長鏈非編碼RNA人肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1在結(jié)直腸癌中的研究進展

范乘風(fēng), 楊勁松

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科,江蘇 南京,210006)

近年來,結(jié)直腸癌全球發(fā)病率和病死率呈迅速增長趨勢,根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)最新癌癥數(shù)據(jù)庫GLOBOCAN2020的統(tǒng)計數(shù)據(jù), 2020年全球結(jié)直腸癌新增病例超過190萬例,死亡人數(shù)超過93萬例,其中2020年中國結(jié)直腸癌新發(fā)病例超55萬例,中國結(jié)直腸癌的新發(fā)病例數(shù)正在逐步攀升[1]。結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展受到飲食生活習(xí)慣、環(huán)境、家族遺傳等多種因素調(diào)控,病因復(fù)雜且難以早期發(fā)現(xiàn),同時結(jié)直腸癌還具有進展迅速、轉(zhuǎn)移難以控制、復(fù)發(fā)率高、預(yù)后不佳等特點,因此有關(guān)結(jié)直腸癌臨床診斷、治療及預(yù)后的靶標(biāo)具有重要的探索價值。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,長鏈非編碼RNA(lncRNA), 一種長度大于200個核苷酸及不具備蛋白質(zhì)編碼能力的內(nèi)源性RNA, 被發(fā)現(xiàn)可以通過參與上下游基因通路,調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平,誘導(dǎo)細胞自噬等多種方式影響腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲、血管生成等各種生物學(xué)過程[2]。肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(MALAT1)作為近年來被廣泛研究的lncRNA之一,其被發(fā)現(xiàn)位于人類染色體11q13.1上,全長8.7 kb, 具有非常高的共向進化保守性[3]。因其在胃癌、肝癌、肺癌、結(jié)直腸癌等多種腫瘤組織中呈高表達,故具有成為潛在靶標(biāo)的可能。國內(nèi)外對MALAT1在多種腫瘤發(fā)生發(fā)展及臨床診療中的作用進行了大量研究[4-6], 其中包含結(jié)直腸癌相關(guān)研究[6]。但MALAT1在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展與臨床診療中的具體作用、分子機制、涉及的信號通路等仍未闡明。加之近年來單核苷酸多態(tài)性(SNP)等研究方向的拓展和新通路的發(fā)現(xiàn), MALAT1與結(jié)直腸癌的相關(guān)研究也不斷涌現(xiàn)。本文就MALAT1在結(jié)直腸癌中的表達和在發(fā)生發(fā)展過程中起到的功能及調(diào)節(jié)機制作用,以及對結(jié)直腸癌臨床診斷、治療、預(yù)后的影響等方面進行綜述,旨在為結(jié)直腸癌的早期診斷、個性化精確治療、不良預(yù)后探尋靶點,為臨床醫(yī)生的診療工作提供參考,為MALAT1的進一步研究提供思路。

1 MALAT1概述

MALAT1也被稱為核富集豐富轉(zhuǎn)錄本2(NEAT2)、hepcarcin (hcn)、LINC00047、NCRN00047和PRO2853[7-8]。MALAT1首次在非小細胞肺癌患者的腫瘤微陣列篩查中發(fā)現(xiàn),并與早期非小細胞肺癌的轉(zhuǎn)移有明顯相關(guān)性[9]。MALAT1廣泛表達于多種人體器官,且表達水平在相應(yīng)腫瘤組織中顯著增高[10-12]。MALAT1定位于被稱為核斑點的核結(jié)構(gòu)區(qū)域,而核斑點則是一種富含前體mRNA剪接因子的亞核體[13]。MALAT1能通過調(diào)節(jié)選擇性前體mRNA的剪接,從而在轉(zhuǎn)錄過程中發(fā)揮間接作用[7]。MALAT1被證明可以調(diào)節(jié)SR剪接因子的磷酸化狀態(tài),從而調(diào)節(jié)SR剪接因子在核斑點的定位及其在選擇性前體mRNA剪切中的作用[14]。研究[15-16]表明,MALAT1可以通過與其他幾種核斑點中富集的前體mRNA剪接因子結(jié)合,直接參與活性轉(zhuǎn)錄基因的前體mRNA剪接。近些年研究[17]進一步發(fā)現(xiàn), MALAT1本身在正常細胞中處于“冗余”狀態(tài),但在癌癥細胞中卻能從轉(zhuǎn)錄層面直接或間接調(diào)控基因表達。總而言之, MALAT1在許多腫瘤的轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮了重要作用,與腫瘤細胞的生物學(xué)過程息息相關(guān),這也使得MALAT1引起了大量研究者的興趣,其是最被廣泛研究的lncRNA之一。

