长链非编码RNA在结直肠癌耐药中的研究进展

朱 萍，浦 春

(1.皖南医学院弋矶山医院检验科；2.皖南医学院检验学院，安徽 芜湖 241001)

癌症作为严重威胁全球人类健康的疾病之一，以其高发病率、高死亡率和低存活率影响人类的生活质量。其中，结直肠癌的发病率排名第三，死亡率在全球排名第二[1]。尽管结直肠癌患者通过手术、化疗、放射治疗和抗体-药物缀合物等治疗取得了一定的成效，但大多数患者预后并不乐观。其中，肿瘤细胞对化疗药物产生耐药是导致临床预后不良的主要原因之一。近年来，越来越多的证据揭示LncRNA可以通过调控化疗药物外排系统、EMT、细胞自噬、癌症的侵袭和转移等参与大肠癌的耐药机制。因此，在大肠癌的治疗中，通过研究LncRNA介导的耐药机制对于寻找新的有效的治疗药物或手段从而克服肿瘤耐药性无疑具有重大的应用价值。

1 LncRNA生物学特性

LncRNA是长度大于200个核苷酸、缺乏蛋白质编码能力的调节性RNA成员[2]。大多数LncRNA局限于细胞核，而某些LncRNA特异性地分布在细胞质中。目前，大量研究证明LncRNA不仅可以与DNA结合发挥作用，也可与蛋白质、RNA或者蛋白复合体结合相互作用，从而在转录水平、转录后水平及蛋白质水平发挥调节功能[3]。随着科技的进步，LncRNA的多种生物学功能逐渐被发现，在胃癌、乳腺癌与肺癌等多种肿瘤化疗药物的耐药性中起着至关重要的作用。其中，上调或下调肿瘤细胞中特定的LncRNA，可以触发肿瘤细胞的凋亡或增加肿瘤细胞对诱导凋亡治疗的敏感性，这为研究肿瘤化疗耐药本质提供了新的研究思路。此外，LncRNA还可通过调节肿瘤转移相关的信号通路、参与肿瘤的迁移等多种途径来参与肿瘤耐药。

2 LncRNA与结直肠癌耐药机制

2.1 LncRNA通过调节细胞周期调控结直肠癌耐药细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，分为间期与分裂期两个阶段。间期又分为三期，即DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)与DNA合成后期(G2期)，分裂期即细胞分裂期(M期)。化疗药物通过诱导DNA损伤和细胞分裂进而使细胞周期改变，从而导致细胞的凋亡。当细胞缺乏识别损伤能力、损伤修复能力增强、失去向凋亡机制发出信号的能力、凋亡机制本身出现缺陷时，就可能导致耐药产生。许多研究报告称，LncRNA：尿路上皮癌胚抗原1 (UCA1)在肿瘤组织中表达失调，在许多癌症的发生发展中起着至关重要的作用。有研究发现UCA1上调通过促进结直肠癌细胞中活化的细胞周期调节蛋白42(Cdc42)的表达，从而增强对溶瘤痘苗病毒(OVV)的敏感性[4]，其中Cdc42是Rho蛋白鸟苷三磷酸酶家族成员之一。有资料证实Cdc42可通过各种信号传导途径介导细胞分裂，调节细胞周期和细胞凋亡；而OVV治疗是利用病毒诱导癌细胞溶解并特异性破坏这些癌细胞的一种有前途的治疗方法。B细胞易位基因(B-cell translocation gene,BTG)是人类BTG/TOB的家族成员，该家族介导多种细胞分化，并参与细胞增殖及生长周期的调控[5]。Ren[6]等在探讨LncRNA：HOXA转录反义RNA髓样特异性1(HOTAIRM1)/miR-17-5p轴是否参与人类结直肠癌的5-FU抵抗时发现，HOTAIRM1的过度表达不仅降低肿瘤细胞的进程，而且降低5-FU抗性；敲除miR-17-5p可以抑制耐药基因的表达，这种抑制可以通过HOTAIRM1沉默来逆转。同时作者表明BTG3受HOTAIRM1/miR-17-5p调节，并降低5-FU耐药结直肠癌细胞的细胞进程和多药耐药性。这为理解结直肠癌的耐药机制提供了新的视角，也为结直肠癌的临床治疗提供了新的思路。

