Lnc-CASC2 相關通路在消化系統(tǒng)及其他器官系統(tǒng) 腫瘤中的研究進展

劉少杰，肖瑞，任建軍

(1.內蒙古醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院，內蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010050；2.內蒙古醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院，內蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010050；3.內蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院，內蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010050)

0 引言

LncRNA 是長度大于200 個核苷酸的非編碼RNA[1]。起初，人們普遍認為其為RNA 聚合酶Ⅱ轉錄副產物，沒有實質的生物學功能。然而，1991 年Nature 等雜志陸續(xù)發(fā)表有關Xist 參與X 染色體失活的調控的文章，為人們提供了lncRNA 可能發(fā)揮生物作用的研究新思路。有證據表明，lncRNA 參與細胞分化、細胞譜系選擇、器官發(fā)生和組織穩(wěn)態(tài)等一系列生物學過程[2]。

癌癥易感候選基因2(Cancer Susceptibility Candidate 2，CASC2)是最先在子宮內膜癌中被發(fā)現(xiàn)并驗證的LncRNA。CASC2 位于染色體10q26編碼區(qū)域，其五個外顯子經過選擇性剪接可以產 生 三 種 不 同 的mRNA：CASC2a，CASC2b 和CASC2c[3]。CASC2 在腫瘤及炎癥中的表達具有明顯的異常，由其介導調控的通路研究復雜多樣。例如，CASC2 不僅可以通過ceRNA 轉錄后調控模式在腫瘤細胞的一系列生物學過程中發(fā)揮作用[4]，也可以參與調控不同的信號通路影響腫瘤的增殖、凋亡、侵襲及遷移等生物學行為。研究發(fā)現(xiàn)，CASC2在多數(shù)腫瘤中表現(xiàn)為抑癌趨勢，只在極少數(shù)如膽管癌、星形細胞瘤等中發(fā)揮促癌作用。本文擬對LncRNA-CASC2 相關信號通路在消化系統(tǒng)及其他器官系統(tǒng)中的研究進展進行綜述，現(xiàn)報道如下。

1 CASC2 在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展

隨著分子生物學研究的逐漸深入，CASC2 在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用顯現(xiàn)出不可忽視的重要意義。其在肝癌、胃癌及胰腺癌等腫瘤中的表達異常為臨床靶向治療提供了新思路。下面我們將分別介紹其在相關器官系統(tǒng)中的研究進展。

表1 CASC2 在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展

1.1 CASC2 在肝癌中的研究

肝細胞癌(HCC)是世界上最常見的惡性腫瘤之一，其癌癥相關死亡率僅次于肺癌和胃癌[5]。既往研究表明，MAPK 通路是許多信號轉導通路的共同交匯通路之一，其可以把細胞外的信號轉入細胞內，產生多種不同的效應。MAPK 有四種亞族，即ERK、p38、JNK 和ERK5。其中JNK 和p38 主要參與細胞的炎癥反應和應激反應。研究發(fā)現(xiàn)，肝癌發(fā)生發(fā)展中存在著一條經典的CASC2/MAPK 通路，CASC2 通過失活MAPK 途徑抑制細胞增殖，遷移和侵襲，從而導致細胞凋亡[6]。在HCC 中，ERK信號通路具有MAPK 通路的核心分子，激活后可介導細胞增殖，凋亡和侵襲，隨著CASC2 過表達，p-ERK1/2 水平將受到抑制，從而抑制HCC 細胞的增殖、遷移、侵襲及集落形成等一系列生物學行為，同時，miR-183 會發(fā)生海綿化，使其無法很好地激活Wnt/β-catenin 信號傳導途徑[5,7]。NF-κB是真核細胞控制細胞增殖和細胞存活的基因調節(jié)因子,被認為是腫瘤發(fā)生的關鍵啟動子，參與機體的炎癥反應、免疫應答、細胞凋亡、應激反應等一系列生物學過程。有研究發(fā)現(xiàn)，CASC2 可以通過直接靶向miR-362-5p 抑制NF-κB 途徑，從而促進HCC 細胞凋亡[8]。2018 年，研究人員在HCC 中檢測到了PTEN/Akt/mTOR 信號通路所調控的蛋白，即CASC2 可以上調PTEN 蛋白表達，同時可以下調Akt 及mTOR 蛋白表達，有研究表明PTEN 能夠負向調節(jié)Akt/mTOR 通路，降低p-Akt 活性分子水平，抑制下游信號通路的異常表達，從而達到誘導細胞凋亡，抑制細胞增殖的作用[9,10]。

