长链非编码RNA多角度调控胶质瘤化疗耐药

曾昭穆 牛双 姬焱鑫 温稀超 刘超 吴文松 郑克彬

1河北大学附属医院（河北保定 071000）；2河北大学（河北保定 071000）

神经胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，其发病率占原发性脑肿瘤的80%，复发率及死亡率极高［1］。胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM），属于4 级高度侵袭性肿瘤，尽管目前采取了手术联合放化疗等多种高强度的治疗方案，但GBM 患者的中位生存期依然仅为12 ～15 个月，5年生存率仅有3% ～5%［2］。尽管目前作为国际上临床治疗恶性胶质瘤的标准一线化疗药，但其耐药现象已成为阻碍胶质瘤化疗的一大绊脚石，常导致治疗失败和预后不良。因此，胶质瘤产生耐药性的调控过程作为新兴的研究热点被广泛关注。然而，lncRNA 作为关键分子调控胶质瘤耐药的具体分子机制尚不明确，仍是胶质瘤临床亟需解决的关键科学问题。

1 lncRNA 及作用机制

在人类基因组中，能编码蛋白质的基因有2 ～2.5 万个，却只占整个基因组的不到2%，剩下的98%是一类不能翻译蛋白的功能性非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）［3］。LncRNA 作为ncRNA家族中的一员，长度通常大于200 个核苷酸。多项研究表明，其是由启动子区域、外显子、反义序列、增强子序列、包含3 和5 的UTR、内含子、基因组的基因间和基因内区域构成，并且通过多种效应机制在表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等生理活动中发挥关键作用［4］，已成为当前遗传学研究领域的焦点。更重要的是，lncRNA 被证实可以作为一种新的生物标志物，通过与微小RNA（microRNA，miRNA）互作共同构成ceRNA 网络、参与组蛋白修饰、直接与靶基因结合等方式，调控脑胶质瘤的诊治、预后和药物反应等病理过程［4-5］。

2 lncRNA 介导替莫唑胺耐药

耐药是导致胶质瘤TMZ 化疗失败的关键因素。肿瘤化疗耐药机制包括药物转运和代谢、DNA 损伤修复、胶质瘤干性、上皮间质转化、自噬和凋亡抑制等［6］。最近的研究表明，lncRNAs 广泛参与调节胶质瘤TMZ 耐药的各种机制。因此，靶向lncRNAs是克服胶质瘤细胞化学耐药性的有效策略。

2.1 药物转运和代谢 耐药性的根本诱因之一可归因于化疗药物积聚的减少，这通常是由药物转运蛋白表达增强所引起。例如，lncRNA LINC00470可以通过直接靶向miR-134/MYC 途径来增强胶质瘤细胞对TMZ 的耐药性。研究还发现，在TMZ 治疗过程中，miR-134/MYC 通路可以上调胶质瘤细胞中ABCC1的表达，且MYC与ABCC1的表达呈正相关［7］。LncRNA KCNQ1OT1 和miR-761 之间相互作用也在GBM 发生发展和化学耐药中发挥着重要作用。KCNQ1OT1 通过海绵吸附miR-761 来上调PIM1 表达，PIM1 的过度表达可以直接诱导MDR1、C-Myc和Survivin 分子被激活，进而增强TMZ 耐药性［8］。

2.2 DNA 损伤修复 众所周知，MGMT 高表达削弱了TMZ 介导的细胞毒性，并在鸟嘌呤去甲基的过程中会诱导自身被甲基化而立即失活，因此被称为“自杀酶”。lncRNA FoxD2-AS1 在复发性胶质瘤中过度表达，其高表达与患者的预后不良显著相关。研究发现，其沉默后不仅降低了胶质瘤细胞的增殖和转移能力，同时还诱导MGMT 启动子区域的高甲基化，提高胶质瘤细胞对TMZ 的敏感性［9］。此外，lncRNA H19 和lncRNA HOXD-AS2 调控着与上述分子海绵不同的功能机制。作为一种RNA 结合蛋白，KSRP 可与FSTL1 结合并促进形成成熟的miR-198。而TGF-β1可通过SMAD信号传导上调H19 和HOXD-AS2 表达，阻止miR-198 的成熟进程，最终导致miR-198 表达水平降低和MGMT 表达的增加，显著增强胶质瘤对TMZ 的化疗抗性［10］。

