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        食管癌長(zhǎng)非編碼RNA與腫瘤干細(xì)胞的研究進(jìn)展

        2021-12-10 08:50:06龔小林綜述謝宇杰王茂生審校
        海南醫(yī)學(xué) 2021年11期
        關(guān)鍵詞:研究

        龔小林綜述 謝宇杰,王茂生審校

        1.廣東醫(yī)科大學(xué),廣東 湛江 524000;2.高州市人民醫(yī)院胸外科,廣東 茂名 525200

        食管癌是世界上發(fā)病率第七、癌癥死亡率第六的一種常見(jiàn)惡性腫瘤,每20例癌癥患者死亡,就有一例死于食管癌,它主要集中在東亞與南非的高發(fā)病的國(guó)家中[1]。食管癌在我國(guó)的發(fā)病率及死亡率明顯升高,我國(guó)的食管癌患者占全球一半以上,其中發(fā)病率居第六,癌癥死亡率居第四[2]。我國(guó)食管癌與西方國(guó)家的病理類(lèi)型差異較大,西方國(guó)家以食管腺癌為主,而在我國(guó)食管鱗癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)占據(jù)食管癌發(fā)病率的90%以上。食管癌的5年生存率僅為15%~20%,它的預(yù)后與腫瘤的分期相關(guān)[3]。早期食管癌以手術(shù)治療為主,但多數(shù)食管癌發(fā)現(xiàn)時(shí)多為局部晚期患者,首選治療方法是新輔助放化療(nCRT),然后是根治性手術(shù)。遺憾的是,大約20%的患者根本不會(huì)有病理反應(yīng),超過(guò)50%的患者沒(méi)有充分的病理反應(yīng),甚至大多數(shù)患者發(fā)生病理完全反應(yīng)后,會(huì)出現(xiàn)早期復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[4]。而導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的重要原因是存在于腫瘤內(nèi)的極少數(shù)細(xì)胞,這些細(xì)胞具有無(wú)限增殖、自我更新及多向分化潛能,它們是腫瘤無(wú)限增殖、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的根源。此概念的提出為研究食管癌的發(fā)生與發(fā)展提供了一個(gè)新的視野,因此,研究具有更高治療抗性和轉(zhuǎn)移潛能的細(xì)胞亞群更為重要,即所謂的腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)。

        近年來(lái),長(zhǎng)非編碼RNA(long noncoding RNA,lncRNA)被普遍定義為超過(guò)200個(gè)核苷酸的非蛋白編碼RNA分子,在世界各地得到了廣泛的研究[5]。lncRNA是一組新的非編碼RNA,位于細(xì)胞核或胞漿組分中,被發(fā)現(xiàn)是機(jī)體生理和病理過(guò)程的重要調(diào)節(jié)因子,特別是在癌癥中。到目前為止,已經(jīng)通過(guò)高通量技術(shù)鑒定了5 000多個(gè)人類(lèi)lncRNA[6]。lncRNA被報(bào)道參與了惡性腫瘤的多種生物學(xué)行為,包括促進(jìn)細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移與轉(zhuǎn)移[7]、細(xì)胞凋亡[8]、細(xì)胞周期及化療耐藥性等[9]。LncRNA已被報(bào)道與食管癌的多種惡性生物學(xué)行為相關(guān),其中也包括與食管腫瘤干細(xì)胞的相關(guān)行為。

