中藥調控腫瘤中LncRNAs 研究進展

曾 淇 袁云云 孫 瀚 凌 霜 許錦文 劉 俊）上海中醫藥大學交叉科學研究院 上海201203）

腫瘤是當今社會嚴重威脅人類生命健康的重大疾病之一，對其預防和治療已成為世界醫學領域的難題，臨床常用的治療手段（如放療、化療等）存在毒副作用大、預后較差等缺點。中藥作為一種天然藥物，具有多靶點、多效應、毒副作用低等特點，可以通過抑制腫瘤細胞的生長和增殖、介導腫瘤自噬或凋亡等方面發揮藥理作用［1］；對臨床化療治療具有協同作用，可延長患者的生存期，減少腫瘤的復發和轉移［2］；還可顯著降低放療或化療的不良反應，提高患者的免疫力和生活質量等［3］。目前常用于腫瘤治療的中藥復方、單味中藥及中藥單體主要包括中藥（復方補中益氣湯、參麥注射液、消癌平注射液等）；單味中藥［黃芪（Astragalus membranaceus）、苦參（Sophora flaves?cens）、槐耳（Trametes robiniophilaMurr）］，其活性成分主要包括黃 芪多糖、苦參堿（matrine）、氧化苦參堿（oxymatrine，OMT）、槐耳多糖等；中藥單 體白藜蘆醇（resveratrol，Res）、紫杉醇（paclitaxel，PTX）、姜黃素（curcumin）等。由于近年來針對非編碼RNA（non?coding RNAs，ncRNAs）的腫瘤調控研究備受關注，特別是長鏈非編碼RNA（long non?coding RNAs，LncRNAs）已然成為研究的熱點，因此本文對中藥參與調控LncRNAs 加以總結，希望對未來中藥在腫瘤領域的研究開發提供一定的理論依據。

1 LncRNAs 的功能特點及分類

LncRNAs 是一類長度大于200 個核苷酸、具有調控基因表達水平但無蛋白質編碼功能的RNAs，曾被認為是基因組中的“噪音” 和“暗物質”，為RNA 聚合酶Ⅱ（RNA polymerase II，RNA Pol Ⅱ）轉錄后的副產物，并不具備生物學功能［4］；近年來研究表明，LncRNAs 在表觀遺傳水平、轉錄水平、翻譯水平、蛋白修飾等方面發揮重要的調控作用［5］。根據其在基因組中的位置，可大致分為5 種類型：（1）正義長鏈非編碼RNAs（sense LncRNAs）；（2）反義長鏈非編碼RNAs（antisense LncRNAs）；（3）雙向長鏈非編碼RNAs（bidirectional LncRNAs）；（4）內含子型長鏈非編碼RNAs（intronic LncRNAs）；（5）基因間長鏈非編碼RNAs（long intergenic noncoding RNAs，lincRNAs），如圖1所示［6］。

圖1 LncRNAs 基因座示意圖

目前研究與腫瘤發生發展關系密切的LncRNAs 主要集中在H19、HOX 轉錄反義RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）、肺腺癌轉移相關轉錄因子1（metastasis?associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）、母系表達基因3（maternal expressed gene 3，MEG3）等。研究表明LncRNAs 與腫瘤的發生、發展密切相關，并可能成為多種類型癌癥的獨立生物標志物。近年來研究表明，中藥主要是通過調控LncRNAs 表達，影響下游信號通路，從而發揮抗腫瘤作用，這可能是未來新型抗腫瘤藥物研發的方向，值得我們深入研究。因此，本文總結中藥對腫瘤中LncRNAs 的調控作用研究，以期對臨床中藥治療腫瘤提供新思路。

2 中藥對腫瘤中LncRNAs 的影響

2.1 中藥對LncRNA MALAT1 調控作用研究 LncRNA MALAT1 編碼基因長為6.7 kb，位于染色體11q13.1 上。作為最早被發現的LncRNAs 之一，MALAT1 率先在非小細胞肺癌（non?small cell lung cancer，NSCLC）中被發現，后續研究則證實MALAT1 與肺癌、子宮內膜肉瘤、子宮頸癌、肝細胞肝癌、結直腸癌等多種人類惡性腫瘤密切相關［7?8］。已有研究表明MALAT1 在多種癌癥的進展中發揮促癌作用，MALAT1 的功能與腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡等密切相關，在臨床應用研究中被認為是診斷和預測癌癥的潛在生物標志物，并且還可作為治療特定腫瘤的治療靶標［9］。

