外泌体源性lncRNA在泌尿系常见肿瘤侵袭、转移与药物治疗耐药中作用的研究进展

童行 李庭浩 何卫阳

膀胱癌、前列腺癌、肾癌是泌尿系统中最常见的三大肿瘤，其发病率均呈逐年上升趋势。手术治疗是泌尿系肿瘤治疗的金标准，但术后仍易复发、转移，严重威胁患者的生命健康[1]。目前，药物治疗也是泌尿系肿瘤的主要治疗方式。膀胱癌的药物治疗以化疗为主；前列腺癌的药物治疗以化疗、新型内分泌治疗为主；由于肾癌对化疗不敏感，因此其药物治疗以分子靶向治疗为主。

肿瘤的转移和药物治疗耐药是影响肿瘤治疗疗效的最主要因素。目前越来越多的研究发现，药物治疗耐药和肿瘤侵袭、转移有着密切的关系。肿瘤细胞在应用一些药物治疗之后，细胞在发生耐药的同时也可能通过各种机制获得更强的侵袭、转移能力；另一方面，具有高侵袭、转移能力的肿瘤细胞往往也更加耐药[2]。因此探讨泌尿系肿瘤的侵袭、转移和药物治疗耐药等恶性生物学行为将更有助于深入了解肿瘤的恶性进展。

外泌体是由细胞分泌的包裹多种遗传信息载体和蛋白质等生物功能分子的球状小膜泡，因此其可作为信息传递介质发挥重要功能[3]。长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是一类长度为200～100 000 nt的不编码蛋白的遗传信息载体，可通过外泌体包裹发挥作用，影响泌尿系常见肿瘤的药物耐药和侵袭、转移等生物学进程[4]。外泌体源性lncRNA调控肿瘤恶性生物学功能是影响肿瘤侵袭、转移和药物治疗耐药的重要途径之一。本文对外泌体源性lncRNA在泌尿系常见肿瘤侵袭、转移与药物治疗耐药中的作用进行综述，旨在深入探讨肿瘤的恶性进展，从而制定更好的综合治疗方案，给肿瘤的治疗带来新的思路。

一、肿瘤化疗耐药与侵袭、转移的关系

1.药物治疗影响肿瘤侵袭、转移：治疗药物的应用可通过改变肿瘤微环境进而影响肿瘤细胞的恶性生物学功能，提高肿瘤细胞的侵袭、转移能力。紫杉醇是最常见的化疗药物之一，有研究报道，紫杉醇的应用可以直接激活Toll样受体4，诱导局部或全身炎症反应进而促进细胞转移[5]。在动物实验中发现，小鼠静脉注射紫杉醇后可以通过增加MMP-9的表达以及介导上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)促进细胞的侵袭、转移能力[6]。紫杉醇还可以通过增加血液中循环肿瘤细胞数量进而增强小鼠乳腺癌肺部转移的负荷[7]。在乳腺癌中，环磷酰胺、表柔比星、5-氟尿嘧啶等化疗药物还可以通过NF-κB/miR-448通路介导EMT的激活进而促进细胞侵袭、转移[8]。

2.高侵袭转移性肿瘤具有更强的耐药性：研究表明，一些具有高侵袭转移能力的肿瘤由于其具有更高的恶性潜能而往往具有更强的耐药性。如在大鼠胰腺癌细胞中，具有更高侵袭转移能力的细胞株相较于低侵袭转移能力的细胞株具有更高的氨甲喋呤耐药性[9]。在结肠癌中，肺转移结肠癌细胞的阿霉素耐药性强于原发结肠癌细胞[10]。在乳腺癌细胞中，抑制了JNK途径诱导的细胞转移之后可以增加细胞对紫杉醇的敏感性，提示JNK途径诱导的细胞转移可能促进了乳腺癌细胞对紫杉醇的耐药[11]；在卵巢癌细胞中，与原发性肿瘤相比，转移性肿瘤上调了特定的miRNA(miR-146a、miR-150)进而促进了卵巢癌细胞对顺铂的耐药[12]。

