長鏈非編碼RNA NEAT1調節腫瘤耐藥的研究進展

張璐 陳建榮 呂學東 陳金亮 張冬梅

1南通大學第二附屬醫院呼吸內科226001;2南通大學第二附屬醫院臨床實驗中心226001

近年來腫瘤的發病率日益增高,威脅著人類的生命健康。化療是目前臨床治療中的重要手段之一,但是由于耐藥性的產生,使得化療的治療效果欠佳。NEAT 1是最近發現的一種長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,LncRNA)分子,在乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌等多種腫瘤中異常表達,能夠參與調控腫瘤的增殖、凋亡、侵襲和耐藥性。本文主要就NEAT 1 參與腫瘤化療耐藥調節的分子機制作一綜述。

1 LncRNA NEAT1

1.1LncRNA生物學特性 LncRNA是一類長度超過200個核苷酸的RNA 片段,不參與蛋白質的編碼,但以RNA 的形式參與調節轉錄水平、轉錄后水平或表觀遺傳水平的基因表達[1],從而影響疾病的發生、發展,尤其在腫瘤的增殖、凋亡、侵襲及多重耐藥中發揮重要作用。例如,LncRNA H19 通過抑制Akt 信號通路提高乳腺癌對紫杉醇(paclitaxel,PTX)的化學耐藥性[2]。LncRNA LOC554202通過調節p21和E-鈣黏蛋白促進胃癌細胞的增殖和遷移[3]。最新的研究顯示,LncRNA能夠以“分子海綿”吸附方式與miRNA結合,減少miRNA 對下游產物的作用,從而實現LncRNA的調控作用[4],此類LncRNA 被稱為競爭性內源RNA(competing endogenous RNAs,ceRNA),這種機制在腫瘤化療耐藥中發揮重要的作用。

1.2LncRNANEAT 1生物學特性 LncRNA NEAT 1是通過RNA聚合酶Ⅱ從人類染色體11q13.1基因組區域轉錄而來,最早是在2002年發現于注射了日本腦炎病毒和狂犬病病毒的鼠腦中[5],是細胞核內Paraspeckles結構的重要組成部分。Paraspeckles是哺乳動物細胞核內的一種RNA-蛋白質復合體,由NEAT 1與DBHS蛋白家族(PSPC1/SFPQ 和NONO等)共同組成,可通過滯留某些特異的轉錄因子或RNA 結合蛋白來調控基因的轉錄[6-7]。NEAT 1可以產生2種轉錄本異構體,它們在5'末端完全重疊,分別為較短的NEAT 1_v1(也稱為MENε,相對分子質量為3 700)和較長的NEAT 1_v2(也稱為MENβ,相對分子質量為23 000)[6]。

LncRNA NEAT1最初在小鼠腦中被檢測到,并進一步被病毒感染誘導,被稱為病毒誘導型非編碼RNA[5]。進一步研究發現NEAT1促進HIV-1復制過程,這表明NEAT1可能在響應病毒感染中發揮關鍵作用[8]。另外,NEAT1還可以通過直接作用于炎癥因子的表達參與免疫失調,加速機體炎癥反應[9]。Huang等[10]在膿毒血癥患者外周血中檢測到表達升高的NEAT1,且與炎癥因子高表達、疾病風險增加、嚴重程度升高和預后不良密切相關[11],表明NEAT 1與免疫系統功能紊亂存在關聯。

最近,研究人員發現NEAT 1在多種腫瘤如腎細胞癌、非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)及乳腺癌中均高表達[12-14],其過表達通常有助于促進癌癥的發生、發展,并與不良預后有關[15]。例如,NEAT 1 可通過激活IL-6/STAT 3信號通路促進人肝細胞癌的進展[16],還可以通過競爭性結合miR-365,促進口腔鱗狀細胞癌細胞的遷移和侵襲[17]。特別值得注意的是,最近多項研究顯示NEAT 1的異常表達與腫瘤化療耐藥性密切相關[18-21]。

2 NEAT1參與調節腫瘤化療耐藥性機制

化療藥物抗性是腫瘤臨床治療失敗的主要原因之一,越來越多的研究發現NEAT 1能夠調節多種腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性。