2.3 胶质瘤干细胞表型 GSCs 是导致胶质瘤异质性的重要因素，与肿瘤复发和治疗耐药密切相关。越来越多的lncRNA 被证实可以通过干性维持转录因子和干细胞相关调控通路来调节肿瘤的耐药性。LncRNA NEAT1 被证实具有促癌作用，同时它还作为ceRNA 干扰抑癌基因let-7g-5p 与MAP3K1的结合，促进TMZ 治疗过程中GSCs 的恶性发展［11］。LncRNA PVT1 通过激活SOX2 促进胶质瘤细胞增殖、迁移和侵袭。它还被证实通过海绵吸附miR-365 正向调节GCSs 中ELF4 的表达，ELF4 高表达可进一步诱导GCSs 的不对称细胞分裂，从而增强TMZ 的耐药性［12］。不同的是，肿瘤抑癌基因lncRNA TUG1 具有逆转胶质瘤TMZ 耐药的作用。体内外实验结果显示，其可以通过下调EZH2 的表达来抑制胶质瘤的GSCs 表型，从而降低TMZ 耐药性［13］。

2.4 上皮间充质转化 EMT 与胶质瘤侵袭、迁移和化疗抵抗密切相关，同时lncRNA 可作为调节这些生物学行为的关键因子。LncRNA H19 在诱导胶质瘤TMZ 化疗耐药方面具有核心作用。体外研究发现，EMT 的诱导、致癌信号通路的激活以及肿瘤微环境的变化均是H19 参与化疗抗性的重要机制［14］。此外，沉默lncRNA DLEU1 可以通过调节胶质瘤细胞中标志物ZEB1、N-cadherin 和Snail 的表达来抑制TMZ诱导的EMT过程，从而提高肿瘤细胞对TMZ 的敏感性［15］。同样，BASPINAR 等［16］研究发现，lncRNA MALAT1 可以降低miR-203 的表达水平，从而通过增加胸苷酸合酶的合成来诱导EMT，最终促进胶质瘤细胞对TMZ 的耐药性。除此之外，MALAT1 的敲除会上调miR-140 表达来增强BTB 的通透性，可以极大提高TMZ 治疗肿瘤的靶向性和生物疗效，为胶质瘤的基因治疗提供新的途径。

2.5 自噬 自噬是一个高度保守的过程，研究证实，许多分子复合物及癌蛋白在自噬各个阶段中发挥关键作用。因此，lncRNA 通过调节上述分子的活性和表达直接参与自噬调控也就不足为奇。临床研究发现，lncRNA CRNDE 在TMZ 耐药的患者中高表达，它的敲低可以显著增强胶质瘤细胞的TMZ 化学敏感。从机制上讲，沉默CRNDE 可以直接降低LC3II/I、Beclin1、Atg5 的表达来抑制由PI3K/Akt/mTOR 通路激活以及ABCG2 表达相关的自噬［17］。此外，在LÜ 等［15］的工作中，已证实lncRNA DLEU1 在GBM 进展和TMZ 耐药性中发挥着至关重要的作用。DLEU1 的敲低可以负向调节GBM细胞中P62 和ATG7 的表达来抑制自噬，通过诱导细胞凋亡提高肿瘤细胞对TMZ 的敏感性。

2.6 凋亡抑制 一些新的证据表明，lncRNA 还可以作为细胞凋亡的调节因子来介导胶质瘤的化疗耐药。例如，miR-216a 作为肿瘤抑制因子，沉默lncRNA LINC00461 可以通过上调miR-216a 表达来调控细胞中的AQP4，最终导致细胞凋亡并拮抗胶质瘤的TMZ 抗性［18］。另外，lncRNA 00174 作为ceRNA 分子，在药物治疗过程中发挥“分子海绵”作用，可以直接吸附miR-138-5p 来上调SOX9 的蛋白水平，促使胶质瘤TMZ 耐药的形成［19］。不一样的是，lncRNA TUSC7 是一种抑癌基因，可以通过抑制MDR1 的表达来降低胶质瘤细胞的TMZ 耐药；同时，它还可以靶向沉默miR-10a 的表达来诱导细胞凋亡，以此提高耐药细胞对TMZ 的敏感性［20］。

3 lncRNA 介导顺铂耐药

新的证据显示，一些致癌或抑癌性lncRNA 可以介导胶质瘤的顺铂（Cisplatin，DDP）化疗抵抗。临床研究证实，lncRNA CCAT2 促进肿瘤细胞化疗耐药是GBM 患者总生存期和无进展生存期较差的主要原因。从机制上讲，CCAT2 可以作为miR-424 的海绵分子，通过抑制miR-424 对Chk1 的分子降 解来增强GBM 细胞对DDP 的化疗抗性［21］。同样，在胶质瘤耐药细胞系中高表达的LncRNA UCA1可以通过激活Wnt/β-catenin信号的活性来减少DDP 诱导的细胞凋亡和细胞周期阻滞，以此促进肿瘤细胞对DDP 的化疗耐药［22］。同样，lncRNA CRNDE 也被证实可以通过竞争性结合胶质瘤细胞中的miR-29c-3p来抑制DDP诱导的细胞凋亡［23］。