現今針對MALAT1 的中藥研究主要集中在白藜蘆醇、氧化苦參堿等。白藜蘆醇（Res）是從中藥虎杖Polygonum cuspidatum中提取的一種天然抗氧化劑，早在1993 年Jayafilake 等研究發現Res 具有抗癌活性，后續研究證實Res 對乳腺癌、前列腺癌、皮膚癌等多種惡性腫瘤具有抑制作用，其主要通過誘導細胞凋亡、阻滯細胞周期來抑制腫瘤生長［10］。Ji 等［11］研究證明Res 可通過下調結直腸癌（carcinoma of colon and rectum，CRC）細胞中LncRNA MALAT1 的表達，阻止β?鏈蛋白（β?catenin）從細胞質轉移到細胞核，導致c?myc 和MMP?7 等原癌基因的表達下調，降低Wnt／β?catenin 通路的信號傳導，從而抑制CRC的侵襲和轉移進程，但是MALAT1 和β?catenin 之間目前尚無直接關聯的研究進展。在骨肉瘤細胞中，下調MALAT1可通過MALAT1／EZH2 途徑上調E?鈣黏蛋白（E?cadherin）的表達，E?鈣黏蛋白可在細胞膜形成β?catenin／E?cadherin復合物來負向調節β?catenin［12］，推測Res 可能是通過下調MALAT1，調節MALAT1／EZH2 途徑來阻止β?catenin 從細胞質轉移到細胞核。氧化苦參堿（OMT）為中藥苦參中一種主要活性成分，研究表明OMT 在多種癌癥中發揮抗腫瘤作用，主要通過誘導細胞凋亡、阻滯細胞周期，下調Wnt／β?catenin 信號通 路等方 式發揮 其抗癌活性［13?14］。Xiong等［15］研究證明OMT 可通過下調MALAT1 的表達來抑制CRC 細胞的遷移和侵襲，但其中機制尚未證實，且長期使用OMT 導致CRC 細胞的耐藥性，被證實與MALAT1 表達上調有關；臨床數據也證明OMT 治療的CRC 患者預后不良與LncRNA MALAT1 的高表達有關，提示LncRNA MALAT1 可能是治療CRC 患者的有效靶標，這為未來臨床研究提供了一個重要方向。

2.2 中藥對LncRNA MEG3 的影響 LncRNA MEG3 是一種由母系印記基因編碼的癌癥相關LncRNA，定位于人類染色體14q32 區域，長度約為1.6 kb。與正常組織相比，MEG3 在許多惡性腫瘤中表達量降低或丟失，如人垂體腫瘤、宮頸癌、尿路上皮癌、前列腺癌等［16］。已有研究表明MEG3 為一種腫瘤抑制因子，參與調控多種癌癥相關信號通路，主要是通過與p53 蛋白相互作用激活p53 介導的轉錄活性來發揮抑癌作用［17］。此外，MEG3 表達水平與癌癥臨床病理分級之間有顯著的相關性，可作為癌癥診斷和預后的檢測指標［18］。

針對MEG3 的中藥藥理研究主要集中在白藜蘆醇、姜黃素等，作為一種天然多酚類化合物，Res 存在于葡萄、花生等多種植物中。Liu 等［19］研究表明在人神經膠質瘤細胞系（U251、U87）中，聯合使用阿霉素（doxorubicin，DOX）和Res 可誘導腫瘤細胞凋亡，同時上調細胞中MEG3 的表達水平；MEG3 可通過P53 途徑誘導非小細胞肺癌細胞凋亡來發揮抗腫瘤作用［20］，猜測DOX 和Res 聯合使用可能是通過上調LncRNA MEG3，介導P53 途徑來發揮藥理作用。姜黃素是從姜黃屬植物姜黃、莪術、郁金等根莖中提取的一種天然有效成分，具有抗炎、抗病毒、抗腫瘤等多種藥理活性，已有研究揭示了其抗腫瘤機制，包括誘導細胞凋亡、抑制血管生成、增強化療和放療的敏感性等［21］。卵巢癌細胞中miR?214 可通過靶向PTEN／Akt 途徑提高細胞的順鉑耐藥性［22］，Zhang 等［23］研究證實姜黃素可通過上調卵巢癌細胞和細胞外囊泡中MEG3 的表達來降低miR?214 的表達，從而降低卵巢癌細胞對順鉑的耐藥性。Zamani 等［24］研究表 明姜黃 素可上 調肝細胞癌（hepatocellular cancer，HCC）中epigenetic microRNA（epi?miRs）的表達，隨后通過降低DNA 的甲基化水平來增加抑癌基因MEG3 的表達，從而發揮抗腫瘤作用。

2.3 中藥對LncRNA H19 的調控作用研究 LncRNA H19基因位于染色體11p15.5 端粒區，在出生后其表達下調，并且在腫瘤發生發展中發揮促進作用。LncRNA H19 在多種實體瘤中的表達上調，包括乳腺癌、食道癌、膀胱癌和結直腸癌等［25］，提示H19 可能作為腫瘤診斷和預后評價的一個潛在生物標志物。關于H19 的調控機制主要集中在H19 通過正向調控miR?675、降低腫瘤抑制基因的表達水平來促進腫瘤的發生發展［26］。此外，H19 還可作為競爭性內源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）結合miRNA從而促進上皮間質轉化，提高腫瘤轉移和入侵的能力［27］。

