長鏈非編碼RNA對膀胱癌化療耐藥性影響的研究進展

王映翔，江克華，孫發

(1.貴州醫科大學，貴陽 550004； 2.貴州省人民醫院泌尿外科，貴陽 550002)

膀胱癌是發病率較高的泌尿系惡性腫瘤之一，近年全球的膀胱癌發病率呈不斷升高趨勢。據統計，2018年全球膀胱癌發病人數約54.9萬，死亡人數約20萬[1]。目前，膀胱癌治療以外科手術切除為主，術后輔以化療，常用化療藥物包括吉西他濱(Gemcitabine，GEM)、順鉑、阿霉素等。術后化療可顯著降低膀胱癌患者腫瘤的復發率，改善患者預后[2]。然而，部分經過綜合治療的膀胱癌患者仍出現腫瘤的復發和進展，其原因在很大程度上與化療藥物耐藥有關，此類患者往往預后較差[3]。因此，對膀胱癌化療耐藥性調控機制的研究十分重要。在腫瘤耐藥性研究中，長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)作為潛在靶點參與了腫瘤細胞化療耐藥性的形成[4]。不同lncRNA作為癌基因或抑癌基因，參與了腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移和耐藥等生物學功能的調節[5]。lncRNA異常表達與膀胱癌的發生發展及化療耐藥密切相關[6]。現就lncRNA對膀胱癌化療耐藥性影響的研究進展予以綜述，以期為降低和避免膀胱癌化療耐藥性的產生、改善膀胱癌患者預后提供新思路。

1 lncRNA的分類和功能

1.1lncRNA的特征和分類 lncRNA是新發現的一類不參與蛋白質編碼的RNA，其轉錄本長度>200個核苷酸。已知的人類基因組中lncRNA轉錄本有5 400～10 000個，大部分lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ參與催化轉錄，其序列的保守性和表達豐度均較低，但在細胞和組織中表現出較強的特異性[7]。lncRNA作為獨立的轉錄單位不具有編碼蛋白質功能的開放閱讀框架，但其可與眾多RNA和DNA相互作用或通過改變自身的空間結構來發揮調控作用。根據lncRNA在基因組中的位置，可將其分為正義[轉錄方向與鄰近信使RNA(messenger RNA，mRNA)方向相同]、反義(轉錄方向與鄰近mRNA方向相反)、雙向(轉錄方向與鄰近mRNA方向相同且相反)、基因間(從兩個基因間轉錄)和內含子(從基因的內含子區轉錄)5種類型[8]。

1.2lncRNA的功能 lncRNA在細胞內發揮作用的方式多種多樣，其可在轉錄以及轉錄后水平調控基因表達，在細胞增殖分化、胚胎發育和腫瘤發生發展等生物學過程中發揮重要作用[9]。lncRNA可調節mRNA轉錄本的穩定性以及mRNA的轉錄、運輸和翻譯過程，從而影響蛋白質的生物學表達。lncRNA還可直接與蛋白質相互作用，調節蛋白質的移位、修飾、穩定性、活性和功能。此外，lncRNA可作為各種小RNA的前體發揮特定功能[10]。一些穩定的lncRNA(如競爭性內源RNA)可作為“分子海綿”與微RNA(microRNA，miRNA)競爭性地結合并吸附miRNA，形成lncRNA/miRNA/mRNA通路，進而調控基因的表達[11]。lncRNA具有多種生物學功能，是目前研究腫瘤化療耐藥調控的新熱點。國內外研究發現，lncRNA可調控相關靶基因表達，在腫瘤細胞增殖、侵襲和化療耐藥等生物學過程中發揮極其重要的作用[12-14]。