2.1NEAT 1與肺癌 NSCLC 是全球癌癥死亡的主要原因之一[18]。Xiong等[19]最新研究發現,NEAT1可作為ceRNA競爭性下調miR-193a-3p表達水平,從而促進NSCLC 細胞的增殖、侵襲與遷移。此外,NEAT 1還參與調節NSCLC化療耐藥。鉑類化療藥物如順鉑是大多數晚期NSCLC患者的常規治療方法,但耐藥性的發生是治療過程中的主要障礙。有研究發現,銅轉運蛋白1(copper transporter 1,CTR-1)的表達上調,能夠顯著增加順鉑在腫瘤細胞內的濃度,增強化療效果[20]。Jiang等[21]發現miR-98-5p能夠下調CTR-1的表達。NEAT 1可作為ceRNA 與miR-98-5p競爭性結合,使CTR-1的表達上調,從而增強NSCLC細胞對順鉑的化療敏感性。

2.2NEAT 1與乳腺癌 乳腺癌是全球女性癌癥死亡的主要原因。上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是指喪失上皮細胞表型并獲得間充質細胞表型的過程,這一現象在促進腫瘤細胞侵襲和轉移過程中起著重要作用[22]。5-氟尿嘧啶(5-Fu)通常用于治療乳腺癌,但研究表明,NEAT 1過表達會誘導腫瘤細胞EMT 的發生[23],導致在5-Fu治療過程中出現耐藥性[24];相反,miR-129過表達則會通過調控EMT抑制腫瘤的發生、發展。Li等[25]研究發現,NEAT 1在乳腺癌組織與細胞株中表達升高,能夠與miR-129競爭性結合,促進腫瘤的EMT 發生,進而降低其對5-Fu的敏感性,誘導產生化療耐藥。

2.3NEAT1與卵巢癌 PTX是一種在卵巢癌治療中具有長期臨床應用的一線化療藥物,PTX 的耐藥性成為卵巢癌患者化療失敗的主要原因之一。有研究表明,LINC01118在卵巢上皮癌組織和化學抗性細胞中高表達,可以促進腫瘤細胞對PTX的耐藥,促進遷移和侵襲,同時抑制腫瘤細胞的凋亡[26]。An和Lv[27]發現敲除NEAT 1基因能夠抑制細胞增殖、誘導細胞凋亡,下調P 糖蛋白和谷胱甘肽-S-轉移酶π(影響藥物代謝,幫助去除腫瘤細胞中的化療藥物)的蛋白水平來增加卵巢癌對PTX 的化學敏感性。該研究還通過功能和機制分析揭示了NEAT 1可以通過競爭性結合miR-194上調E盒結合鋅指蛋白1表達來增強PTX 抗性。E盒結合鋅指蛋白1作為EMT誘導轉錄因子參與耐藥表型。這表明NEAT 1能夠促進肺瘤細胞對PTX的耐藥性,有望成為卵巢癌化療的潛在治療靶標。

2.4NEAT 1與胃癌 胃癌是消化系統最常見的實體瘤,阿霉素(adriamycin,ADR)是治療胃癌的靶向藥物之一。Zhang等[28]研究發現,NEAT 1在胃癌患者組織中過表達,通過細胞功能實驗證明,在胃癌細胞株中敲除NEAT1基因后,顯著抑制了腫瘤細胞的增殖及侵襲能力,促進了腫瘤細胞的凋亡。與此同時,在耐ADR 的胃癌細胞株中敲低NEAT 1后,ADR的半抑制濃度顯著降低,腫瘤細胞對ADR的耐藥性明顯受到抑制。NEAT 1可以調控腫瘤細胞的增殖、侵襲、凋亡能力以及化療耐藥性,是胃癌潛在的新型治療靶標,但NEAT1對ADR 耐藥的機制尚不明確,仍需進一步深入研究。

2.5NEAT 1與肝細胞癌 使用鉑類藥物的化療是目前治療晚期肝癌的最佳策略[29],但是鉑類藥物耐藥性仍然是臨床治療中的主要障礙。鉑類藥物通過抑制DNA復制,激活DNA損傷應答/修復機制,最終激活凋亡程序,發揮抗癌作用。Adriaens等[30]提出了NEAT 1_2通過減少因DNA損傷不斷累積造成的細胞凋亡,來促進鉑類耐藥性的發生。NEAT 1_2與3 種已發現的Paraspeckle蛋白相互作用,即PSPC1、SFPQ和NONO,這三種蛋白被認為可以促進DNA損傷修復在腫瘤細胞中產生化療抗性[31],其中,PSPC1與NONO已被報道參與鉑類耐藥[32-33]。Ru等[34]在后續實驗中發現,NEAT 1_2和SFPQ之間存在顯著的正相關性,均促進肝細胞癌的發生、發展及順鉑耐藥性。在肝細胞癌細胞株中敲除NEAT 1_2,肝癌細胞對順鉑的耐受性顯著降低。但無論是NEAT1_2的敲除或敲入都對SPFQ 在肝癌細胞株中的轉錄或翻譯水平沒有影響,這表明NEAT 1_2可能通過作為DNA損傷修復所需的銜接子和效應子即SPFQ 蛋白的支架起作用,從而間接促進SPFQ的表達,增強肝癌細胞中的順鉑耐藥性。

