弭苗苗,魏曉楠,姜慧慧,張貴麗,王 娜,辛 鈺 綜述,孫成銘△ 審校
1.青島大學(xué),山東青島 266000;2.青島大學(xué)附屬煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院檢驗(yàn)中心,山東煙臺(tái) 264000;3.濱州醫(yī)學(xué)院,山東煙臺(tái) 264000
乳腺癌作為一種高度異質(zhì)性的惡性腫瘤,已成為女性健康的最大威脅之一。腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和治療的耐藥性是導(dǎo)致腫瘤死亡和復(fù)發(fā)的主要原因。長(zhǎng)鏈非編碼RNA(LncRNA)參與細(xì)胞內(nèi)多種過(guò)程的調(diào)控,與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。LncRNA被認(rèn)為是治療乳腺癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的新靶點(diǎn),其在乳腺癌預(yù)后中的作用具有較好的研究前景,但目前研究仍處于起步階段,未來(lái)還需要更多的關(guān)注和探索。本文對(duì)LncRNA是如何調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的侵襲、遷移和轉(zhuǎn)移,在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮作用的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了綜述。
LncRNA是非編碼RNA家族的重要成員之一,其長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸,是RNA轉(zhuǎn)錄本的一種亞型,由于未知的生物學(xué)功能,其曾被認(rèn)為是遺傳的副產(chǎn)物[1]。隨著生物技術(shù)及高通量測(cè)序的發(fā)展,RNA結(jié)構(gòu),以及RNA與RNA、RNA與DNA、RNA與蛋白質(zhì)之間的相互作用逐漸被揭示。近年來(lái),研究人員發(fā)現(xiàn)大量LncRNA在各種生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用,尤其是在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中。基于LncRNA與蛋白編碼轉(zhuǎn)錄本的關(guān)系,其可分為5類:正義長(zhǎng)鏈非編碼RNA、反義長(zhǎng)鏈非編碼RNA、雙向長(zhǎng)鏈非編碼RNA、內(nèi)含子長(zhǎng)鏈非編碼RNA及基因間長(zhǎng)鏈非編碼RNA。LncRNA與肝癌、胃癌、肺癌、膀胱癌等多種惡性腫瘤有關(guān),且在原發(fā)性腫瘤的進(jìn)展中發(fā)揮著不可或缺的作用。
據(jù)報(bào)道,很多LncRNA都與乳腺癌的發(fā)展密切相關(guān),可大致分為促癌型及抑癌型兩類[1],其作用機(jī)制為影響乳腺癌細(xì)胞的增殖、侵襲、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、凋亡和耐藥等。目前,乳腺癌的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致乳腺癌患者死亡的主要原因,且鑒于LncRNA在乳腺癌轉(zhuǎn)移中的重要作用,可將其作為預(yù)后的預(yù)測(cè)因子及治療的新靶點(diǎn)。
2.1促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖及遷移的LncRNA
2.1.1H19 LncRNA H19已被證實(shí)在多種腫瘤中參與多項(xiàng)生物學(xué)過(guò)程,如腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲及凋亡等。在乳腺癌中,H19的異常表達(dá)可能與腫瘤表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)陽(yáng)性有關(guān)。在體外實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭校琀19可刺激乳腺癌細(xì)胞增殖,抑制凋亡[2]。DNA的高甲基化參與了乳腺癌細(xì)胞的癌變過(guò)程,其啟動(dòng)機(jī)制是DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)的異常表達(dá),如DNMT1、DNMT3a、DNMT3b的異常表達(dá)。有研究表明,H19在乳腺癌中的表達(dá)異常上調(diào),并通過(guò)微小RNA-152(miR-152)/DNMT1軸來(lái)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲,而miR-152過(guò)表達(dá)和敲除DNMT1可對(duì)上述現(xiàn)象產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)作用[2]。此外,有研究在H19/胰島素樣生長(zhǎng)因子2(IGF2)位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了H19基因的一個(gè)新的保守反義LncRNA H91,H91通過(guò)一種名為Pm的新啟動(dòng)子來(lái)促進(jìn)IGF2基因表達(dá)[3]。