2.2 LncRNA通过调节细胞自噬调控结直肠癌耐药胞自噬是将一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后，送入溶酶体中进行降解，这是由细胞应激(如饥饿、缺氧和代谢紊乱)暂时触发的。此过程可能促进肿瘤细胞在抗癌药物治疗后的存活，因此可能与化疗耐药有关。越来越多的证据表明，癌细胞可以依靠自噬来逃避化疗药物损伤并降低自身凋亡率，因此阻断癌细胞自噬会降低癌细胞的活性并提高对化疗药物的敏感性[7]。Han[8]等研究LncRNA：小核仁RNA宿主基因14(SNHG14)在顺铂耐药结直肠癌中的作用及其机制时证实，miR-186和ATG14之间存在直接相互作用关系；转染miR-186模拟物及敲除SNHG14基因可以限制自噬相关蛋白LC3B的表达，而ATG14的过度表达明显恢复了它们的作用，其中ATG14属于自噬相关基因(ATGs)。有研究表明，自噬包括溶酶体降解途径和内源性底物降解途径，这一过程受到ATGs的高度调节[9]。研究显示通过SNHG14/miR-186/ATG14轴可以影响结直肠癌细胞对顺铂的耐药性。Liu[10]等发现LncRNA：核旁核组装转录物1(NEAT1)与结直肠癌患者低5-FU耐药有关。为了证实这一结论，检测了敲除NEAT1后肿瘤细胞的增殖能力及耐药性，结果表明，敲除NEAT1后明显抑制结直肠癌细胞的增殖，增强5-FU敏感性。深入研究其分子机制发现，NEAT1靶向miR-34a，而miR-34a被证实靶向HMGB1的3′-UTR、ATG9A和ATG4B中的假定结合位点，这些位点参与自噬的激活。因此，NEAT1通过下调miR-34a促进结直肠癌细胞系的自噬，从而抑制miR-34a参与自噬的假定靶点，揭示了NEAT1调节化疗耐药性的新途径。

2.3 LncRNA通过调节EMT调控结直肠癌耐药EMT是指上皮向间质的转化，EMT使细胞之间粘附蛋白的极性消失，癌细胞的侵袭和转移能力增强，这也有助于结直肠癌耐药的产生。有研究发现1,25(OH)2D3可以与维生素D受体(VDR)结合通过抑制EMT过程起到抗肿瘤的作用，而VDR能够通过调节C-Myc/Mad-1网络来抑制LncRNA：H19的表达。另一方面，H19过表达能够通过miR-675-5p下调VDR的表达。这种相关性可能在结直肠癌晚期对1,25(OH)2D3产生耐药性的过程中发挥重要作用，并为结直肠癌潜在治疗靶点的开发带来新的见解[11]。Li[12]等人发现LncRNA：转移相关肺腺癌转录物1(MALAT1)可能通过与EZH2结合诱导结直肠癌的化疗耐药和上皮向间质转化，促进结直肠癌细胞对奥沙利铂的耐药。果蝇zeste基因增强子的人类同源物2(EZH2)是多梳抑制复合物2 (PRC2)的关键成分，EZH2在癌细胞的EMT过程中使肿瘤抑制基因E-钙粘蛋白(CDH1)沉默，而在EMT过程通常观察到CDH1表达降低，因此EZH2可以诱导EMT的发生。这些研究丰富了对耐药过程及LncRNA的理解，并提供了克服结直肠癌耐药的潜在靶点。

2.4 LncRNA通过调节Wnt/β-连环蛋白信号通路调控结直肠癌耐药Wnt蛋白是Wnt途径的配体，由19种富含半胱氨酸的糖蛋白组成，与卷曲蛋白(Fzd)跨膜受体结合，后者是Wnt途径的主要受体之一。当Wnt与Fzd结合时，它可以激活三种不同的细胞内信号传导途径。Wnt/β-连环蛋白途径(β-catenin)是Wnt途径中的一种，该途径会导致β-catenin在细胞质中积累，而β-catenin作为一种多功能的蛋白质，广泛存在于各种类型的细胞，如内皮细胞、成纤维细胞、成骨细胞中，其主要功能为介导细胞间黏附和参与基因的表达。β-catenin作为Wnt的重要下游靶蛋白，不仅在实体瘤有着重要的调节作用，还可激活下游基因或蛋白表达调控癌细胞的增殖、分化及凋亡。LncRNA在多种癌细胞中调节Wnt/β-catenin途径，如在胃癌中显著上调的LncRNA：TOB1-AS1通过激活Wnt/β-catenin途径加速胃癌细胞凋亡，阻碍增殖、迁移和侵袭[13]。研究发现，在结直肠癌中，LncRNA通过激活癌细胞中的Wnt/β-catenin途径，在癌症的发生发展及预后起着重要作用。Wang[14]等报道，在顺铂耐药的SW480的结直肠癌细胞株中，LncRNA：LINC00261的表达下调了细胞核中的β-catenin并促进了β-catenin的降解，使Wnt/β-catenin途径和下游靶基因失活，然后抑制了T细胞因子(TCF)/淋巴增强因子(LEF)/β-catenin复合物的形成，而该复合物可以激活参与致癌转化的靶基因如Myc和CCND1，因此LINC00261的过表达抑制了结直肠癌并降低了肿瘤细胞对顺铂的耐药性。Xiao[15]等通过研究发现LncRNA：HOTAIR位于miR-203a-3p的上游，HOTAIR敲除或miR203a-3p过表达都抑制了结直肠癌细胞的增殖并降低了其耐药性；进一步研究其机制发现miR-203a-3p通过抑制β-catenin，从而抑制Wnt/β-catenin信号通路的活性。因此得出HOTAIR通过miR-203a-3p介导的Wnt/β-catenin信号通路促进结直肠癌细胞的增殖并增强其耐药性的结果。Lu[16]等探讨LncRNA：MIR100HG与西妥昔单抗耐药性结直肠癌的关系中发现，MIR100HG是一种多顺反子miRNA宿主基因，在其第三个内含子中编码miR-100、let-7a-2和miR-125b-1。其中miR-100和miR-125b通过靶向Wnt信号的五种负调节因子协同作用于西妥昔单抗耐药性。这些研究结果揭示了一种新的治疗策略来治疗耐药结直肠癌。

