李春震，馮豪雙，陳 嶺，趙鐵軍

(海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院胸外科，上海 200433)

食管癌是一種惡性程度極高的腫瘤，近年來世界范圍內(nèi)的食管癌病例數(shù)上升明顯，并且我國的食管癌患者數(shù)量最為龐大[1],其中大部分為食管鱗癌(ESCC)。盡管近年來手術(shù)切除作為食管癌的關(guān)鍵治療手段取得了一定進(jìn)展，但由于早期診斷率低、惡性程度高等原因，食管癌患者的5年生存率仍不理想[2]，因此研究有利于實(shí)現(xiàn)早診早治的診療模式和檢測手段極其重要。在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中尋找靶點(diǎn)并進(jìn)行干預(yù)是腫瘤研究的熱點(diǎn)方向之一，該過程中存在的蛋白質(zhì)編碼mRNA和非編碼RNA的異常，尤其是數(shù)量龐大的非編碼RNA引起了研究者的廣泛關(guān)注[3]。非編碼RNA主要包括miRNA、lncRNA及cirRNA等，研究已表明這些RNA在結(jié)直腸癌[4]、胃癌[5]、乳腺癌[6]等腫瘤的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為中發(fā)揮作用，而在食管癌領(lǐng)域這些RNA的功能也在逐步被發(fā)掘。

2011年，SALMENA等[3]提出的ceRNA理論為研究RNA在腫瘤生物學(xué)行為中的作用提供了新的視角。其主要內(nèi)容為：含有相同的miRNA應(yīng)答元件(MREs)的內(nèi)源性RNA分子，主要包括lncRNA、cirRNA、mRNA及假基因轉(zhuǎn)錄物等，可以競爭結(jié)合相應(yīng)miRNA的特定位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控細(xì)胞的生長、增殖和分化等過程。而近年來基于ceRNA理論的食管癌研究取得了一定成果，從RNA-RNA相互作用進(jìn)而調(diào)控下游生物效應(yīng)的層面加深了人類對(duì)食管癌發(fā)生發(fā)展過程的認(rèn)識(shí)，有望為今后食管癌的早期診斷、治療和預(yù)后評(píng)估等方面提供參考。本文就各種類型ceRNA在食管癌的發(fā)生發(fā)展過程中的作用及食管癌ceRNA網(wǎng)絡(luò)的研究情況進(jìn)行綜述。

1 lncRNA作為ceRNA在食管癌中的作用

作為基因組中廣泛存在的一類長度大于200 bp的非編碼RNA，lncRNA具有可順式和反式調(diào)控基因表達(dá)的特點(diǎn)，并且在染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控及影響腫瘤的發(fā)展進(jìn)程等方面的功能備受研究者關(guān)注[7-8]。大量研究證實(shí)了lncRNA失調(diào)與腫瘤的生物學(xué)行為之間的關(guān)系，也證實(shí)了選取lncRNA作為食管癌研究的切入點(diǎn)的可行性。YU等[9]對(duì)79例食管腺癌(EAC)患者的腫瘤組織樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有561個(gè)癌癥相關(guān)lncRNA在EAC中的變化高于正常2倍以上(包括上調(diào)與下調(diào))，其中包括AC007128.1等12個(gè)lncRNAs與總生存期呈負(fù)相關(guān)，而AC004585.1等在內(nèi)的14個(gè)lncRNAs與總生存期呈正相關(guān)。LIU等[10]構(gòu)建ceRNA網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)WDFY3-AS2、AC007128.1等8個(gè)lncRNAs與生存期相關(guān)。SONG等[11]對(duì)食管鱗癌(ESCC)的研究也發(fā)現(xiàn)了1384個(gè)lncRNA的變化，涉及7條上調(diào)mRNA的通路和10條下調(diào)mRNA的通路，影響腫瘤的細(xì)胞分裂周期和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等活動(dòng)。

