外泌体lncRNA在鳞癌中的研究进展

周兴安 苏尼特 武旭 达林泰 综述 德乐黑巴特尔 审校

鳞状细胞癌(Squamous cell carcinoma,SCC)简称鳞癌,多见于皮肤、口腔、唇、食管、子宫颈和阴道等有鳞状上皮覆盖的部位[1]。目前SCC患者的远期生存率仍不理想,诊断效率低于预期,尤其是晚期肿瘤患者。因恶性肿瘤的早期诊断在肿瘤治疗及预后中的优势及作用愈发凸显,寻找更为高效且准确的生物标志物变得尤为重要[2]。外泌体是由细胞外囊泡(EVs)分泌的小膜囊泡,通过转运蛋白质、RNA和DNA等细胞内成分来促进细胞间通讯[3]。外泌体中多种成分能够在受体细胞中发挥一定作用,并且根据来源细胞的不同而高度可变,同时细胞在不同的生理和病理条件下可以产生不同的外泌体。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类无编码蛋白能力的长度大于200个核苷酸的RNA,lncRNA能够通过在转录、翻译和翻译后水平调节基因表达和功能,从而发挥多种生物学功能。近十年来,国内外多项研究证实,在恶性肿瘤、代谢障碍和心血管疾病等多种疾病的发生机制中,失调的lncRNA都参与了重要的生理及病理过程。特别是lncRNA已被证实其能够在肿瘤生长和转移中发挥重要作用,表明这些分子可能与恶性肿瘤发生发展有关[4]。目前有研究发现细胞间通讯,调控受体细胞内基因表达都可通过外泌体携带lncRNA实现,进而发挥生物学效应[5]。

1 外泌体lncRNA在SCC发生发展中的作用

有研究表明外泌体衍生的lncRNA能够通过调节肿瘤细胞凋亡、增殖和迁移并诱导血管生成,进而影响肿瘤的发生发展[6]。外泌体lncRNA的失调可能会影响肿瘤微环境并调节关键的肿瘤学行为。另外,lncRNA可以通过调节多种生物学过程来影响肿瘤转移,例如染色质修饰、转录激活、转录干扰、RNA稳定性调节及mRNA翻译。

有研究发现外泌体lncRNA ZFAS1通过miR-124/STAT3轴调控食管鳞状细胞癌(Esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)细胞生物学行为,通过使STAT3高表达和miR-124低表达从而促进ESCC细胞的增殖、侵袭和迁移并抑制其凋亡,进而影响ESCC的肿瘤发生发展[7]。有国内学者研究发现lncRNA LINC01711可以促进ESCC细胞的增殖、侵袭和迁移并抑制细胞凋亡,其机制为上调FSCN1及下调miR-326,从而促进食管癌的进展[8]。据报道在口腔鳞癌(Oral squamous cell carcinoma,OSCC)组织外泌体中高表达的lncRNA AFAP1-AS1的表达水平与总生存期呈负相关,AFAP1-AS1能够通过促进Wnt/β-catenin通路的激活和上皮细胞间充质转化(Epithelial mesenchymal transition,EMT)相关基因的表达来提高OSCC的转移和侵袭的能力[9]。国内研究发现敲除LINC00152可以抑制OSCC细胞在体外的侵袭、迁移和EMT,从机制上讲,LINC00152可能通过竞争性结合miR-139-5p在促进癌症中发挥作用[10]。除此之外,有国外学者报道miR-193b-3p也是LINC00152的目标,有数据表明LINC00152对miR-193b-3p的抑制作用是通过激活PI3K/Akt信号通路,从而加强OSCC的侵袭和迁移[11]。Jiang等[12]研究显示宫颈癌组织外泌体中lncRNA LET的表达较癌旁非肿瘤组织显著下调,lncRNA LET的下调在核因子90蛋白平衡中具有关键作用,此阶段导致缺氧癌细胞侵袭。lncRNA LET表达降低与FIGO分期、淋巴结转移和宫颈浸润深度显著相关。此外,lncRNA LET表达较低的宫颈癌患者的总生存期显著低于lncRNA LET表达较高的宫颈癌患者。

外泌体已经被证实是细胞间重要的信息交换桥梁,能够将核酸、蛋白质和脂质运送到受体细胞[13]。而lncRNA在癌症进展和转移中的作用也在业内达成共识。目前多项国内外研究发现外泌体携带多种lncRNA,这些lncRNA通过翻译抑制或作为竞争性内源性RNA来调节基因表达,从而对恶性肿瘤发展及进展产生关键性影响[14]。

2 外泌体lncRNA在SCC早期诊断中的作用

由于大多数鳞癌患者初期无典型症状,待确诊时常常已是晚期或伴发转移。目前,鳞状细胞癌抗原(SCCA)和细胞角蛋白19片段(CYFRA21-1)等是临床上常用的肿瘤标志物,但由于其缺乏足够的敏感性和特异性,它们在早期检测方面的效用较为有限。因此,敏感性高、特异性强且可靠的分子生物标志物是目前鳞癌早期筛查及诊断研究领域的热点。而外泌体lncRNA因其独特的分子生物学特点在鳞癌早期诊断的肿瘤生物标志物研究方面存在巨大的潜力。多项研究表明,外泌体lncRNA在循环系统中富集且稳定,可防止RNase降解,同时体液中外泌体lncRNA的研究数据表明其在不同类型癌症的诊断或预后中具有良好的预测应用前景[15]。

