外泌体长链非编码RNA 在非小细胞肺癌中的研究进展△

刘小旋，徐保彬，王丽娜，张黎明，厉杨

1济宁医学院临床医学院，山东 济宁 272000

济宁医学院附属医院2胸外科，3医学研究中心，山东 济宁 2720000

目前，肺癌仍然是全球恶性肿瘤死亡的主要原因[1]。统计数据显示，男性肺癌的发病率和病死率均居所有恶性肿瘤首位；女性肺癌的发病率仅次于乳腺癌，居第二位，病死率居第一位[2-3]。肺癌可分为小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），其中NSCLC 约占全部肺癌类型的85%[4]。目前临床对肺癌的发病机制尚不明确，探讨肺癌的发病机制成为临床亟待解决的问题。

外泌体是细胞衍生的纳米囊泡，直径30～150 nm，包含核酸、蛋白质和脂质等组分。外泌体可进行细胞间通信并激活靶细胞中的信号通路，参与机体的病理生理过程。目前对于外泌体与肺癌发生发展机制的研究主要集中于肺癌细胞增殖、侵袭和耐药性等方面。长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一类长度超过200 个核苷酸且不编码蛋白质的RNA，参与X 染色体沉默、染色质修饰、转录激活及核内运输等多种重要过程，与肺癌的发生、发展和耐药性等密切相关[5-7]。本文总结外泌体lncRNA 与肺癌细胞增殖、转移、耐药性和生物标志物等方面的研究进展，以期为肺癌的治疗提供新的思路和方向。

1 外泌体lncRNA 在肺癌中的作用

1.1 外泌体lncRNA 在肺癌表观遗传学中的作用

表观遗传学是指在所研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达发生可遗传的变化。表观遗传的机制包括组蛋白修饰、DNA 甲基化、基因沉默、非编码RNA 调控及RNA 编辑等，在肿瘤细胞增殖、转移和耐药等方面发挥重要作用[8]。

Zang 等[9]研究发现，在NSCLC 中外泌体传递的lncRNA 泛素折叠修饰因子结合酶1（ubiquitinfold modifier conjugating enzyme 1，UFC1）可下调磷酸酶张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）的表达，进而促进肺癌细胞增殖、侵袭和迁移[10]，这种改变可以通过zeste 2 多梳抑制复合物2 亚基增强子（enhancer of zeste 2 polycomb repressive complex 2 subunit，EZH2）介导的表观遗传来实现。研究发现，lncRNA UFC1 可直接与EZH2的增强子相结合，同时募集EZH2 至PTEN的启动子区域，促进组蛋白H3 中的27 位赖氨酸甲基化，进而抑制PTEN的表达，最终促进肺癌的发生发展。目前，表观遗传学的发展已取得了重大突破，有望为肺癌的治疗提供新的方向，但对其分子机制的研究仍需进一步探讨。

1.2 外泌体lncRNA 在肺癌血管生成中的作用

肿瘤新生血管生成为肿瘤细胞的生长和增殖提供了必需的营养物质，是肿瘤细胞得以存活的关键。在缺氧或低氧条件下，肺癌细胞可释放相关调控因子，如表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）和基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等，促进新生血管生成[11]。Cheng 等[12]研究发现，肺癌来源的外泌体lncRNA 生长特异抑制物5（growth arrest specific 5，GAS5）在肺癌组织中低表达。高表达的GAS5 能够抑制人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cell，HUVEC）的增殖和新生血管生成，这一改变可以通过GAS5 与PTEN 竞争性结合微小RNA（microRNA，miRNA）-29-3p 并 上 调PTENmRNA 和PTEN 蛋白的表达，进而抑制HUVEC 中磷脂酰肌醇-3-羟激酶（phosphoinositide 3-hydroxy kinase，PI3K）和蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）的磷酸化水平来实现。研究发现，lncRNA p21 是由肿瘤蛋白p53 和缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）激 活的lncRNA。缺氧时，NSCLC 细胞来源的外泌体lncRNA p21 可促进血管内皮细胞增殖，增强肿瘤细胞对内皮细胞的黏附[13-14]。由此可见，外泌体作为细胞间的介质，可在肺癌细胞与内皮细胞之间定向转移血管生成因子，促进肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中新生血管生成。

1.3 外泌体lncRNA 在肺癌细胞侵袭和转移中的作用

肿瘤细胞的侵袭和转移是晚期肺癌患者面临的主要问题。尽管EGFR-酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor，TKI）和间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）抑制剂等在肺癌治疗中取得了重大进展，但由于确诊时超过50%的患者已存在转移，患者的预后仍然较差。