2 MALAT1與結(jié)直腸癌

2.1 MALAT1在結(jié)直腸癌患者中的表達情況

既往研究[12, 18-19]發(fā)現(xiàn): ① 與鄰近黏膜組織和結(jié)腸直腺瘤組織相比,結(jié)直腸惡性腫瘤組織中MALAT1表達水平顯著上調(diào)。② 結(jié)直腸癌患者全血中MALAT1表達水平相對健康人群顯著升高。研究[20]發(fā)現(xiàn),結(jié)直腸腺瘤中MALAT1的表達水平較相鄰正常組織顯著升高。這表明MALAT1的表達量從正常組織到癌前病變到癌癥組織,可能呈現(xiàn)逐漸增高趨勢,提示MALAT1作為結(jié)直腸癌早期診斷標(biāo)志物的潛力。

2.2 MALAT1參與結(jié)直腸癌細胞的生物學(xué)過程

2.2.1 MALAT1對結(jié)直腸癌細胞增殖、侵襲、遷移和轉(zhuǎn)移的影響: 細胞異常增殖、細胞侵襲、遷移和轉(zhuǎn)移都是腫瘤細胞的生物學(xué)特性。研究[12, 16, 21-29]發(fā)現(xiàn), MALAT1通過競爭性內(nèi)源性RNA(ceRNA)、微小RNA(miRNA) “海綿”、選擇性剪切等方式調(diào)控miRNA,進一步抑制抑癌基因、激活促癌通路,最終調(diào)控結(jié)直腸癌細胞周期,促進結(jié)直腸癌細胞增殖、侵襲、遷移和轉(zhuǎn)移。研究[30]發(fā)現(xiàn),組蛋白去甲基化酶JMJD2C易位進入細胞核后,降低了MALAT1啟動子在H3K9me3和H3K36me3位點的組蛋白甲基化水平,導(dǎo)致了MALAT1的表達上調(diào),從而增強遷移能力。JI Q等[31]發(fā)現(xiàn)MALAT1可以結(jié)合miR-15家族成員,使其不能抑制低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6(LRP6)的表達,從而增強 β-catenin 信號傳導(dǎo),使下游靶向原癌基因Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(RUNX2)轉(zhuǎn)錄水平升高,提高了結(jié)直腸癌細胞的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移能力。研究[32]發(fā)現(xiàn),在結(jié)直腸癌干細胞中, MALAT1的表達與抑癌基因miR-378a-3p呈負相關(guān),而miR-378a-3p具有顯著的抑制結(jié)直腸癌干細胞運動、遷移、集落形成的能力,但MALAT1與miR-378a-3p之間是否具有直接調(diào)控作用未能證實,還需要進一步探討。ZHOU J M等[33]研究揭示了MALAT1作為ceRNA可通過“海綿化”miR-26a-5p來增加Smad1蛋白的表達,進而增加自噬相關(guān)基因5(ATG5)的表達并促進細胞自噬,最終起到促進結(jié)直腸癌細胞增殖與侵襲的作用。