二、外泌体与lncRNA

外泌体是可由多种细胞分泌的直径为40～100 nm的球状小膜泡，由内体系统形成，在胞吞过程中形成早期内涵体，之后各种功能分子如lncRNA、micRNA、mRNA、蛋白质等进入早期内涵体内并发展为晚期内涵体[13]。因此外泌体可作为通讯介质携带多种生物活性小分子参与细胞与细胞之间的信息传递。有研究报道，低氧条件下卵巢癌细胞系分泌的外泌体通过携带致癌蛋白STAT3和FAS能够显著增加癌细胞侵袭、迁移能力和化疗抵抗性[14]。外泌体这样的传递机制在泌尿系常见肿瘤的恶性生物学行为中也发挥了重要作用。

在人类基因组中，非编码序列(占比98%左右)可能发挥了更加复杂的生命调控作用，lncRNA在其中具有重要的地位[4]。由外泌体包裹携带传递遗传信息是lncRNA发挥功能的重要途经之一。

三、外泌体源性lncRNA在泌尿系肿瘤侵袭、转移和药物治疗耐药中的作用

1.膀胱癌的侵袭、转移：根据肿瘤浸润程度，可将膀胱癌分为非肌层浸润性膀胱癌(non muscle-invasive bladder cancer, NMIBC)和肌层浸润性膀胱癌(muscle-invasive bladder cancer, MIBC)。MIBC具有转移率高、预后差、病死率高等特点，根治性膀胱切除术是MIBC治疗的金标准，但术后仍易复发和转移；膀胱癌一旦出现转移，患者多数在2年内死亡[15]。膀胱癌侵袭、转移的机制迄今尚不明确，可能与生长调控机制的丧失、质膜流动性改变、细胞运动能力的改变、细胞异型性增加、黏附性改变、细胞极性改变等有关[16]。

目前，越来越多的研究表明外泌体源性lncRNA是影响膀胱癌侵袭、转移的重要机制之一。lncRNA LNMAT2在膀胱癌组织中过表达，并高度富集于膀胱癌患者的尿液外泌体中，与淋巴结转移呈正相关[17]。外泌体源性lncRNA LNMAT2可以促进淋巴管生成和淋巴结转移。机制上，lncRNA LNMAT2通过与异质核糖核蛋白A2B1(hnRNPA2B1)直接相互作用而被装载至外泌体，并被传递至人淋巴管内皮细胞(HLEC)；随后，lncRNA LNMAT2通过诱导hnRNPA2B1介导的H3赖氨酸4三甲基化(H3K4me3)与PROX1启动子形成三复合体，并增强PROX1转录，从而促进膀胱癌中的淋巴管生成和淋巴结转移。该研究探明了外泌体源性lncRNA LNMAT2介导的膀胱癌淋巴结转移的机制[17]。另外，大多数肿瘤包括膀胱癌都处于一个间歇性营养缺乏和低氧的微环境，肿瘤微环境可促使肿瘤细胞分泌大量含有lncRNA的外泌体进而影响肿瘤的生物学进程。有研究发现，和常氧环境提取的膀胱癌外泌体相比，低氧环境下膀胱癌外泌体中lncRNA UCA1表达更高；低氧环境可诱导膀胱癌细胞分泌外泌体，通过lncRNA UCA1介导EMT发生，进而促进膀胱癌细胞的增殖和侵袭、转移能力[18]。另一方面，外泌体源性lncRNA也具有抑制膀胱癌侵袭、转移的作用。相较于正常膀胱组织分泌的外泌体，膀胱癌组织分泌的外泌体中lncRNA PTENP1含量较低。正常尿路上皮细胞分泌的外泌体可通过传递lncRNA PTENP1到膀胱癌细胞，通过ceRNA机制竞争性结合miRNA-17调控PTEN的表达，进而抑制膀胱癌的侵袭、转移[19]。

