2. 济宁医学院附属医院胃肠外科,济宁 272029
2. Gastrointestinal Surgery, Affiliated Hospital of Jining Medical University, Jining 272029, China
胃癌是一种高度恶性的癌症,据统计胃癌在全球发病率和死亡率中分列第五位和第四位,在我国胃癌的发病率在恶性肿瘤中位居前列,且大多数患者在确诊胃癌时已处于进展期[1]。目前确诊胃癌的“金标准”依然是电子胃镜下的组织活检,但电子胃镜对患者造成极大的痛苦,并且难以在大规模人群筛查中应用,而传统的血清学标志物如胃蛋白酶原(PG)、糖类抗原CA199等的敏感性和特异性较差。另外,虽然目前以手术为主的胃癌的综合性治疗在飞速发展,但胃癌的整体预后仍然较差[2]。造成这一现象的主要原因是胃癌易较早的发生侵袭和转移。胃癌的侵袭和转移是包含了多种因素和多个步骤的复杂过程,其中重要机制之一就是胃癌细胞的上皮间质转化(EMT)。许多LncRNA在胃癌组织中的异常表达并且通过调控对EMT的进程影响着胃癌细胞的侵袭和转移[3]。研究这些对胃癌EMT有调控作用的LncRNA可以为临床寻找新型的胃癌生物学标志,用于胃癌更早的精准预测、诊断和治疗。
1 LncRNALncRNA指的是长度超过200个碱基,因为缺少开放阅读框而不能编码蛋白质的一种非编码RNA。最开始发现LncRNA时,它被认为是“噪声”和“垃圾”,很多人认为它只能进行逆转录。但随着对它研究的不断深入,人们发现LncRNA广泛的参与生物学途径和细胞过程,包括染色质修饰,转录和转录后加工等过程。目前认为LncRNA的主要功能是通过调节基因转录相关的复合物活性及其他复杂机理控制下游基因的转录和表达,包括EMT相关信号通路。LncRNA在细胞增殖、致瘤性、侵袭转移、自噬、凋亡等多种生物过程中被认为是关键的调控因子[4]。
2 EMTEMT指的是在某些因素的促使下上皮细胞转化为具有间质表型细胞的过程。EMT和它的反过程间质-上皮转化过程(MET)贯穿于胚胎发育、损伤修复以及肿瘤转移等过程中。EMT主要表现有以E-钙黏蛋白(E-cadhrin)为代表的细胞黏附分子的表达减少,细胞由角蛋白为主的骨架转化为波形蛋白(Vimentin)为主的骨架等。TGF- β、Wnt/β- catenin、Notch等信号通路可诱导EMT进程。Snail、MMP9、Twist和ZEB等转录因子也在EMT过程中有重要的作用[5]。在包括胃癌在内的大多数上皮性肿瘤中,EMT是肿瘤细胞侵袭和转移的关键过程[6],胃癌中EMT上调可影响胃癌细胞的多种生物学行为[7]。故研究这些与EMT相关的LncRNA可以为胃癌发生发展、侵袭转移、复发及化疗药物耐药机制及其相应基础性研究提供理论支撑。
3 与胃癌EMT相关的LncRNA 3.1 尿路上皮相关基因1(UCA1)UCA1在染色体上的位置是19p13.12,最初在膀胱癌中发现其特异性高表达。在组织表达谱分析时,发现UCA1在正常的人体组织如胚胎、绒毛组织以及成人心、脾中均有表达,但是在正常的胃、结肠中不表达,只有当胃和结肠发生恶变时,UCA1才会在其中表达。UCA1可以通过MAPK/ERK途径增强胰腺癌细胞的迁移能力[8];可以通过调节miR-185/NOTCH轴可以促进结直肠癌的转移[9]。LncRNA UCA1可通过招募EZH2并激活PI3K/AKT通路调节细胞凋亡,促进了胃癌的顺铂耐药[10]。相比正常组织,UCA1在胃癌组织中的表达明显上调,其表达程度与胃癌恶性程度包括浸润深度、分化程度和临床及病理分期有密切关联[11]。TGF-β1可促进vimentin和snail的表达,抑制E-cadherin和ZO-1的表达从而影响EMT进程,沉默UCA1可部分恢复TGF-β1对EMT相关蛋白表达的影响[12],因此,UCA1可通过诱导TGFβ1来调控胃癌的EMT,从而对胃癌的侵袭、转移产生影响。UCA1的上游启动子结合与PLAGL2结合后海绵miR-145-5p调节YTHDF1,YTHDF1通过与eEF-2相互作用识别m6A修饰的Snail,从而促进Snail表达,最终诱导胃癌细胞EMT和胃癌转移[13]。这提示UCA1可能是调控胃癌EMT的多种途径中的关键一环,因此,UCA1很有可能成为胃癌靶向治疗过程中的关键靶点。
