周福榮,李龑杼 綜述,劉勇敢 審校

廣東省中山市人民醫(yī)院肛腸科,廣東中山 528400

2022年國家癌癥中心發(fā)布最新癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示:2020年我國癌癥新發(fā)病例數(shù)和死亡病例數(shù)位于全球第1;2020年我國結(jié)直腸癌新發(fā)病例56萬,排在十大癌癥中的第2位,發(fā)病率和病死率持續(xù)上升[1]。結(jié)直腸癌的防治負(fù)擔(dān)日益加重,防控形勢異常嚴(yán)峻。隨著人口老齡化的加劇及結(jié)直腸癌發(fā)病的年輕化,其防治難度不言而喻,因此尋找高特異度、高靈敏度的生物標(biāo)志物對結(jié)直腸癌進(jìn)行早期診斷,利用有效的創(chuàng)新藥物實施精準(zhǔn)靶向干預(yù)顯得極為重要。研究表明長鏈非編碼(lncRNA) H19(以下簡稱H19)在結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用,H19參與結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移,化療藥物抵抗等諸多過程[2]。然而,H19在結(jié)直腸癌中的作用機(jī)制仍未完全闡明。本綜述旨在歸納、分析H19在結(jié)直腸癌中的功能,并討論H19在結(jié)直腸癌中面臨的挑戰(zhàn)和可能的應(yīng)用策略。

1 H19概述

H19的長度為2.3 kb,是較早發(fā)現(xiàn)的lncRNA之一,其基因位于染色體11p15.5,通常在胎兒組織中高表達(dá),出生后表達(dá)量大幅度減少。研究發(fā)現(xiàn)H19參與人體多種疾病的病理過程,如炎癥反應(yīng)、細(xì)胞再生、血管生成、纖維化等;此外,H19過表達(dá)被認(rèn)為與人體多系統(tǒng)中癌癥的發(fā)生、發(fā)展有關(guān),例如結(jié)直腸癌、肝癌、胃癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等[3]。H19在惡性腫瘤中異常表達(dá)發(fā)揮癌基因作用,其功能復(fù)雜、多樣,一直是研究的熱點。H19既可以通過調(diào)控其靶基因參與結(jié)直腸癌發(fā)生的復(fù)雜過程,又可以作為被調(diào)控的靶點與其他lncRNA、微小RNA(miRNA)聯(lián)合參與結(jié)直腸癌的演變。近期的研究發(fā)現(xiàn)H19可通過多種機(jī)制調(diào)節(jié)腸黏膜機(jī)械屏障,可加重小鼠潰瘍性結(jié)腸炎(UC)腸道損傷過程,而UC是結(jié)直腸癌發(fā)生的獨立危險因素[4-6]。因此,H19被認(rèn)為是結(jié)直腸癌中高表達(dá)的直接致癌因子,同時也是腸道疾病向結(jié)直腸癌演變的誘因。

2 H19作為結(jié)直腸癌的生物標(biāo)志物

2.1血清或血漿中的H19 有研究報道,與健康對照者相比,結(jié)直腸癌患者血清H19的表達(dá)增加11.38倍,H19和HOX轉(zhuǎn)錄本反義基因RNA(HOTAIR)檢測診斷結(jié)直腸癌的靈敏度和特異度分別為92.9%和100.0%,H19在埃及結(jié)直腸癌患者中表達(dá)水平上調(diào),是一種高靈敏度和高特異度的非侵入性結(jié)直腸癌診斷生物標(biāo)志物[7]。鄧玲慧等[8]報道,結(jié)直腸癌組患者血清H19表達(dá)水平顯著高于對照組,H19高表達(dá)組中位總生存時間33.6個月、無進(jìn)展生存期22.9個月,顯著低于H19低表達(dá)組的55.8、43.3個月,說明H19與結(jié)直腸癌患者預(yù)后、化療的敏感性相關(guān)。NG等[9]在18例結(jié)直腸癌患者的血清外泌體中檢測到H19,發(fā)現(xiàn)晚期結(jié)直腸癌患者中H19表達(dá)水平顯著高于早期患者,表明血清外泌體中的H19可能是結(jié)直腸癌預(yù)后分期的生物標(biāo)志物。

