Long non-coding RNA在前列腺癌中的研究

李祥春，王新慧，盧蕻迪，張 迎，劉子玲

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春130012)

LncRNA的本質(zhì)是RNA，是由核苷酸組成的長(zhǎng)鏈，有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：(1)可以輕松與同源DNA/RNA序列結(jié)合；(2)可以折疊成復(fù)雜的二級(jí)結(jié)構(gòu)，輕松與多種蛋白質(zhì)結(jié)合。也就是說，LncRNA情商極高，與上層領(lǐng)導(dǎo)(DNA)關(guān)系曖昧，與同事(RNA)關(guān)系很鐵，與下屬(蛋白質(zhì))關(guān)系緊密。因此，LncRNA的表達(dá)模式在腫瘤進(jìn)展過程中經(jīng)常發(fā)生變化，它們的表達(dá)水平可能持續(xù)上升(如HOTAIR)，也可能穩(wěn)步下降(DRAIC)。因此，LncRNA 在PCa中對(duì)腫瘤發(fā)生、發(fā)展所起到的作用,具有診斷功能、預(yù)后和預(yù)測(cè)功能。考慮到LncRNA在PCa中的動(dòng)態(tài)作用，LncRNA不僅可以作為生物標(biāo)志物，也可作為治療靶點(diǎn)，減緩去勢(shì)抵抗的發(fā)展，維持穩(wěn)定的疾病，阻止轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。

1 激素敏感性前列腺癌

1.1 PCA3

PCA3是在PCa中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)LncRNA，95%PCa組織中表達(dá)明顯過高[1,2]。其位于PRUNE2的內(nèi)反義區(qū)，在核PRUNE2/PCA3雙鏈RNA形成后，作用于RNA 的腺苷脫氨酶與dsRNA結(jié)合，促進(jìn)腺苷對(duì)肌苷的編輯，隨后抑制復(fù)合物的翻譯。簡(jiǎn)言之，PCA3基因的靶點(diǎn)之一是腫瘤抑制基因PRUNE2，PCA3和PRUNE2的表達(dá)與PCa負(fù)相關(guān)[3,4]。

研究發(fā)現(xiàn)，PCA3的功能并不局限于一個(gè)特定的過程。相反，它涉及多種機(jī)制，包括參與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)以及AR輔助因子對(duì)PCA3基因的調(diào)控[5]。利用siRNA或shRNA敲除LNCaP細(xì)胞中的PCA3基因，可誘導(dǎo)上調(diào)AR輔助因子的多個(gè)轉(zhuǎn)錄本編碼，并調(diào)節(jié)EMT標(biāo)記物的表達(dá)。LNCaP細(xì)胞通過攜帶shRNA序列的慢病毒載體進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)，PCA3表達(dá)穩(wěn)定下調(diào)，導(dǎo)致表達(dá)該轉(zhuǎn)基因的LNCaP細(xì)胞比例顯著下降(60%)[6]。PCA3靶向shRNA序列轉(zhuǎn)導(dǎo)LNCaP細(xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞活力喪失，支持PCA3敲除作為一種公認(rèn)的抑制PCa生長(zhǎng)的治療方法的建議。PCA3還調(diào)控重要的癌癥基因的表達(dá)，參與血管生成(VEGFA、IFNB1、COL18A1),細(xì)胞粘附(MTSS1、ITGβ1),信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(ERBB2、PIK3R1、MAP2K1)和細(xì)胞凋亡(BCL2L4、TERT)[5]。

在去勢(shì)抵抗性前列腺癌(CRPC，Castration Resistant Prostate Cancer)中的研究發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定的AR沉默表達(dá)可使血清PSA水平顯著下降，原發(fā)性PCa進(jìn)展到CRPC明顯減緩[6]。因此，考慮到CRPC對(duì)抗雄激素治療方法具有抗性的幾個(gè)分子機(jī)制，提出穩(wěn)定沉默PCA3的策略，以維持AR下調(diào)，這可能會(huì)提高CRPC患者的療效[7]。綜上，PCA3除了作為診斷生物標(biāo)志物外，將來也可成為治療靶點(diǎn)，特別是對(duì)治療效果不佳的CRPC患者。

1.2 DANCR

DANCR是定位于染色體4q12的LncRNA，其長(zhǎng)度約為850堿基。DANCR是表皮細(xì)胞去分化所必需的，其在PCa中經(jīng)常過表達(dá)，并導(dǎo)致TIMP2/3的下調(diào)，這通常阻止腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散[8]。此外，DANCR似乎介導(dǎo)EZH2(催化H3K27甲基化的KMT6)表觀遺傳沉默子、增強(qiáng)子與TIMP2/3的結(jié)合，最有可能是作為支架LncRNA。這種觀察在體外也很明顯，表現(xiàn)在PCa細(xì)胞系中的DANCR表達(dá)高于永生化的前列腺上皮細(xì)胞系[9]。