相反，除了与DDP 耐药相关的致癌性lncRNA外，还有几个抑癌性lncRNA 可以增强肿瘤细胞对DDP的敏感性，且都与胶质瘤自噬密切相关。mTOR在耐药胶质瘤细胞系中表达下调，其可以通过促进细胞自噬来提高DDP 的化疗耐药。另外，lncRNA GAS5 的过表达可以反过来激活mTOR 信号并恢复胶质瘤细胞对DDP 的敏感性［24］。研究还发现LncRNA AC023115.3 是另一个使体内外胶质瘤细胞对DDP 增敏的lncRNA，其可以通过miR-26a/GSK3β 信号途径来抑制肿瘤细胞发生自噬并促进DDP 诱导的细胞凋亡［25］。

4 lncRNA 介导其他抗癌药耐药

除了介导胶质瘤对TMZ 和DDP 的耐药性外，一些lncRNA 还参与了胶质瘤对其他药物的化疗耐药。据报道，在替尼泊苷耐药的胶质瘤细胞中，lncRNA CCAT2 和Chk1 均高表达。其潜在耐药机制是CCAT2 海绵吸附miR-424，通过上调Chk1 的表达来增强胶质瘤细胞对替尼泊苷的化疗抗性［21］。近期研究证明lncRNA FOXD2-As1 的高表达通过介导胶质瘤细胞中EZH2 的激活来提高H3K27 的me3 修饰能力，从而促进肿瘤细胞对姜黄素的化疗耐药。同时，姜黄素作为一种天然的抗肿瘤药物，其与TMZ 的联合治疗可以显著增强药物的细胞毒性［26］。此外，有报道称lncRNA MVIH 参与了胶质瘤细胞对西地尼布的耐药性。其通过海绵抑制miR-137 的表达而增强胶质瘤的西地尼布耐药。相反，MVIH 的敲低可以显著降低糖酵解和细胞增殖，并使胶质瘤细胞对西地尼布敏感［27］。

综上所述，lncRNA 在胶质瘤化学抗性中起关键调控作用，通过使用lncRNA 拮抗剂或模拟物靶向纠正耐药形成过程中内源性lncRNA 的失调表达，可能是逆转胶质瘤化学耐药一种有效的治疗策略。同时，近年来纳米材料领域的快速发展，为肿瘤的靶向治疗也提供了新的可能。一些分子材料可以携带核酸治疗药物，通过外周血的途径突破血脑屏障靶向进入胶质瘤细胞，释放效应核酸序列，如促癌基因的siRNA 等，抑制胶质瘤化疗耐药途径。另外，lncRNA 还可以通过结合RNA 结合蛋白（RNA binding protein，RBP），在各式各样功能蛋白的帮助下，发挥了胶质瘤化疗耐药中的重要作用。以此为切入点，RBP 通常情况下调控了RNA 的代谢过程，也可以对这些RBP 在转录水平上进行表达或修饰的干预，或许能够影响耐药相关lncRNA 的出核或降解等进程，从表观遗传的角度为理解胶质瘤耐药机制打开了新的视角。

5 总结与展望

总而言之，基于lncRNA 的治疗干预将是解决胶质瘤患者耐药性的理想选择。然而，要从众多候选者中挑选关键目标lncRNA 以及选择适宜的核酸递送系统仍然是一个巨大的挑战。一方面，lncRNA 可以同时靶向调控网络中多个功能标靶，在发挥强大调控功能的同时也无法避免脱靶效应，最终造成非特异性调控。另一方面，在维持治疗性核酸高效递送效率的同时，还需要考虑载体本身对人体器官所带来的伤害。众所周知，病毒载体和阳离子纳米颗粒是当前核酸治疗中最常用的递送方法。它们不仅存在一定毒性的，还可以诱导免疫原性反应。并且过量的阳离子成分还会使载体颗粒在肾小球基底膜处易于分解，从而导致lncRNA 的肾脏清除［28］。因此，lncRNA 疗法在临床实践中的全面应用还有很长的路要走，迫切需要进行更多的科学研究和临床试验。随着lncRNA研究的不断深入，以上问题将会逐一解决，进一步促使胶质瘤患者的预后得到有效改善。