2.2組織中的H19 NACARKAHYA等[10]對51例結(jié)直腸癌患者的腫瘤和周圍正常組織標(biāo)本進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中H19的表達(dá)比周圍正常組織高2.11倍,H19表達(dá)量與肌酐之間存在相關(guān)性,進(jìn)一步分析表明H19是結(jié)直腸癌的一種候選生物標(biāo)志物,可以評估結(jié)直腸癌預(yù)后和抗腫瘤治療反應(yīng)。王會新等[11]的循證研究為H19作為消化系統(tǒng)惡性腫瘤預(yù)后標(biāo)志物提供了較充分的證據(jù),其研究顯示H19低表達(dá)結(jié)直腸癌患者的總生存期(OS)長于H19高表達(dá)患者。結(jié)腸癌組織中H19表達(dá)增加與KRAS基因突變狀態(tài)和結(jié)直腸癌晚期有關(guān),是無復(fù)發(fā)生存期縮短的重要危險因素[12]。這表明H19可能是結(jié)直腸癌患者預(yù)后的預(yù)測標(biāo)志物。

2.3糞便中的H19 糞便檢查作為一種無創(chuàng)的腸癌篩查方式,患者依從性高,可居家留取標(biāo)本,提高了結(jié)腸癌的篩查率。GHARIB等[13]的研究顯示,糞便中l(wèi)ncRNA穩(wěn)定存在并可重復(fù)檢測,糞便中H19及其他lncRNA組成的長鏈非編碼RNA譜可識別和區(qū)分結(jié)直腸癌患者與健康個體或息肉患者,在鑒別診斷結(jié)直腸癌方面,與lncRNA單項檢測相比,癌癥相關(guān)lncRNA的聯(lián)合檢測具有更高的靈敏度和特異度,糞便lncRNA組鑒定可能是早期發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌的潛在生物標(biāo)志物。

2.4lncRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng) 競爭性內(nèi)源性RNA(ceRNA)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)一直是各類癌癥研究的熱門話題。lncRNA已被證明通過充當(dāng)ceRNA來影響腫瘤發(fā)生和進(jìn)展。YANG等[14]成功構(gòu)建了包含H19作為ceRNA的預(yù)測調(diào)控模型,該模型可以作為結(jié)直腸癌的獨立預(yù)后模型,該模型與風(fēng)險評分及臨床特征結(jié)合可更好地預(yù)測結(jié)直腸癌患者的生存率;GUO等[15]建立包括H19、SNHG7、hsa-miR-29b-3p等ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)lncRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合腫瘤免疫細(xì)胞浸潤可作為預(yù)測結(jié)直腸癌患者預(yù)后的標(biāo)志物。這表明通過使用生物信息分析構(gòu)建包含lncRNA的內(nèi)源性RNA網(wǎng)絡(luò)可預(yù)測結(jié)直腸癌患者的存活率。

2.5N6腺苷(m6A)與H19調(diào)控網(wǎng) m6A的甲基化作為最常見的RNA修飾類型,可影響lncRNA的產(chǎn)生和作用,研究顯示m6A相關(guān)lncRNA和調(diào)節(jié)因子之間的相互作用對癌癥lncRNA修飾及精準(zhǔn)腫瘤學(xué)具有重要的臨床效應(yīng),是當(dāng)前研究的熱點。然而,m6A相關(guān)lncRNA對結(jié)直腸癌的預(yù)后價值仍不清楚,ZHANG等[16]在622例結(jié)直腸癌患者中篩選了24個m6A相關(guān)的lncRNA,確定5個lncRNA(H19、SLCO4A1-AS1、MELTF-AS1、SH3PXD2A-AS1、PCAT6)與結(jié)直腸癌患者無進(jìn)展生存期相關(guān),表明m6A相關(guān)H19是預(yù)測結(jié)直腸癌患者無進(jìn)展生存期的有前景的生物標(biāo)志物。