骨是NSCLC 的常见转移部位，肺癌的骨转移可对患者的生存和生活质量造成严重影响[15-16]。Ni 等[17]研究发现，外泌体lncRNA SOX2 重叠转录本（SOX2 overlapping transcript，SOX2-OT）在发生骨转移NSCLC 患者中的表达上调且与患者的不良预后相关。外泌体lncRNA SOX2-OT 通过调控下游基因Ras 相关的C3 肉毒素底物1（Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1，RAC1）的表达来发挥竞争性内源性RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA）的作用，抑制成骨细胞分化并促进肿瘤细胞骨转移。

脑转移是晚期NSCLC 患者的主要问题，在肺癌脑转移过程中，血脑屏障（blood brain barrier，BBB）的通透性明显增加[18]。Wu 等[19]研究发现，lnc-MMP2-2 在转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）介导的外泌体中高度富集。研究表明，TGF-β1 介导的肺癌A549 细胞衍生的外泌体，可促进内皮-间质转化（endothelial-tomesenchymal transition，EndoMT），增加人脑微血管内皮细胞（human brain microvascular endothelial cell，HBMEC）单层通透性，并下调整合素膜蛋白和VE-钙黏蛋白（VE-cadherin）的表达，进而增加BBB的通透性并促进NSCLC 的脑转移[20]。Geng 等[21]研究发现，源自NSCLC 脑转移细胞的外泌体lncRNA LINC01356 可以通过下调整合素膜蛋白、紧密连接蛋白和N-钙黏蛋白（N-cadherin）的表达，促进BBB 的重塑。同时在体外BBB 模型中沉默LINC01356的表达可显著抑制肺癌细胞的侵袭能力。

外泌体作为细胞间的调节剂，在肺癌细胞侵袭过程中发挥至关重要的作用。外泌体lncRNA 有望揭示肺癌细胞的转移机制，为肺癌的治疗提供新的思路。

1.4 外泌体lncRNA 在肺癌耐药性中的作用

耐药性产生是肺癌患者预后不良的主要原因之一。近年来，分子靶向治疗和免疫治疗受到许多学者的关注。目前，以EGFR-TKI 和铂类为基础的化疗方案已成为NSCLC 患者的常用治疗方案。但分子靶向药物的耐药性已成为改善晚期肺癌患者预后的主要障碍[22]。因此，需要进一步确定肺癌细胞的耐药机制，以改进肺癌治疗方法并提高患者的生存率。

Lei 等[23]研究发现，外泌体lncRNA H19 在吉非替尼耐药的HCC827 和HCC4006 细胞系中高表达。敲低H19 的表达可促进吉非替尼诱导的HCC827R 细胞的核凋亡，这一改变可以通过核内不均一性核糖核蛋白A2B1（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A2B1，hnRNPA2B1）的介导来实现。hnRNPA2B1 可以通过与H19 的5'末端区域的特定基因序列（-GGAG-）结合控制RNA 包裹到外泌体中，进而抑制NSCLC 细胞对吉非替尼的耐药性。同时，Pan 等[24]研究显示，血清外泌体lncRNA H19 的表达在厄洛替尼耐药的A549 和HCC827细胞中表达上调，并通过调节miRNA-615-3p与自噬相关蛋白（autophagy-related protein，ATG）7 的3'非翻译区（3'-untranslated region，3'-UTR）野生型相结合，从而上调ATG7 的表达，增强肺癌细胞对厄洛替尼的耐药性[25]。Mao 等[26]研究发现，PI3K/AKT通路的激活与5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）的耐药相关。外泌体lncRNA 叉头框蛋白D3 反义RNA1（forkhead box D3 antisense RNA 1，FOXD3-AS1）作为ceRNA 可上调ELAV 样RNA 结合蛋白1（ELAV like RNA binding protein 1，ELAVL1）的表达，促进PI3K/AKT 磷酸化，最终增强肺癌细胞对5-FU 的耐药性。Zhang 等[27]研究发现，外泌体lncRNA 小核仁RNA 宿主基因7（small nucleolar RNA host gene 7，SNHG7）在多西紫杉醇耐药细胞中高表达。外泌体lncRNA SNHG7 可以通过诱导ATG5 和ATG12 表达促进细胞自噬，并通过PI3K/AKT 通路促进M2 型巨噬细胞极化，最终增强肺腺癌细胞对多西紫杉醇的耐药性。