2.膀胱癌的药物治疗耐药：MIBC患者行膀胱根治性切除术后仍有约半数的患者进展为转移性膀胱癌。单纯的手术治疗并不能使一些MIBC患者获得理想的疗效。目前，多项研究表明膀胱癌对以顺铂为基础的联合化疗有较好的反应率。对于一些不适合顺铂治疗的患者，还可应用免疫治疗和靶向治疗。但膀胱癌细胞对治疗药物的耐药严重影响了其临床疗效[20]。外泌体可作为通讯介质携带多种生物活性小分子参与细胞与细胞之间的耐药信息传递，其可通过以下机制影响细胞对药物的敏感性[21]：①外泌体直接包裹抗癌药物分泌到细胞外，减弱抗癌药物的作用；②外泌体携带生物活性分子与抗癌药物竞争性结合作用靶点；③已发生耐药的细胞通过外泌体源性生物活性小分子向敏感性细胞传递耐药信息；④敏感性细胞通过外泌体源性生物活性小分子向耐药细胞传递药敏信息。有研究表明，一些肿瘤细胞来源的外泌体可增加肿瘤细胞对吉西他滨、阿霉素等化疗药物的敏感性，其机制是外泌体通过影响溶酶体的PH值导致载药溶酶体运动增加进而运载更多药物进入细胞核发挥作用[22]。lncRNA在影响膀胱癌药物治疗耐药方面也具有重要的作用。lncRNA TUG1可通过沉默miR-194-5p调控CCND2促进膀胱癌细胞对顺铂耐药[23]。lncRNA UCA1可通过miR-582-5p/ATG7信号轴介导膀胱癌细胞对顺铂耐药[24]。lncRNA PVT1可以通过miR-200b/Wnt/β-catenin信号轴介导膀胱癌细胞对顺铂和阿霉素耐药[25]。lncRNA DLEU1可海绵吸附miR-99b导致细胞膜蛋白HS3ST3B1表达增加，进而介导EMT激活促进膀胱癌细胞对顺铂耐药[26]。但是目前还没有关于外泌体源性lncRNA在膀胱癌药物治疗耐药中作用的报道，尚需进一步深入研究。

3.前列腺癌的侵袭、转移：前列腺癌是男性泌尿系中最常见的恶性肿瘤，根治性前列腺切除是治疗器官局限性和局部进展期前列腺癌最有效的方法之一。前列腺癌易发生转移，特别是骨转移，严重降低了患者的临床预后疗效。外泌体可作为前列腺癌与肿瘤微环境之间信息交换的媒介，前列腺癌细胞和基质细胞通过含有蛋白质、基因等生物活性小分子的外泌体相互作用，进而促进前列腺癌的远处转移[27]。lncRNA调控也是影响前列腺癌侵袭、转移的重要机制之一。研究发现，lncRNA HOTAIR过表达可增强前列腺癌细胞的侵袭、转移能力[28]。lncRNA PCA3可以通过介导EMT或调控VEGFA、IFNB1等靶基因的激活进而促进前列腺癌的侵袭、转移[29]。lncRNA DANCR可通过抑制上皮细胞的分化和雄激素-雄激素受体途径进而促进前列腺癌的转移[30]。

4.前列腺癌的药物治疗耐药：对于转移性前列腺癌，雄激素剥夺治疗(androgen deprivation therapy, ADT)是最主要的基础治疗方案。ADT治疗方案多种多样，主要包括：①单纯去势治疗(手术去势和药物去势)；②去势联合多西他赛化疗；③去势联合新型内分泌药物(阿比特龙、恩杂鲁胺)治疗；④去势联合抗雄药物(比卡鲁胺、氟他胺)治疗。几乎所有的前列腺癌患者最终都会进展为去势抵抗性前列腺癌，常规的药物治疗无效后患者将面临疾病进展、生存时间缩短等问题。外泌体可通过多种机制影响前列腺癌细胞对药物治疗的耐药。前列腺癌多西他赛耐药株分泌的外泌体可通过miRNA-34将耐药信息传递给亲本株细胞，使亲本株细胞对多西他赛耐药[31]。前列腺癌紫杉醇耐药株同样可以通过外泌体源性miRNA向亲本株传递耐药信息。雄激素受体剪接变异体7(androgen receptor splice variant, ARV7)和阿比特龙、恩杂鲁胺的耐药密切相关，其可在患者血清外泌体中检测到，提示外泌体源性ARV7可能参与了前列腺癌患者阿比特龙、恩杂鲁胺的耐药，其具体机制还有待进一步的研究[32]。lncRNA同样参与前列腺癌耐药性的形成。lncRNA HOTAIR在前列腺癌恩杂鲁胺耐药株中表达增高，其高表达可作为临床上恩杂鲁胺耐药形成的可能标志之一[33]。