在轉(zhuǎn)移方面，健康的前列腺中，雄激素-AR信號(hào)通路驅(qū)動(dòng)上皮細(xì)胞的終末分化，減少DANCR水平，同時(shí)增強(qiáng)TIMP2/3的表達(dá)[10]。在前列腺癌中，功能性雄激素AR軸阻止惡性細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[11]。如上所述，ADT用于激素敏感性前列腺癌(HSPC，Hormone-sensitive Prostate Cancer)的治療，大多數(shù)Pca通過繞過下游通路激活所必需的雄激素-AR的相互作用而對(duì)常規(guī)ADT產(chǎn)生抗性。在這種情況下，使用恩雜魯胺既直接靶向AR，又抑制下游信號(hào)通路。矛盾的是，恩雜魯胺似乎能更有效地阻斷雄激素-AR軸，DANCR的表達(dá)不再受到抑制，導(dǎo)致TIMP2/3水平降低，并開始遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移[12]。

綜上，DANCR通常抑制上皮細(xì)胞的分化，抵消雄激素-AR途徑在前列腺中的作用[13]，敲除DANCR可減少轉(zhuǎn)移癌和侵襲性PCa細(xì)胞的比例。因此，在用恩雜魯胺治療期間同時(shí)阻斷DANCR有可能抑制細(xì)胞遷移并防止轉(zhuǎn)移擴(kuò)散[14]。目前已有數(shù)據(jù)支持DANCR作為潛在的生物標(biāo)志物來預(yù)測(cè)預(yù)后以及早期轉(zhuǎn)移情況。但臨床上仍需要更多人體數(shù)據(jù)來闡明前列腺癌中DANCR的臨床相關(guān)性。

1.3 GAS5

GAS5是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)在PCa細(xì)胞中起促進(jìn)細(xì)胞死亡作用LncRNA[15]，GAS5的特殊結(jié)構(gòu)成分-糖皮質(zhì)激素響應(yīng)素模擬(GREM)，作為一種誘引物，以序列特異性的方式與類固醇受體(SRs)進(jìn)行交互，從而拮抗SRs介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化和進(jìn)一步抑制細(xì)胞生長(zhǎng)[16]。在增殖細(xì)胞中，GAS5的翻譯受雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路的機(jī)制靶點(diǎn)和無義介導(dǎo)的衰變(NMD)通路調(diào)控[17,18]?；钴S的mTOR途徑促進(jìn)GAS5短閱讀框的翻譯,隨著NMD降解這些GAS5轉(zhuǎn)錄物，GAS5水平降低[19]。

在PCa背景下，GAS5通過隔離復(fù)合物來促進(jìn)癌細(xì)胞的死亡，并阻止雄激素-AR復(fù)合物與目標(biāo)DNA的結(jié)合[20]。GAS5在mCRPC中下調(diào)，低水平的LncRNA與化療誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡減少有關(guān)[21]。mTOR抑制劑的使用導(dǎo)致雄激素依賴性和雄激素敏感性PCa細(xì)胞系中GAS5的增加。臨床實(shí)踐中，mTOR抑制劑可用于早期PCa，通過上調(diào)GAS5來增強(qiáng)細(xì)胞凋亡。而mTOR抑制劑在去勢(shì)抵抗性細(xì)胞中的無效性最可能與GAS低水平有關(guān)[22]。實(shí)驗(yàn)表明，GAS5轉(zhuǎn)染22RV1和PC3細(xì)胞，細(xì)胞凋亡增加，存活率降低，可增強(qiáng)放療或化療對(duì)細(xì)胞的殺傷作用，這表明mTOR抑制劑需要GAS5用于PCa細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制，具有更高水平的內(nèi)源性GAS5表達(dá)的PCa細(xì)胞系，例如LNCaP和22RV1，對(duì)mTOR抑制劑表現(xiàn)出更好的反應(yīng)[23]。這意味著操縱GAS5表達(dá)有助于抑制PCa腫瘤生長(zhǎng)并提高化療在PCa治療藥物療效。

GAS5 作為一種抑癌基因，其表達(dá)下調(diào)常與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后密切相關(guān)，其低表達(dá)提示腫瘤預(yù)后不良。除此之外,GAS5 的表達(dá)能增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物如順鉑、阿霉素等的敏感性,提示GAS5 將成為治療新靶點(diǎn)。