YU等[9]在研究中發(fā)現(xiàn)lncRNA CYP1B1-AS1和HOTAIR與生存期顯著相關(guān)，又是ceRNA網(wǎng)絡(luò)的重要部分，提示兩者在研究食管腺癌基因及患者預(yù)后方面的重要價(jià)值。HOTAIR是一類研究較多的腫瘤發(fā)生調(diào)節(jié)因子，在食管鱗癌組織中高表達(dá)并與腫瘤進(jìn)展和患者的預(yù)后密切相關(guān)，可作為ceRNA結(jié)合miR-125和miR-143正向調(diào)節(jié)己糖激酶2(HK2)表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮致癌作用[12]。此外，CCL18(癌細(xì)胞分泌的一種趨化因子)可上調(diào)HOTAIR水平，后者靶向作用于miR-130a-5p，導(dǎo)致ZEB1上調(diào)，促進(jìn)食管癌的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)與惡性進(jìn)展[13]。類似的研究也發(fā)現(xiàn)LncRNA UCA1[14]、SPRY4-IT1[15]、TUG1[16]、DANCR[17]、NEAT1[18]、TTN-AS1[19]等也在食管癌組織中明顯上調(diào)并且通過靶向不同的miRNA對(duì)下游效應(yīng)分子產(chǎn)生去抑制作用，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤增殖及預(yù)后惡化。如，LncRNA UCA1作為ceRNA有多個(gè)作用靶點(diǎn)，抑制miR-204對(duì)Sox4 mRNA的降解，抑制miR-498以增加ZEB2表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[14,20]。LncRNA DANCR與miR-33a-5p的相互作用也被發(fā)現(xiàn)，下游分子ZEB1促進(jìn)食管癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，而miR-33a-5p則抑制這種效應(yīng)，但LncRNA DANCR可作為后者的分子海綿進(jìn)而上調(diào)ZEB1的表達(dá)[17]。羧基末端結(jié)合蛋白2(CTBP2)是多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展和侵襲等過程的重要調(diào)控因子，并且在ESCC組織高度表達(dá)，而miR-129可靶向抑制其效應(yīng)，但lncRNA-NEAT1可解除后者的抑制作用，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[18]。lncRNA-XIST通過miR-494/CDK6軸導(dǎo)致食管癌的發(fā)生[21]，隨后YU等[22]通過構(gòu)建模塊化的ESCC和頭頸部鱗癌(HNSCC)的共同ceRNA網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，lncRNA-XIST還可能通過miR-6756-5p/C1QA影響患者預(yù)后，提示了ESCC和HNSCC在分子層面的潛在聯(lián)系。lncRNA Snhg1也是通過減輕miR-338-3p對(duì)原癌基因CST3的抑制效應(yīng)來促進(jìn)細(xì)胞增殖，但lncRNA Snhg1與其他分子海綿的不同之處在于其不可降解[23]。YANG等[24]根據(jù)lncRNA和mRNA表達(dá)譜的差異將ESCC分為2個(gè)亞型，分別與miR-186介導(dǎo)的lncRNA-PVT1及miR-26b介導(dǎo)的lncRNA-LINC00240的失調(diào)有關(guān)，同時(shí)lncRNA-PVT1可以作用于miR-203促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[25]。

基因間長鏈非編碼RNA(LincRNA)作為ceRNA影響細(xì)胞功能的研究也逐漸出現(xiàn)，多條調(diào)控通路顯示了ESCC進(jìn)展中的ceRNA機(jī)制。LINC-ROR可作為miR-145的分子海綿發(fā)揮對(duì)FSCN1的去抑制作用，且LINC-ROR/miR-145/FSCN1通路參與ESCC的侵襲和轉(zhuǎn)移[26]。LINC01518敲除后miR-1-3p水平上調(diào)，進(jìn)而抑制PIK3CA/Akt通路，降低了鱗癌細(xì)胞的致瘤性[27]。LINC00657/miR-615-3p/JunB通路也參與ESCC的侵襲過程，并且LINC00657的上調(diào)可能與其放射抗性有關(guān)，下調(diào)LINC00657可明顯提高放療的敏感度[28]。食管鱗癌患者血漿中LINC00152水平較正常者明顯升高，且其水平與食管癌的TNM分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等相關(guān)，LINC00152/miR-153-3P/FYN通路、LINC01980/miR-190a-5p/MYO5A通路等對(duì)ESCC進(jìn)展的作用也被近期研究所發(fā)現(xiàn)[29-30]。