HU H X等[34]在研究結(jié)直腸癌中核苷酸切除修復(fù)(NER)通路的重要分子ERCC4時,通過數(shù)據(jù)庫構(gòu)建ceRNA網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)了MALAT1-miR-200c-3p-ERCC4軸,具體表現(xiàn)為MALAT1通過競爭性抑制miR-200c-3p, 促進上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT), 導(dǎo)致直腸癌侵襲、遷移,并提高ERCC4表達,進一步導(dǎo)致鉑類藥物耐藥。?LAJPAH M等[35]選取肝轉(zhuǎn)移癌組織與普通結(jié)直腸癌組織對比,結(jié)果表明在肝轉(zhuǎn)移癌組織中, MALAT1和miR-200c同時增高并呈正相關(guān)。MALAT1和miR-200c相關(guān)性研究的結(jié)果存在差異,提示結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展至肝轉(zhuǎn)移癌的過程中,或許存在多種復(fù)雜、不明確的機制。在結(jié)直腸癌中高表達的致癌基因堿性亮氨酸拉鏈和 W2結(jié)構(gòu)域2 (BZW2)是MALAT1的上游基因,并可以在表達野生型β-catenin的結(jié)直腸癌中激活Wnt/β-catenin信號通路,促進腫瘤生長。此外, BZW2自身表達受 miRNA-98、c-Myc 和 Zeste同系物增強子2 (EZH2)的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)[36]。上述研究結(jié)果與MALAT1在既往實驗中表現(xiàn)出的增加EZH2表達并促進EMT、激活Wnt/β-catenin通路等作用互相印證,提示或許存在一個正反饋的EZH2-BZW2-MALAT1軸,對結(jié)直腸癌的惡性進展起到促進作用,但這其中的關(guān)聯(lián)還有待進一步實驗證實。

腫瘤微環(huán)境成為近些年研究的一大熱點,腫瘤微環(huán)境的變化(如缺氧)會導(dǎo)致非編碼小RNA trna衍生片段(trf)的表達差異。研究[37]發(fā)現(xiàn), tRF-20-M0NK5Y93可以通過結(jié)合MALAT1上的特定位點來降解MALAT1, 從而抑制結(jié)直腸癌的增殖和遷移。腫瘤微環(huán)境的缺氧狀態(tài)抑制了tRF-20-M0NK5Y93, 從而抑制了MALAT1的降解,起到促進結(jié)直腸癌惡性進展的作用。此外,SNP近些年也被廣泛研究,其為基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的DNA序列多態(tài)性。MALAT1擁有大量SNP, 雖然根據(jù)等位基因頻率(MAF)篩選后,大部分SNP并沒有足夠的研究價值,但仍有小部分SNP表現(xiàn)出獨特性。RADWAN A F等[38]探究MALAT1-miRNA101-EMT軸在結(jié)直腸癌中的作用,發(fā)現(xiàn)MALAT1與miRNA-101和E-鈣黏蛋白(E-cadherin)在結(jié)直腸癌中的表達呈負相關(guān),在這基礎(chǔ)上,進一步發(fā)現(xiàn)MALAT1 rs3200401 C>T SNP中,帶有T等位基因的被檢者E-cadherin的表達更少,提示EMT增強可能,并且觀察到T等位基因攜帶者更有可能發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。但該研究并沒有證實MALAT1 SNP和miRNA-101表達間的聯(lián)系,也沒有進行挽救實驗(rescue)來探尋MALAT1與miRNA-101在結(jié)直腸癌中的明確調(diào)控機制,未來還需進一步研究。

上述研究提示了各種情況下MALAT1對結(jié)直腸癌細胞的增殖、侵襲、遷移及轉(zhuǎn)移過程的促進作用。但MALAT1并非只有促進結(jié)直腸癌細胞惡性進展的功能,相關(guān)研究[39表明,關(guān)鍵腫瘤抑制因子PTEN失調(diào)后, MALAT1作為其靶標(biāo),組成的非規(guī)范性PTEN-miRNA-MALAT1軸對結(jié)直腸癌的侵襲和轉(zhuǎn)移都具有抑制作用,這一通路或許值得進一步探索。

2.2.2 MALAT1對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的影響: 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是細胞的重要防御機制, JIANG X等[40]通過毒胡蘿卜素(TG)誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,發(fā)現(xiàn)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能通過激活I(lǐng)RE1/XBP1和PERK/eIF2α/ATF4信號通路,來促進MALAT1的表達,從而促進腫瘤細胞的遷移。研究[41]發(fā)現(xiàn), COPA I164V蛋白破壞高爾基體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Golgi-ER)逆向轉(zhuǎn)運功能,誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,促進轉(zhuǎn)錄因子ATF6、XBP1和ATF4易位進入細胞核,激活MALAT1, 從而導(dǎo)致結(jié)直腸癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。目前,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機制尚未完全闡明,未來應(yīng)當(dāng)開展更深入的研究。