1.4 UCA1

UCA1最初在膀胱移行癌中被發(fā)現(xiàn)，與增殖和凋亡有關(guān)。高水平的UCA1表達(dá)與PCa的不良預(yù)后有關(guān)，這意味著UCA1與高gleason評(píng)分、晚期TNM分期和較短的OS呈正相關(guān)[24]。有趣的是，其抑制作用可能具有治療意義，因?yàn)槭褂冕槍?duì)UCA1的RNA可抑制增殖并可增加體外凋亡細(xì)胞的比例。這種效應(yīng)部分是通過KLF4- KRT6/KRT13途徑發(fā)生的，其中KLF4是一種轉(zhuǎn)錄因子，與分化和增殖相關(guān)，其在PCa組織中的表達(dá)也顯著高于相應(yīng)的非腫瘤鄰近組織[25]。

另一方面，UCA1也被認(rèn)為是輻射反應(yīng)的重要介質(zhì)之一。使用siRNA敲除策略，已經(jīng)證明UCA1敲除可以提高PCa細(xì)胞株的放射敏感性和耐輻射性PCa細(xì)胞數(shù)量[25]。研究表明UCA1 和 miR-143 位于相同的RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(RISC)中，抑制 UCA1 的表達(dá)后直接降低 miR-143在前列腺癌中的表達(dá)活性，從而起到一定的腫瘤抑制作用[26]。UCA1既可作為一種分子標(biāo)記物，對(duì)PCa放療及預(yù)測(cè)預(yù)后有重要價(jià)值，也為PCa的診治提供了新的參考方向。

2 去勢(shì)抵抗性前列腺癌

2.1 PCGEM1

PCGEM1在超過一半PCa組織中過表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)，其表達(dá)與腫瘤惡性程度顯著相關(guān)，包括分化程度、臨床分期、轉(zhuǎn)移等[27]。PCa細(xì)胞可以通過ADR剪接變異體，最終導(dǎo)致激素抵抗。七個(gè)AR剪接變異體是已知的，AR-V7具有最高的臨床相關(guān)性[28]。PCGEM1在PCa組織中高達(dá)80%，并在抑制細(xì)胞凋亡的同時(shí)增強(qiáng)增殖[28]。ADT導(dǎo)致PCGEM1上調(diào)，隨后重新定位到細(xì)胞核，PCGEM1與核糖核酸小體輔助因子2(U2AF65)和核不均一核糖核蛋白(hnRNP)的相互作用增強(qiáng)[29]。PCGEM1與hnRNP A1的結(jié)合，是AR-V7的負(fù)調(diào)控因子，降低了HNRNP A1與AR前mRNA的親和性，并且抑制U2AF65與相同的前mRNA結(jié)合的能力[29]。因此，PCGEM1在雄激素剝奪狀態(tài)下的上調(diào)導(dǎo)致AR-V7的表達(dá)，從而促進(jìn)治療抵抗和mCRPC的發(fā)展。

在臨床實(shí)踐中，不僅可用于預(yù)測(cè)惡性程度，在ADT上同時(shí)阻斷PCGEM1也可提高治療藥物的療效，這為發(fā)現(xiàn)新的腫瘤生物標(biāo)志物及分子治療靶點(diǎn)提供了新的理論依據(jù)。

2.2 HOTAIR

HOTAIR 通常受到AR的抑制，與早期PCa相比，HOTAIR在mCRPC中的表達(dá)明顯過量[30]。通過與AR蛋白的N端域(NTD)結(jié)合，HOTAIR阻止了小鼠MDM2與NTD的相互作用。因此，可以防止AR的泛素化和降解[30]。此外，HOTAIR以一種與雄激素?zé)o關(guān)的方式誘導(dǎo)并維持AR的激活。

HOTAIR的過表達(dá)增強(qiáng)了去勢(shì)抵抗細(xì)胞的增殖和侵襲能力。此外，在用恩雜魯胺治療后，LADaP細(xì)胞系中HOTAIR水平不斷增高[30]。這可以部分解釋恩雜魯胺治療期間耐藥性發(fā)展的機(jī)理。在臨床實(shí)踐中，HOTAIR可作為抗恩雜魯胺耐藥的生物標(biāo)志物。此外，同時(shí)靶向HOTAIR可能增強(qiáng)新型抗雄激素如恩雜魯胺所發(fā)揮的抗增殖作用[30]。

2.3 MALAT-1

MALAT1(轉(zhuǎn)移相關(guān)的肺腺癌轉(zhuǎn)錄因子-1)，顧名思義，首先被確定為支氣管肺癌的預(yù)后因素。最近的研究表明，MALAT-1可能是一種很有前途的PCa診斷和檢測(cè)的生物標(biāo)志物[31]。在前列腺中，MALAT-1的表達(dá)水平在從HSPC到CRPC進(jìn)展過程中顯著增加[31]。MALAT-1與EZH2結(jié)合，這是PRC2復(fù)合物(Polycomb Repressive Complex 2)的核心亞基，在前列腺癌中也經(jīng)常過度表達(dá)[32]。

