張潤冬,艾開興

同濟大學附屬同濟醫(yī)院普外科,上海 200065

胰腺癌是一種預(yù)后極差的惡性腫瘤,5年生存率僅5%～7%,大多數(shù)患者存活不超過 1～2 年。近年來,我國胰腺癌發(fā)病率呈逐年升高趨勢,已成死亡率前 10 位的腫瘤。胰腺癌最常見的類型是胰腺導(dǎo)管腺癌 (pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC),該癌約占胰腺外分泌腫瘤的 90%。PDAC 早期缺乏典型的臨床癥狀,極易通過神經(jīng)、血管侵犯周圍組織器官,并通過淋巴管快速遠處轉(zhuǎn)移;臨床確診大多已有轉(zhuǎn)移,僅有10%～20%患者在確診時有手術(shù)切除機會;即使手術(shù),約90%患者在術(shù)后12～18 個月內(nèi)可復(fù)發(fā)[1]。因此,尋找胰腺癌發(fā)生發(fā)展、早期診斷及預(yù)后相關(guān)的新的標記,對早期發(fā)現(xiàn)胰腺癌并改善胰腺癌預(yù)后有重要意義。

人類全基因組和轉(zhuǎn)錄組的高通量測序揭示,全基因組中只有2%編碼蛋白,至少有75%的人類基因組序列被轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA。如此龐大的轉(zhuǎn)錄本包括了一系列調(diào)節(jié)性的RNA,例如siRNA、piRNA、sdRNA、miRNA和lncRNA[2]。這些RNA曾一度被認為是基因組轉(zhuǎn)錄的“垃圾”,不具有生物學功能。但近年大量研究表明,lncRNA在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、發(fā)育、腫瘤、胚胎干細胞多能性、腦功能、亞細胞區(qū)室化、染色質(zhì)重塑、植物生物學和應(yīng)激反應(yīng)等多種生物學過程中發(fā)揮重要作用。

1 lncRNA的特點與功能

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一類長度大于200 nt且不能編碼蛋白質(zhì)的RNA,大部分為RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,在核內(nèi)與胞質(zhì)內(nèi)儲存,結(jié)構(gòu)中存在5′端帽結(jié)構(gòu)和3′端 Poly(A)尾,但不存在開放讀碼框,其序列保守程度不高且表達水平較低,組織特異性高;不參與或很少參與編碼蛋白,主要以RNA形式在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后等層面調(diào)控基因表達水平。根據(jù)最新的GENCODE發(fā)布(版本26),已經(jīng)在人類基因組中鑒定了15 787個lncRNA基因,產(chǎn)生27 720個lncRNA轉(zhuǎn)錄本[3]。根據(jù)它們在基因組中與編碼基因的位置關(guān)系[4],lnRNA分為5類:正義lncRNA(sense lncRNA)、反義lncRNA(antisense lncRNA)、雙向lncRNA(bidirectional lncRNA)、內(nèi)含子lncRNA(intronic lncRNA)及基因間lncRNA(intergenic lncRNA)。lncRNA的調(diào)控機制復(fù)雜,主要參與基因組印記、染色體沉默及染色質(zhì)修飾、mRNA轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、核內(nèi)運輸、原癌基因活化調(diào)節(jié)等多種重要的正向或負向調(diào)控過程,不但活化某些蛋白編碼基因表達,亦抑制蛋白編碼基因表達[5]。Wang 等[6]將lnc RNA 的作用機制歸納為4種模型:(1)信號lncRNA(signal lncRNA)作為信號分子反映轉(zhuǎn)錄因子及其下游信號通路對基因的調(diào)控;(2)誘餌lncRNA(decoy lncRNA):作為誘餌綁定轉(zhuǎn)錄因子或其他蛋白,阻止其與特定 DNA 序列結(jié)合;(3)向?qū)ncRNA(guide lncRNA):作為向?qū)д心夹揎椞囟ɑ虻拿割?(4)支架lncRNA(scaffold lncRNA):作為支架將多種蛋白合成核糖核蛋白復(fù)合體。lncRNA 也可以作為結(jié)構(gòu)組分發(fā)揮作用,即作為小分子 RNA(如 micro RNA、pi RNA)的前體分子[7]。