2.3 MALAT1在結(jié)直腸癌中的調(diào)節(jié)機制

2.3.1 MALAT1與miRNA形成ceRNA: 當(dāng)前關(guān)于MALAT1在調(diào)控miRNA、靶基因等方面的研究,尤其是對MALAT1的ceRNA機制的研究已取得許多成果,上文已經(jīng)大量提到MALAT1可以通過與miRNA相互競爭或 “海綿化”miRNA來改變miRNA對靶基因表達的調(diào)控作用。MALAT1與miRNA的相互作用機制及其相關(guān)通路的研究證實, MALAT1對結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展具有重要作用。但目前結(jié)直腸癌中MALAT1與miRNA的相互作用機制尚未完全明確,希望將來能夠開展更多的針對性研究。

2.3.2 MALAT1 SNP調(diào)節(jié)MALAT1表達: 除了上文提到的MALAT1 rs3200401 C>T SNP, 還有不少SNP被發(fā)現(xiàn)可以影響結(jié)直腸癌易感性,例如在MALAT1 rs619586 A>G SNP中,帶有G等位基因的被檢者罹患結(jié)直腸癌的風(fēng)險就比AA型顯著降低; 在rs1194338 C>A SNP中帶有A等位基因的被檢者也顯示結(jié)直腸癌風(fēng)險降低。但在rs664589 C>G SNP中帶有G等位基因的被檢者結(jié)腸癌風(fēng)險卻顯著增高[42]。目前研究提示,這些SNP主要是通過改變MALAT1的表達水平,進而影響結(jié)直腸癌的易感性。但結(jié)直腸癌中MALAT1 SNP相關(guān)研究較少,涉及的具體分子機制和信號通路等還需繼續(xù)深入研究。

2.3.3 外泌體MALAT1: 研究[43]發(fā)現(xiàn), MALAT1可以通過外泌體囊泡途徑,進入周圍侵襲性不如自身的結(jié)直腸癌細胞,然后通過“海綿化”miR-26a/26b來調(diào)節(jié)巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶4(FUT4), 最后激活PI3K/AKT/mTOR 通路,促進結(jié)直腸癌的惡性進展。此研究說明MALAT1不僅可以在其高表達的結(jié)直腸癌細胞中發(fā)揮功能,還能主動向相對低表達的細胞擴散,提高結(jié)直腸癌整體的惡性程度,進一步明確了MALAT1在結(jié)直腸癌調(diào)控中的重要作用。

2.4 MALAT1在結(jié)直腸癌臨床診療中的潛在作用

2.4.1 MALAT1與結(jié)直腸癌的診斷: MALAT1在結(jié)直腸癌患者外周血液、組織中均可檢測到高表達,且表達水平相對健康組織和結(jié)直腸腺瘤組織更高[12, 19]。結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的機制復(fù)雜,使得常規(guī)消化道腫瘤標(biāo)志物對結(jié)直腸癌早期診斷的特異性不佳。外周血液MALAT1檢測可協(xié)助提高診斷的特異性。研究[44]發(fā)現(xiàn)“糞便結(jié)腸細胞lncRNA分析”(其中包含MALAT1)在結(jié)直腸癌早期檢測中具有一定準確度,且快速、低風(fēng)險,為lncRNA檢測實際應(yīng)用到臨床提供了新的方向。這些研究共同表明, MALAT1具有成為結(jié)直腸癌早期診斷生物學(xué)靶標(biāo)的潛力。

2.4.2 MALAT1與結(jié)直腸癌的治療: 對于MALAT1與臨床治療的相關(guān)性,國際上已進行了許多研究。在放療方面的研究[45]發(fā)現(xiàn),沉默MALAT1后,結(jié)直腸癌細胞HCT-116放射敏感性增加。YAO P A等[46]發(fā)現(xiàn)MALAT1沉默可以通過下游的YAP1/AKT軸在體外和體內(nèi)調(diào)節(jié)DNA損傷修復(fù),使結(jié)直腸癌細胞對IR放射敏感。

