非编码RNA调控胶质瘤化疗耐药

黄开颜 周叙强 曹雨欣 石怡婷

摘 要：原发性恶性脑肿瘤中神经胶质瘤占70%。近年来，神经胶质瘤患病率逐年升高，患者生存期短，复发、病死率极高。尽管诊断治疗技术不断完善，但其存活率仍旧较低。研究发现非编码RNA在中枢神经中的含量明显高于其他组织，可用于胶质瘤的诊断及预后评估。研究表明，非编码RNA可通过多种途径参与胶质瘤的发生发展，具有治疗胶质瘤的潜能。本文以非编码RNA调控胶质瘤化疗耐药为主题，从胶质瘤化疗的临床现状、非编码RNA的研究现状、非编码RNA调控胶质瘤耐药三方面进行综述，旨在为改善胶质瘤的化疗耐药问题提供参考。

关键词：非编码RNA;耐药;胶质瘤;TMZ

中图分类号：R739.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）20-0187-03

神經胶质瘤，是恶性原发性脑肿瘤最常见的形式，在体内呈弥漫性、浸润性增长。因其恶性程度高、侵袭性强、易复发等特点，患者的预后极差，五年存活率不到2%。外科手术切除辅助化疗是现今胶质瘤临床治疗的基本手段，然而，有相当部分患者会对化疗药物表现出不同程度的获得性耐药，最终导致化疗失败。因此，寻找逆转化疗耐药新方法是提高胶质瘤临床化疗效果，改善患者预后的关键。

人类基因组编码出大量非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA），因这些RNA转录不会被翻译成蛋白质，一直被认为是转录噪声。而近年来研究发现非编码RNA具有双向调节功能，并可参与胶质瘤发生的多个生物学行为，可以成为胶质瘤基因治疗的靶点，在调控胶质瘤化疗耐药方面具有极大的潜能[1]。

1 胶质瘤化疗耐药的临床现状

替莫唑胺（TMZ）作为胶质瘤临床化疗中最常用药物，其主要机理是通过破坏胶质瘤的DNA片段，阻止DNA的修饰使肿瘤细胞发生凋亡。TMZ的使用能够显著提高患者生存率，然而在胶质瘤的治疗过程中，TMZ产生的耐药反应使化疗效果不佳。关于胶质瘤化疗耐药的机制，主要是甲基鸟嘌呤甲基转移酶（Methyl Guanine Methyl Transferase，MGMT）在起作用，MGMT定位于染色体10q24.33质[2]，长度为170kb，含5个外显子和4个内含子，编码207个氨基酸，其作用是修复由亚硝脲类化疗药物造成的DNA烷基化损伤。鸟嘌呤O6或N7位置作为DNA重要的烷基化位点，若发生甲基化会引起细胞毒性和凋亡，MGMT作为近年来分子病理学组织学诊断的预后标准，其启动子甲基化状态与胶质瘤临床病理特性密切相关。有实验[3]证明降低细胞中MGMT的含量可以增强TMZ治疗的活性，MGMT编码的DNA修复蛋白能将鸟嘌呤O6位置的烷基基团清除，当DNA修复消耗的MGMT蛋白得不到及时补充，便会引起一部分的DNA损伤并引起细胞的死亡。MGMT过多，DNA修复机制运转则让胶质瘤产生耐药的特性。但胶质瘤化疗耐药机制比较复杂，还有很多辅助机制的参与，例如表皮生长因子受体的过表达，galectin-1和双微体2的表达，p53突变以及磷酸酶和张力蛋白同源物的表达等。

2 非编码RNA调控肿瘤化疗耐药的分子机理

2.1 miRNA

微小RNA又称microRNAs、miRNAs，是长度为19～24nt的内源性非编码小RNA，成熟的miRNA需要经过细胞核内加工和细胞浆内的成熟加工2个过程。miRNA本身并不编码蛋白质，它主要是通过与靶基因mRNA的3′-UTR完全或不完全结合来降解mRNA或抑制mRNA的翻译，以此来影响细胞的分化增殖并参与肿瘤细胞的免疫调节[4]。miRNA主要通过抑制胶质瘤的增殖来实现对胶质瘤耐药机制的破坏，目前大致有三个研究方向：一是miRNA在化疗药物上的相关作用靶点，二是miRNA在耐药上的相关信号通路，三是miRNA的双向表达。

2.1.1 miRNA调控靶基因影响肿瘤化疗耐药

有研究发现，过表达miRNA-128与miRNA-149通过靶向作用于Rap1B介导的细胞骨架，抑制Rap1B表达，调控Rap1B介导的细胞骨架重塑，从而来抑制GBM（glioblastoma multiforme，多形性胶质母细胞瘤）的侵袭，并且还能增加GBM对TMZ的敏感性。Meng等[5]进一步的研究表明miRNA- 155抑制剂与紫杉醇共处理GBM细胞能抑制EAG1的表达从而抑制肿瘤细胞生长。此外有研究指出，通过靶向作用于EAG1，miRNA-296-3P能调节GBM细胞的生长和多重耐药，过表达miRNA-296-3P可使U251细胞对化疗药敏感性增加。