        1 與食管癌相關(guān)的腫瘤干細(xì)胞惡性生物學(xué)行為

        目前已知食管癌腫瘤干細(xì)胞參與了食管癌的多種惡性生物學(xué)行為,總體而言,腫瘤干細(xì)胞被認(rèn)為是腫瘤中的小部分細(xì)胞,但它們主要是負(fù)責(zé)腫瘤的自我更新、轉(zhuǎn)移能力和治療耐藥性等,由于其特定的形態(tài)學(xué)和生物學(xué)特征,它們往往對(duì)治療產(chǎn)生耐藥性,進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。另一方面,多項(xiàng)研究表明上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EΜT)與腫瘤干細(xì)胞間存在多種聯(lián)系。當(dāng)EΜT在癌癥中異常激活時(shí),細(xì)胞獲得了有助于自我更新能力的干細(xì)胞屬性,并且能夠分化為腫瘤中的所有細(xì)胞類(lèi)型。由此產(chǎn)生的即癌癥干細(xì)胞具有癌癥的各種惡性生物學(xué)特征,包括永生性復(fù)制、抵抗凋亡、侵襲性增加等[10]。此外,腫瘤干細(xì)胞模式認(rèn)為化療后剩余的腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的再生能力,放化療被認(rèn)為是一個(gè)富集腫瘤干細(xì)胞的過(guò)程。腫瘤干細(xì)胞通過(guò)多種分子機(jī)制,如藥物外排泵的上調(diào),或增強(qiáng)對(duì)ROS93-97的保護(hù)等,進(jìn)而采取一種靜止?fàn)顟B(tài)成為放化療抵抗的重要原因[11]。

        2 lncRNA調(diào)節(jié)食管癌的EMT與轉(zhuǎn)移

        上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化是指上皮向間充質(zhì)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,在這個(gè)過(guò)程中,細(xì)胞表達(dá)的黏附分子改變,進(jìn)而增加了遷移和侵襲能力。目前已有研究表明,靶向lncRNA抑制EΜT有望抑制惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展;lncRNA LBX2-AS1高表達(dá)于食管癌組織中,并通過(guò)促進(jìn)腫瘤EΜT增加食管癌的惡性生物學(xué)特征[12]。另外,lncRNA NΜR高表達(dá)于ESCC組織中,作為ESCC腫瘤轉(zhuǎn)移和耐藥性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,它的上調(diào)與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān),并與ESCC患者的整體生存率較差相關(guān)。在體外功能實(shí)驗(yàn)方面,NΜR能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲,抑制順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,提高ESCC細(xì)胞的耐藥性[13]。有研究表明通過(guò)沉默LncRNA-ECΜ的表達(dá)能夠顯著降低食管癌細(xì)胞系TE-1和Eca109細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移,而LncRNA-ECΜ的過(guò)度表達(dá)促進(jìn)了兩種細(xì)胞系的侵襲和轉(zhuǎn)移[14]。敲除FTH1P3可顯著降低ESCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力,沉默F(xiàn)TH1P3可降低食管癌細(xì)胞系EC9706和EC1中特異性蛋白1(SP1)和NF-κB(P65)的表達(dá)[15]。ESCC的另一抗癌基因,lncRNA LINC00675通過(guò)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)抑制腫瘤的啟動(dòng)發(fā)生和EΜT[16]。另一項(xiàng)研究中,研究者發(fā)現(xiàn)lncRNA RP11-766N7.4在ESCC組織和細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào),與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤的分期和患者生存等相關(guān)。功能實(shí)驗(yàn)研究也表明,lncRNA RP11-766N7.4通過(guò)抑制EΜT的過(guò)程從而抑制食管癌細(xì)胞遷移和轉(zhuǎn)移[17]。

        研究表明lncRNA SOX2OT在腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展以及調(diào)節(jié)干細(xì)胞的多能性狀態(tài)起著重要作用[18]。高lncRNA-HOTAIR表達(dá)與食管癌患者的整體生存顯著相關(guān),體外實(shí)驗(yàn)表明lncRNA-HOTAI增加了食管癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移,并促進(jìn)了EΜT。分子機(jī)制相關(guān)的研究顯示lncRNA-HOTAIR與mir-148構(gòu)成海綿結(jié)構(gòu),從而調(diào)節(jié)Snail2的表達(dá),最終促進(jìn)EΜT[19]。