2 lncRNA在膀胱癌中的作用

lncRNA在膀胱癌中有重要的調控作用，許多致癌或抑癌lncRNA與膀胱癌的發生發展及其耐藥性的產生密切相關。lncRNA尿路上皮癌抗原1(urothelial carcinoembryonic antigen 1，UCA1)是膀胱癌中最早被發現的lncRNA之一。研究證實，lncRNA UCA1可通過靶向作用于miR-143/高遷移率族蛋白(high mobility group protein，HMG)B1通路促進膀胱癌細胞的遷移，并作為miR-143的競爭性內源RNA，通過抑制miR-143表達促進HMGB1表達，進而促進膀胱癌細胞的遷移[15]。此外，Pan等[16]對膀胱癌耐藥的研究發現，lncRNA UCA1通過cAMP效應元件結合蛋白上調miR-196a-5p的表達，促進膀胱癌細胞對化療藥物GEM和順鉑產生耐藥。lncRNA還可通過參與調控許多重要信號通路介導膀胱癌的發生和進展。如lncRNA PEG10通過調控miR-134靶向作用于低密度脂蛋白受體相關蛋白6的mRNA，進而激活Janus激酶/信號轉導及轉錄活化因子信號通路和Wnt/β聯蛋白(β-catenin)信號通路，對正常膀胱細胞產生致癌效應[17]。Wang等[18]研究發現，lncRNA-肝癌高表達轉錄本通過調控磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路促進膀胱癌細胞增殖。此外，lncRNA可通過介導蛋白的表達發揮致癌作用。Yuan等[19]研究表明，基因間lncRNA(intergenic lncRNA，LINC)01683的表達增高會引起膀胱癌細胞中Rho相關卷曲螺旋形成蛋白激酶2(Rho-associated coiled-coil containing protein kinase 2，ROCK2)的表達上調；進一步研究發現，LINC01638可能通過上調ROCK2表達影響膀胱癌術后腫瘤的復發，同時LINC01638通過影響ROCK2 mRNA的翻譯和降解調控ROCK2蛋白的表達，從而發揮致癌作用。

3 lncRNA調控膀胱癌化療耐藥的機制

lncRNA異常表達可通過許多機制參與膀胱癌的發生、發展和耐藥。近年關于lncRNA對膀胱癌耐藥調節作用的研究主要涉及以下機制：①細胞凋亡的異常；②耐藥相關蛋白表達的改變；③調控腫瘤細胞上皮-間充質轉化；④調控腫瘤細胞間重要的信號通路。

3.1lncRNA與順鉑耐藥的機制 順鉑是目前臨床用于高級別浸潤性膀胱癌的一線化療藥物，可顯著降低術后腫瘤的復發率[20]，而順鉑耐藥使部分患者無法從中獲益。因此，防止順鉑耐藥對提高膀胱癌治療效果十分重要。lncRNA表達的改變在膀胱癌順鉑耐藥中起重要作用。lncRNA表達水平的上調或下調會影響其靶基因表達，并最終通過相關細胞信號通路改變腫瘤細胞對化療藥物的敏感性[21]。促凋亡蛋白胱天蛋白酶3(caspase-3)和B細胞淋巴瘤/白血病-2/B細胞淋巴瘤/白血病-2相關X蛋白(B-cell lymphoma/leukemia-2 associated X protein，Bax)是細胞凋亡通路中的重要信號分子，對腫瘤細胞的生存有重要影響，與lncRNA關系密切。lncRNA母系表達基因3(materally expressed gene 3，MEG3)是位于染色體14q32.2上的lncRNA，在多種腫瘤細胞中表達降低，與惡性腫瘤的發生發展和耐藥有關[22]。lncRNA MEG3通過靶向caspase-3和Bax在腫瘤細胞耐藥中發揮作用。Feng等[23]發現，順鉑耐藥膀胱癌T24細胞中的caspase-3和Bax表達下調，且lncRNA MEG3呈低表達;進一步研究發現，caspase-3和Bax是lncRNA MEG3的共同作用靶點，可通過誘導lncRNA MEG3過表達恢復耐藥腫瘤細胞對順鉑的敏感性，并上調caspase-3和Bax的表達，證實lncRNA MEG3能作用于caspase-3和Bax，進而增加耐藥膀胱癌細胞的凋亡。