1.2 CASC2 在胰腺癌中的研究

據統(tǒng)計，胰腺癌(PC) 是2012 年全球癌癥第七大死亡相關的主要原因，其5 年總生存率低于8%[15]。肝細胞核因子1α(HNF1A) 是PC 中可能的腫瘤抑制因子，CASC2 基因具有HNF1A 響應元件(CASC2-HNF1A RE)，HNF1A 可以通過直接結合CASC2-HNF1A RE 來促進CASC2 表達。Li 等人發(fā)現(xiàn)PTEN/Akt 信號傳導參與CASC2 的HNF1A調控，CASC2 和HNF1A 表達正相關，當CASC2 過表達時，PTEN 表達會隨之上調，而p-Akt/Akt 和p-mTOR/mTOR 則出現(xiàn)下調現(xiàn)象，因此，團隊提出了胰腺癌中HNF1A/CASC2/PTEN/Akt 信號通路[16]。同時，CASC2 也可以通過下調miR-21 上調PTEN，從而發(fā)揮抑癌作用[17]。此外，人參皂苷Rg3 可以通過上調CASC2 并激活PTEN 信號傳導來抑制耐吉西他濱藥物的胰腺癌細胞的生長，這為臨床治療胰腺癌提供了可靠的參考價值[18]。Zhou等人在PC 中提出CASC2 改變細胞之間粘附的推論，并通過驗證ITGB4 和p-FAK 含量降低、N-鈣粘蛋白和MMP( 基質金屬蛋白酶) 表達減弱、E-鈣粘蛋白表達增強以及形態(tài)學改變證明了這一點。不僅如此，通過功能喪失和功能獲得實驗，團隊發(fā)現(xiàn)miR-24 也在調節(jié)著ITGB4/FAK 途徑和胰腺癌細胞EMT 的進展，其發(fā)揮的是促進腫瘤細胞遷移和侵襲的作用，同時研究人員首次證實了MUC6和miR-24 的相關性，且CASC2 可以充當miR-24 的ceRNA 來調控其下游靶標MUC6，由此提出了CASC2 的過表達抑制miR-24，進而激活MUC6來調節(jié)細胞粘附并抑制胰腺癌的生長和發(fā)展的推論[15]。雖然目前有關CASC2 在胰腺癌中的研究報道較少，但其現(xiàn)有成果仍帶給研究人員可靠的研究思路，為胰腺癌后續(xù)的研究及診治指明了方向。

1.3 CASC2 在胃癌中的研究

胃癌是消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤，被認為是癌癥相關死亡的常見因素之一[19]。Mao 等人在胃癌中發(fā)現(xiàn)并驗證了經典的CASC2/MAPK 通路,特別是ERK1/2 和JNK 組分對于胃癌的調控。CASC2過表達可以顯著抑制ERK1/2 和JNK 的表達，同時研究人員發(fā)現(xiàn)CASC2 過表達和抑制ERK1/2 或JNK 的聯(lián)合治療可以在體外產生協(xié)同抑制胃癌發(fā)生發(fā)展的明顯作用[20]。Wen 等人發(fā)現(xiàn)，在胃癌細胞及組織中E2F6 和CASC2 表達呈明顯的負相關趨勢，同時E2F6 可以反向調控胃癌細胞中CASC2的表達，而沉默CASC2 后又可以使得E2F6 下調所發(fā)生的變化逆轉，從而加劇胃癌細胞的集落形成及侵襲并降低凋亡率[19]。此外，過表達CASC2 會使耐DDP(順鉑)的胃癌細胞對DDP 敏感性增加，而如果沉默CASC2 后其親代細胞對DDP 的敏感性則會減低。同時，團隊提出并通過實驗成功驗證了CASC2 通過使miR-19a 海綿化而改善胃癌細胞對DDP 敏感性的推論[21]。目前來看，有關CASC2 在胃癌發(fā)生發(fā)展中的明確調控機制仍處于研究階段，仍需要我們不斷探索發(fā)掘。