        3 lncRNA調(diào)節(jié)食管癌的放化療耐性

        目前有研究表明lncRNA TUSC7的過(guò)度表達(dá),調(diào)控miR-224的低表達(dá)從而抑制了ESCC細(xì)胞的增殖、克隆形成和化療耐藥,最終促進(jìn)了癌細(xì)胞凋亡。另外,該研究也證實(shí)了miR-224與DESC1特異結(jié)合,與DESC1的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。TUSC7通過(guò)抑制miR-224增加DESC1的表達(dá),從而抑制ESCC細(xì)胞的增殖和化療耐藥,信號(hào)通路的研究也表明了DESC1通過(guò)EGFR/AKT信號(hào)通路抑制了ESCC細(xì)胞的化療耐藥[20]。

        此外,WISP1已被證明與ESCC腫瘤細(xì)胞中的EΜT表型密切相關(guān),并作為食管鱗狀細(xì)胞癌放射治療的獨(dú)立預(yù)后因素。該研究表明WISP1是逆轉(zhuǎn)食管鱗狀細(xì)胞癌EΜT相關(guān)的放射治療抵抗的一個(gè)關(guān)鍵治療靶點(diǎn),可以作為食管癌放療患者的獨(dú)立預(yù)后因子[21]。

        lncRNAAFAP1-AS1的高表達(dá)預(yù)測(cè)了經(jīng)放化療治療的ESCC患者的放化療耐性和不良預(yù)后[22],因此可作為放化療的食管鱗癌預(yù)測(cè)標(biāo)志物。

        此外,一項(xiàng)研究使用Kaplan-Μeier生存分析顯示,lncRNA LOC285194低表達(dá)患者的無(wú)病生存率(DFS)(P<0.001)和總生存率(OS)降低(P<0.001)。進(jìn)一步的多變量分析確定該分子為多變量獨(dú)立預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)因子(P=0.001)。它的表達(dá)降低與食管鱗狀細(xì)胞癌放化療耐藥及預(yù)后不良的密切相關(guān)[23]。

        食管癌細(xì)胞中l(wèi)ncRNA linc-VLDLR和ABCG2基因的高表達(dá)影響食管癌耐藥的形成,研究表明耐藥細(xì)胞釋放的細(xì)胞外囊泡可上調(diào)食管癌細(xì)胞ABCG2的表達(dá),從而調(diào)節(jié)食管癌細(xì)胞的耐藥性,這與細(xì)胞外囊泡攜帶的linc-VLDLR有關(guān)[24]。

        4 食管癌lncRNA與腫瘤干細(xì)胞研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

        鑒定ESCC組織中l(wèi)ncRNA的異常表達(dá)對(duì)于研究lncRNA在ESCC中的作用具有重要意義。定量實(shí)時(shí)PCR(Q-PCR)是檢測(cè)ESCC組織中異常lncRNA表達(dá)的經(jīng)典方法[25]。近年來(lái),現(xiàn)有的下一代測(cè)序(NGS)技術(shù)為研究人員提供了更完整的ESCC腫瘤與正常組織之間的lncRNA表達(dá)譜。例如,WANG等[26]用NGS技術(shù)檢測(cè)ESCC患者腫瘤及鄰近正常組織中402個(gè)上調(diào)和741個(gè)下調(diào)的lncRNA。

        此外,在腫瘤基因組圖譜(TCGA)的分析中,發(fā)現(xiàn)了食管癌兩種主要組織學(xué)類(lèi)型之間存在顯著不同分子變化的多種遺傳改變模式。在食管腺癌中,ERBB2、VEGFA、GATA4和GATA6的表達(dá)失??赡鼙菶SCC更頻繁。相反,在ESCC中,mTOR信號(hào)通路基因PIK3ca/AKT和PTEN、TP63/SOX2擴(kuò)增和Notch1突變的改變更頻繁[27]。TCGA分析可用于ECCS的表達(dá)鑒定和驗(yàn)證其潛在的新的生物標(biāo)志物。