針對LncRNA H19 的中藥藥理研究主要集中在中藥復方三黃瀉心湯、單味藥槐耳、中藥活性成分姜黃素等。三黃瀉心湯為我國流傳千年的經典方劑，由黃連、大黃、黃芩三味中草藥組成，臨床主治邪火內熾，迫血妄行，臨床上對由幽門螺旋桿菌引起的胃炎具有抗炎和保護胃黏膜的作用。劉清君等［28］進一步證實它能夠顯著抑制幽門螺旋桿菌存在情況下胃癌細胞的增殖，并降低LncRNA H19 表達水平，但其中調控作用機制尚不清楚；槐耳為寄生于槐樹上的木耳，已被證明為癌癥治療的有效佐劑，在肝癌、乳腺癌、卵巢癌等多種癌癥中具有良好的治療效果，主要通過抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞死亡、抑制腫瘤誘導的血管生成、阻止腫瘤轉移來發揮藥理作用［29］。LncRNA H19 可以通過miR?675 靶向乳腺癌中泛素連接酶E3 家族成員c?Cbl 和Cbl?b，激活酪氨酸激酶受體EGFR 和c?Met，導致其下游Akt 和ERK 信號通路的激活，促進乳腺癌細胞增殖和遷移［30］，王繼軍等［31］研究表明槐耳可以通過下調H19 和miR?675?5p 的表達，抑制LncRNA?H19／ miR?675?5p／CBL 信號傳導途徑，進而抑制乳腺癌細胞的增殖并誘導細胞凋亡。

2.4 中藥對LncRNA HOTAIR 的影響 LncRNA HOTAIR 基因定位于人類12q13.13 染色體上，以反式轉錄方式調控基因的表達，主要通過重塑染色質、促進蛋白質泛素化、作為miRNA 海綿體“吸附” miRNA 等方式調控基因表達過程［32］。最近臨床研究表明HOTAIR 表達與多種腫瘤的發生發展及轉移預后密切相關，如乳腺癌、膽囊癌、胰腺癌等，高表達HOTAIR 能抑制抑癌基因的表達，促進腫瘤復發轉移，而下調HOTAIR 表達則降低腫瘤細胞的轉移增殖能力［33］；在大多數腫瘤中，HOTAIR 主要通過結合多梳抑制復合物2（Polycomb Repressive Complex 2，PRC2）和賴氨酸特異性脫甲基酶1（lysine specific demethylase 1，LSD1）復合體使組蛋白（trimethylation of lysine 27 on histone H3，H3K27me3）去甲基化，從而調控同源異形盒基因D（ho?meobox D，HOXD）的表達使其沉默［34］。

針對LncRNA HOTAIR 的中藥藥理研究主要集中在中藥活性成分蟾蜍靈、薯蕷皂苷元等。蟾蜍靈是從蟾蜍的耳后腺及表皮腺體分泌物中提取出的主要有效活性成分，已有研究表明miRNA 參與其抗癌活性，而LncRNA 可通過與miRNA 相互作用調節各種生物學功能，在前列腺癌細胞中HOTAIR 上調能夠競爭性結合miR?520b，使miR?520b 抑制的靶基因FGFR1 表達水平上調，從而促進腫瘤的增殖，蟾蜍靈可通過下調HOTAIR，促進miR?520b 抑制FGFR1 表達水平，通過HOTAIR／miR?520b／FGFR1 途徑來發揮藥理作用［35］；薯蕷皂苷元（diosgenin，Dio）是從中藥川地龍或黃姜中提取的一種甾體皂苷元，薯蕷皂苷（dioscin）及它對多種腫瘤細胞具有抑制作用，具有多靶點、多環節、多效應的特點，Ma 等［36］研究發現它可劑量依賴性地抑制胃癌細胞的增殖，并下調胃癌細胞中HOTAIR 的表達水平，在胃癌細胞中沉默HOTAIR 的表達也可顯著抑制胃癌細胞的增殖，這表明該成分可能是通過降低HOTAIR 的表達水平抑制胃癌的增殖，但其作用機制尚需要進一步的研究來闡明。

3 結語

我國中醫藥文化歷史悠久，資源豐富，隨著中藥藥理研究的不斷深入，中藥也因不良反應低、毒副作用小等優勢逐漸被大家認可。中藥可以在多層次、多方面領域發揮藥理作用，通過調控腫瘤相關LncRNAs 直接或間接地發揮抗腫瘤作用，這是相關研究的一個新方向。但是目前開發針對LncRNAs 臨床有效抗腫瘤中藥仍然存在眾多問題，主要體現在臨床中藥成分復雜，藥理作用復雜；LncRNAs 序列保守性較低，只有約12% 存在于人類之外的其它生物，具有較高的種屬特異性，對于中藥藥理研究的設計提出了更高的要求；部分LncRNAs 表達也存在時空表達特異性，對給藥時間的選擇也需要慎重考慮；很多長鏈非編碼RNA是利用生物分析軟件分析確認，目前能夠明確功能LncRNAs 數量并不多，且LncRNAs 參與調控的作用機制也不盡相同。基于上述原因，希望能夠在以中醫藥理論為背景的條件下利用現代科學技術進一步深入研究，通過人源化動物模型、生物信息學分析、高通量實驗等多種手段尋找針對功能明確LncRNAs 的臨床有效中藥，使其在抗腫瘤方面發揮更大的作用，為人類健康做出更大的貢獻。