1.4 CASC2 在食管癌中的研究

食管癌是全球最常見的第八大惡性腫瘤，死亡率排第六位[22]。近年來，有關CASC2 在食管癌中的研究開始興起。既往研究表明，SOCS1 是細胞因子信號的負反饋調節(jié)因子，在細胞的激活、增殖、轉移、分化和耐藥中起重要作用，Ying 等人證實了CASC2 和miR-155 之間的直接相互作用關系，認為CASC2 可以通過競爭性結合miR-155 上調SOCS1 表達[23]，同時CASC2 和SOCS1 蛋白之間的也具有直接相互作用關系，即CASC2 可以通過與SOCS1 蛋白結合來抑制其泛素化水平，從而提高SOCS1 蛋白穩(wěn)定性[24]。Zhao 等人發(fā)現(xiàn)，由CASC2靶向的miR-181a 在食管癌中呈現(xiàn)過度表達，CASC2 可以負向調控miR-181a 從而抑制Akt 表達，且由CASC2/miR-181a/Akt 構成的信號通路可以增強順鉑在食管癌治療中的抗腫瘤作用[25]。以上便是有關食管癌中CASC2 的研究概況與價值。

1.5 CASC2 在大腸癌中的研究

大腸癌是全球最常見的胃腸道癌癥，其存在較為明顯的年輕化趨勢[26,27]。2016 年，研究人員首次在大腸癌中驗證了CASC2/miR-18a/PIAS3/STAT3 相關信號通路，證實CASC2 和miR-18a 負相關，而CASC2 和PIAS3 則正相關，上調miR-18a 對于PIAS3 的表達下調可以起到一定的作用，進而增強STAT3 介導的基因表達，作為STAT3 的特異性阻遏物，上調miR-18a 的直接靶標PIAS3可以明顯抑制結直腸癌的發(fā)生發(fā)展，同時，上調CASC2 能夠通過延長G0/G1-S 相變在體外和體內抑制細胞增殖和腫瘤生長。即CASC2 可以競爭性結合miRNA-18a 從而通過上調PIAS3 下調STAT3 繼而抑制大腸癌的發(fā)生發(fā)展[4]。此外，其他團隊試著研究miR-21 在大腸癌中與CASC2 的聯(lián)系，但沒有發(fā)現(xiàn)二者相關聯(lián)的具體證據，這與二者在其他癌中已證實的關系不符，為我們初步剔除了一條似乎并不可行的研究通路[28]。Dai 等人發(fā)現(xiàn)CASC2 可以在轉錄后水平調節(jié)Bcl-2 蛋白的表達，CASC2 可以抑制AUF1 與BCL2 基因的結合，從而使得BCL-2 翻譯失活，進而抑制大腸癌的發(fā)展，此即CASC2/AUF1/Bcl-2 信號通路[29]。同年，該團隊又提出了另一種CASC2/EZH2/BCL2通路的推論，即上調CASC2 可以與EZH2 增強子發(fā)生相互作用并使BCL2 表達沉默而發(fā)揮抗大腸癌發(fā)生發(fā)展的作用，也就是說CASC2 可以通過與EZH2 結合來抑制BCL2 表達發(fā)揮其抗腫瘤特性[30]。該團隊兩篇文章都立足于黃連素(Berberine)進行研究，討論了黃連素在抗癌時的相關作用機制，研究發(fā)現(xiàn)，使用黃連素后，CASC2 會呈現(xiàn)過表達態(tài)勢，而CASC2 表達下調時，黃連素對CASC2通路中Bcl-2 蛋白的抑制作用將被逆轉，進一步實驗證明黃連素可以抑制大腸癌細胞株的活力，促進細胞凋亡[29,30]，該實驗結果為臨床工作提供了指導性價值，也為我們提供了基因-細胞-組織-藥物驗證的科研思路。

1.6 CASC2 在口腔癌中的研究

口腔癌是世界第六大最常見的癌癥，其發(fā)病率在發(fā)展中國家排第三位[31]。其中，口腔癌中最常見的組織類型是口腔鱗狀細胞癌(OSCC)[32]。2018年，研究人員首次在口腔癌中驗證了CASC2/miR-21 通路的作用，研究發(fā)現(xiàn)，CASC2 可以通過下調miR-21 來抑制口腔鱗狀細胞癌的發(fā)生發(fā)展。此外，上調CASC2 可以抑制miR-21 的表達，PDCD4 基因表達及PDCD4 蛋白水平與CASC2 表達呈正相關趨勢，而與miR-21 表達呈負相關。值得一提的是，PDCD4 不僅是miR-21 的靶標，同時也是參與細胞凋亡的關鍵抑癌基因[33,34]。這些研究在很大程度上填補了CASC2 在口腔癌中的研究空白，為我們臨床及科研工作提供了巨大的參考價值。

