长链非编码RNA与HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药研究进展

曹 玮，陈小松，沈坤炜

（上海交通大学医学院附属瑞金医院外科 乳腺疾病诊治中心，上海 200025）

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一，占女性恶性肿瘤相关年死亡人数的第2位[1]。20%～25%的浸润性乳腺癌为HER2阳性，恶性程度高，预后较差[2-3]。曲妥珠单抗是针对HER2的人源化单克隆抗体，可显著改善HER2阳性乳腺癌病人的预后[4]。但部分HER2阳性乳腺癌病人存在对曲妥珠单抗治疗的原发或继发耐药，临床亟需耐药的预测指标以及已转耐药的有效治疗方法。既往研究显示，长链非编码RNA(long noncoding RNA,LncRNA)与乳腺癌的发生、发展及耐药相关。研究曲妥珠单抗耐药相关LncRNA及其作用机制可为逆转曲妥珠单抗耐药提供新的思路，指导HER2阳性乳腺癌的进一步临床治疗。本文就HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗的耐药机制及其与LncRNA之间的研究进展作一综述。

曲妥珠单抗耐药机制与LncRNA分子机制

曲妥珠单抗原发性耐药定义为，HER2阳性晚期乳腺癌病人接受曲妥珠单抗一线治疗8～12周内出现疾病进展，或HER2阳性早期乳腺癌病人术后辅助治疗时或结束后1年内复发。曲妥珠单抗继发性耐药则为，HER2阳性晚期乳腺癌病人接受曲妥珠单抗治疗，首次治疗有效，在后续治疗中疾病进展[5]。约33%的病人接受曲妥珠单抗辅助治疗后复发或转移，提示需针对这些病人寻找逆转耐药的方法，以提高对HER2阳性乳腺癌的治疗效果。

目前曲妥珠单抗的耐药机制尚未完全明确。既往研究报道提示的曲妥珠单抗耐药可能机制包括以下：①免疫因素如肿瘤细胞逃逸抗体依赖的细胞毒作用；②HER家族受体如EGFR/HER1、HER3介导信号转导上调；③酪氨酸激酶受体如IGF1R介导信号转导上调；④雌激素受体(ER)通路的旁路激活作用；⑤HER2基因突变；⑥PI3K/AKT/mTOR通路异常活化；⑦其他，如上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)导致耐药等。最新研究显示LncRNA可通过多种分子机制参与恶性肿瘤的药物治疗耐药，从而可为曲妥珠单抗治疗的耐药逆转提供新的思路。

LncRNA是转录本长度大于200个核苷酸的非编码RNA，表达量大多低于编码蛋白的基因。但肿瘤组织中异常表达的LncRNA不仅可通过顺式作用调控邻近基因表达量，还通过反式作用与远处转录激活因子或抑制因子结合，发挥调控基因表达作用，从而影响细胞增殖、活化癌基因、抑制抑癌基因表达、促进EMT等过程，最终介导肿瘤发生、发展、转移和耐药。

LncRNA已被发现与胃癌、乳腺癌、结肠癌等多种肿瘤的耐药高度相关。许多数据库，如Lnc2Cancer[6]，LncRNA Disease[7]收录了肿瘤相关的LncRNA信息。多项研究报道LncRNA与乳腺癌耐药存在紧密联系。

乳腺癌全身治疗分为化疗、内分泌治疗和靶向药物治疗，而LncRNA与这三种治疗耐药均高度相关，部分LncRNA同时介导多种药物治疗耐药。如HOTAIR促进乳腺癌病人对他莫昔芬内分泌治疗的耐药[8]。在最新的研究中，Lu等[9]收集并分析112例接受新辅助化疗病人化疗前血清中HOTAIR的表达水平，发现HOTAIR高表达病人接受新辅助化疗的反应率低，预后更差。UCA1曾被Wu等[10]报道，可通过抑制mTOR信号通路介导乳腺癌对他莫昔芬耐药。Zhu等[1 1]的研究显示，UCA1可作用于miR-18a-YAP1轴促进乳腺癌细胞对曲妥珠单抗靶向治疗的耐药。

相比于既往耐药研究靶点，LncRNA的分子机制独特且复杂。其可通过表观遗传修饰、影响DNA的可变剪切、作为染色质的组成成分、调节mRNA降解、作为“分子海绵”调节miRNA表达量等方式，调控关键基因表达，进而影响NF-κB、Bcl2、PI3K-AKT等信号通路，最终介导乳腺癌对药物产生耐药[12]。因此，研究LncRNA可弥补既往曲妥珠单抗耐药机制研究的空缺，发现曲妥珠单抗耐药的新机制，为抗HER2治疗提供新的思路和治疗靶点。