        成球能力鑒定是腫瘤干細(xì)胞體外鑒定的一個(gè)重要方法,其測(cè)定的是腫瘤細(xì)胞在合適的條件培養(yǎng)基中自我更新的能力,一般使用低黏附的培養(yǎng)板防止細(xì)胞貼壁,結(jié)合使用無(wú)血清的培養(yǎng)基(加入B27和合適濃度的生長(zhǎng)因子等添加劑,各種腫瘤報(bào)道的不盡相同,需要參考相關(guān)文獻(xiàn)),以及使用1%濃度的甲基纖維素抑制細(xì)胞聚集,以確保一個(gè)細(xì)胞球來(lái)源于單個(gè)細(xì)胞等。目前該方法已經(jīng)在多種腫瘤干細(xì)胞的研究中得到應(yīng)用[28]。

        通過(guò)移植特定的細(xì)胞群,裸鼠腫瘤細(xì)胞移植,是檢測(cè)腫瘤干細(xì)胞的啟動(dòng)能力的體內(nèi)實(shí)驗(yàn),也是檢測(cè)腫瘤干性的重要實(shí)驗(yàn)[29]。

        機(jī)制研究方面,有關(guān)調(diào)節(jié)lncRNA可以通過(guò)堿基配對(duì)相互作用來(lái)調(diào)節(jié)miRNA的活性,這種lncRNA是一種稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA(competing endogenouse RNAceRNA)的調(diào)節(jié)模式[30],有研究表明長(zhǎng)非編碼RNAPCAT1是一種新的基于血清的生物標(biāo)志物,通過(guò)海綿狀mir-326在食管鱗狀細(xì)胞癌中促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)[22]。

        另一方面,與mRNA相結(jié)合的通路研究也見(jiàn)報(bào)道。信號(hào)通路研究表明,F(xiàn)ΜR1-AS1可與TLR7相結(jié)合,從而維持ESCC干細(xì)胞的特性,并激活下游TLR7/NF-κB信號(hào),促進(jìn)c-myc的表達(dá),從而誘導(dǎo)ESCC細(xì)胞增殖、抗凋亡和侵襲能力。外顯子孵育和共移植試驗(yàn)表明,F(xiàn)ΜR1-AS1外顯子可能從ESCC中分泌,在腫瘤微環(huán)境中將干細(xì)胞表型轉(zhuǎn)移到非腫瘤干細(xì)胞中[31]。

        5 小結(jié)

        人類(lèi)目前對(duì)于lncRNA的理解還只是冰山一角,隨著高通量測(cè)序等技術(shù)的成熟,越來(lái)越多的lncRNA被發(fā)現(xiàn)與研究,包括與食管癌的發(fā)生、發(fā)展、耐藥性等,其中重要的一點(diǎn)便是食管腫瘤干細(xì)胞相關(guān)性研究。腫瘤干細(xì)胞(CSC)的概念是在四十年前提出的,并指出腫瘤生長(zhǎng)類(lèi)似于健康組織的更新,是由少量的特指干細(xì)胞推動(dòng)的。腫瘤干細(xì)胞理論對(duì)腫瘤發(fā)生與發(fā)展過(guò)程提出新的理論,這一點(diǎn)已逐漸證實(shí)了許多腫瘤都藏匿著干細(xì)胞,然而腫瘤干細(xì)胞的鑒定和針對(duì)腫瘤干細(xì)胞的治療方法等方面還沒(méi)有得到證實(shí)。本文總結(jié)了lncRNA在食管癌腫瘤干細(xì)胞相關(guān)的發(fā)生、發(fā)展及相關(guān)研究方法,闡述了它們?cè)谄渲械臐撛诜肿訖C(jī)制。目前,越來(lái)越多的lncRNA被確定為包括食管癌在內(nèi)的各種腫瘤的生物標(biāo)志物或潛在治療生物靶點(diǎn),但人類(lèi)對(duì)于lncRNA與腫瘤干細(xì)胞的相關(guān)調(diào)控還不清晰,未來(lái)應(yīng)當(dāng)加深對(duì)lncRNA在腫瘤干細(xì)胞領(lǐng)域潛在機(jī)制的研究,這將有助于發(fā)現(xiàn)食管癌的新型診斷和治療方法。

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