RNAi在肺癌治療研究中的應用

盧平方 張展飛 王志剛

摘要：RNA干擾（RNA interference， RNAi）是指將雙鏈RNA（double stranded RNA， dsRNA）分子導入細胞內后，能夠催化降解同源靶基因的mRNA，從而抑制目的基因的表達。目前RNAi技術作為一種有效的基因沉默工具，已被廣泛應用于基因功能分析及腫瘤治療等研究領域。

關鍵詞：肺癌；RNA干擾；dsRNA；基因沉默

肺癌是癌癥相關死亡的最主要原因，嚴重威脅人類的健康和生命。目前雖然肺癌采用了手術、化療和分子靶向藥物等多種治療措施，但肺癌患者5年生存率只有16.6%，仍是預后最差的腫瘤之一，因此迫切需要尋求新的有效的治療措施。RNAi技術因其自身擁有的獨特優勢，在肺癌的基因治療研究中將發揮極其重要作用。本文旨在對RNAi技術在肺癌治療研究中的應用進行綜述。

1 RNAi的分子機制

RNAi是一種序列特異性轉錄后基因沉默現象。目前公認的RNAi的分子機制分為三個階段：a.起始階段：dsRNA在體內被RNase Ⅲ樣的特異性核酸內切酶（Dicer）識別并切割成21-23nt的短鏈RNA （siRNA ）；b.效應階段：siRNA與一系列特異性蛋白結合形成RNA誘導的沉默復合物（RISC），在ATP參與下，RISC識別同源性的靶mRNA并將其降解。c.擴增階段：在RISC切割靶mRNA的同時，以siRNA為引物在RNA依賴的RNA聚合酶作用下以靶mRNA為模板合成新的dsRNA，它在Dicer酶的作用下被降解形成新的siRNA，引發級聯放大效應，高效抑制靶基因表達[1]。

2 RNAi在肺癌治療中的研究應用

2.1 RNAi用于信號轉導通路的研究

胰島素樣生長因子1受體（IGF-1R）是一種跨膜的受體酪氨酸激酶，其信號通路與腫瘤細胞的發生、發展、轉移密切相關。腫瘤過表達的IGF-1R通過啟動PI3K/AKT及Ras/MAPK信號通路，調節下游BAD、mTOR和c-myc等蛋白失活或激活，從而阻斷凋亡途徑的信號傳遞[2]。DU等[3]利用RNAi技術構建的重組慢病毒感染肺癌A549細胞，有效抑制IGF-1R基因表達，更有趣的是，沉默IGF-1R能顯著誘導肺癌細胞Fas/FasL凋亡途徑缺陷修復，促進癌細胞凋亡。以上研究提示從信號轉導途徑中所涉及的生物靶標的作用去尋找新型抗腫瘤靶點是一個很好的方向。

2.2 RNAi用于細胞周期調控的研究

幾乎所有的癌基因和抑癌基因都直接或間接地作用于細胞周期，它們的突變引起細胞周期調控障礙，從而導致癌細胞過度增殖、凋亡減少。曹等[4]通過RNAi定向敲除肺癌細胞的COPS3基因，可上調p21蛋白表達，下調CDK4和cyclinB1蛋白表達，使細胞周期阻滯于G0/G1期，抑制腫瘤生長。Cyclin Y（CCNY）是近年來新發現的一種細胞周期蛋白，在腫瘤增殖調控中發揮重要的功能。RNAi沉默CCNY基因的表達，肺癌細胞阻滯于G1/S期，顯著抑制肺癌細胞的生長[5]。因此，以細胞周期作為抗癌治療靶點，應該是很有前途的。

2.3 RNAi用于肺癌侵襲與轉移的研究

侵襲和轉移是惡性腫瘤最重要的生物學特征之一，也是導致肺癌患者死亡的主要原因。蛋白酶活化受體1（PAR1）是參與肺癌侵襲轉移的重要信號分子，利用RNAi沉默PAR1基因能顯著抑制肺癌A549細胞的生長和侵襲能力[6]。基因敲低caspase-8蛋白的表達， 使肺癌A549細胞侵襲力和轉移能力的下降[7]。上述研究提示，應用RNAi技術對肺癌侵襲與轉移相關基因的研究，能夠為肺癌治療提供重要的理論依據和方法。

2.4 RNAi用于腫瘤血管生成的研究

血管生成在肺癌的生長和轉移過程中起著重要的作用。血管內皮生長因子（VEGF）是腫瘤血管生成的中心調控因子，張等[8]將VEGF siRNA轉染到肺癌細胞和血管內皮細胞中，有效抑制了VEGF表達，破壞血管內皮細胞的網狀結構，并明顯抑制了荷瘤鼠模型中腫瘤的生長。此外，血小板源生長因子（PDGF）也是一個至關重要的血管生成因子，并在人類肺癌中顯著表達。Hou等[9]研究證實沉默PDGF-CC基因能通過抑制GSK3β第9位絲氨酸磷酸化發揮抗血管生成作用。由上可知，阻斷血管生成可以抑制肺癌的生長，通過RNAi抑制腫瘤血管生成的相關因子，很可能是肺癌治療的重要方法之一。