2 lncRNA在胰腺癌中的作用

研究發(fā)現(xiàn),越來越多的lncRNA在人類腫瘤中異常表達,雖然部分lncRNA異常表達可能是繼發(fā)結(jié)果,但證實多數(shù)lncRNA通過調(diào)節(jié)細胞通路在腫瘤細胞惡性轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮促癌或抑癌作用。如前列腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1(prostate cancer associated-transcript 1,PCATI)在直腸癌、轉(zhuǎn)移性前列腺癌中都存在高表達,提示其與惡性腫瘤遠處轉(zhuǎn)移有關(guān)[8]。在胰腺癌中,Tahira等[9]用基因芯片技術(shù)檢測了 38 例胰腺癌組織和癌旁組織,證實內(nèi)含子型lncRNA在胰腺癌中表達異常,包括 PPP3CB、MAP3K14和 DAPK1等;同時發(fā)現(xiàn)在胰腺癌轉(zhuǎn)移樣本中異常表達的lncRNA大部分與MAPK通路相關(guān),提示lncRNA作用機制與MAPK通路有關(guān)?？傮w而言,lncRNA通過轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平和表觀遺傳三個層面調(diào)節(jié)關(guān)鍵腫瘤通路發(fā)揮作用。雖然很多研究著眼于lncRNA與腫瘤的關(guān)系,lncRNA內(nèi)在機制仍未完全揭示。胰腺癌中重要的lncRNA以其作用機制與潛在的臨床價值見表1。

表1 與胰腺癌相關(guān)的lncRNA的特點及功能

2.1 與胰腺癌發(fā)生、增殖

胰腺癌的發(fā)生與多種基因突變相關(guān)如K-ras基因、APC基因、p53基因等,其中K-ras突變在胰腺癌發(fā)生中發(fā)揮重要作用。該基因突變可激活ERK、PI3K/Akt、MAPK和PKC系列信號通路,改變細胞代謝和增殖方式,促進胰腺癌發(fā)生。最近研究報道,lncRNA在一些腫瘤表型包括胰腺癌中發(fā)揮致癌或促腫瘤增殖作用。如Li等[10]發(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)后lncRNA NUTF2P3-001可增加KRAS表達同時促進Panc-1和Bxpc-3細胞系增殖。Gao等[11]發(fā)現(xiàn)lncRNA ROR可作為一種競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA)結(jié)合miR-145,降低Nanog表達,從而在BxPC-3和Capan-1細胞系中促進細胞增殖。lncRNA還可通過影響胰腺癌干細胞干性促進或抑制胰腺癌增殖。如Feng等[12]發(fā)現(xiàn)報道,過表達lncRNA MALAT1加強胰腺癌細胞球狀體(spheroid)形成和非黏附性生長能力;Fu等[13]報道,在胰腺癌干細胞中,HOTTIP可通過結(jié)合WDR5/MLL1復(fù)合體提高HOXA9表達水平,HOXA9通過WNt通路作用于一些干細胞因子(LIN28,NANOG,OCT4,SOX2 )和標志物 (ALDH1,CD44,CD133) ,從而維持胰腺癌干細胞能力。

2.2 與胰腺癌血管生成

獲取營養(yǎng)與氧氣同時排泄代謝廢物,血管對腫瘤必不可少;尤其進展期腫瘤,血管生成對維持腫瘤進展非常關(guān)鍵。血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是一種促血管生成因子,一般在腫瘤進展期被激活,可被缺氧因素或原癌基因相關(guān)通路上調(diào)[14]。其他一些促血管生成因子如成纖維生長因子(friboblast growth factor,FGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(metalloproteinase-9,MMP-9)在成瘤作用中也會上調(diào)[15]。lncRNA已被證實在血管生成過程中起到不同的調(diào)節(jié)作用。在AsPC-1細胞系中,MALAT-1可通過增加人臍帶靜脈內(nèi)皮細胞的遷移、管徑長度、分支數(shù)目和管徑復(fù)雜度促進腫瘤血管生成[12]。然而,lncRNA在胰腺癌尤其是進展期胰腺癌中促進血管生成機制還有待于進一步探究。

2.3 與胰腺癌侵襲轉(zhuǎn)移

胰腺癌轉(zhuǎn)移很難被早期臨床發(fā)現(xiàn),且是胰腺癌患者死亡主要原因。因此,對胰腺癌轉(zhuǎn)移研究意義重大。研究報道,lncRNA被發(fā)現(xiàn)可通過上皮細胞間質(zhì)化(EMT)影響胰腺癌細胞侵襲轉(zhuǎn)移。馬塵超等[16]在對長鏈非編碼RNAH19研究中發(fā)現(xiàn),H19很可能通過抑制microRNA let-7功能促進胰腺癌轉(zhuǎn)移,而let-7靶向高遷移率族蛋白A2(high mobility group A2,HMGA2)在EMT中具有重要作用,故H19可通過H19/let-7/HMGA2/EMT在胰腺癌侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。Zheng等[17]報道,敲減LOC389641可降低胰腺癌遷移侵襲能力;LOC389641通過TNFRSF10A負性調(diào)節(jié)E-cadeherin影響EMT。Hu等[18]通過lncRNA芯片篩出胰腺癌及癌旁組織中差異表達XLOC_000647,過表達XLOC_000647可通過抑制啟動子活性降低NLRP3(NOD-like receptor family pyrin domain-containing 3)表達,從而抑制EMT,降低胰腺癌細胞遷移侵襲能力。

