非編碼RNA相互作用在胃癌中的研究進展

李彬彬, 肖娟, 伍石華, 曾雪梅, 張志偉

南華大學衡陽醫學院 1.基礎醫學院腫瘤研究所,2.附屬第二醫院頭頸外科,湖南衡陽421001;3.邵陽學院附屬第二醫院病理科,湖南邵陽422000

胃癌(gastric carcinoma,GC)是全球常見的惡性腫瘤之一,其發生與多種因素有關[1]。基因和表觀遺傳改變是GC發生的主要原因之一,但GC發生的分子機制尚不清楚。近年來,從分子水平探究GC的治療有了新的突破,非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)在腫瘤中的作用及調控機制已成為了當今研究的熱潮。ncRNA是指不能翻譯成蛋白質的RNA總稱,常見有相對分子質量較小的非編碼RNA,如微小RNA(microRNA,miRNA);相對分子質量較大的非編碼RNA,如長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA,lncRNA);特殊的非編碼RNA,如環狀RNA(circular RNA,circRNA)。本文總結了近年來circRNA、lncRNA與miRNA間相互調控的內源競爭性RNA對GC生物學行為的影響,為臨床診斷和治療提供新的思路或策略。

1 不同ncRNA的作用

1.1 miRNA對基因表達的調控作用

miRNA是一類短小的非編碼RNA,其在基因表達調控中起重要作用。miRNA與RNA誘導沉默復合體的主要蛋白質AGO2結合。miRNA與信使RNA(messenger RNA,mRNA)的3′非翻譯區(3′-untranslated region,3′-UTR)結合,誘導轉錄后基因表達調控。miRNA通過調節mRNA降解或抑制mRNA翻譯,直接抑制其靶基因的表達,發揮抑癌基因或癌基因的作用,參與GC的發生發展[2]。

1.2 lncRNA在細胞中的主要作用

lncRNA是核苷酸數目超過200 bp,占ncRNA的80%以上。lncRNA可分為核lncRNA和細胞質lncRNA,大多數核lncRNA參與基因的表觀遺傳和轉錄調節,而細胞質中的lncRNA在翻譯水平上起主要作用,參與胃癌的發生和發展。lncRNA參與許多重要的生物學過程調節,如染色質修飾、轉錄激活、轉錄干擾、核內轉運等[3]。

1.3 circRNA影響基因的表達調控

circRNA是反向剪接過程產生的,該過程是將下游的5′剪接供體位點與上游的3′剪接受體位點連接起來,形成單鏈共價閉合環。很多circRNA在轉錄、轉錄后和翻譯水平上調控基因的表達。circRNA通過調節選擇性剪接、作為miRNA海綿、對親本基因的轉錄調控、隔離功能蛋白甚至編碼蛋白;通過調控信號通路參與許多病理學過程,特別在腫瘤的生長、轉移、復發和治療耐藥中起著重要作用。因此,circRNA既可以作為抑癌基因,也可以作為癌基因參與腫瘤的發生和發展[4]。

2 ncRNA在GC中的相互作用

2.1 circRNA在GC中的相互作用

2.1.1 circRNA參與GC的化療耐藥 順鉑是進展期GC患者化療最主要的藥物之一。circAKT3通過海綿吸附miR-198,促進靶基因PIK3R1表達,激活PI3K/AKT信號通路,增強GC細胞對順鉑的耐藥性。PI3K/AKT通路失活可以逆轉腫瘤細胞的耐藥性,恢復腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。circAKT3可作為順鉑治療GC患者的潛在治療靶點[5]。自噬在GC細胞耐藥機制中起重要作用,化療藥物誘導的異常激活的自噬,可以促進癌細胞的化療耐藥性。circCUL2通過海綿吸附miR-142-3p,促使ROCK2表達增加,進而抑制GC細胞的自噬,逆轉對順鉑的耐藥性。ROCK2可能是circCUL2通過miR-142-3p調節GC細胞自噬和耐藥性的關鍵機制[6]。