高遷移率族蛋白A1是lncRNA調節膀胱癌細胞耐藥性的另一個重要靶點，高遷移率族蛋白A1可抑制p53基因家族中p53、p63和p73等基因的活性，進而影響促凋亡蛋白Bax的轉錄活性。Chen等[24]報道，lncRNA缺氧誘導因子-1α-反義RNA2作為一種缺氧環境中腫瘤細胞誘導的lncRNA，在順鉑耐藥的膀胱癌細胞5637中表達上調；且高表達的lncRNA缺氧誘導因子-1α-反義RNA2與高遷移率族蛋白A1表達水平呈正相關，敲除耐藥細胞中lncRNA缺氧誘導因子-1α-反義RNA2后，高遷移率族蛋白A1表達下調、Bax表達上調，而順鉑誘導的腫瘤細胞凋亡增加。另有研究發現，異常表達的lncRNA UCA1通過激活Wnt/β-catenin信號通路，促進上皮-間充質轉化，從而增加膀胱癌細胞對順鉑的耐藥性[25]。

此外，血管內皮生長因子C也是lncRNA介導順鉑化療耐藥的作用靶點。Liu等[26]發現，lncRNA肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)在膀胱癌組織中高表達，并與膀胱癌患者對順鉑化療反應的減弱有關。體外實驗發現，lncRNA MALAT1作為競爭性內源RNA可通過結合miR-101抑制膀胱癌細胞中血管內皮生長因子C的表達，進而誘導耐藥，提示lncRNA MALAT1/miR-101-3p/血管內皮生長因子C信號通路參與了順鉑耐藥[25]，故認為lncRNA MALAT1可能是順鉑耐藥膀胱癌治療的新靶點。由此可見，研究lncRNA作用靶點及其相關信號通路可能是未來控制順鉑或其他化療藥物耐藥的研究方向。

3.2lncRNA與GEM耐藥的機制 GEM作為一種具有廣譜抗腫瘤活性的胞嘧啶核苷衍生物，廣泛用于多種惡性腫瘤化療中，也是臨床膀胱癌化療的一線藥物[27]。GEM被脫氧胞嘧啶核苷激酶激活，由胞苷脫氨酶代謝，其主要代謝產物能阻斷DNA合成，使細胞停滯于G1/S期，導致細胞死亡[28]。臨床上，膀胱癌患者常發生GEM耐藥，限制了腫瘤患者GEM化療的效果。

腫瘤細胞的多藥耐藥性是臨床腫瘤患者化療失敗的重要原因，其產生與腫瘤細胞中多藥耐藥基因[ATP結合盒亞家族B成員1/多藥耐藥基因1、ATP結合盒亞家族G成員2、ATP結合盒亞家族C成員3(ATP-binding cassette subfamily C member 3，ABCC3)、ABCC1]的表達增加有關，這些耐藥基因可以編碼一類跨膜蛋白，在細胞膜上形成一種藥物轉運泵將化療藥物排出細胞外，從而降低細胞內藥物濃度，促進化療耐藥的形成[29-30]。An等[31]研究發現，lncRNA FOXD2-AS1在GEM耐藥膀胱癌細胞中顯著升高，通過沉默lncRNA FOXD2-AS1抑制多藥耐藥基因1及ABCC3的表達，可恢復GEM耐藥膀胱癌T24(T24/Gem)細胞和GEM耐藥膀胱癌5637細胞對GEM的敏感性。lncRNA FOXD2-AS1具有miR-143識別序列，可通過“海綿”功能與miR-143靶向結合，進而增加ABCC3的表達，構成lncRNA FOXD2-AS1/miR-143/ABCC3軸，引起GEM耐藥[29]。