2.1.2同源盒轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOTAIR) HOTAIR被證實(shí)與乳腺癌的大小、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移程度密切相關(guān)。有研究者推測(cè)HOTAIR可能通過(guò)上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、基質(zhì)金屬蛋白酶和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)基因來(lái)增加腫瘤的侵襲性[4]。敲除HOTARI可通過(guò)p53/Akt/JNK信號(hào)通路和雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路來(lái)抑制乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。目前,基于LncRNA與微小RNA(miRNA)之間的雙向作用,研究人員正試圖探索更多涉及miRNA的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。HOTAIR可以作為微小RNA-20a-5p(miR-20a-5p)的海綿體,通過(guò)HOTAIR/miR-20a-5p/高遷移率族AT Hook蛋白2(HMGA2)軸顯著影響乳腺癌的遷移和侵襲[5]。
2.1.3分化拮抗非蛋白編碼RNA(DANCR) LncRNA中的DANCR與包括乳腺癌在內(nèi)的多種腫瘤相關(guān),尤其是三陰乳腺癌。下調(diào)DANCR的表達(dá)可抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移,從機(jī)制上看,DANCR的下調(diào)可能和組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶Zeste同源物增強(qiáng)子2(EZH2)與CD44、ATP結(jié)合匣式轉(zhuǎn)運(yùn)子G2(ABCG2)啟動(dòng)子的結(jié)合增加有關(guān)[6]。EZH2是起始復(fù)合體2 (PRC2)的一部分,其通過(guò)組蛋白3的第27位賴氨酸(H3K27)殘基的三甲基化來(lái)促進(jìn)靶基因的沉默。而生物信息學(xué)分析另一種可能機(jī)制與三陰乳腺癌細(xì)胞中DANCR/微小RNA-216a-5p(miR-216a-5p)軸相關(guān),當(dāng)敲除DANCR時(shí),轉(zhuǎn)錄因子性別決定區(qū)域Y-box2(SOX2)及八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4(OCT4)表達(dá)降低,從而使細(xì)胞侵襲受到抑制[7]。
除了以上提及的3種LncRNA外,LINC00152、LINC00461、LINC01857等也被證明與乳腺癌細(xì)胞的增殖及遷移相關(guān)。LINC000152可通過(guò)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶滅活BRCA1、PTEN基因,從而誘導(dǎo)乳腺癌的發(fā)生[8]。LINC00461通過(guò)微小RNA-30a-5p(miR-30a-5p)/整合素β3軸加速乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲[9]。LncRNA HOXA11-AS的高表達(dá)可通過(guò)影響EMT促進(jìn)乳腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移,而干擾其表達(dá)可誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡,使細(xì)胞周期于G1/G0期停止。干擾LncRNA HOXA11-AS可通過(guò)影響EMT相關(guān)分子標(biāo)志物(E-cadherin、N-cadherin、Vimentin)的表達(dá),從而抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移[10]。
2.2促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的LncRNA