2 circRNA作為ceRNA在食管癌中的作用

circRNA也屬于非編碼RNA，是一類通過3’端和5’端的共價(jià)連接而形成的閉合環(huán)狀內(nèi)源性RNA分子，以高度的穩(wěn)定和保守性在眾多物種中廣泛存在。circRNA具有可在組織或疾病狀態(tài)下差異表達(dá)、發(fā)揮“miRNA海綿”作用并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程等特點(diǎn)，也在ceRNA網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮調(diào)控miRNA活性的功能[31]。有研究[32-33]發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0006168、circ-HIPK3的表達(dá)與ESCC的TNM分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，兩者均可作為ceRNA結(jié)合miRNA發(fā)揮調(diào)控作用，hsa_circ_0006168結(jié)合miR-100調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表達(dá)，circ-HIPK3通過抑制miR-599進(jìn)而上調(diào)c-myc表達(dá)，最終促進(jìn)ESCC的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。circ-ITCH的特殊性在于其在ESCC的表達(dá)通常較低，但可以通過結(jié)合miR-7、miR-17和miR-214等提高ITCH的水平，進(jìn)而抑制Wnt/β-catenin途徑發(fā)揮抑癌的作用[34]?；熌退幨峭砥谑彻馨┗颊呱媛什患训闹匾蛑?，ZOU等[35]發(fā)現(xiàn)circRNA_001275在順鉑耐藥的ESCC中明顯升高，circRNA_001275可以與miR-370-3p結(jié)合進(jìn)而上調(diào)Wnt7a的表達(dá)，促進(jìn)順鉑耐藥。JIANG等[36]構(gòu)建的circRNA相關(guān)ceRNA網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)有34個(gè)circRNA可結(jié)合64個(gè)相關(guān)miRNA并調(diào)節(jié)94個(gè)mRNA的表達(dá)，涉及的靶基因與腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移等過程密切相關(guān)。

3 假基因作為ceRNA在食管癌中的作用

假基因具有與正常基因相似的DNA序列，但失去了蛋白質(zhì)編碼功能。其功能在以往未能引起足夠的重視，但越來越多的研究[37-38]發(fā)現(xiàn)假基因及其轉(zhuǎn)錄物在腫瘤發(fā)生過程中具有重要調(diào)節(jié)作用。由于假基因轉(zhuǎn)錄物常與同源基因的RNA具備相似MRE，因此可作為ceRNA競爭吸附miRNA發(fā)揮下游調(diào)控效應(yīng)。假基因PTENP1與常見的抑癌基因PTEN對(duì)應(yīng)，PTENP1通過競爭miR-17-5p以減少后者對(duì)細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子(SOCS6)的下調(diào)，進(jìn)而發(fā)揮抑制腫瘤生物活性的作用[39]。腫瘤抑制候選基因2(TUSC2)也是新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，其假基因?yàn)門USC2P，兩者有89%的序列同源并且共享包括miR-17-5p、miR-608等多個(gè)miRNA的結(jié)合位點(diǎn)，TUSC2P同樣可以通過結(jié)合上述miRNA調(diào)節(jié)TUSC2表達(dá)，影響腫瘤的生長和侵襲[40]。食管癌組織中PTENP1、TUSC2P的表達(dá)水平均明顯降低，并且有望作為判斷TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及患者預(yù)后情況的標(biāo)志物。另外，有研究[41]發(fā)現(xiàn)人抑制素基因(PHB)的假基因PHBP1在ESCC中過度表達(dá)，其轉(zhuǎn)錄物可通過與PHB的mRNA直接作用以促進(jìn)PHB的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，雖未發(fā)現(xiàn)miRNA參與該過程，但也為研究ESCC中的RNA調(diào)控機(jī)制提供了新視角。

另外，除了非編碼RNA可以作為ceRNA調(diào)控生物學(xué)功能，具備MRE的蛋白編碼mRNA也能在ceRNA網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用，并且mRNA的MRE主要位于其3’UTR。腫瘤細(xì)胞中具有相同MRE的不同mRNA分子，可通過競爭結(jié)合某種miRNA而相互作用，進(jìn)而對(duì)腫瘤細(xì)胞的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。在乳腺癌[42]、結(jié)直腸癌[43]等腫瘤的研究中有部分mRNA作為ceRNA調(diào)控其他蛋白表達(dá)的報(bào)道，但目前在食管癌研究中鮮有報(bào)道。但SU等[44]發(fā)現(xiàn)在食管癌組織中G6PD的表達(dá)明顯增高，并且G6PD mRNA的3’UTR可以結(jié)合miR-613，逆轉(zhuǎn)miR-613對(duì)基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)的抑制作用。Sun等[45]發(fā)現(xiàn)OTUB1的3’UTR能與miR-542-3p結(jié)合，并且OTUB1的表達(dá)可以穩(wěn)定Snail，而當(dāng)miR-542-3p過表達(dá)時(shí)Snail也降低，但這些過程是否存在ceRNA機(jī)制目前尚不清楚。

