

3 小结与展望

虽然以氟尿嘧啶为主的化疗方案在延长胃肠道肿瘤患者的生存期方面发挥了积极的作用，但是其逐渐出现的耐药使得许多患者化疗失败，而化疗耐药的原因仍然不明。目前的一些研究揭示了LncRNA可能通过多种途径参与胃肠道肿瘤耐药的形成，但是LncRNA与胃肠道肿瘤耐药的研究仍然存在着一些问题及诸多挑战：(1)新LncRNA的确立需要进一步确定其是否具有蛋白编码功能，因为一些被分在非编码分子的LncRNA具有编码的功能；(2)虽然LncRNA具有明显的细胞特异性，而且序列保守性也优于内含子和基因间区，但是因序列保守性差于蛋白编码基因和microRNA，故其临床转化研究进展困难，在细胞及动物模型中验证成功的LncRNA不一定能转化到临床；(3)在对LncRNA的研究中，功能获得和缺失实验所使用的慢病毒工具LncRNA序列为非特异插入，但是LncRNA位置对功能的影响较大，故研究假阳性较多；(4)LncRNA与胃肠道肿瘤耐药关系的研究所使用的研究材料多为永生化的细胞及诱导耐药的细胞系，并未在临床耐药前后或耐药与敏感病人的标本中进行检测，不能很好地支持临床应用研究的开展；(5)虽然与胃肠道肿瘤耐药的LncRNA被发现得越来越多，但是其确切的机制研究仍处于初级阶段，LncRNA能否作为靶向治疗逆转胃肠道肿瘤耐药仍然面临重大挑战。尽管如此，随着LncRNA相关研究的深入以及研究方法的完善，LncRNA与肿瘤耐药的关系将逐渐被阐明，其临床应用价值也将逐步得到检验，有望为解决胃肠道肿瘤患者的化疗耐药问题提供新的可能。

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ResearchprogressofLncRNAandchemotherapyresistanceingastrointestinalneoplasms

SUNLina，ZHAOXiaodi，LUYuanyuan，WANGXin

State key laboratory of cancer biology，Xijing Hospital of Digestive Disease，Forth Military Medical University，Xi′an 710032，China

Gastrointestinal tumor chemotherapy resistance makes many patients be fail treatment，and its mechanism is unclear.The long-chain non-coding RNA(LncRNA)was found in the transcription，transcription and epigenetic，and other aspects of the regulation of the pathophysiology of the body.Many studies have found that LncRNA is also closely related to gastrointestinal cancer resistance drugs.LncRNA is not only closely related to the ten characteristics of the tumor，but it also regulates gastrointestinal cancer resistance by the impact of drug transporter，competitive endogenous RNA in the way of action，affecting tumor cell apoptosis，and regulating epithelial mesenchymal transition process.This article will review gastrointestinal cancer-related LncRNA and its participation in gastrointestinal resistance mechanism.

LncRNA；Gastrointestinal neoplasms；Gastric cancer；Colorectal cancer；Chemodrug resistance

国家自然科学基金(81472701；81572929)

肿瘤生物学国家重点实验室、第四军医大学西京消化病医院(西安 710032)

孙丽娜，女，(1991-)，硕士研究生在读，从事胃肠道肿瘤的研究。

王新，E-mail：wangx@fmmu.edu.cn

R735

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.05.012

(收稿：2017-03-04)