2.5 LncRNA通过调节细胞凋亡调控结直肠癌耐药细胞凋亡是指由基因控制的有序的细胞自主的死亡。有些抗肿瘤药物可以通过诱导肿瘤细胞凋亡从而达到抑制肿瘤生长的目地，因此凋亡调节失控也可引起肿瘤耐药的发生。细胞凋亡可以通过两种途径引起：一是内源性途径即线粒体介导，二是外源性途径肿瘤坏死因子(TNF)等。而研究发现结直肠癌耐药的一个主要原因是通过破坏凋亡途径来抵抗药物诱导的细胞死亡，部分LncRNA也参与了这个调控过程。LncRNA：X-非特异性转录本(XIST)是雌性哺乳动物X染色体失活的主要调节因子。据报道，XIST失调参与多种肿瘤的发生发展过程，突出了其在癌症中的预后和临床病理价值[17]。最近有研究证明，XIST通过促进胸苷酸合酶(TS)的表达参与了5-FU抵抗。5-FU通过多种机制产生含氟核苷酸，氟化核苷酸是胸苷的类似物，在DNA复制过程中代替核苷，从而使活跃分裂的癌细胞由于无胸腺状态而凋亡。此外，5-FU是一种前体药物，在细胞内经历几个酶促反应后转化为其活性代谢物(如氟脱氧尿苷一磷酸(FUDRMP))。FUDR-MP是抑制TS的主要活性代谢物，TS是产生脱氧核糖核酸核苷酸胸苷的关键酶。Zhu[18]等人发现在多柔比星(DOX)耐药的结直肠癌组织和细胞中，XIST通过充当分子海绵来抑制miR-124水平,从而正向调节了SGK1的表达。其中miR-124是一种公认的肿瘤抑制剂，在包括结直肠癌在内的各种类型的癌症中表观遗传学上是沉默的。SGK1属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的AGC家族，已被认为在多种上皮肿瘤中过表达并与细胞增殖、凋亡、侵袭和转移等相关。进一步体内实验证实，XIST的敲除可通过调节miR-124和SGK1的表达来增强体内DOX的抗肿瘤作用。这些研究显示XIST可能是结直肠癌患者潜在的生物标志物和治疗靶点。

2.6 LncRNA通过调节化疗药物外排系统调控结直肠癌耐药在耐药机制中，ABC转运蛋白家族有着举足轻重的作用。其中，在耐药过程中扮演重要的调控蛋白的有ABCB1(p-糖蛋白或P-gp)、ABCC1(MRP1)和ABCG2(MXR、BCRP)[19]。转运蛋白对于药物的作用是抑制流入，增加流出，导致细胞内药物积累减少，即抗癌药物的积累减少，这是癌细胞耐药最常见的机制之一。Zhang等[20]探讨了LncRNA：ANRIL在结直肠癌化疗耐药中的作用及其分子机制，结果表明，上调了ANRIL的表达后，ABCC1和ABCC5的表达也上调，而敲除ANRIL会增强结直肠癌细胞对5-FU的敏感性。进一步实验发现ANRIL上升通过抑制let-7a表达来调节ABCC1的表达，从而导致5-FU和奥沙利铂耐药。这有力地支持了ANRIL可能是结直肠癌患者预后的一个潜在预测指标，并作为一个有前途的化疗靶点发挥作用。

3 小结与展望

尽管近年来在诊断和治疗癌症方面取得了令人鼓舞的进展，但结直肠癌仍然是一种高风险的消化道肿瘤，由于结直肠癌的转移和化疗耐药性，总生存率较低。通过以上LncRNA在结直肠癌耐药机制中作用的研究，发现LncRNA可以通过多种途径调控结直肠癌的耐药。但由于结直肠癌耐药是一个多因素、多步骤、多基因参与的复杂过程，因此LncRNA在耐药的认识仍是冰山一角，很多问题亟待解决。第一，需要更多的体内外实验去验证LncRNA与耐药靶基因及其耐药信号通路的关系。第二，对于结直肠癌耐药的治疗，LncRNA靶向治疗肿瘤组织的操作尚有难度。尽管如此，LncRNA作为分子靶标治疗结直肠癌及逆转结直肠癌耐药的潜力仍然不可忽视。因此，阐明与结直肠癌耐药相关的LncRNA的功能和作用机制的研究仍是任重道远。