2.1.2 circRNA影響GC細胞增殖、遷移和侵襲 circMTO1在GC細胞和組織中表達明顯下調,其通過海綿吸附miR-199a-3p,上調其靶基因PAWR,抑制GC的進展[7]。在GC組織和細胞中circPDSS1和NEK2高表達,miR-186-5p低表達,circPDSS1能海綿吸附miR-186-5p,并調控NEK2的表達。circPDSS1作為miR-186-5p的海綿下調其表達,增加靶基因NEK2的表達,促進GC細胞增殖和細胞周期,抑制細胞凋亡[8]。

circFAT1(e2)在GC中表達下調,其不僅分布在GC細胞的胞質中,而且也在細胞核中分布。circFAT1(e2)在胞質中作為miR-548G的海綿,通過降低細胞質中miR-548G的水平,降低對靶基因RUNX1的抑制,阻止GC細胞增殖、遷移和侵襲[9]。circYAP1在GC中的表達顯著降低,其低表達與患者預后不良有關。circYAP1表達海綿吸附miR-367-5p,上調靶基因P27Kip1的表達,抑制GC細胞的生長和侵襲,發揮抑癌基因的作用[10]。GC組織中過表達circLMO7通過海綿吸附miR-30a-3p,促進WNT2的表達。WNT2是一種分泌型糖蛋白,是miR-30a-3p的潛在靶基因。circLMO7通過影響WNT2/β-catenin通路,促進GC細胞的增殖、遷移和侵襲[11]。

circNF1通過海綿吸附miR-16,降低GC中miR-16水平。miR-16在多種腫瘤中發揮抑瘤基因作用。GC中circNF1過表達上調miR-16靶基因MAP7和AKT3的水平,使AKT磷酸化水平增高,促進GC進展[12]。miR-502-5p在GC組織中的表達下調。miR-502-5p過表達能降低NRAS表達,導致MEK1/ERK1/2信號失活,降低PCNA和MMP2表達水平[13]。circDLST過表達海綿吸附miR-502-5p,促進GC細胞的增殖、侵襲和轉移[14]。

2.1.3 circRNA靶向多個miRNA GC中一個circRNA可以靶向多個miRNA,如circHIPK3既能海綿吸附miR-876-5p,也能吸附miR-107發揮促癌作用。circHIPK3通過海綿吸附miR-876-5p,下調miR-876-5p水平。circHIPK3通過下調miR-876-5p,上調靶基因PIK3R1的表達,促進GC細胞的增殖、遷移與侵襲。miR-107通過下調其靶基因BDNF,抑制GC發展。circHIPK3過表達還能海綿吸附miR-107,上調BDNF蛋白表達,促進GC細胞增殖和遷移[15]。

2.2 lncRNA在GC中的相互作用

2.2.1 lncRNA調節上皮間質轉換過程 在GC組織中高表達的lncRNA PVT1通過海綿吸附miR-30a,上調靶基因Snail表達,抑制E-cadherin表達,促進N-cadherin和Snail的表達,誘導GC細胞發生上皮間質轉換(epithelial mesenchymal transition,EMT)和轉移[16]。lncRNA HOTAIR在GC中高表達,通過海綿吸附miR-1277-5p,上調靶基因COL5A1,促進GC細胞生長和轉移[17]。lncRNA HOXC-AS1與eIF4AIII結合,相互抑制彼此在GC細胞中的表達。GC細胞中高表達的HOXC-AS1通過激活Wnt/β-catenin信號與eIF4AIII結合,沉默eIF4AIII表達,促進GC細胞增殖和EMT過程,抑制GC細胞凋亡[18]。

2.2.2 lncRNA參與糖酵解過程 乳酸脫氫酶-A(lactate dehydrogenase A,LDH-A)是糖酵解途徑中的一個重要酶,可將丙酮酸代謝成乳酸。LDH-A表達與患者的較差預后相關。lncRNA H19在GC組織中高表達,通過海綿吸附miR-519d-3p,誘導LDHA表達,促進GC細胞糖酵解、增殖和免疫逃逸。另外,LDH-A可被miR-7或FOXO4負調控而表達下調,抑制GC的進展。因此,LDH-A未來可能成為新的GC治療靶點[19]。H19表達上調與GC的淋巴結轉移和TNM分期有關,并通過miR-22-3p/Snail1信號通路促進細胞生長和轉移。lncRNA MACC1-AS1通過負調控miR-145-5p,抑制GC細胞活性氧的產生和細胞凋亡,促進脂肪酸氧化依賴的GC干細胞特性和化療耐藥[20]。