2.2.1轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄物1(MALAT1) MALAT1首次在非小細(xì)胞肺癌患者中被發(fā)現(xiàn),作為一種預(yù)后因子,其過(guò)表達(dá)可用于預(yù)測(cè)肺癌、骨源性肉瘤、結(jié)直腸癌等一系列腫瘤的發(fā)生,還提示非小細(xì)胞肺癌患者存在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)[11]。有研究者發(fā)現(xiàn)高表達(dá)MALAT1可促進(jìn)脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的人和小鼠乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[12]。MALAT1在乳腺癌細(xì)胞中的具體調(diào)控機(jī)制可能與缺氧有關(guān),缺氧可能會(huì)引起乳腺癌細(xì)胞中特定的染色質(zhì)相互作用,明顯增加MALAT1及其反義鏈TALAM1的表達(dá)。有研究者證實(shí),通過(guò)MALAT1/微小RNA-129-5p(miR-129-5p)軸可抑制三陰乳腺癌的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[13]。
2.2.2長(zhǎng)鏈非編碼RNA-ROR(LincRNA-ROR) LincRNA-ROR可通過(guò)EMT有效促進(jìn)乳腺癌的侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。HOU等[14]首次發(fā)現(xiàn),LincRNA-ROR在乳腺癌中表達(dá)上調(diào),并且其在人類乳腺上皮細(xì)胞中的異位過(guò)表達(dá)誘導(dǎo)了EMT的發(fā)生。LincRNA-ROR與微小RNA核糖核蛋白復(fù)合物(miRNPs)相關(guān),是一種與微小RNA-205(miR-205)競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)源性RNA。LincRNA-ROR的過(guò)表達(dá)可阻止miR-205靶基因在乳腺癌細(xì)胞中的降解。LincRNA-ROR是EMT的重要調(diào)控因子,通過(guò)調(diào)控miRNA促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,而沉默其表達(dá)可抑制體內(nèi)乳腺癌的生長(zhǎng)和肺轉(zhuǎn)移[14]。
2.2.3與腦轉(zhuǎn)移相關(guān)的LncRNA(Lnc-BM) Lnc-BM已被證明是乳腺癌患者腦轉(zhuǎn)移進(jìn)展的一個(gè)預(yù)后因素。在小鼠實(shí)驗(yàn)中,Lnc-BM的表達(dá)上調(diào)促進(jìn)了乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的發(fā)生,而Lnc-BM表達(dá)下調(diào)則有效減輕了小鼠模型的腦轉(zhuǎn)移[15]。在乳腺癌細(xì)胞中,Lnc-BM可增加酪氨酸激酶2(JAK2)活性,參與抑癌蛋白M和白細(xì)胞介素-6(IL-6)介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)磷酸化。在乳腺癌細(xì)胞中,Lnc-BM促進(jìn)了細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM1)和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)的STAT3依賴性表達(dá),分別介導(dǎo)了腦內(nèi)巨噬細(xì)胞的血管共選擇和募集,招募的巨噬細(xì)胞反過(guò)來(lái)產(chǎn)生抑癌蛋白M和IL-6,從而進(jìn)一步激活Lnc-BM/JAK2/STAT3通路,促進(jìn)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的發(fā)生[15]。
3.1抑制乳腺癌細(xì)胞增殖及遷移的LncRNA
3.1.1金屬硫蛋白1J(MT1JP) MT1JP位于16號(hào)染色體的1個(gè)簇中,該簇由金屬硫蛋白家族中的幾個(gè)同源蛋白編碼基因組成。MT1JP是1種調(diào)節(jié)p53蛋白表達(dá)水平的抑癌基因,參與調(diào)控p53相關(guān)的信號(hào)通路[16]。最近1項(xiàng)研究首次證明了MT1JP過(guò)表達(dá)可顯著抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲,增強(qiáng)其順鉑治療敏感性。MT1JP可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合微小RNA-24-3p(miR-24-3p),抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路。此外,在乳腺癌患者中MT1JP表達(dá)下調(diào)與腫瘤進(jìn)展和不良預(yù)后有關(guān)[17]。