2.6H19基因變異 一項探討H19基因單核苷酸多態(tài)性(SNP)與結(jié)直腸癌風(fēng)險關(guān)系研究顯示,SNP rs2839698多態(tài)性與結(jié)直腸癌風(fēng)險降低有關(guān),此外,rs2839698多態(tài)性還與結(jié)直腸癌患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤大小有關(guān),H19基因rs2839698多態(tài)性可能是預(yù)測中國漢族人群結(jié)直腸癌易感性的重要生物標(biāo)志物和診斷標(biāo)志物[17]。QIN等[18]通過DNA測序鑒定出H19基因啟動子中的16個SNP,發(fā)現(xiàn)攜帶SNP rs4930101、rs2735970和rs11042170或攜帶一種以上的組合風(fēng)險基因型顯著增加了結(jié)直腸癌的患病風(fēng)險,表明H19啟動子的SNP,尤其是這些選定組合SNP和已知風(fēng)險因素的聯(lián)合檢測顯示出更高的預(yù)測效能,是晚期結(jié)直腸癌預(yù)后的最佳預(yù)測模型。

3 H19與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展

3.1H19與結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖 H19已被發(fā)現(xiàn)在包括結(jié)腸直腸癌在內(nèi)的各種癌癥中過度表達(dá),HUO等[19]研究顯示,H19在結(jié)直腸癌組織和細(xì)胞中的表達(dá)水平高于癌旁正常組織和正常NCM460細(xì)胞,H19可通過調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞周期來調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖。YANG 等[20]研究發(fā)現(xiàn),miR-200a與H19競爭性結(jié)合并抑制其靶基因β-catenin表達(dá),從而減少結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖,說明H19可通過與miR-200a競爭性結(jié)合來調(diào)節(jié)β-catenin的表達(dá)和活性。H19有助于促進(jìn)結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的生長,加快腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移;沉默H19會誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞凋亡[21]。這為結(jié)直腸癌靶向治療提供了潛在策略,進(jìn)一步闡明H19調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌進(jìn)展的機(jī)制。

3.2H19與結(jié)直腸癌侵襲及轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移是癌癥相關(guān)死亡的主要原因,研究表明H19與腫瘤轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性,H19可通過促進(jìn)侵襲和遷移這一轉(zhuǎn)移前步驟來加快結(jié)直腸癌患者腫瘤轉(zhuǎn)移,但H19促進(jìn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的機(jī)制并未闡明。RAS/絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是重要的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,RAS/MAPK信號通路的激活是人類癌癥中最常見的致癌原因。YANG等[22]發(fā)現(xiàn)H19的過表達(dá)能夠促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲,其機(jī)制可能是通過激活細(xì)胞內(nèi)RAS/MAPK信號通路實現(xiàn);CHEN等[23]發(fā)現(xiàn)H19的過表達(dá)與結(jié)直腸癌患者的無復(fù)發(fā)生存率和總生存率降低有關(guān),H19增加結(jié)腸癌細(xì)胞的活力和遷移。ZHANG等[24]的研究中,H19還可通過直接與異質(zhì)核核糖核蛋白A2B1(hnRNPA2B1)結(jié)合來促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲。此外,H19還可作為sTLR4/MD-2復(fù)合物的靶基因,sTLR4/MD-2復(fù)合物通過下調(diào)H19的表達(dá),在體外和體內(nèi)抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移和侵襲[25]。

3.3H19與結(jié)直腸癌細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT) 上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)細(xì)胞過程的特點是分子重編程,導(dǎo)致細(xì)胞骨架重組、細(xì)胞連接破壞以及細(xì)胞遷移、侵入鄰近組織的能力增加,研究表明EMT和表觀遺傳機(jī)制是癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移機(jī)制的重要組成。H19被描述為結(jié)直腸癌中EMT過程的一種新型調(diào)節(jié)劑,其如何調(diào)節(jié)侵襲-轉(zhuǎn)移級聯(lián)反應(yīng)和相關(guān)過程并未闡明。CHOWDHURY等[26]的研究顯示,H19可通過充當(dāng)ceRNA來參與EMT的多個基因的表達(dá),促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞體內(nèi)和體外的生長過程。HU等[27]的研究中,表觀遺傳調(diào)控因子組蛋白去乙酰化酶(HDAC)缺失或敲低可上調(diào)H19,從而誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞的EMT和轉(zhuǎn)移,表明HDAC2是結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移抑制因子。H19可組成調(diào)節(jié)軸通過作用于Wnt信號通路促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞EMT[28]。

3.4H19與結(jié)直腸癌化療耐藥 5-氟尿嘧啶、奧沙利鉑、長春新堿、羥基喜樹堿、氨甲蝶呤、伊立替康、紫杉醇和(或)新一代靶向藥物西妥昔單抗、帕尼單抗或貝伐單抗的應(yīng)用顯著提高了結(jié)直腸癌患者的生存率;然而,大多數(shù)結(jié)直腸癌患者最終會產(chǎn)生化療耐藥,導(dǎo)致預(yù)后不良[29]。研究表明,H19在結(jié)直腸癌化療耐藥的形成中起關(guān)鍵作用[30]。REN等[31]認(rèn)為腫瘤微環(huán)境中癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)和癌細(xì)胞之間的串?dāng)_促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展并導(dǎo)致了結(jié)直腸癌化療耐藥性,其研究中建立AOM/DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎相關(guān)癌(CAC)小鼠模型,發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸腫瘤基質(zhì)的CAF及H19過表達(dá)有助于結(jié)直腸癌發(fā)展和化學(xué)抗性增強(qiáng)。WU等[32]研究表明,H19敲低使HT-29-R細(xì)胞中的氨甲蝶呤抗性敏感,而其過表達(dá)改善了親代細(xì)胞中的氨甲蝶呤抗性,表明H19介導(dǎo)了氨甲蝶呤抗性,Wnt/β-catenin 信號在 HT-29-R細(xì)胞中被激活,H19敲低抑制了親本細(xì)胞中的這種信號,說明H19通過激活 Wnt/β-catenin 信號傳導(dǎo)介導(dǎo)氨甲蝶呤耐藥,這有助于將H19發(fā)展為氨甲蝶呤耐藥結(jié)直腸癌患者有潛力的治療靶點。

二甲雙胍最近被批準(zhǔn)作為抗結(jié)直腸癌的藥物,然而對二甲雙胍治療的耐藥性是一個挑戰(zhàn)性的問題,ABD-RABOU等[33]引入二甲雙胍納米封裝來使耐藥癌細(xì)胞敏感,發(fā)現(xiàn)包裹在卵磷脂和殼聚糖納米顆粒中的二甲雙胍通過下調(diào)lncRNA(包括H19)表達(dá)來增加細(xì)胞毒性,從而抑制結(jié)直腸癌的增殖能力。SUN等[34]研究中,H19是結(jié)直腸癌耐藥過程的lncRNA,可預(yù)測奧沙利鉑或伊利替康治療的敏感性。

3.5H19與結(jié)直腸癌細(xì)胞自噬 自噬是生物醫(yī)學(xué)研究的主要焦點,化學(xué)治療后誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬被證明是抗癌藥物耐藥機(jī)制之一,而H19是自噬導(dǎo)致的化學(xué)抗性相關(guān)的lncRNA[35],H19在結(jié)直腸癌自噬和化療耐藥中的作用和機(jī)制尚未闡明。WANG等[36]發(fā)現(xiàn)H19與結(jié)直腸癌中的5-氟尿嘧啶抗性相關(guān),H19促進(jìn)結(jié)直腸細(xì)胞5-氟尿嘧啶抗性,通過SIRT1觸發(fā)自噬以誘導(dǎo)癌癥化療耐藥,H19可能作為預(yù)測對5-氟尿嘧啶化學(xué)治療反應(yīng)的標(biāo)志物。另一項研究中也表明,H19和人尿路上皮癌相關(guān)基因1(UCA1)表達(dá)的變化是預(yù)測直腸癌中基于5-氟尿嘧啶新輔助化療(NAC)的反應(yīng)敏感性的生物標(biāo)志物[37]。在乳腺癌的研究中,二甲雙胍和H19可以調(diào)節(jié)自噬和鐵死亡,自噬誘導(dǎo)劑和H19可以逆轉(zhuǎn)脂質(zhì)活性氧的產(chǎn)生和二甲雙胍誘導(dǎo)的自噬抑制,二甲雙胍可能通過H19抑制自噬來誘導(dǎo)鐵死亡[38];由于腫瘤異質(zhì)性及H19功能的復(fù)雜性,其在結(jié)直腸癌中調(diào)節(jié)自噬和鐵死亡的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3.6H19與癌癥干細(xì)胞(CSC) CSC具有自我更新、血管生成、免疫逃避的能力,研究顯示H19可調(diào)節(jié)CSC相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子在結(jié)直腸癌中的表達(dá),增強(qiáng)致癌潛能,使其對常見的抗癌藥物具有高度抵抗力[39]。H19被證明可以作為一種ceRNA隔離miR-138和miR-200a,從而導(dǎo)致鋅指同源框蛋白1(ZEB1)和鋅指同源框蛋白2(ZEB2)表達(dá)抑制[40]。REN等[31]發(fā)現(xiàn)H19與結(jié)直腸癌標(biāo)本中結(jié)直腸癌CSC的干性有關(guān),H19促進(jìn)CSC的干性并增加了腫瘤起始細(xì)胞的頻率,CAF通過轉(zhuǎn)移外泌體H19促進(jìn)結(jié)直腸癌的干性,H19通過海綿miR-141激活β-catenin途徑增強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞的干性。