2.2.3 lncRNA調節GC細胞的增殖和遷移 PRL-3在GC中高表達,發揮癌基因的功能,促進GC的遷移和侵襲。lncRNA UCA1過表達通過海綿吸附miR-495,上調PRL-3表達,促進GC細胞的增殖、遷移和侵襲[21]。lncRNA HOXC-AS3在GC組織中高表達,HOXC-AS3與YBX1蛋白結合并相互作用,在轉錄水平上調控激活GC細胞中與細胞增殖和遷移相關的基因,如MMP7、WNT10B和HDAC5等,促進GC細胞的增殖和遷移[22]。FTX是一種高度保守的lncRNA,在GC中高表達,miR-215-3p與FTX在GC中的表達呈負相關。lncRNA FTX過表達通過與miR-215-3p競爭性結合,上調SIVA1表達,促進GC細胞的增殖[23]。

2.2.4 lncRNA參與GC耐藥 lncRNA UCA1通過結合EZH2并激活PI3K/AKT通路,調節細胞凋亡,促進GC細胞對順鉑的耐藥性[24]。lncRNA EIF3J-DT在GC耐藥細胞中高表達,通過直接結合增加ATG14 mRNA的穩定性和海綿吸附miR-188-3p,抑制ATG14 mRNA的降解,上調ATG14的表達。ATG14通過抑制細胞凋亡和激活自噬增強化療耐藥性。因此,EIF3J-DT-miR188-3p-ATG14通路激活細胞的自噬,促進GC細胞化療耐藥[25]。

2.2.5 lncRNA靶向多個miRNA lncRNA-MEG3在GC中表達顯著下調,過表達后通過下調miR-21誘導的增殖、轉移相關蛋白的表達,抑制細胞增殖和轉移,發揮抑癌作用。然而,lncRNA-MEG3在GC中高甲基化,導致MEG3表達減少,通過上調miR-181a-5p,抑制ATP4B的表達,促進GC進展[26]。lncRNA-TUBA4B在GC組織和血漿中表達顯著下調。而miR-216a/b和miR-214在GC中表達顯著上調,發揮促癌作用。lncRNA-TUBA4B過表達通過結合miR-214和miR-216a/b,釋放miR-214和miR-216a/b共同下調靶基因PTEN。因此,lncRNA-TUBA4B過表達上調PTEN的表達,導致PI3K/AKT信號通路失活,抑制GC細胞的增殖與侵襲性,并誘導細胞的凋亡[27]。

circRNA和lncRNA能海綿吸附同一種miRNA,釋放miRNA作用的靶基因,從而在GC的發生發展過程中發揮類似的功能。miRNA可有多個靶基因,參與GC的不同分子機制。miR-29c-3p在GC中發揮抑癌作用。lncRNA-MYOSLID過表達通過海綿吸附miR-29c-3p,下調miR-29c-3p水平,使下游靶基因MCL-1表達上調,發揮促癌作用。circACC1通過海綿吸附miR-29c-3p,使下游靶基因FOXP1表達上調,發揮促癌作用。KIAA1199也是miR-29c-3p的靶基因。miR-29c-3p過表達抑制KIAA1199表達發揮抑癌作用[28]。多個miRNA可以靶向同一個基因,協同調控靶基因的表達,影響GC的發生發展,如miR-27a和miR-155過表達共同結合靶基因RKIP,抑制RKIP蛋白表達,促進胃癌的轉移和化療耐藥。miRNA-192和miRNA-215過表達靶向APC,使其表達降低,激活Wnt/β-catenin途徑,促進GC細胞增殖和遷移[29]。

3 展 望

大部分GC患者確診時已為中晚期,只能接受姑息手術與化療。因GC的發病與耐藥機制尚不完全清楚,所以藥物耐藥、療效差以及患者生存質量差,是當前臨床治療面臨的難題。GC中特異性內源競爭性RNA調控網絡,為臨床應用提供了廣闊的前景。抑制高表達的致癌ncRNA和癌基因,或激活抑癌的ncRNA和抑癌基因,可能成為惡性腫瘤治療的一種新策略。