3.1.2鋅指結(jié)構(gòu)反義轉(zhuǎn)錄本1(ZFAS1) 在乳腺癌細(xì)胞中,微小RNA-589(miR-589)被證實(shí)是ZFAS1的靶點(diǎn)。ZFAS1過(guò)表達(dá)可抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、集落形成、侵襲和遷移,而miR-589過(guò)表達(dá)可以逆轉(zhuǎn)這些變化。ZHANG等[18]發(fā)現(xiàn),ZFAS1過(guò)表達(dá)主要通過(guò)激活PTEN基因來(lái)抑制PI3K/AKT信號(hào)通路,靶向miR-589,從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移。
3.1.3FGF13-AS1 FGF13-AS1可通過(guò)抑制糖酵解和下調(diào)干細(xì)胞特性來(lái)抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。從機(jī)制上看,F(xiàn)GF13-AS1通過(guò)結(jié)合RNA結(jié)合蛋白、胰島素樣生長(zhǎng)因子2 mRNA結(jié)合蛋白(IGF2BPs),阻斷IGF2BPs與Myc mRNA的相互作用,縮短了Myc mRNA的半衰期。此外,Myc mRNA轉(zhuǎn)錄抑制FGF13-AS1,在該信號(hào)通路中形成反饋回路。FGF13-AS1/IGF2BPs/Myc反饋環(huán)可能成為乳腺癌患者新的治療靶點(diǎn)[19]。
3.2抑制乳腺癌細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的LncRNA
3.2.1母系表達(dá)基因3(MEG3) MEG3被證實(shí)參與了乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展,其機(jī)制與DNMT有關(guān),而微小RNA-506(miR-506)可以靶向DNMT1和DNMT3b,延緩腫瘤發(fā)展,控制腫瘤轉(zhuǎn)移。下調(diào)miR-506可增加人乳腺癌細(xì)胞系中MEG3啟動(dòng)子的甲基化水平,通過(guò)miR-506/SP3/SP1/DNMT1/MEG3軸來(lái)抑制MEG3的表達(dá),從而減弱MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[20-21]。因此,可以推測(cè)miR-506和MEG3在乳腺癌中都有抑癌作用。
3.2.2X非活性特異性轉(zhuǎn)錄物(XIST) XIST是一種潛在的腫瘤抑制因子。熒光素酶實(shí)驗(yàn)證實(shí),過(guò)表達(dá)XIST可通過(guò)微小RNA-155(miR-155)/CDX1靶向軸顯著抑制乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲[22]?;诨蚣患治?GSEA)的途徑篩選發(fā)現(xiàn)XIST通過(guò)激活X染色體上的膜突蛋白(MSN)激活c-Met信號(hào)通路。MSN是ERM蛋白家族的成員,通過(guò)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架與質(zhì)膜的交聯(lián)參與細(xì)胞功能,參與上皮完整性的維持[23]。而c-Met的缺失降低了乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)能力,抑制了乳腺癌細(xì)胞向腦轉(zhuǎn)移。XIST下調(diào)的乳腺癌細(xì)胞可以分泌外泌體微小RNA-503(miR-503),將小膠質(zhì)細(xì)胞從M1表型(腫瘤抑制型)轉(zhuǎn)化為M2表型(腫瘤促進(jìn)型),從而導(dǎo)致局部免疫抑制。因此,XIST可通過(guò)影響腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境,在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。
目前,乳腺癌患者的臨床治療方法包括手術(shù)、術(shù)后化療、靶向治療或放療,合理選擇化療方案至關(guān)重要。不同類型的乳腺癌對(duì)不同的方案和特定的藥物有不同的反應(yīng),例如瑞博西尼聯(lián)合氟維司群適用于激素受體與HER2陽(yáng)性的患者[24];曲妥珠單抗、奈拉替尼和拉帕替尼適用于HER2陽(yáng)性的患者[25]?;熕幬飬f(xié)同作用可在最初的治療階段清除大多數(shù)乳腺癌細(xì)胞。然而,頻繁發(fā)生的耐藥性仍然是乳腺癌治療的主要障礙,治療后乳腺癌復(fù)發(fā)率為10%~41%[26],因此需要深入了解導(dǎo)致治療耐藥,特別是化療耐藥的分子機(jī)制。LncRNA作為調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展的重要分子,被認(rèn)為與多種耐藥機(jī)制有關(guān),如改變藥物外流、干擾DNA損傷修復(fù)、觸發(fā)細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)藥物靶點(diǎn)突變等。EMT不僅與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān),而且與傳統(tǒng)治療的抗腫瘤能力有關(guān)。使用化療藥物(如奧沙利鉑、5-氟尿嘧啶)治療產(chǎn)生的化療耐藥細(xì)胞可發(fā)生EMT,經(jīng)單克隆抗體(如曲妥珠單抗)治療也可產(chǎn)生耐藥細(xì)胞。