在化療方面,既往研究[27-28, 47]證實, MALAT1導(dǎo)致結(jié)直腸癌細胞對5-Fu和奧沙利鉑耐藥。研究[48]表明,在對5-Fu抵抗的結(jié)直腸癌HT-29細胞系中敲低MALAT1表達后,觀察到5-Fu敏感性增加,證明了MALAT1高表達的早期結(jié)腸癌也有對5-Fu的抵抗。WEI Z Z等[49]通過對MALAT1/miR-200s/c- jun末端激酶(JNK)通路的研究,發(fā)現(xiàn)中藥復(fù)方左金丸可以通過降低MALAT1, 間接上調(diào)miR-200s, 減輕JNK信號軸的激活,下調(diào)MDR1/ABCB1和ABCG2等耐藥蛋白的表達,從而逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸HCT116細胞的奧沙利鉑耐藥現(xiàn)象。上述研究提示, MALAT1對結(jié)直腸癌的放化療抵抗有促進作用,也側(cè)面表明了MALAT1有成為結(jié)直腸癌臨床治療靶點的潛力。

此外,相關(guān)研究[50-51]表明, MALAT1高表達與結(jié)直腸癌晚期分期有相關(guān)性,提示MALAT1對于現(xiàn)有的臨床分期治療也能起到一定的指導(dǎo)作用。

2.4.3 MALAT1與結(jié)直腸癌的預(yù)后: ZHENG H T等[52]通過建立預(yù)后模型,發(fā)現(xiàn)MALAT1表達是結(jié)直腸癌患者的預(yù)后危險因素,較高的MALAT1表達水平可以作為Ⅱ/Ⅲ期結(jié)直腸癌患者預(yù)后不良的標(biāo)志物。相關(guān)研究[53]表明, MALAT1高表達水平可能預(yù)示了結(jié)直腸癌患者的不良預(yù)后。研究[54]表明, MALAT1高表達與淋巴血管浸潤和神經(jīng)侵襲有關(guān),并且會使患者無病生存期(DFS)和總生存期(OS)顯著縮短。一項納入164例患者的前瞻性對照實驗[55]評估了MALAT1與結(jié)直腸癌預(yù)后的關(guān)系,并將結(jié)果代入TCGA數(shù)據(jù)庫(596例)進行了二次驗證,結(jié)果是在初始隊列和外部驗證隊列人群中, MALAT1表達狀態(tài)與結(jié)直腸癌患者OS或DFS之間無統(tǒng)計學(xué)意義。這是近年來納入人數(shù)最多的對照實驗,也是唯一得到陰性結(jié)果的實驗,提示MALAT1與結(jié)直腸癌預(yù)后的關(guān)系有很多不確定性,還需要進行更大規(guī)模的標(biāo)準化、無偏倚人口研究,以得到更具說服力的結(jié)果。

3 小 結(jié)

MALAT1在結(jié)直腸癌中表達增高,其可以調(diào)控多種通路及因子,促進下游基因表達,進而促進結(jié)直腸癌的惡性發(fā)展。MALAT1在結(jié)直腸癌早期診斷、治療、預(yù)后預(yù)測中都具有充當(dāng)生物學(xué)靶標(biāo)的潛力。但綜合來看,與MALAT1相關(guān)的對照研究、回顧性研究、前瞻性研究等得出的結(jié)論仍有不確定性。加之目前轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的臨床治療方案發(fā)展緩慢,全球人口增長和老齡化卻在加速,可以預(yù)見臨床上結(jié)直腸癌診治中將面對的考驗只會變得越發(fā)嚴峻,患者們也迫切需要新的有效治療方案。MALAT1作為一個值得重視的潛在治療靶點,無論是合成寡核苷酸(包括siRNA和新開發(fā)的Antisense LNA GapmeRs)靶向治療,還是鋅指核酸酶靶向基因敲除,都是值得研究者們嘗試的新方向。此外,從PETN基因、BZW2基因等上游基因或從改變腫瘤微環(huán)境入手,減少MALAT1的表達也是一種辦法。

綜上所述,今后仍應(yīng)繼續(xù)開展更多MALAT1及其SNPs在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展、臨床診療等領(lǐng)域的相關(guān)研究。