4 ceRNA網(wǎng)絡(luò)與食管癌分子標(biāo)志物研究

基于ceRNA理論的RNA分子間的相互作用以調(diào)控腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為的研究為食管癌的診斷和預(yù)后評(píng)估提供了一個(gè)新的思路。既往所建立的多是基于單一RNA分子的預(yù)測模型，可能在一定程度上限制了應(yīng)用效果。如前文所述，多種lncRNA、circRNA等與miRNA及下游的效應(yīng)分子構(gòu)成促進(jìn)或抑制腫瘤進(jìn)展的調(diào)控通路，與腫瘤分期及患者預(yù)后等存在明顯關(guān)聯(lián)。SHI等[46]建立的基于多類型RNA的ESCC預(yù)后評(píng)分系統(tǒng)中，納入包括LINC01068、miR-552-5p、MLIP等多種RNA分子，以及LAN等[47]建立的mRNA-lncRNA預(yù)后評(píng)估模型，均顯示出較單一類型RNA預(yù)測模型更優(yōu)的效果。他們雖然未深入研究這些RNA之間的相互作用，但是提示了利用多種RNA進(jìn)行預(yù)后評(píng)估的可行性。CHEN等[48]發(fā)現(xiàn)以hsa-miR372為中心的mRNA-CADM2/lncRNA-ADAMTS9 AS2及以hsa-miR145為中心的mRNA-SERPINE/lncRNA-PVT1在食管癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用，并且聯(lián)合檢測以上ceRNAs能提高診斷的準(zhǔn)確率。YU等[9]構(gòu)建的EAC-ceRNA網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)了包括AC007128.1等在內(nèi)的12個(gè)lncRNAs與總生存期呈負(fù)相關(guān)，而AC004585.1等在內(nèi)的14個(gè)lncRNAs與總生存期呈正相關(guān)。類似地，LIU等[10]發(fā)現(xiàn)WDFY3-AS2、AC007128.1等8個(gè)lncRNAs與患者預(yù)后相關(guān)。

豐富的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)使ceRNA網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合應(yīng)用范圍得以延伸，研究者可從更多角度篩選有預(yù)測價(jià)值的分子標(biāo)志物。GUAN等[49]聯(lián)合ceRNA和DNA甲基化相關(guān)基因構(gòu)建了食管癌分子標(biāo)志物篩選模型，認(rèn)為RNF217-AS1、HCP5、ZFPM2-AS1和HCG22是與ESCC患者預(yù)后相關(guān)的關(guān)鍵lncRNA。SHAO等[50]構(gòu)建了ESCC組織的ceRNA網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了與新輔助放化療敏感度相關(guān)的5個(gè)關(guān)鍵miRNA(miR-520a等)、12個(gè)lincRNA(APCDD1L-AS1等)以及5個(gè)重要轉(zhuǎn)錄因子(BMP4等)

5 總結(jié)與展望

食管癌的惡性程度高、轉(zhuǎn)移進(jìn)展快及預(yù)后差等特點(diǎn)都提示了開展有利于食管癌的早期診斷和干預(yù)相關(guān)研究的必要性。從影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程的分子通路中尋找干預(yù)靶點(diǎn)是重要的研究方向。ceRNA理論揭示了RNA通過競爭結(jié)合miRNA實(shí)現(xiàn)相互作用并調(diào)控下游多種生物效應(yīng)，進(jìn)而影響腫瘤進(jìn)程的新機(jī)制。近期眾多研究證實(shí)了多種RNA分子如lncRNA、circRNA等作為ceRNA調(diào)控食管癌的生長、侵襲等生物學(xué)過程，一方面顯示這些分子具有一定的預(yù)后提示意義，更重要的是提供了潛在的治療靶點(diǎn)。利用生物信息學(xué)方法構(gòu)建ceRNA網(wǎng)絡(luò)篩選與食管癌預(yù)后相關(guān)的RNA分子標(biāo)志物也具有極大的前景。但目前的研究仍存在一定不足，如腫瘤的發(fā)生發(fā)展涉及的RNA及作用通路眾多，當(dāng)前研究仍處于起步階段，仍需要大量深入和補(bǔ)充；體外或動(dòng)物模型的干預(yù)實(shí)驗(yàn)所取得的成果需要長時(shí)間臨床轉(zhuǎn)化；ceRNA網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測靶點(diǎn)還需要進(jìn)一步驗(yàn)證等。隨著未來研究的深入，ceRNA及其網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建有望在食管癌的診斷和治療中發(fā)揮更重要的作用。