2.4 與胰腺癌耐藥性

吉西他濱單獨或聯(lián)合化療是胰腺癌的基本治療方案。但存在耐藥性,可致化療失敗。Li等[19]在對n對胰腺癌進行高通量測序時發(fā)現(xiàn),HOTTIP在胰腺癌中表達上升,并可通過HOXA13參與產(chǎn)生對吉西他濱的耐藥性。You等[20]發(fā)現(xiàn),ASPC-1細胞株中PVT1可調(diào)控細胞對吉西他濱敏感性,并證實全長PVT1 正義cDNA過表達可增加細胞對吉西他濱的敏感性。而Jiao等[12]證實MALAT-1可降低AsPC-1和CFPAC-1細胞系對吉西他濱的化療敏感性。

可見,lncRNA可通過影響腫瘤干細胞、EMT、促血管生成因子等在胰腺癌的發(fā)生增殖、血管生成、侵襲轉(zhuǎn)移及耐藥性等方面發(fā)揮作用。但具體分子機制及確切作用通路還有待進一步闡釋。

3 lncRNA在胰腺癌中的臨床價值

3.1 診斷

現(xiàn)有的幾種腫瘤標記如CA199、CA242和CEA,對胰腺癌早期診斷的特異性、敏感性不高。故亟需找到新的腫瘤標記來篩查早期胰腺癌[21]。Ye等[22]應(yīng)用高通量測序分析發(fā)現(xiàn)21條lncRNA在胰腺癌與對應(yīng)癌旁組織差異表達,并通過lncRNA-miRNA-mRNA軸在胰腺癌發(fā)生發(fā)展發(fā)揮重要作用。Muller等[2]通過二代測序在6例胰腺癌及5例對照組織中發(fā)現(xiàn)43條差異表達lncRNA。Wang等[23]利用lncRNA芯片從胰腺癌組織7419個lncRNA篩選發(fā)現(xiàn),HOTTIP-005、XLOC-006390和RP11-567G11.1在胰腺癌組織中明顯上調(diào)。可能有潛在的臨床診斷價值。

3.2 治療

臨床常用胰腺癌標準化療藥如吉西他濱并不能顯著提高胰腺癌患者的總存活率,因此一直在探索更好的胰腺癌化療方案。如今已有一些lncRNA用于胰腺癌治療的報道。如H19 是 最 早 應(yīng) 用 于 胰 腺 癌 治 療 的 lnc RNA。 BC-819 (DTA-H19)是一種能在 H19 調(diào)控下表達白喉毒素 A 鏈的質(zhì)粒載體,具有抗腫瘤作用[29]。BC-819 最初試用于膀胱癌治療,機體攝取BC-819后在細胞中表達大量白喉毒素,使臨床試驗瘤體縮小[24-26];而且BC-819 使用濃度和劑量也得到確定。Sorin等[26]將胰腺癌一線化療藥吉西他濱與 BC-819 聯(lián)合應(yīng)用于胰腺癌動物模型,取得了較好療效。Wang 等[27]將62例應(yīng)用吉西他濱化療胰腺癌患者按照無進展生存時間分成兩組,發(fā)現(xiàn)患者無進展生存時間越長,血液中MALAT1,HOTTIP,PVT1表達量越低。一些lncRNA可通過改變細胞表型或細胞代謝及其下游通路使胰腺癌細胞產(chǎn)生化療耐藥性,可能是新型靶向藥物的研究方向。

3.3 預(yù)后判斷

Song等[28]應(yīng)用線性回歸方法建立一個利用五種lncRNA(C9orf139、MIR600HG、RP5-965G21.4、RP11-436K8.1、CTC-327F10.4)方程預(yù)測胰腺癌預(yù)后。Huang等[29]通過lncRNA芯片分析5對胰腺癌提示lncRNA RP263F15.1上升,胰腺癌患者總生存率降低。

4 展望

lncRNA是近幾年興起的研究熱點。但人們對其仍然知之甚少,對作用機制大多缺乏深入了解;對胰腺癌的作用和機制尚處于起步階段。某些lncRNA 已被證明與胰腺癌的發(fā)病相關(guān),一些作用機制亦開始被闡明。但離臨床應(yīng)用仍有距離。若能在血液、排泄物標本中檢測特定lnc RNA 表達,或針對表達異常lnc RNA設(shè)計靶向藥物,可能對胰腺癌的早期診斷、靶向治療有所裨益。