目前已有多项临床前研究发现，包括Lnc ATB、GAS5、SNHG14在内的多个LncRNA与曲妥珠单抗耐药相关，揭示了多种潜在的LncRNA介导曲妥珠单抗耐药的分子机制。其中，分析乳腺癌细胞株中的LncRNA表达水平，寻找耐药细胞株中异常表达的LncRNA基因，并在乳腺癌细胞系或临床肿瘤组织中对其异常表达进行验证，最后通过进一步的分子生物学实验手段，发现这些LncRNA可通过不同的分子机制激活或抑制关键信号通路，来介导细胞增殖、凋亡等，最终导致细胞株对曲妥珠单抗耐药。

LncRNA介导曲妥珠单抗耐药的分子机制

LncRNA介导曲妥珠单抗耐药可能的分子机制主要有以下一些。①作为顺式作用元件，调节染色质重塑、组蛋白修饰、DNA甲基化等过程，进而调控基因表达以影响乳腺癌细胞的曲妥珠单抗耐药性 (见图1A)。②作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)，来竞争性结合miRNA，影响下游靶基因的表达，从而影响曲妥珠单抗耐药(见图1B)。③LncRNA被包裹进外泌体内，由耐药细胞分泌并进入受体细胞中，使受体细胞产生耐药性，导致肿瘤组织耐药性升高(见图1C)。

图1 LncRNA影响HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药分子机制示意图

一、LncRNA调节表观遗传修饰曲妥珠单抗耐药

LncRNA可作为顺式作用元件影响邻近基因的表达，从而影响下游信号通路的活性。在曲妥珠单抗耐药细胞株中，LncRNA通过此种方式调节关键基因的表观遗传修饰，激活Nrf2和NF-κB信号通路，使曲妥珠单抗耐药。

Dong等[13-14]使用芯片技术检测曲妥珠单抗耐药及敏感细胞株中LncRNA的表达，找出其中异常表达的SNHG14和AGAP2-AS1。在体内实验中验证，SNHG14的表达上调可促进乳腺癌细胞增殖和对曲妥珠单抗产生耐药。进一步的分子机制研究表明，SNHG14和AGAP2-AS1均可作为顺式作用元件，分别调节PABPC1基因和MyD88基因启动子区域的H3K27乙酰化过程，使上述两个基因表达上调。PABPC1基因表达上调导致Nrf2信号通路激活，使乳腺癌细胞耐药性增强。MyD88基因是NF-κB信号通路的关键基因。该基因表达上调激活NF-κB信号通路，进而促进乳腺癌细胞增殖，增强肿瘤对曲妥珠单抗的耐药性。

二、LncRNA作为ceRNA使曲妥珠单抗耐药

LncRNA发挥反式作用，与其他蛋白质、RNA等生物分子相互作用，调节远处关键基因的表达，从而发挥特定的生物学功能。近期有研究表明，LncRNA可作为ceRNA，发挥“分子海绵”作用，竞争性结合miRNA，影响miRNA对下游基因的调控作用，最终使乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的耐药。

Li等[15]的研究检测到，在曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞中，GAS5表达下调，并通过体内、外实验证实，敲除GAS5基因可促进乳腺癌肿瘤增殖和转移。进一步研究发现，使用拉帕替尼处理曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞后，GAS5表达水平上升，并与miR-21竞争性结合导致miR-21表达下调，使下游靶基因PTEN表达上调。PTEN基因在HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药过程中发挥重要作用，其表达上调会导致乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的敏感性上升。因此，GAS5可作为ceRNA通过miR-21/PTEN轴影响曲妥珠单抗耐药。

Lnc-ATB和UCA1同样可作为ceRNA，影响miRNA对下游靶基因的调控作用，介导曲妥珠单抗耐药。Lnc-ATB是转化生长因子β (transforming growth factor-β,TGF-β)激活的LncRNA，可诱导EMT。Lnc-ATB在曲妥珠单抗耐药的乳腺癌组织和细胞系被TGF-β激活而表达上调，并作为ceRNA竞争性结合miR-200c，上调miR-200c靶基因ZEB1和ZNF217的表达，进而诱导EMT，促进乳腺癌细胞对曲妥珠单抗产生耐药。此外，曾被报道作为ceRNA促进ER阳性乳腺癌他莫昔芬耐药[16]的 UCA1，可作为ceRNA，竞争性结合 miR-18a，使HER2阳性的乳腺癌曲妥珠单抗耐药。miR-18a的靶基因YAP1表达下调，使下游Hippo信号通路被抑制，肿瘤细胞生长受限，最终肿瘤组织对曲妥珠单抗的敏感性增加。Zhu等[11]敲除曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞中的UCA1基因后，检测到细胞中miR-18a表达上调，使曲妥珠单抗耐药。