5.肾癌的侵袭、转移：肾癌发病率占成人恶性肿瘤的2%～3%，约30%的患者在首诊时就已出现局部转移、远处转移，严重影响了患者的生存预后[34]。肾癌细胞来源的外泌体可以通过多种机制影响肾癌的侵袭、转移。有研究表明，肾癌细胞来源的外泌体可通过miRNA-224促进细胞的侵袭、转移能力[35]。肾癌细胞来源的外泌体还可通过促进CXCR4和MMP9的表达进而促进细胞的侵袭、转移[36]。lncRNA对肾癌的侵袭、转移也起着重要的作用。lncRNA MALAT-1可通过miRNA/Ezh2信号轴介导EMT的进展进而促进细胞侵袭、转移[37]。lncRNA PANDAR可通过上调MMP-2表达促进肾癌侵袭、转移[38]。lncRNA HEIRCC可通过上调ZEB1激活EMT进而促进肾癌的侵袭、转移[39]。

6.肾癌的药物治疗耐药：肾癌对化疗不敏感，转移性肾癌的药物治疗以分子靶向药物治疗为主。研究表明分子靶向药物治疗可延长转移性肾癌患者的总生存时间和无进展生存时间。但是分子靶向药物耐药是晚期/转移性肾癌的主要挑战。有研究成功构建了肾癌舒尼替尼耐药株并通过基因芯片检测耐药株和亲本株lncRNA的差异表达，筛选出了一个与舒尼替尼耐药密切相关的lncRNA ARSR。后续实验发现，lncRNA ARSR不仅在耐药株中高表达，其在耐药株分泌的外泌体中也是高表达，lncRNA ARSR转运进入外泌体与hnRNPA2B1作用有关。包裹lncRNA ARSR的外泌体和亲本株细胞共培养后，亲本株对舒尼替尼的耐药性增加，lncRNA ARSR基因敲除后，亲本株的耐药性又得到减弱，表明外泌体源性lncRNA ARSR可以传递肾癌舒尼替尼的耐药性。其机制与lncRNA ARSR通过ceRNA抑制miRNA-34/miRNA-449，解除了其对AXL和c-MET的抑制，进而激活下游的STAT3、AKT、ERK信号通路有关[40]。

四、外泌体源性lncRNA在泌尿系肿瘤临床中的应用

在临床上，外泌体可以从血液、尿液标本中提取，获取方便，对人体创伤性小，简单易行。外泌体囊泡结构的稳定性可以有效避免相关酶对RNA的消化和降解[41]。在膀胱癌中，患者血清外泌体源性lncRNA LNMAT2过表达与较短的生存时间相关，外泌体源性lncRNA LNMAT2可能是膀胱癌淋巴结转移的潜在诊断生物标志物和治疗靶点[17]。正常膀胱组织来源的外泌体通过lncRNA PTENP1抑制膀胱癌的恶性进展，其可作为预测膀胱癌患者生存预后的生物标志物[19]。在前列腺癌中，外泌体源性的miRNA-34、ARV7等生物活性小分子可预测前列腺癌患者对药物的敏感性[31-32]，这些外泌体源性生物标志物的应用有助于前列腺癌的精准治疗。在肾癌中，患者尿液外泌体中AQP1、CD10、Syntenin-1的高表达提示其预后较差[42]。因此，外泌体以及外泌体源性lncRNA在肿瘤的无创性诊断和预测患者预后中可能具有较好的应用前景。

五、总结与展望

外泌体作为一种生物载体，包含lncRNA等多种生物信号分子，在细胞间进行生物信息传递。lncRNA可通过外泌体发挥作用，进而影响肿瘤的侵袭、转移及药物治疗耐药等多种生物学进程。目前，已有较多的研究聚焦于外泌体源性lncRNA对泌尿系肿瘤侵袭、转移和药物治疗耐药等恶性生物学行为的影响，但是大多数研究对侵袭、转移和药物治疗耐药都是独立进行的，较少有研究同时探讨外泌体源性lncRNA对肿瘤侵袭、转移和药物治疗耐药的共同作用。由于肿瘤侵袭、转移和药物治疗耐药有着密切联系，因此挖掘和探究影响该两种恶性生物学行为的外泌体源性lncRNA有重要的科学意义，有助于进一步探明肿瘤的发展机制，为肿瘤的治疗提供新的思路和策略。