2.1.2 miRNA调控信号通路影响肿瘤化疗耐药

人们发现GBM细胞中存在表皮生长因子受体变异Ⅲ（EGFRvⅢ）的肿瘤信号，通过激活mTORC2-NF-κB，使细胞凋亡受到抑制，因此细胞对化疗药物产生耐药性[6]。Xie等[7]研究发现miRNA-221通过作用于PI3/AKT信号通路促进人类胶质母细胞瘤增殖和卡氮芥耐药。此外，miRNA-143通过抑制N-Ras阻滞Ras信号通路，能抑制胶质瘤细胞生长，增强TMZ诱导的胶质瘤细胞凋亡。

2.1.3 miRNA调控调节因子影响肿瘤化疗耐药

p53是公认的抑癌基因，Fan等[8]研究发现，通过作用于NADH依赖的sirtuin1（SIRT1），miRNA-34a可引发变异耐药性髓母细胞瘤（p53导致变异）和胶质母细胞瘤细胞死亡。Weeraratne等[9]研究指出，通过靶向作用于MAGE-A和p53，miRNA-34a能增强髓母细胞瘤对化疗药物的敏感性。Bcl-2是细胞凋亡的抑制基因，Bcl-2基因家族蛋白表达水平的变化，影响着肿瘤细胞株对化疗药物的敏感性。Stojcheva等[10]发现miRNA-138靶向作用于Bcl-2调节因子BIM，能增加胶质母细胞瘤对TMZ耐药，促进体外胶质母细胞瘤细胞生存和体内胶质瘤母细胞瘤生长。Han等[11]证实过表达的miRNA-16能抑制Bcl-2的表达，减少人类胶质瘤细胞对TMZ的耐药。

2.2 lncRNA

lncRNA（Long non-coding RNA，lncRNA），长度大于200nt的非编码RNA，又称长链非编码RNA，近几年来被发现在癌症的发展和治疗中具有很大的作用。它可以作为预测癌症的指标，如lncRNA-HNF1A-AS1高表达可作为膀胱癌患者预后的一个独立危险因素，它还可以调控人肝癌细胞的增殖和凋亡。又如lncRNA-H19可以调控人肝癌细胞HepG2的生长，抑制细胞的增殖，其抑制作用呈现时间依赖，促进HepG2细胞凋亡。

2.2.1 lncRNA调控瘤细胞微环境影响化疗耐药

lncRNA通过过表达的ABC家族蛋白和GST家族蛋白逆浓度转运，将药物从标定的靶细胞内运转出来，诱发瘤细胞对化疗药物的耐药性。有研究[12]发现，lncRNA-ATB作為miR-200c的内源性竞争性RNA，通过对靶基因的调控使抗体产生耐药反应，为肿瘤细胞增殖与侵袭创造微环境。

2.2.2 lncRNA调控瘤细胞的周期影响化疗耐药

胶质瘤的发展与病变离不开瘤细胞的生长、增殖和转移，调控细胞的周期或凋亡能力促使瘤细胞对药物的敏感性改变。例如，Zhang等[13]研究发现，低表达的CCAT2通过抑制Wnt/β-catenin信号通路使胶质瘤细胞周期停滞，抑制瘤细胞的增殖和凋亡。此外，有研究[14]表明lncRNA PANDAR可通过Bcl-2蛋白家族激活caspase-3，从而调控瘤细胞周期促使其凋亡。

2.2.3 lncRNA调控EMT影响化疗耐药

化疗期肿瘤细胞发生适应性转变的过程中，耐药与上皮细胞-间质转化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）及肿瘤干细胞（Cancer Stem Cell，CSC）的活化密切相关。非编码RNA可以逆转EMT，抑制细胞的增殖，降低细胞的抵抗能力，使肿瘤细胞有重新恢复敏感性的潜力。CSC被认为是肿瘤耐药性的来源之一，而EMT作为CSC产生的一大诱因，在研究耐药性的情况下是不可忽视的一个重点。杨焕杰等[15]发现肿瘤细胞在lncRNA linc-DYNC2H1-4的调控下获得EMT和CSC特性，干扰CSC形成，影响肿瘤细胞的耐药性。

2.2.4 lncRNA调控信号通路影响化疗耐药

信号通路与靶点、细胞周期、EMT都有相关性，相关信号通路的变化会影响瘤细胞的凋亡。Wnt信号通路是EMT发生的必要通路，Yang等[16]研究发现，lncRNA AK126698对能够抑制Wnt/β-catenin信号通路的NKD2有促进作用，进而使瘤细胞产生对顺铂的抗性。研究[17]表明，JAK2/STAT3信号通路调控胶质瘤细胞对TMZ的耐药性表现在LncRNA-RMRP上。