2.5 RNAi用于提高肺癌對化療及放療的敏感性的研究

腫瘤化療和放療失敗的主要原因是腫瘤細胞容易產生耐藥性。多藥耐藥（multi-drug resistance， MDR）是惡性腫瘤細胞免受化療藥物攻擊的最重要的細胞防御機制，是腫瘤化療失敗的關鍵因素。多藥耐藥相關蛋白-1（MRP1）過表達是MDR的重要表型之一。Wu等[10]在針對肺鱗癌MRP1基因的siRNA研究中發現，抑制MRP1表達可增加癌細胞對表柔比星的敏感性。DU等[3]利用shRNA重組慢病毒感染A549細胞，能顯著增強癌細胞對紫杉醇的敏感性。候等[11]研究發現，針對chk-1的RNAi可以提高Lewis肺癌細胞的抑制率及放療引起的腫瘤細胞的凋亡，與放療有協同作用。化療和放療在肺癌的治療中是除手術以外最重要的治療方法，應用RNAi技術輔助化療和放療具有廣闊的應用前景。

3結語和展望

RNAi在癌癥治療研究中已經取得了一些的進展，但還有很多問題需要解決： 如何選擇特異的高效作用靶點；如何增強siRNA在細胞中的穩定性；如何保證siRNA的體內安全性等等[12]。最近有研究報道，利用新型納米材料（如納米脂質體/共聚物、各種無機納米材料等）作為siRNA和藥物載運系統對腫瘤的研究中，納米材料負載的siRNA和藥物，表現出轉染效率高，生物相容性好，可維持長時間基因沉默等優勢，在腫瘤治療研究中極具應用前景。因此，隨著RNAi技術的不斷完善，RNAi技術必將會為人類疾病的治療和預防作出巨大的貢獻。

參考文獻：

[1] Mcister G， Tuschl T.Mechanisms of silencing by double-stranded RNA[J].Nature. 2004，431（7006）：343-349.

[2] Brahmkhatri VP， Prasanna C， Atreya HS. Insulin-Like Growth Factor System in Cancer： Novel Targeted Therapies[J].Biomed Res Int.2015，2015：538019.

[3] 杜永亮，趙杰，賈曉民等.RNA干擾沉默IGF1R表達對A549細胞凋亡及化療敏感性的觀察[J].中華腫瘤防治雜志.2013， 20（11）：835-839.

[4] 曹鶴，李薇，錢磊等.RNA干擾COPS3基因對肺癌細胞A549增殖的抑制作用及其機制[J].吉林大學學報.2014，40（2）：238-242.

[5] Yue W， Zhao X， Zhang L et al.Cell cycle protein cyclin Y is associated with human non-small cell lung cancer proliferation and tumorigenesis[J].Clin Lung Cancer.2011，12（1）：43-50.

[6] Wu Z， Zeng Y， Zhong M， et al.Targeting A549 lung adenocarcinoma cell growth and invasion with protease-activated receptor 1 siRNA[J].Mol Med Rep.2014，9（5）：1787-93.

[7] 杜寧，孫向飛，胡麗娟等.Caspase-8在非小細胞肺癌中的表達及其在肺癌A549細胞侵襲轉移中作用[J].細胞與分子免疫學雜.2012，28 （6）：572-579.

[8] 張泳，谷仲平，周勇安等.RNA沉默VEGF的表達及其治療肺癌的初步研究[J].細胞與分子免疫學雜志.2009.25（4）：341-343， 347.

[9] Hou X， Kumar A， Lee C， et al.PDGF-CC blockade inhibits pathological angiogenesis by acting on multiple cellular and molecular targets[J].Proc Natl Acad Sci USA， 2010，107（27）：12216-12221.

[10] Wu Z， Li X， Zeng Y， et al.In vitro and in vivo inhibition of MRP gene expression and reversal of multidrug resistance by siRNA.[J].Basic Clin Pharmacol Toxicol，2011，108（3）：177-184.

[11] 侯吉光，張奇，王紅勇等. RNAi-chk1在抑制小鼠Lewis肺癌細胞生長作用的實驗研究[J]. 中國實驗診斷學，2012，16（9）：1583-1585.

[12] Crotty S， Pipkin ME.In vivo RNAi screens： concepts and applications[J].Trends Immunol. 2015，36（5）：315-322.

基金項目：廣東省科技計劃項目（編號：2011B08071039）廣東醫學院留學歸國科研資助項目（編號：XH-1004）