4.1終末分化誘導(dǎo)非蛋白編碼RNA(TINCR) TINCR在表皮細(xì)胞分化中具有重要作用,可促進(jìn)表皮形成,TINCR缺乏時(shí)則表現(xiàn)為表皮形成障礙。研究發(fā)現(xiàn),TINCR在乳腺癌中表達(dá)異常[27]。與敏感細(xì)胞相比,對(duì)曲妥珠單抗耐藥的腫瘤細(xì)胞中TINCR表達(dá)水平明顯升高,下調(diào)TINCR的表達(dá)水平可逆轉(zhuǎn)這些細(xì)胞對(duì)曲妥珠單抗的耐藥性。此外,Snail-1是微小RNA-125b(miR-125b)的靶基因,過(guò)表達(dá)Snail-1可以逆轉(zhuǎn)TINCR上調(diào)導(dǎo)致的乳腺癌細(xì)胞遷移、侵襲和EMT抑制。乳腺癌中TINCR上調(diào)的原因是TINCR啟動(dòng)子區(qū)cAMP效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CBP)介導(dǎo)的H3K27乙?;ER床上HER2陽(yáng)性乳腺癌患者TINCR表達(dá)水平升高,曲妥珠單抗治療效果差,生存時(shí)間短。因此,TINCR可能是乳腺癌潛在的預(yù)后指標(biāo),同時(shí)也是提高曲妥珠單抗療效的研究靶點(diǎn)[28]。
4.2LINC00968 LINC00968是一種新發(fā)現(xiàn)的LncRNA,具有抑制腫瘤進(jìn)展的作用。LINC00968能減弱MCF-7/ADM和KPL-4/ADM細(xì)胞對(duì)阿霉素、紫杉醇和長(zhǎng)春新堿的耐藥性。從機(jī)制上看,LINC00968可能通過(guò)HEY1靶向負(fù)調(diào)控Wnt2。過(guò)表達(dá)LINC00968或抑制Wnt2/β-catenin信號(hào)通路的激活可降低細(xì)胞集落形成能力,抑制乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,從而減少耐藥性[29]。
LncRNA和腫瘤之間的關(guān)系,特別是LncRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制是目前研究的熱點(diǎn)[30]。對(duì)LncRNA進(jìn)行系統(tǒng)分析,對(duì)于闡明其作用機(jī)制,提高臨床個(gè)性化治療水平具有重要意義。筆者在本文中對(duì)部分參與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的LncRNA進(jìn)行了綜述,大多數(shù)LncRNA在乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移、EMT或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移過(guò)程中起到了啟動(dòng)子的作用,而少部分LncRNA在乳腺癌的轉(zhuǎn)移過(guò)程中起到了相反的作用。LncRNA可在不同水平調(diào)節(jié)乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展,如轉(zhuǎn)錄水平或轉(zhuǎn)錄后水平。不同的LncRNA參與途徑可能是未來(lái)乳腺癌治療的新靶點(diǎn)。然而,關(guān)于大多數(shù)LncRNA對(duì)乳腺癌調(diào)節(jié)的潛在機(jī)制目前仍不明確。
近年來(lái),盡管乳腺癌的篩查、診斷和治療取得了進(jìn)展,但仍有近12%的乳腺癌患者最終發(fā)生了轉(zhuǎn)移,而轉(zhuǎn)移性乳腺癌目前尚無(wú)明確的治愈方法。筆者在文中對(duì)LncRNA與乳腺癌肺轉(zhuǎn)移、腦轉(zhuǎn)移的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了闡述,其中MEG3與XIST被證明能夠抑制乳腺癌的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,其將可能成為臨床治療乳腺癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的新靶點(diǎn)。
在乳腺癌治療方面,筆者回顧了一些能夠調(diào)節(jié)化療敏感性的LncRNA,并對(duì)相關(guān)分子機(jī)制進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。了解乳腺癌相關(guān)LncRNA、靶miRNA和基因之間的相互作用網(wǎng)絡(luò),對(duì)開(kāi)展乳腺癌早期診斷和治療的研究是非常有用的。