2.3 circRNA

circRNA又称环状RNA，是一种新的内源性RNA，因具有特殊的闭合环状结构，它与其他非编码RNA相比更稳定，可以参与转录或转录后的基因调控。circRNA在肿瘤细胞中存在差异性表达，使它可能有抑制癌细胞的功能。如环RNA cir-ITCH在食管癌鳞状细胞癌（ESCC）中的表达量明显较低，可猜测它具有抑制食管鳞状细胞癌的功能。外界认为circRNA作为miRNAs的海绵体而存在，现在主要的验证体系是CDR1as和circ S-ry。就CDR1as来说，它是小脑变性相关蛋白1（CDR）基因的环状天然反义转录物，研究发现circRNA CDR1as与miR-7共定位于细胞质，敲低CDR1as或者过表达miR-7均能够促进miR-7的靶基因mRNA降解[18]。

研究发现，circRNA调控EMAP-Ⅱ影响化疗耐药，内皮单核细胞活化多肽Ⅱ（EMAP-Ⅱ）可通过抑制血管生成来促进内皮细胞的凋亡，并直接促进肿瘤细胞的自噬和凋亡。EMAP-Ⅱ与TMZ结合后抑制了miR-24-3p的表达，进一步加强了TMZ对体内外生殖干细胞（GSCs）的增殖、迁移和侵袭的细胞毒性作用，从而提升了治疗效果[19]，circRNA在此过程中起关键性作用。

3 非编码RNA调控胶质瘤耐药

不同miRNA在胶质瘤中的不同作用可以导致表达降低，从而使细胞凋亡。miRNA-204在胶质瘤和胶质瘤干细胞中表达是明显下调的，通过作用于SOX4和EphB2影响胶质瘤细胞的自我更新、干细胞表型和迁移能力[20]。miRNA-204-5p在胶质瘤组织中的表达是明显降低的，可抑制胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，通过作用于RAS癌基因家族成员之一RAB22A影响胶质瘤功能[21]。miRNA-204-3p在胶质瘤细胞中表达降低，过表达miRNA-204-3p可促进胶质瘤细胞的凋亡[22]。

lncRNA与胶质瘤病变有紧密联系，功能异常的lncRNA可通过协助细胞扩散、增殖和抑制凋亡等影响胶质瘤的发生和发展，最终调控胶质瘤产生耐药性。Chen[23]等研究发现核仁小分子RNA（snoRNA，SNORD76）在胶质瘤细胞敲除lncRNA HOTAIR后表达水平升高，对胶质瘤细胞的增殖和生长起抑制作用，影响其对药物的敏感性。此外，Zhang等[24]发现含有高表达lncRNA HOTAIR基因的胶质瘤病人的预后和生存率相较一般更低。LncRNA H19对胶质瘤的促侵袭作用在近期被发现与miRNA-675和调控钙黏素13的生成有关[25]。Wang等[26]也通过实验证实了母系表达基因3（lncRNA-MEG3）激活p53蛋白，抑制胶质瘤细胞增殖并促使其凋亡，如表1。

大量研究表明，circRNA分子富含microRNA（miRNA）的结合位点，在细胞中起到miRNA海绵（miRNA sponge）的作用，解除miRNA对靶基因的抑制，进而促进靶基因的表达，这一作用机制被称为竞争性内源RNA（ceRNA）机制。通过与肿瘤关联的miRNA相互作用，circRNA在肿瘤中发挥着重要的调控作用。cirS-7作为最早发现的调控胶质瘤的环状RNA之一，有60多种传统mir-7结合位点，ciRS-7的基因敲除可使miR-7过度表达，从而抑制miR-7目标基因的表达。研究表明，在结直肠肿瘤中，miR-7表达下降与西妥昔单抗的耐药相关;在HER2阳性的乳腺癌中，miR-7抑制了多条致癌通路，达到保留曲妥单抗体外的抗癌作用;在非小细胞肺癌中，miR-7可加强癌细胞对特殊的药物敏感性[28]。

circRNA作为miRNA的海绵可调节胶质瘤细胞的凋亡通路，例如Bcl-2家族蛋白可作为miR-143的靶标，过度表达可引起肿瘤细胞损伤，但这种死亡信号被视为无效死亡信号，使瘤细胞死亡率下降[29]，所以Bcl-2被认为是一种新型的耐药基因，可以通过抑制细胞凋亡而使肿瘤细胞产生耐药。此外，内皮单核细胞活化多肽Ⅱ（EMAP-Ⅱ）可通过抑制血管生成来促进内皮细胞的凋亡，并直接促进肿瘤细胞的自噬和凋亡。EMAP-Ⅱ与TMZ结合后抑制了miR-24-3p的表达，进一步加强了TMZ对体内外生殖干细胞（GSCs）的增殖、迁移和侵袭的细胞毒性作用，从而提升了治疗效果，circRNA在此过程中起关键性作用，如表2。

4 展望

非编码RNA调控胶质瘤耐药逐渐成为全球性的研究，想要完全克服胶质瘤耐药问题仍需要大量的科研投入，但可以肯定的是非编码RNA并不是转录噪声，而是参与了多种生理活动。在未来一段时间内，发现新型的非编码RNA对于神经胶质瘤的治疗具有非常重要的意义。此外，非编码RNA还可能作为胶质瘤化疗疗效预测的生物标志物，为胶质瘤患者的个体化治疗提供全新的治疗策略。

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