长链非编码RNA NEAT1调节肿瘤耐药的研究进展

张璐 陈建荣 吕学东 陈金亮 张冬梅

1南通大学第二附属医院呼吸内科226001;2南通大学第二附属医院临床实验中心226001

近年来肿瘤的发病率日益增高,威胁着人类的生命健康。化疗是目前临床治疗中的重要手段之一,但是由于耐药性的产生,使得化疗的治疗效果欠佳。NEAT 1是最近发现的一种长链非编码RNA(long non-coding RNA,LncRNA)分子,在乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌等多种肿瘤中异常表达,能够参与调控肿瘤的增殖、凋亡、侵袭和耐药性。本文主要就NEAT 1 参与肿瘤化疗耐药调节的分子机制作一综述。

1 LncRNA NEAT1

1.1LncRNA生物学特性 LncRNA是一类长度超过200个核苷酸的RNA 片段,不参与蛋白质的编码,但以RNA 的形式参与调节转录水平、转录后水平或表观遗传水平的基因表达[1],从而影响疾病的发生、发展,尤其在肿瘤的增殖、凋亡、侵袭及多重耐药中发挥重要作用。例如,LncRNA H19 通过抑制Akt 信号通路提高乳腺癌对紫杉醇(paclitaxel,PTX)的化学耐药性[2]。LncRNA LOC554202通过调节p21和E-钙黏蛋白促进胃癌细胞的增殖和迁移[3]。最新的研究显示,LncRNA能够以“分子海绵”吸附方式与miRNA结合,减少miRNA 对下游产物的作用,从而实现LncRNA的调控作用[4],此类LncRNA 被称为竞争性内源RNA(competing endogenous RNAs,ceRNA),这种机制在肿瘤化疗耐药中发挥重要的作用。

1.2LncRNANEAT 1生物学特性 LncRNA NEAT 1是通过RNA聚合酶Ⅱ从人类染色体11q13.1基因组区域转录而来,最早是在2002年发现于注射了日本脑炎病毒和狂犬病病毒的鼠脑中[5],是细胞核内Paraspeckles结构的重要组成部分。Paraspeckles是哺乳动物细胞核内的一种RNA-蛋白质复合体,由NEAT 1与DBHS蛋白家族(PSPC1/SFPQ 和NONO等)共同组成,可通过滞留某些特异的转录因子或RNA 结合蛋白来调控基因的转录[6-7]。NEAT 1可以产生2种转录本异构体,它们在5'末端完全重叠,分别为较短的NEAT 1_v1(也称为MENε,相对分子质量为3 700)和较长的NEAT 1_v2(也称为MENβ,相对分子质量为23 000)[6]。

LncRNA NEAT1最初在小鼠脑中被检测到,并进一步被病毒感染诱导,被称为病毒诱导型非编码RNA[5]。进一步研究发现NEAT1促进HIV-1复制过程,这表明NEAT1可能在响应病毒感染中发挥关键作用[8]。另外,NEAT1还可以通过直接作用于炎症因子的表达参与免疫失调,加速机体炎症反应[9]。Huang等[10]在脓毒血症患者外周血中检测到表达升高的NEAT1,且与炎症因子高表达、疾病风险增加、严重程度升高和预后不良密切相关[11],表明NEAT 1与免疫系统功能紊乱存在关联。

最近,研究人员发现NEAT 1在多种肿瘤如肾细胞癌、非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)及乳腺癌中均高表达[12-14],其过表达通常有助于促进癌症的发生、发展,并与不良预后有关[15]。例如,NEAT 1 可通过激活IL-6/STAT 3信号通路促进人肝细胞癌的进展[16],还可以通过竞争性结合miR-365,促进口腔鳞状细胞癌细胞的迁移和侵袭[17]。特别值得注意的是,最近多项研究显示NEAT 1的异常表达与肿瘤化疗耐药性密切相关[18-21]。