胃癌高表達轉錄本1(gastric carcinoma high expressed transcript 1，GHET1)基因全長1 913個核苷酸，位于染色體7q36.1[32]。Li等[33]研究發現，lncRNA GHET1在膀胱癌細胞中高表達與膀胱癌高TNM分期顯著相關。沉默lncRNA GHET1后，T24/Gem細胞對GEM的抵抗性明顯降低，繼而耐藥細胞凋亡增加，可見lncRNA GHET1參與了膀胱癌細胞對GEM的耐藥。生物信息學分析發現，lncRNA GHET1與ABCC1的表達呈顯著正相關，敲除lncRNA GHET1能顯著抑制GEM耐藥膀胱癌細胞中ABCC1的表達，推測lncRNA GHET1可通過上調ABCC1表達參與GEM耐藥[31]。由此可見，lncRNA可通過影響膀胱癌中如多藥耐藥基因1、ABCC1、ABCC3的表達參與耐藥的形成，靶向調節上述參與耐藥蛋白表達的lncRNA可能成為逆轉膀胱癌化療耐藥的一種重要途徑。此外，Wnt/β-catenin信號通路也參與了lncRNA對膀胱癌細胞耐藥的調節。研究發現，lncRNA CDKN2B-AS1通過吸附miRNA let-7靶向作用于Wnt/β-catenin通路，使膀胱癌細胞對GEM產生耐藥，而敲除T24/Gem細胞中lncRNA CDKN2B-AS1后，耐藥細胞對GEM的敏感性恢復[34]，提示lncRNA可作為競爭性內源RNA促進細胞耐藥的發生。

3.3lncRNA與阿霉素耐藥的機制 阿霉素屬于蒽環類抗生素，也是臨床膀胱癌化療的經典藥物，其可嵌入細胞DNA雙鏈的堿基之間并形成穩定復合物，進而破壞DNA結構，使細胞生長停滯和凋亡，從而限制腫瘤細胞的生長[35]。在膀胱癌化療過程中，腫瘤細胞對阿霉素逐漸產生耐藥性，嚴重影響以阿霉素為基礎的聯合化療的效果。

lncRNA對凋亡蛋白的調控是膀胱癌細胞對阿霉素產生耐藥的重要原因之一。lncRNA生長阻滯特異性轉錄因子5(growth arrest-special transcript 5，GAS5)是一種位于染色體1q25.1上的lncRNA[36]。Zhang等[37]研究發現，膀胱尿路上皮癌組織中lncRNA GAS5表達降低，且與腫瘤病理分級呈正相關。在阿霉素耐藥的膀胱癌T24細胞中轉染 lncRNA GAS5后，T24/ADM細胞增殖被抑制，其機制為表達增加的lncRNA GAS5通過靶向抑制B細胞淋巴瘤/白血病-2表達增強阿霉素對T24細胞作用的敏感性，表明lncRNA GAS5通過調節凋亡蛋白的表達參與耐藥[35]。

HOX轉錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)位于染色體12q13.13，在多種惡性腫瘤的發生發展中起作用[38]，目前相關研究較多。Shang等[39]發現，lncRNA HOTAIR在人膀胱尿路上皮癌組織和膀胱癌細胞系中高表達，將lncRNA HOTAIR的表達載體和沉默載體分別轉染膀胱癌T24細胞后，通過流式細胞儀檢測lncRNA HOTAIR表達變化對阿霉素誘導的膀胱癌細胞凋亡的影響，結果發現，lncRNA HOTAIR過表達能顯著降低T24細胞中凋亡裂解蛋白腺苷二磷酸核糖聚合酶的表達，同時細胞凋亡相應減少；而lncRNA HOTAIR沉默則能夠促進腺苷二磷酸核糖聚合酶的表達和腫瘤細胞的凋亡，表明lncRNA HOTAIR對阿霉素敏感性的調控與凋亡蛋白腺苷二磷酸核糖聚合酶的異常表達密切相關。可見lncRNA HOTAIR作為調控耐藥的重要靶點，具有潛在的臨床應用前景，而lncRNA在膀胱癌對阿霉素耐藥調控中的其他重要途徑還需要進行更多研究。

4 小 結

對化療藥物產生耐藥性是膀胱癌患者預后不佳的重要因素，也是導致膀胱癌術后復發的主要原因。lncRNA在膀胱癌化療耐藥性形成中發揮重要作用，靶向調控lncRNA可能用于逆轉膀胱癌的化療耐藥，但其復雜的網絡調控機制以及合適的靶點仍有待確定。lncRNA作為一種惡性腫瘤治療新靶點具有巨大的研究前景，針對特定lncRNA進行靶向作用可能逆轉化療藥物的耐藥性，未來需要尋找更多與耐藥相關的lncRNA，并闡明其功能和分子作用機制，以為腫瘤患者提供更精準、有效的治療方案。