表2 CASC2 在其他腫瘤中的研究進展

2 CASC2 在其他腫瘤中的研究

隨著CASC2 研究的深入，越來越多相關通路在腫瘤中的作用被發(fā)現(xiàn)，其調控機制也越來越明確，同時研究人員們也認識到了其分子機制的的復雜性。Liu 等人發(fā)現(xiàn)，在星形細胞瘤中，CASC2 亞類中的CASC2c 與miR-101 存在明顯的負相關趨勢，miR-101 的低表達是CPEB1 高表達的原因之一，而上調的CASC2c 可能是miR-101 的低表達和CPEB1 過表達的原因，但其三者之間的具體作用及因果關系尚不明確，且此時高表達的CASC2c極有可能發(fā)揮促癌及導致預后不良的作用[35]。這也是為數(shù)不多的幾例CASC2 發(fā)揮促癌作用的案例之一。此外，Jiang 等人在神經膠質細胞瘤中提出并驗證了CASC2/miR-193a-5p/mTOR 信號通路，研究發(fā)現(xiàn)，過表達CASC2 后，該軸可以使腫瘤對于TMZ 的敏感性增加，提升治療效果[36]。也有團隊在該年發(fā)現(xiàn)了另一條可靠的CASC2/miR-181a/PTEN/p-AKT 通路，文中指出，CASC2 通過抑制miR-181a 上調PTEN 表達，進而下調p-AKT 表達并使神經膠質瘤細胞對TMZ 敏感性增加[37]。

CASC2/miR-18a-5p 軸的作用在多種癌中被發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌、黑色素瘤、鼻咽癌中其被驗證分別 以CASC2/miR-18a-5p/CDK19 信 號 通 路[39]、CASC2/miR-18a-5p/RUNX1 信號通路[40]、CASC2/miR-18a-5p/RBBP8 信號通路[41]發(fā)揮著抑癌作用。2017 年，非小細胞肺癌的RNPC1/CASC2/miR-181a 正向調控環(huán)的假設[42]、骨肉瘤中CASC2/miR-181a/RASSF6 信號通路[43]、黑色素瘤中CASC2/miR-181a/PLXNC1 信號通路[44]幾乎同時被提出，使得人們對CASC2/miR-181a 軸的認識更加深入。

伴隨著LncRNA 的研究熱潮，CASC2 在甲狀腺乳頭狀癌、前列腺癌、膀胱癌、卵巢癌、宮頸癌、腎癌中作為ceRNA 的抑癌調控機制及通路也被發(fā)現(xiàn)[45-52]。這不僅為我們提供了治療相關癌癥的良好思路，同時也體現(xiàn)了CASC2 的重要性。

3 小結與展望

目前，CASC2 的研究尚在起步階段，其在腫瘤及炎癥中的作用也逐漸被人們廣泛認識并熟知。由現(xiàn)有研究我們不難發(fā)現(xiàn)，CASC2 在大多數(shù)腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演著抑癌基因角色。CASC2 參與著腫瘤相關信號通路及轉錄后調控，其不僅可以通過影響多種miRNAs,如miR-24、 miR-183、miR-367 等發(fā)揮調控作用，同時也可以通過與蛋白相互作用直接影響信號轉導。對于該LncRNA 而言，現(xiàn)有的研究手段主要為細胞學和組織學驗證，雖然也存在利用裸鼠進行動物實驗的文章，但相對較少。據我們的研究統(tǒng)計，目前CASC2 相關通路在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究較其他癌中為多，約占52%。這也說明其在未來有望成為消化系統(tǒng)腫瘤預測及預后評估指標，成為新的腫瘤治療靶點。我們有理由相信，在不久的將來，CASC2 的具體作用靶點及信號通路將被清楚地揭示，針對其抑癌作用的藥物也將使得廣大的患者群體受益，實現(xiàn)疾病真正的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療。

由CASC2 現(xiàn)有研究成果推廣來看，一條信號通路可能調控著不僅一種腫瘤的發(fā)生發(fā)展，一種腫瘤的形成也可能被多條信號通路調控著，其中是否具有某種潛在的協(xié)同作用，抑或是由生物學上的個體差異決定，更或者是因多種不同環(huán)境刺激引起的不同的結果，其中的奧秘仍有待我們繼續(xù)探索。不僅如此，信號通路在調控炎癥及腫瘤的形成與進展時，是否存在著不同信號介質或同種信號傳遞過程中的串聯(lián)、并聯(lián)關系及信號強弱依賴性，即在信號傳遞過程中是否會因信號的強弱而引起不同的結果也是我們可以思考并探索的話題。