2 NEAT1参与调节肿瘤化疗耐药性机制

化疗药物抗性是肿瘤临床治疗失败的主要原因之一,越来越多的研究发现NEAT 1能够调节多种肿瘤细胞对化疗药物的耐药性。

2.1NEAT 1与肺癌 NSCLC 是全球癌症死亡的主要原因之一[18]。Xiong等[19]最新研究发现,NEAT1可作为ceRNA竞争性下调miR-193a-3p表达水平,从而促进NSCLC 细胞的增殖、侵袭与迁移。此外,NEAT 1还参与调节NSCLC化疗耐药。铂类化疗药物如顺铂是大多数晚期NSCLC患者的常规治疗方法,但耐药性的发生是治疗过程中的主要障碍。有研究发现,铜转运蛋白1(copper transporter 1,CTR-1)的表达上调,能够显著增加顺铂在肿瘤细胞内的浓度,增强化疗效果[20]。Jiang等[21]发现miR-98-5p能够下调CTR-1的表达。NEAT 1可作为ceRNA 与miR-98-5p竞争性结合,使CTR-1的表达上调,从而增强NSCLC细胞对顺铂的化疗敏感性。

2.2NEAT 1与乳腺癌 乳腺癌是全球女性癌症死亡的主要原因。上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是指丧失上皮细胞表型并获得间充质细胞表型的过程,这一现象在促进肿瘤细胞侵袭和转移过程中起着重要作用[22]。5-氟尿嘧啶(5-Fu)通常用于治疗乳腺癌,但研究表明,NEAT 1过表达会诱导肿瘤细胞EMT 的发生[23],导致在5-Fu治疗过程中出现耐药性[24];相反,miR-129过表达则会通过调控EMT抑制肿瘤的发生、发展。Li等[25]研究发现,NEAT 1在乳腺癌组织与细胞株中表达升高,能够与miR-129竞争性结合,促进肿瘤的EMT 发生,进而降低其对5-Fu的敏感性,诱导产生化疗耐药。

2.3NEAT1与卵巢癌 PTX是一种在卵巢癌治疗中具有长期临床应用的一线化疗药物,PTX 的耐药性成为卵巢癌患者化疗失败的主要原因之一。有研究表明,LINC01118在卵巢上皮癌组织和化学抗性细胞中高表达,可以促进肿瘤细胞对PTX的耐药,促进迁移和侵袭,同时抑制肿瘤细胞的凋亡[26]。An和Lv[27]发现敲除NEAT 1基因能够抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡,下调P 糖蛋白和谷胱甘肽-S-转移酶π(影响药物代谢,帮助去除肿瘤细胞中的化疗药物)的蛋白水平来增加卵巢癌对PTX 的化学敏感性。该研究还通过功能和机制分析揭示了NEAT 1可以通过竞争性结合miR-194上调E盒结合锌指蛋白1表达来增强PTX 抗性。E盒结合锌指蛋白1作为EMT诱导转录因子参与耐药表型。这表明NEAT 1能够促进肺瘤细胞对PTX的耐药性,有望成为卵巢癌化疗的潜在治疗靶标。

2.4NEAT 1与胃癌 胃癌是消化系统最常见的实体瘤,阿霉素(adriamycin,ADR)是治疗胃癌的靶向药物之一。Zhang等[28]研究发现,NEAT 1在胃癌患者组织中过表达,通过细胞功能实验证明,在胃癌细胞株中敲除NEAT1基因后,显著抑制了肿瘤细胞的增殖及侵袭能力,促进了肿瘤细胞的凋亡。与此同时,在耐ADR 的胃癌细胞株中敲低NEAT 1后,ADR的半抑制浓度显著降低,肿瘤细胞对ADR的耐药性明显受到抑制。NEAT 1可以调控肿瘤细胞的增殖、侵袭、凋亡能力以及化疗耐药性,是胃癌潜在的新型治疗靶标,但NEAT1对ADR 耐药的机制尚不明确,仍需进一步深入研究。

2.5NEAT 1与肝细胞癌 使用铂类药物的化疗是目前治疗晚期肝癌的最佳策略[29],但是铂类药物耐药性仍然是临床治疗中的主要障碍。铂类药物通过抑制DNA复制,激活DNA损伤应答/修复机制,最终激活凋亡程序,发挥抗癌作用。Adriaens等[30]提出了NEAT 1_2通过减少因DNA损伤不断累积造成的细胞凋亡,来促进铂类耐药性的发生。NEAT 1_2与3 种已发现的Paraspeckle蛋白相互作用,即PSPC1、SFPQ和NONO,这三种蛋白被认为可以促进DNA损伤修复在肿瘤细胞中产生化疗抗性[31],其中,PSPC1与NONO已被报道参与铂类耐药[32-33]。Ru等[34]在后续实验中发现,NEAT 1_2和SFPQ之间存在显著的正相关性,均促进肝细胞癌的发生、发展及顺铂耐药性。在肝细胞癌细胞株中敲除NEAT 1_2,肝癌细胞对顺铂的耐受性显著降低。但无论是NEAT1_2的敲除或敲入都对SPFQ 在肝癌细胞株中的转录或翻译水平没有影响,这表明NEAT 1_2可能通过作为DNA损伤修复所需的衔接子和效应子即SPFQ 蛋白的支架起作用,从而间接促进SPFQ的表达,增强肝癌细胞中的顺铂耐药性。