有研究表明血清外泌体lncRNA POU3F3对ESCC诊断具有重要研究及应用价值,lncRNA POU3F3的表达与食管癌患者高TNM分期及预后不良呈正相关[16]。有证据表明lncRNAs POU3F3检测ESCC提高了诊断效能(AUC=0.84,敏感性72.8%,特异性89.4%),表明POU3F3可以作为一种很有前途的ESCC检测标志[16]。此外,联合使用POU3F3和SCCA比单独使用POU3F3或SCCA更有诊断价值。有国内学者研究发现外泌体SOX2-OT/SOX2轴通过Gli1介导的EMT过程来调控肺鳞状细胞癌(Lung squamous cell carcinoma,LSCC)细胞H520的侵袭和迁徙能力,在LSCC中表达显著上调,并显示出较强的检测LSCC的能力,LSCC患者术后血浆外泌体SOX2-OT水平显著降低[17-18]。Shen等[19]通过研究发现在喉鳞状细胞癌中AC026166.2-001和RP11-169D4.1-001明显失调,AC026166.2-001在癌组织中表达水平下调,RP11-169D4.1-001表达水平上调,后者表达水平与淋巴结转移呈正相关。AC026166.2-001具有抑制喉鳞状细胞癌细胞增殖和转移、促进肿瘤细胞凋亡的作用,其发挥上述功能的分子机制可能与miR-24-3P/P27途径有关。从生存分析来看,二者表达水平降低标志着较差的预后。AC026166.2-001和RP11-169D4.1-001可作为喉鳞状细胞癌的新型生物标志物以及可能成为潜在治疗靶点。Jin等[20]在研究中发现肿瘤外泌体lncRNA可能有助于基于生物信息学分析结果的OSCC的早期检测。通过多项严格的试验验证和生物信息学分析,NR-026892.1、NR-126435.1和NR-036586.1在未来的恶性肿瘤检测靶标方面具有重要探索价值。

许多外泌体lncRNA在鳞癌中异常表达,并且部分lncRNA具有特异性表达特点。它们中的大多数在体液中能够稳定表达,并且可以在恶性肿瘤患者的血浆和尿液中检测到[21]。它们的表达水平表明了恶性肿瘤的发展程度,这些因素同时促成了lncRNA可以作为非侵入性的生物标志物和治疗靶点,并且为恶性肿瘤的治疗手段选择提供参考。此外,依赖于lncRNA在多种细胞信号通路和组织特异性表达中发挥了重要作用,其可以用于特定恶性肿瘤亚型的诊断和辅助靶向治疗计划的制定[22]。

3 外泌体lncRNA在SCC治疗及预后中的作用

通过对目前多项研究数据的分析及总结发现外泌体lncRNA与鳞癌的治疗及预后有密切的关系,并且与其耐药性的产生也密切相关[23]。有国内研究提示外泌体lncRNA可以在循环中免受降解,并可用于早期监测癌症以及作为评价预后的指标[24]。有国外学者在研究中发现对比正常对照组,宫颈鳞癌患者中与其恶性进展相关的血清外泌体lncRNA DLX6-AS1表达水平显著升高;降低DLX6-AS1表达能够抑制宫颈癌细胞的增殖和侵袭,其机制可能通过调控Wnt/β-catenin信号通路实现[25]。此外,血清外泌体lncRNA DLX6-AS1高表达与淋巴结转移、分化、FIGO分期和生存期缩短呈正相关,且高表达的血清外泌体lncRNA DLX6-AS1患者更容易复发。此外,单变量和多变量分析表明,血清外泌体lncRNA DLX6-AS1是宫颈鳞癌患者总生存期的潜在预后指标。有研究表明[26],外泌体HEIH通过靶向miR-3619-5p/HDGF轴赋予舌鳞状细胞癌(Tongue squamous cell carcinoma,TSCC)细胞顺铂耐药性,这可能为TSCC治疗提供新的思路。Gao等[27]发现,通过miR-103a/WEE1轴来自恶性肿瘤相关成纤维细胞(Cancer-associated fibroblasts,CAF)的外泌体UCA1在体外和体内赋予外阴鳞状细胞癌细胞对顺铂的抗性,这为改善外阴鳞状细胞癌患者顺铂化疗的临床治疗效果提供了一种新的思路。Kang等[28]研究发现在吉非替尼耐药的ESCC细胞中可以看到外泌体lncRNA PART1增高,lncRNA PART1可以通过调节miR-129/Bcl-2通路来促进吉非替尼耐药,它有可能成为ESCC患者的潜在治疗目标。

外泌体是囊泡样特性与质膜融合后分泌的纳米级囊泡,新出现的证据揭示了外泌体的独特特性,它们可以作为细胞间信使,通过携带转移细胞间信号分子发挥作用。并且在肿瘤耐药方面有独特作用,对于治疗靶点的选择有一定指导意义,影响着肿瘤预后及治疗效果,为通过调控相关lncRNA表达来解决SCC化疗耐药提供了新的思路。

4 小结与展望

在过去的一个世纪里,恶性肿瘤的治疗在手术、放射治疗和免疫治疗中已经取得很大的进展[29-30]。然而,恶性肿瘤患者的总生存期仍不理想,诊断效率仍低于预期,尤其是晚期肿瘤患者。随着癌症早期诊断和治疗的发展,发现理想的生物标志物在早期预防及诊断过程能够发挥关键性作用。目前研究已经证实外泌体lncRNA具备成为重要的恶性肿瘤临床诊断分子标志物的潜力[31]。lncRNA中存在大量调控相互作用位点,为新型抗癌药物以结构为基础的开发提供了更为广阔的平台。此外,鉴于它们参与多种细胞信号通路和组织特异性表达,针对特定的癌症亚型诊断和靶向,lncRNA可被用于制定新的治疗策略[32-33]。但是对于外泌体lncRNA在SCC中如何发挥作用以及其具体作用机制还需进一步研究,以期为临床诊疗提供更多的指导。