在PCa中，DAB2互作蛋白(DAB2IP)通過增強(qiáng)EMT誘導(dǎo)劑β-catenin的降解而抑制EMT[32]。此外，MALAT-1與EZH2的相互作用也調(diào)節(jié)基因的多梳獨(dú)立表達(dá)，包括跨膜蛋白48(TMEM48)和 細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶調(diào)節(jié)亞基2(CKS2)。MALAT-1促進(jìn)去勢(shì)抵抗性細(xì)胞的遷移和侵襲，并導(dǎo)致DAB2IP的解除抑制[32]。對(duì)434例中國(guó)男性尿液標(biāo)本的調(diào)查顯示，MALAT-1對(duì)PSA水平在4-10 ng/ml之間的男性有利于前列腺癌診斷，MALAT-1評(píng)分比目前推薦的%fPSA更具有診斷準(zhǔn)確性[31]。臨床上，MALAT-1與晚期腫瘤分期、PSA水平升高和ADT抵抗有關(guān)[32]。此外，它可以作為輔助診斷PCa的非侵入性生物標(biāo)志物，尿MALAT-1水平比常規(guī)PSA篩查更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)PCa風(fēng)險(xiǎn)，并且可能減少1/3不必要的前列腺活檢[32]。

2.4 NEAT1

在mCRPC中，通過雌激素受體α(ERα)發(fā)出的信號(hào)是繞過雄激素-AR軸的有效機(jī)制[33]，是調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生的重要步驟，如TMPRSS2-ERG融合基因的表達(dá)，這在ETS陽性PCa類型中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)[34]。此外，ERα誘導(dǎo)PCNA中NEAT1的轉(zhuǎn)錄[33]，而NEAT1無論體內(nèi)還是體外均可促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲[33]。

值得注意的是，NEAT1水平隨著他莫昔芬、比卡魯胺或恩雜魯胺使用而增加[33]。因此，ERα和NEAT1水平在mCRPC中顯著高于原發(fā)性PCa，這表明ERα-NEAT1相互作用在促進(jìn)去勢(shì)抵抗中可能發(fā)揮作用。在PCa，升高的NEAT1水平與早期生化復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散相關(guān)[33]。因此，NEAT1不僅構(gòu)成PCa治療的潛在靶點(diǎn)，而且可以作為早期生化復(fù)發(fā)的預(yù)后生物標(biāo)志物。

為了改善PCa患者的管理，需要新的診斷、預(yù)測(cè)和預(yù)后生物標(biāo)志物。理想的生物標(biāo)志物應(yīng)該能夠檢測(cè)出一種疾病的存在并預(yù)測(cè)它的進(jìn)展，即，識(shí)別高危個(gè)體、預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)、監(jiān)測(cè)治療反應(yīng)。PCa，尤其是CRPC，是一種異質(zhì)性疾病，我們不期望在疾病的所有階段都能找到一個(gè)單一的生物標(biāo)志物，因此需要多個(gè)生物標(biāo)志物來解決每個(gè)特定的臨床問題。隨著PCa發(fā)病的分子機(jī)制逐漸被發(fā)現(xiàn)，新型抗雄激素引入臨床實(shí)踐，顯著提高了對(duì)常規(guī)抗激素治療抵抗患者的預(yù)期壽命。LncRNAs參與各個(gè)階段的腫瘤進(jìn)展，它們可以在雄激素缺乏的情況下保留與雄激素相關(guān)的通路，促進(jìn)激素抵抗?fàn)顟B(tài)的進(jìn)展，或者保持細(xì)胞的增殖和入侵，不受雄激素的影響。LncRNA作為治療靶點(diǎn)，同樣可以增強(qiáng)抗腫瘤藥物的療效，幫助減緩PCa的進(jìn)展。

雖然已經(jīng)有幾個(gè)前列腺腫瘤的轉(zhuǎn)錄譜，但在大多數(shù)病例中測(cè)序深度仍然太低，低表達(dá)LncRNA的檢測(cè)也受到影響。因此，對(duì)于LncRNA的研究來說，有必要建立一個(gè)更直接的概要文件，以便對(duì)改變的LncRNA進(jìn)行完整的概述。此外，該技術(shù)對(duì)單個(gè)患者的轉(zhuǎn)錄組序列進(jìn)行組裝的高成本是一個(gè)重要的限制。因此，LncRNAs作為生物標(biāo)志物的未來應(yīng)用仍停留在更精確的技術(shù)上，如定向測(cè)序面板、特定微陣列、特定LncRNA的RT-qPCR分析以及原位雜交。最后，將LncRNAs引入臨床實(shí)踐作為PCa診斷、預(yù)測(cè)和預(yù)后具有必要性，因?yàn)長(zhǎng)ncRNAs有超強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，其在體液中具有高穩(wěn)定性，包括血液、尿液或唾液和前列腺液，使它們?cè)谝子讷@取并易于檢測(cè)。