分子靶向治疗是肿瘤治疗的重要手段，但耐药性是肺癌治疗的重大挑战。上述研究表明，肿瘤来源的外泌体在耐药性传递过程中起到非常重要的作用，有望为肺癌治疗提供新的方向。

2 外泌体lncRNA 在临床中的应用

外泌体lncRNA 在肺癌细胞增殖、转移、耐药性等方面有重要作用，表明外泌体lncRNA 在临床应用中有巨大潜力。临床上使用的肺癌生物标志物，如细胞角质蛋白19 片段抗原21-1（cyto-keratin 19 fragment antigen 21-1，CYFRA21-1）和癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA），往往表现出较低的诊断灵敏度和特异度。外泌体作为细胞内源性的小囊泡，在脂质双层膜的保护下不会轻易被降解，同时还具有细胞间信号传递的功能，有潜力成为新的肺癌诊断标志物。

2.1 外泌体lncRNA 作为肺癌诊断的生物标志物

早期诊断是肺癌患者治疗和预后改善的关键。多种研究表明，外泌体lncRNA 具有成为肺癌早期诊断标志物的潜力。Xiong 等[28]研究发现，肺癌患者血清外泌体LINC00917 的表达高于健康对照者。LINC00917 诊断模型诊断肺癌的受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线的曲线下面积（area under the curve，AUC）为0.811，且诊断早期肺癌的AUC 为0.773，诊断晚期肺癌的AUC 高达0.907，具有良好的诊断价值。Tao 等[29]研究发现，肺癌患者血清外泌体TGF-β诱导的lncRNA（TGF-β induced lncRNA，TBILA）和AGAP2反义RNA1（AGAP2 antisense RNA 1，AGAP2-AS1）的表达均高于健康对照者。TBILA、AGAP2-AS1和CYFRA21-1 联合检测诊断肺腺癌的AUC 为0.815，诊断肺鳞状细胞癌的AUC 为0.895，诊断价值均较高。Teng 等[30]采用定量逆转录聚合酶链反应（quantitative reverse transcription- polymerase chain reaction，qRT-PCR）检测肺鳞状细胞癌患者和对照者的lncRNA 水平，结果显示，肺鳞状细胞癌患者血浆中外泌体lncRNA SOX2-OT的表达上调，其诊断肺鳞状细胞癌的AUC 为0.815，灵敏度为76.00%，特异度为73.17%。随着研究进展，多种外泌体lncRNA 如LINC01125[31]、GAS5[32]、RP5-977B1[33]、生长停滞特异性蛋白6 反义RNA1（growth-arrestspecific protein 6 antisense RNA 1，DLX6-AS1）[34]和HOX 转录物反义RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）[35]等相继被证实在肺癌诊断中具有一定的临床价值，具有成为肺癌诊断生物标志物的潜能。

2.2 外泌体lncRNA 作为肺癌预后的生物标志物

肺癌的预后是肿瘤治疗的关键，寻找有效改善患者预后的方法是目前亟待解决的问题。Rao等[36]发现，血浆外泌体HOXD 反义生长相关lncRNA（HOXD antisense growth-associated lncRNA，HAGLR）表达上调的肺癌患者的总生存率较低，且与淋巴结转移和肿瘤分期显著相关。Han 等[37]研究表明，NSCLC 患者的血清外泌体lncRNA 小核仁RNA 宿主基 因15（small nucleolar RNA host gene 15，SNHG15）表达明显高于肺良性病变患者和健康对照者，其高表达与患者较低的生存率相关，可以作为总生存期的独立预后指标。Min 等[33]研究发现，NSCLC 患者中外泌体lncRNA RP5-977B1 水平高于健康对照者；通过RP5-977B1 表达的中位临界值分层发现，RP5-977B1 水平较高患者的总生存期短于RP5-977B1 水平较低的患者（P﹤0.05），表明外泌体lncRNA RP5-977B1 具有预测NSCLC 患者预后的潜力。有研究证实，外泌体LINC00917[28]和LINC01125[31]高表达均与肺癌患者的预后不良密切相关。因此，外泌体lncRNA 可作为评估肺癌患者预后的生物标志物。

3 小结与展望

本文论述了外泌体lncRNA 在肺癌细胞增殖、转移、血管生成、耐药性中的作用以及作为生物标志物的可能性，为肺癌的诊断和治疗提供了理论基础。但外泌体lncRNA 仍有待深入研究，作用机制尚未完全明了，且目前外泌体lncRNA 的研究多来源于细胞和动物水平，还需要大量的临床试验进行验证。因此，外泌体lncRNA 的作用机制及临床应用还需要不断探索，以期为肺癌的临床诊断、治疗及预后评估提供有力帮助。