3.2 E盒锌指蛋白-1反转录1(ZEB1-AS1)ZEB1-AS1位于染色体10p11.22。ZEB1-AS1最初是在肝癌在被发现的对肝癌组织增殖作用最显著的LncRNA,ZEB1参与了食管癌、结直肠癌、膀胱癌等多种肿瘤的发生、发展过程。ZEB1-AS1在胃癌的发生发展过程中也扮演了重要的角色。ZEB1-AS1表达水平与胃癌患者恶性程度及转移倾向呈正相关[14]。胃癌细胞ZEB1-AS1过表达后会降低ZO-1和E-Cadherin表达而增加Vimenti n和N-Cadherin的表达[15]。ZEB1-AS1可以与特定的mirRNA相互作用,形成miRNA介导的ceRNA网络,并通过ZEB1-AS1/miR-149-3p轴促进胃癌的进展[16]。与其相关的锌指蛋白家族中的众多成员,在胃癌EMT产生的重要作用。目前ZEB1-AS1与胃癌EMT作用机制的报道仍然较少,继续跟进其在胃癌中的作用和分子机制,有利于优化胃癌的早期诊断,并进行个体化的治疗。
3.3 无远端同源框6反义RNA1(DLX6-AS1)DLX6-AS1在染色体上的位置是7q21.3,DLX6-AS1在肺癌、食管癌等多种癌症的进展中扮演重要角色。上调DLX6-AS1的表达可以促进胃癌细胞的增殖、迁移。DLX6-AS1不仅在胃癌组织中表达上调,并且和胃癌的预后不良显著相关。另外miR-204-5p可通过序列匹配与DLX6-AS1相互作用,通过DLX6-AS1/miR-204-5p/OCT1轴促进EMT伴随肌动蛋白细胞骨架重塑[17]。在胃癌细胞中过表达的MAP4K1可部分消除DLX6-AS1下调引起的细胞活性抑制,而敲低MAP4K1后E-cadherin水平升高,N-cadherin和Vimentin水平降低。DLX6-AS1可通过调节FUS来影响MAP4K1促进胃癌细胞增殖、迁移和EMT[18]。LncRNA DLX6-AS1对胃癌的EMT过程的影响已经较明确,但其具体机制是复杂多样的,目前对其产生作用的具体信号通路的研究仍然较少,故将来的研究应更多地致力于其具体的分子机制,这将有利于更精确地将DLX6-AS1作为靶点,用于胃癌的治疗。
3.4 小核仁RNA宿主基因1(SNHG1)SNHG1在染色体上位于11q12.3。SNHG1参与人类包括结直肠癌在内的多种恶性肿瘤的进展。而在胃癌的发生发展过程中,SNHG1同样发挥着不可替代的作用。SNHG1可通过Notch1通路抑制胃癌细胞增殖并促进其凋亡[19]。Wang等[20]用过表达SNHG1慢病毒转染胃癌细胞后,发现胃癌细胞的增殖被抑制,并且发现SNHG1可能通过促进SOCS2基因的表达来抑制胃癌细胞的侵袭和转移。DCLK1是一种新型的恶性肿瘤标记物,而Notch1信号的表达上调在许多恶性肿瘤的发展中起着重要作用。过表达DCLK1的N87或SGC7901细胞中Notch1、Slug、TGF-β以及Vimentin的表达均明显增多,相反,在胃癌细胞中E-cadherin的表达在DCLK1过表达时显著降低,而在DCLK1敲低时则上调;同时SNHG1过表达组的胃癌细胞中,DCLK1和Notch1的表达明显增加,而sh-SNHG1过表达组DCLK1或Notch1的表达减少;miR-15b可作为SNHG1的下游靶基因调控胃癌的EMT过程[21]。这表明LncRNA SNHG1通过调控DCK1/Notch1/miR-15b轴来对胃癌的EMT过程产生影响。近期我们的研究团队通过相关实验发现小核仁RNA宿主家族的另外两个基因SNHG18、SNHG19同样在胃癌组织中高表达,也与胃癌细胞的EMT作用有着密切的联系,其具体机制还需要后续的相关研究来验证。