2.6NEAT 1與腎細胞癌 目前索拉非尼已被批準作為轉移性腎細胞癌的第二線化療藥物,分子靶向藥物治療可顯著改善高危轉移性腎細胞癌患者的預后[35],然而晚期腎細胞癌患者往往會出現索拉菲尼耐藥。Liu等[36]研究發現,NEAT 1在腎細胞癌組織中的表達較正常組織明顯增加,并且與腫瘤分期、轉移及總生存率有關。敲除NEAT1基因后,腎細胞癌的細胞周期被明顯阻滯,DNA合成受到抑制,逆轉EMT現象,極大地抑制了細胞的增殖和轉移。在腎細胞癌中下調NEAT 1表達可使得miR-34a上調,進而抑制c-met的表達,提示NEAT 1/miR-34a/c-met軸在腎細胞癌的發生、發展過程中起著重要作用。另外,在腎細胞癌中下調NEAT 1表達后,腎細胞癌細胞對索拉菲尼的敏感性明顯提高,作為細胞凋亡標志物的人胱天蛋白酶3的表達上調,提示NEAT 1促進了腎細胞癌的索拉菲尼耐藥性,但具體耐藥機制仍需進一步探討。

2.7NEAT 1與鼻咽癌 鼻咽癌是一種源自鼻咽上皮細胞的惡性腫瘤[37],使用鉑類藥物的化學療法可有效治療鼻咽癌,但由于耐藥性的出現,許多鼻咽癌患者在化療后出現復發。Liu等[38]之前的研究已揭示,抑制染色體空間重組因子1可通過調節核因子κB信號傳導途徑增強鼻咽癌細胞對PTX的敏感性。Liu等[39]在進一步研究鼻咽癌順鉑耐藥性時發現,NEAT 1在鼻咽癌組織中的表達較正常組織明顯增加,能夠與let-7a-5p競爭性結合從而調控染色體空間重組因子1的表達。在順鉑刺激作用下,敲除NEAT 1基因會抑制鼻咽癌細胞的生長、增殖及順鉑耐藥性。蛋白電泳實驗說明,在鼻咽癌中下調NEAT 1表達水平會抑制Ras-MAPK 通路的作用。而Ras-MAPK 通路的失調與多種腫瘤化療藥物耐藥性密切相關,如肺癌[40]和肝細胞癌[41]。因此,靶向NEAT 1/let-7a-5p軸可能對克服鼻咽癌的順鉑耐藥性具有重要的治療意義。

2.8NEAT 1與多發性骨髓瘤 多發性骨髓瘤是一種B細胞惡性腫瘤,占所有血液系統惡性腫瘤的約15%至17%,具有高復發率和快速獲得耐藥性[42]。地塞米松是B細胞淋巴瘤的關鍵一線化療藥物,但也存在著耐藥性的問題。Wu和Wang[43]發現,NEAT 1在地塞米松耐藥的多發性骨髓瘤的骨髓瘤細胞株中高表達,競爭性結合miR-193a來上調其下游分子MCL1的表達水平,從而參與調控腫瘤耐藥性。髓樣細胞白血病1是一種有效的抗細胞凋亡蛋白,被認為是治療肝細胞癌、急性髓細胞性白血病等腫瘤的靶點[44-45],因此,NEAT 1可作為克服多發性骨髓瘤治療中地塞米松耐藥性的重要靶標,改善多發性骨髓瘤患者的預后。

3 展望

LncRNA NEAT1在多種惡性腫瘤中發揮著原癌基因或抑癌基因的作用,不僅與惡性腫瘤細胞的生長、增殖、侵襲及不良預后有著密切關系,還參與調節腫瘤的藥物敏感性。本文著重闡述了LncRNA NEAT1在多種腫瘤細胞耐藥性中的分子機制,其異常表達對耐藥性的發生具有關鍵作用,有望成為腫瘤早期治療的新靶點。但目前NEAT 1參與調控腫瘤耐藥性的具體機制尚不完全明確,仍需進一步探究,為惡性腫瘤的早期診斷、治療和預后判斷提供新的思路。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突