4 總結(jié)與展望

研究已表明,H19高表達(dá)與結(jié)直腸癌OS較短、腫瘤分化差、臨床分期較晚、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移較早和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移較早密切相關(guān)[41]。血液及糞便中的H19作為循環(huán)標(biāo)志物用于結(jié)直腸癌的診斷具有無創(chuàng)、易采集的優(yōu)點,可提高結(jié)直腸癌的篩查率;另外,H19基因的多態(tài)性是結(jié)直腸癌易感性、療效預(yù)測、藥物治療敏感性預(yù)測的重要指標(biāo);H19作為ceRNA亦顯示出強(qiáng)大的預(yù)測能力。由于結(jié)直腸癌的高度異質(zhì)性,H19在結(jié)直腸癌中的功能似乎比在其他類型腫瘤中的功能復(fù)雜得多,涉及與遺傳因素、環(huán)境因素、生活方式及相關(guān)基因改變和腸道炎癥狀況之間復(fù)雜的相互作用。H19與miRNA或其他靶基因調(diào)節(jié)途徑是多重的:一方面,H19能夠充當(dāng)“海綿”來隔離miRNA或其他靶基因并阻礙它們的作用;另一方面,H19本身是miRNA或其他靶基因的前體,可直接調(diào)節(jié)靶標(biāo),從而影響結(jié)直腸腫瘤的微環(huán)境、EMT、結(jié)直腸癌干細(xì)胞等過程。結(jié)直腸癌中H19高表達(dá)與化療耐藥相關(guān),沉默H19可使耐藥細(xì)胞對各種藥物和離子輻射敏感,表明H19抑制劑與當(dāng)前藥物的聯(lián)合治療可能是結(jié)直腸癌放化療耐藥的逆轉(zhuǎn)方法;但是H19抑制劑的開發(fā),還需考慮其他非編碼RNA發(fā)揮協(xié)同功能的可能,同時,需要進(jìn)一步確定H19在表觀遺傳修飾中調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌放化療耐藥信號通路的作用。

盡管H19可作為結(jié)直腸癌生物標(biāo)志物,但是當(dāng)前仍然沒有H19相關(guān)檢測試劑盒進(jìn)入臨床試驗、申請注冊上市,由于研究方法、對象、標(biāo)本、地域、種族的限制性差異,H19的具體功能可能還需多中心、更大樣本量的臨床研究。另外,循環(huán)(血液、糞便)H19作為監(jiān)測結(jié)直腸癌進(jìn)展的生物標(biāo)志物的上調(diào)機(jī)制是否與組織中H19相同,未來有待進(jìn)一步研究,為結(jié)直腸癌的無創(chuàng)篩查、早期診斷、預(yù)防監(jiān)測提供更有效的方法。H19作為結(jié)直腸癌治療靶點的臨床試驗還很缺乏,有必要進(jìn)行更多的臨床研究,加快H19抑制劑的臨床轉(zhuǎn)化和結(jié)直腸癌患者用藥的精準(zhǔn)化進(jìn)程。