外泌体源性长链非编码RNA在消化系统肿瘤中的研究进展

倪修凡， 张尤历， 徐岷

(1. 江苏大学医学院， 江苏 镇江 212013； 2. 江苏大学附属医院消化内科， 江苏 镇江 212001)

外泌体是一种直径30～100 nm的小囊泡[1]，来自细胞内吞途径中的多泡体，通过胞膜内陷形成囊泡释放至细胞外基质中，介导其包裹的蛋白质、核酸、脂质等参与细胞间信息传递过程[2]。近来研究显示，在消化道肿瘤发展中，通过外泌体介导的核酸分子起重要作用，其中，长链非编码RNA(long non-coding RNA, LncRNA)是关键的影响因子。LncRNA可通过外泌体的介导，以多种方式调控受体细胞内基因表达，进而发挥生物学效应[3]。本文针对外泌体源性LncRNA在消化道肿瘤中的作用机制，以及其作为消化道肿瘤生物标志物的研究进展进行综述。

1 外泌体与消化道肿瘤

近来研究发现，外泌体作为信息通讯的关键物质，通过参与调控肿瘤微环境、影响肿瘤细胞耐药、调节上皮—间充质转化以及促肿瘤血管生成等过程对消化道肿瘤的发生发展产生重要影响。例如，Wang等[4]发现缺氧诱导的胰腺癌外泌体富集miR-301a-3p并释放至受体细胞，激活PI3K信号通路，从而诱导引发巨噬细胞M2极化，促进胰腺癌细胞增殖与迁移。结肠癌SW480细胞分泌的外泌体经HepG2细胞摄取后，促进信号调节激酶ERK1/2磷酸化，激活MAPK信号通路促进结肠癌细胞转移[5]。同时，作为一个具有稳定性、特异性的囊泡，外泌体还可通过电穿孔方式导入siRNA靶向KRAS治疗胰腺癌[6]。

2 LncRNA与消化道肿瘤

LncRNA是转录长度200个核苷酸以上的RNA[7]，本身不具有编码蛋白质的功能，是RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物，所以在研究初期，人们认为其是转录过程中的“垃圾”和“噪音”[8]。随着研究深入，人们逐渐发现LncRNA可从三个方面调控基因表达，即表观遗传学调控、转录调控和转录后调控[9]。虽然参与调控各肿瘤发展的LncRNA不同，但主要通过影响细胞增殖迁移、提升耐药性、促进血管生成等方式影响肿瘤进展[10]。例如，在胃癌中，LncRNA-UCA1可通过与miR-203相互作用，致靶向转录本ZEB2释放进而促进胃癌细胞增殖转移[11]。LncRNA-RoR可通过激活Hippo/YAP通路进而促进胰腺癌细胞增殖及侵袭[12]。LncRNA-HOTAIR在肝癌化疗的研究中起重要调控作用，敲除LncRNA-HOTAIR后肝癌细胞顺铂化疗敏感性得到明显提升，进一步研究发现其可能通过抑制STAT3/ABCB1信号通路参与肿瘤耐药的调控[13]。以上研究结果表明，LncRNA可通过多种方式调控消化道肿瘤进展。

3 外泌体源性LncRNA对于消化道肿瘤的影响

外泌体介导的miRNA参与调节肿瘤进展以及作为生物标志物已有较多的研究[12]。研究发现，LncRNA包裹存在于外泌体中[14]。然而对于外泌体介导的LncRNA而言，则不及miRNA研究得广泛和透彻。LncRNA较miRNA拥有较长核酸片段，包裹进入外泌体的含量约占外泌体总RNA含量3%[15]。实际上，这些经外泌体介导的LncRNA通过促进肿瘤细胞侵袭迁移、促进血管生成、调节肿瘤干细胞特性、促进肿瘤耐药以及调控肿瘤微环境在消化道肿瘤发生发展中起决定性作用，详见表1。