三、LncRNA通过外泌体影响曲妥珠单抗耐药

近年来，外泌体和肿瘤液体活检成为乳腺癌相关研究的热点[17-18]，不断有研究报道发现外泌体介导乳腺癌发生、发展、转移和耐药的新机制，而LncRNA正是重要研究对象之一。既往研究指出，LncRNA可通过外泌体在肾癌细胞间播散耐药性[19]，也见于乳腺癌。

Dong等[20]使用基因芯片技术检测曲妥珠单抗耐药细胞外泌体内的LncRNA表达水平，并挑选表达上调的SNHG14，进一步研究得出结论：敲除耐药细胞中的SNHG14，可使细胞对曲妥珠单抗的敏感性上升，且外泌体转运的SNHG14进入受体细胞，会导致对曲妥珠单抗耐药。分子机制研究表明，SNHG14通过激活Bcl-2/Bax通路抑制细胞凋亡，使肿瘤细胞对曲妥珠单抗产生耐药。曲妥珠单抗耐药病人血清外泌体SNHG14在体外实验中，表达显著上调。综上，SNHG14被包裹于外泌体中，由曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞分泌后，随外泌体进入受体细胞后，通过Bcl-2/Bax轴抑制受体细胞凋亡，从而将耐药表型赋予受体细胞，使乳腺癌细胞对曲妥珠单抗耐药。外泌体SNHG14在临床上具有潜在应用价值，可作为预测曲妥珠单抗疗效的生物学标志物[20]。

HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药相关候选LncRNA

较多研究表明，LncRNA对HER2阳性乳腺癌细胞曲妥珠单抗耐药具有重要调节作用。LncRNA的作用机制思路新，具有广阔的研究前景。然而，这些研究的不足是：对LncRNA分子机制阐明不明确，缺乏对这些LncRNA候选作用靶点的筛选和验证。此外，使用细胞株进行体外实验，尚未完全模拟肿瘤细胞在体内的情况，有待提升研究结果的可靠性。因此，有研究者尝试使用全转录组测序技术对HER2阳性乳腺癌病人标本进行分析，以发现更多可能与曲妥珠单抗耐药相关的LncRNA及其下游作用靶点。笔者使用“trasnscriptome analysis”，“trastuzumab resistance”，“HER2 enriched”，“clinical outcome”，“herceptin resistance”，“breast cancer”等关键词在 Pubmed、Lnc2Cancer及LncRNADisease数据库进行搜索。搜集的文献中选出部分结果汇总(见表1)。

表1 HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药相关候选LncRNA

小 结

曲妥珠单抗耐药严重影响HER2阳性乳腺癌的疗效。研究曲妥珠单抗耐药机制有助于寻找预测曲妥珠单抗疗效的生物学标志物，并发现逆转曲妥珠单抗耐药的新思路，对HER2阳性乳腺癌的治疗具有重要意义。LncRNA不但参与乳腺癌的发生、发展和转移，还通过影响表观遗传修饰、作为ceRNA等分子机制影响曲妥珠单抗耐药，可为曲妥珠单抗耐药研究提供新的方向，具有广阔的研究前景。目前曲妥珠单抗耐药相关LncRNA的研究仍不充分，使用基因芯片技术对HER2阳性乳腺癌细胞系进行研究，能有效发现与曲妥珠单抗耐药相关的潜在LncRNA。此外，使用二代测序技术对临床组织标本进行全转录组分析，能准确而全面地了解乳腺癌病人体内的基因表达水平，获得更符合临床实际情况的分析结果，发现更多可能与曲妥珠单抗耐药相关的LncRNA基因，为研究曲妥珠单抗耐药分子机制和寻找有效的逆转曲妥珠单抗耐药靶点提供帮助。相信随着研究技术的发展和研究层面的深入，会有更多曲妥珠单抗耐药相关的LncRNA及其分子机制被发现，深化对曲妥珠单抗耐药的认识，有助于HER2阳性乳腺癌的临床诊疗。