2.6NEAT 1与肾细胞癌 目前索拉非尼已被批准作为转移性肾细胞癌的第二线化疗药物,分子靶向药物治疗可显著改善高危转移性肾细胞癌患者的预后[35],然而晚期肾细胞癌患者往往会出现索拉菲尼耐药。Liu等[36]研究发现,NEAT 1在肾细胞癌组织中的表达较正常组织明显增加,并且与肿瘤分期、转移及总生存率有关。敲除NEAT1基因后,肾细胞癌的细胞周期被明显阻滞,DNA合成受到抑制,逆转EMT现象,极大地抑制了细胞的增殖和转移。在肾细胞癌中下调NEAT 1表达可使得miR-34a上调,进而抑制c-met的表达,提示NEAT 1/miR-34a/c-met轴在肾细胞癌的发生、发展过程中起着重要作用。另外,在肾细胞癌中下调NEAT 1表达后,肾细胞癌细胞对索拉菲尼的敏感性明显提高,作为细胞凋亡标志物的人胱天蛋白酶3的表达上调,提示NEAT 1促进了肾细胞癌的索拉菲尼耐药性,但具体耐药机制仍需进一步探讨。

2.7NEAT 1与鼻咽癌 鼻咽癌是一种源自鼻咽上皮细胞的恶性肿瘤[37],使用铂类药物的化学疗法可有效治疗鼻咽癌,但由于耐药性的出现,许多鼻咽癌患者在化疗后出现复发。Liu等[38]之前的研究已揭示,抑制染色体空间重组因子1可通过调节核因子κB信号传导途径增强鼻咽癌细胞对PTX的敏感性。Liu等[39]在进一步研究鼻咽癌顺铂耐药性时发现,NEAT 1在鼻咽癌组织中的表达较正常组织明显增加,能够与let-7a-5p竞争性结合从而调控染色体空间重组因子1的表达。在顺铂刺激作用下,敲除NEAT 1基因会抑制鼻咽癌细胞的生长、增殖及顺铂耐药性。蛋白电泳实验说明,在鼻咽癌中下调NEAT 1表达水平会抑制Ras-MAPK 通路的作用。而Ras-MAPK 通路的失调与多种肿瘤化疗药物耐药性密切相关,如肺癌[40]和肝细胞癌[41]。因此,靶向NEAT 1/let-7a-5p轴可能对克服鼻咽癌的顺铂耐药性具有重要的治疗意义。

2.8NEAT 1与多发性骨髓瘤 多发性骨髓瘤是一种B细胞恶性肿瘤,占所有血液系统恶性肿瘤的约15%至17%,具有高复发率和快速获得耐药性[42]。地塞米松是B细胞淋巴瘤的关键一线化疗药物,但也存在着耐药性的问题。Wu和Wang[43]发现,NEAT 1在地塞米松耐药的多发性骨髓瘤的骨髓瘤细胞株中高表达,竞争性结合miR-193a来上调其下游分子MCL1的表达水平,从而参与调控肿瘤耐药性。髓样细胞白血病1是一种有效的抗细胞凋亡蛋白,被认为是治疗肝细胞癌、急性髓细胞性白血病等肿瘤的靶点[44-45],因此,NEAT 1可作为克服多发性骨髓瘤治疗中地塞米松耐药性的重要靶标,改善多发性骨髓瘤患者的预后。

3 展望

LncRNA NEAT1在多种恶性肿瘤中发挥着原癌基因或抑癌基因的作用,不仅与恶性肿瘤细胞的生长、增殖、侵袭及不良预后有着密切关系,还参与调节肿瘤的药物敏感性。本文着重阐述了LncRNA NEAT1在多种肿瘤细胞耐药性中的分子机制,其异常表达对耐药性的发生具有关键作用,有望成为肿瘤早期治疗的新靶点。但目前NEAT 1参与调控肿瘤耐药性的具体机制尚不完全明确,仍需进一步探究,为恶性肿瘤的早期诊断、治疗和预后判断提供新的思路。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突