表1 外泌体源性LncRNA在消化道肿瘤中的作用

3.1 外泌体源性LncRNA对消化道肿瘤细胞侵袭迁移的影响

TUC339在肝癌细胞中可通过调节趋化因子受体通路及调节巨噬细胞极化促进肿瘤生长，重要的是，TUC339在肝癌细胞外泌体中高度富集，因此扩大了自身作用方式[20]。上皮-间充质转化是肿瘤迁移侵袭重要因素，其特征表现为E-钙黏附蛋白表达下降以及N-钙黏附蛋白、波形蛋白等表达增多[31]。PCAT1在食管癌中高表达，同时其通过外泌体介导，作为miR-326的内源性竞争RNA促进食管鳞癌细胞增殖，血清外泌体中PCAT1作为无创性生物标志物可作为食管癌筛查的指标[16]。LncRNA-ZFAS1在胃癌组织、血清外泌体中呈高表达，且与临床病理分期相关[19]。进一步研究发现，外泌体介导的LncRNA-ZFAS1通过上调cyclinD1、p-ERK和Bcl-2蛋白表达进而增强胃癌细胞的增殖及迁移能力[19]。此外，LncRNA-HULC亦通过外泌体包裹传递，调节上皮-间充质转化相关蛋白表达增加促进胰腺癌细胞的增殖迁移[25]。LncRNA-NONHSAT105177在胰腺导管腺癌癌组织中呈低表达，通过下调锌指转录因子、波形蛋白、N-钙黏蛋白等表达从而抑制胰腺导管腺癌细胞增殖和迁移，其可通过外泌体包裹更强地发挥信息传递及肿瘤调控作用[24]。由此证实，外泌体也可携带抑癌性核酸分子。LncRNA-91H可通过结直肠癌外泌体包裹，上调HNRNPK表达促进结直肠癌细胞增殖及迁移[28]。上述结果表明，外泌体源性LncRNA可通过靶向相关蛋白、激活信号通路进而促进肿瘤细胞侵袭迁移。

3.2 外泌体源性LncRNA对消化道肿瘤干细胞特性调节的影响

肿瘤干细胞是具有自我更新能力且同时产生异质性的肿瘤细胞，肿瘤细胞的干细胞特性调节能力是评判肿瘤恶性程度的关键指标[32]。LncRNA-Sox2ot在胰腺导管腺癌细胞的外泌体中高度富集，外泌体介导的LncRNA-Sox2ot可竞争性结合下游分子miR-200调控Sox2表达进而促进胰腺导管腺癌上皮—间充质转化及肿瘤干细胞特性[26]。同时，血浆外泌体包裹的LncRNA-Sox2ot表达与胰腺导管腺癌患者预后分期及总生存率高度相关[26]。LncRNA-FMR1-AS1差异性高表达于女性食管鳞癌患者，其与TLR7受体结合，进一步激活下游TLR7/NF-κB信号通路，促进c-Myc表达，促进食管鳞癌的增殖迁移；食管鳞癌干细胞可通过外泌体介导LncRNA-FMR1-AS1将干细胞表型转移到肿瘤微环境中的非干细胞受体[17]。Ren等[29]发现，LncRNA-H19通过外泌体传递，激活β-catenin信号通路，促进结直肠癌干细胞特性调控，影响肿瘤进展。由此表明，外泌体源性LncRNA通过调节肿瘤干细胞特性促进肿瘤发生发展。

3.3 外泌体源性LncRNA对消化道肿瘤血管生成的影响

血管生成是肿瘤细胞赖以生长的关键因素，癌细胞通过血管汲取养分从而促进自身侵袭和转移[33]。研究人员通过对比CD90+肝癌细胞与正常肝癌细胞，发现CD90+肿瘤干细胞可释放富集LncRNA-H19的外泌体，进而作用血管内皮细胞的血管内皮生长因子及其受体，调节血管内皮细胞血管生成，进而增强CD90+肝癌细胞对于内皮细胞的黏附，促进肝癌细胞增殖与迁移[21]。此与Ren等[29]研究一致，提示LncRNA-H19可能是外泌体介导的肿瘤相关影响分子。

3.4 外泌体源性LncRNA在消化道肿瘤耐药中的作用

Takahashi等[22]研究发现，LncRNA-VLDLR在肝细胞癌耐药株中高表达，可通过外泌体释放至化疗敏感细胞，导致化疗敏感细胞对化学耐药抵抗明显增强，LncRNA-VLDLR通过上调ABC-G2表达增强肝癌细胞对于索拉菲尼的化疗抵抗。类似研究发现，LncRNA-RoR亦参与多柔比星肝癌细胞外泌体的耐药性传递[23]。吉非替尼治疗食管癌是目前较为普遍的食管癌化疗方案，但依然存在细胞耐药的问题。研究发现[18]，LncRNA-PAPT1在吉非替尼耐药的食管鳞癌细胞中高表达，其经耐药细胞株所分泌的外泌体包裹，通过调节Bcl-2/Bax信号通路促进食管鳞癌细胞对于吉非替尼的耐药。以上研究证实，耐药细胞株通过外泌体介导的LncRNA致细胞耐药性增强，该过程显示出外泌体作为媒介物的重要作用，也表明lncRNA在过程中起决定性作用。