3.5 TP73-AS1TP73-AS1又称P53依赖性调节物,其编码基因位于1p36。它是一种最初是在脑胶质瘤组织基因测序中发现的一种与肿瘤相关的LncRNA。TP73-AS1在食管癌、肝癌、结直肠癌等消化系统肿瘤组织中的表达与癌旁组织有明显的差距。TP73-AS1在胃癌组织中表达上调,并且TP73-AS1在胃癌细胞中的高表达与胃癌不良的预后呈正相关[22]。在胃癌细胞中下调miR-27b-3p表达可以逆转TP73-AS1对GC进展的影响,miR-27b-3p与TP73-AS1和TMED5呈负相关。TP73-AS1/miR-27b-3p/TMED5轴可以调节wnt/β-catenin通路促进胃癌EMT[23]。沉默TP73-AS1后胃癌细胞的侵袭和迁移能力下降。敲低TP73-AS1使N-cadherin和Vimentin水平降低,E-cadherin、β-catenin和ZO-1水平升高,而过表达TP73-AS1则起到相反的作用[24]。TP73-AS1敲低后,胃癌细胞BGC823和MGC803的迁移侵袭能力均受到显著抑制。并且发现部分沉默TP73-AS1通过逆转snail诱导的EMT降低了胃癌细胞的迁移能力和侵袭潜能[25]。TP73-AS1可通过招募prc2复合物调节WIF1甲基化促进Epstein-barr病毒相关胃癌(EBVaGC)的进展,而沉默TP73-AS1或过表达WIF1均可增强E-cadherin的表达,抑制N-cadherin和Vimentin的表达,这说明TP73-AS1的敲低可以使WIF1的表达上调从而影响EBVaGC的EMT过程[26]。因此,LncRNA TP73-AS1通过多种途径对胃癌EMT过程产生作用,其在胃癌发展的不同阶段、不同的高危因素影响下是否产生不同的作用,这仍需后续的研究不断地探索。
3.6 其他与胃癌EMT相关的LncRNA近年来许多研究报道了与胃癌EMT相关的LncRNA。Dou等[27]研究发现LINC00501的表达水平在胃癌组织中异常过高,并与胃癌的远处转移和血管形成相关,LINC00501通过将hnRNPR招募到其启动子来反式激活SLUG的转录,从而促进胃癌EMT的发生,通过hnRNPR/SLUG途径促进了胃癌病理分期的进展,这表明LINC00501是一种具有研究价值的胃癌生物标志物和靶点。XLOC_004787作为一种新型的LncRNA可以通过TGF-β和Wnt/β-catenin信号通路的激活来调控EMT相关蛋白的表达实现对胃癌的促癌作用[28]。这提示同一种LncRNA可能同时影响着几个不同的信号通路来对胃癌的EMT产生影响,故在我们以后的研究中,应注意全方位、多途径地探索其不同信号通路之间的相互产生的影响。LINC00665在胃癌组织中的表达比正常胃黏膜组织上调,并且LINC00665的高表达与胃癌患者的不良预后相关。下调LINC0066可以抑制胃癌细胞EMT相关蛋白的表达,可以减少体内胃癌的肺转移[29]。这提示我们,与胃癌EMT相关的LncRNA在将来胃癌远处转移的治疗中具有巨大潜力。LINC00665和YBX1之间的反馈环路可激活Wnt/β-catenin信号传导,这提示研究LncRNA的下游转录因子、其之间的相关作用关系以及对EMT的影响同样重要。另外,众所周知肿瘤干细胞与肿瘤细胞的所有的恶性表型有着密切关联,LncRNA WT1-AS通过下调WT1来抑制胃癌干细胞的肿瘤生物学行为和EMT过程[30],这将为通过抑制胃癌干细胞来更有效地治疗胃癌提供更广阔的思路。
4 小结与展望近些年来人们对LncRNA的研究不断深入,LncRNA与胃癌的关系越来越明晰。EMT在胃癌的周围组织浸润、远处器官转移等生物学过程中起到关键作用,目前通过科研人员的大量努力,已经呈现出LncRNA和胃癌EMT之间相互作用的一些分子机制,也证明了它们对胃癌的发生、发展有至关重要的作用。胃癌预后较差的主要原因之一就是胃癌较容易发生侵袭和转移,基因治疗作为胃癌治疗方法中的“后起之秀”,为胃癌的治疗增添了新的活力,故研究LncRNA与胃癌EMT的关系对临床胃癌患者的预后有着重大的意义。LncRNA对胃癌EMT的调控机制十分复杂,通过以上研究我们可以了解目前对LncRNA调控胃癌EMT的相关研究仍处于初步探索的阶段。因此,在未来的研究中,人们应通过更多的努力来研究LncRNA对胃癌EMT调控的多种信号通路是如何相互协同作用的,探索这些LncRNA在胃癌发展过程中的不同阶段扮演着怎样的角色,体内微环境以及细胞内环境的变化是否可以影响这些LncRNA的表达。另外,以上研究目前仍处于基础研究阶段,后续如何向临床应用中转化,是所有研究者继续努力的方向。明确这些问题将有利于以LncRNA作为靶点来实现对胃癌的早期诊断和精准治疗。
利益冲突:所有作者均申明不存在利益冲突。
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