3.5 外泌体源性LncRNA在消化道肿瘤微环境及免疫反应中的作用

近来发现，肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤微环境中起重要作用，尤其在发生M2极化之后[34]。外泌体介导的LncRNA亦参与肿瘤相关巨噬细胞M2型极化过程。结直肠癌细胞介导的LncRNA-RPPH1参与巨噬细胞M2型极化过程；此外，结直肠癌患者术前血浆外泌体中LncRNA-RPPH1水平较高，在肿瘤切除后其表达明显水平下降[30]，提示LncRNA-RPPH1不仅可作为治疗结直肠癌的重要靶点，还可作为结直肠癌诊断以及术后随访的重要指标。肿瘤细胞对于免疫系统监测逃逸为目前造成肿瘤细胞难以被清除及攻克的最大难题[35]，LncRNA同样也参与该过程。最近研究表明[27]，经胰腺癌外泌体处理的树突状细胞较未处理的树突状细胞显示出较弱激活CD8+及CD4+的能力，进一步通过微阵列及数据库整合发现胰腺癌外泌体介导的LncRNA-ENST00000560647极可能是促进树突状细胞免疫逃逸的最关键原因[27]。

4 外泌体源性LncRNA作为消化道肿瘤的生物标志物

目前对于消化道肿瘤仍缺乏特异性较高的生物标志物，外泌体作为一种较为稳定的囊泡，虽然包含有成百上千种不同的LncRNA，但对于特定肿瘤的特异性LncRNA并不多。具体见表2。

表2 外泌体源性LncRNA在各消化道肿瘤中的诊断价值

在结直肠癌研究中，Dong等[36]招募76例结直肠癌患者，筛选出39个与癌症相关的候选LncRNA，其中，BCAR4的AUC值最高，为0.936，预示其可作为潜在的结直肠癌生物标志物。除此以外，Liu等[37]研究证实外泌体源性的LncRNA-CRNDE-h来源于早期的结直肠癌细胞，通过招募148例结直肠癌患者、80名健康对照者进一步研究发现，LncRNA-CRNDE-h在结直肠癌患者外泌体中显著升高，其AUC值为0.892。

在导致肝癌的危险因素中，乙肝病毒、丙肝病毒及饮酒是最常见的三种[42]。Zhang等[38]招募35例慢性丙肝、22例丙肝诱发肝硬化和10例丙肝相关肝细胞癌患者，结合患者基本情况、临床血清学指标、临床影像学资料进行调查分析发现，丙肝病毒导致的肝细胞癌患者血清外泌体LncRNA-HEIH显著增高，提示外泌体源性的 LncRNA-HEIH可作为丙肝病毒相关性的肝癌生物标志物。在另一组关于肝癌的研究中，Xu等[39]通过对60例肝细胞癌患者、85例肝硬化患者、96例慢性乙肝患者、60名健康对照者的血清外泌体中LncRNA分析发现，肝细胞癌组外泌体中两个LncRNA(ENSG00000258332.1及LINC00635)明显高于其余组，将两种LncRNA与甲胎蛋白联合测定对于肝细胞癌的诊断价值，AUC值为0.894；此外，两种LncRNA均与淋巴转移即TNM分期相关，且术后两种LncRNA水平均显著降低[39]，由此表明血清外泌体来源的两种LncRNA对肝细胞癌患者临床分期和治疗的预后具有良好的参考价值。

在胃癌研究中，Zhao等[40]招募126例胃癌患者、120名健康对照者，结果显示胃癌组血清外泌体中LncRNA-HOTTIP表达水平明显上调，且与浸润深度、TNM分期显著相关，同时ROC曲线下AUC值为0.827。由此提示，血清外泌体源性LncRNA-HOTTIP可能是胃癌诊断和预后的潜在生物标志物。在早期胃癌的研究中，Lin等[41]从5名健康者、10例Ⅰ期胃癌患者的血浆分离出外泌体，通过分析发现LncUEGC1在早期胃癌患者中表达显著上调，同时，其可包裹在外泌体中，LncUEGC1在诊断中区分早期胃癌患者与健康者时AUC值分别为0.876，高于癌胚抗原的诊断准确性。

5 总结

外泌体作为信息传递的媒介，使得其内部富集的LncRNA在调控肿瘤的进展中显示出高效性与准确性。外泌体源性LncRNA可以从多个方面调控肿瘤的进展，同时血清、血浆中的外泌体源性LncRNA可充当生物标志物更好地应用于临床诊断。但目前的研究仍具有局限性，影响各消化道肿瘤最具特异性的外泌体源性LncRNA尚需进一步明确；同时归纳以及整理影响肿瘤的LncRNA也将有助于数据库的建立，从而更好地完成从实验室走向临床应用。