房 龍，李 備，王寶龍，趙廷寶*

（1.山東大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，山東濟(jì)南 250012；2.山東大學(xué)附屬山東省立第三醫(yī)院脊柱脊髓外科，山東濟(jì)南 250000）

核糖體（ribosome）于 20世紀(jì)早期被 Claude[1]發(fā)現(xiàn)，但在很長(zhǎng)一段時(shí)間里科學(xué)家們并未將其與惡性腫瘤聯(lián)系在一起。早在核糖體被發(fā)現(xiàn)之前的19世紀(jì)末期，研究觀察到惡性腫瘤細(xì)胞的核仁較正常細(xì)胞的大，隨后巨大的核仁被用于判斷腫瘤細(xì)胞的惡性程度。隨著分子生物學(xué)和組織化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使人們對(duì)核糖體與腫瘤之間的關(guān)系有了進(jìn)一步的認(rèn)知，腫瘤細(xì)胞內(nèi)核仁的變化被認(rèn)為與核仁內(nèi)核糖體的生物合成（ribosome biogenesis,RiBi）有關(guān)，RiBi對(duì)細(xì)胞增殖過(guò)程具有調(diào)節(jié)作用，而控制腫瘤細(xì)胞增殖的各種因子和癌基因產(chǎn)物也會(huì)調(diào)節(jié)RiBi[2]。近年來(lái)，諸多研究熱衷于對(duì)RiBi這一過(guò)程進(jìn)行干預(yù)，從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲的目的。本綜述聚焦于近年來(lái)RiBi與腫瘤治療之間的研究進(jìn)展，對(duì)其相關(guān)機(jī)制、潛在治療靶點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1 RiBi的機(jī)制

在細(xì)胞分裂間期的核仁內(nèi)，核糖體RNA（rRNA）被翻譯、加工、裝配成核糖體亞基，然后被運(yùn)送出核仁用以組成成熟的核糖體[3]。核仁中由特定DNA序列構(gòu)成的區(qū)域被稱作核仁組織區(qū)（nucleolar organizer regions,NORs），分布在所有人類近端著絲點(diǎn)染色體的短臂上。核仁主要由纖維中心（fibrillar center,FC）、致密纖維組分（dense fibrillar component,DFC）、顆粒組分（granular component,GC）三個(gè)區(qū)域構(gòu)成[4]。rDNA與所有和rDNA轉(zhuǎn)錄相關(guān)的因子位于FC，在這里rDNA在RNA聚合酶Ⅰ（RNA polymerasesⅠ,RNA PolⅠ）的作用下轉(zhuǎn)錄合成47S rRNA前體（rRNA precursor 47S），RNA聚合酶Ⅲ（RNA polymerasesⅢ,RNA PolⅢ）合成的5S rRNA也會(huì)聚集在核仁中。在47S rRNA前體合成的過(guò)程當(dāng)中，拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ（topoisomerase I,TopⅠ）、上游結(jié)合因子（upstream binding factor,UBF）、轉(zhuǎn)錄起始因子RRN3、選擇性因子SL1等轉(zhuǎn)錄因子起到了關(guān)鍵作用[5]，新合成的47S rRNA則在DFC被加工。GC中包含與核糖體蛋白（ribosomal protein,RP）裝配在一起的rRNA，用以進(jìn)一步組成40S的小亞基和60S的大亞基。40S小亞基由1條18S rRNA和33種RPs組成，而60S大亞基由28S、5.8S和5S rRNA各一條和47種RPs組成。60S大亞基和40S小亞基從核仁的顆粒組分中遷移至細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，共同組成80S核糖體[6]。

2 RiBi與腫瘤發(fā)生

盡管越來(lái)越多的證據(jù)強(qiáng)調(diào)RiBi在惡性腫瘤細(xì)胞中的作用，但其相關(guān)的分子機(jī)制在近幾年才逐漸明了。腫瘤細(xì)胞中最常見(jiàn)的RiBi調(diào)控點(diǎn)之一就是RNA PolⅠ本身，其參與了47S rRNA前體合成這一關(guān)鍵限速步驟[5]。通常來(lái)講，高度活化的rDNA轉(zhuǎn)錄并不是由于核心RNA PolⅠ轉(zhuǎn)錄裝置發(fā)生了功能獲得性突變或擴(kuò)增，一方面是因?yàn)檎{(diào)節(jié)RNA PolⅠ轉(zhuǎn)錄激活或關(guān)鍵進(jìn)程因子的上游信號(hào)通路發(fā)生了改變（RAS/RAF/ERK、PI3K/AKT/mTOR及PTEN等信號(hào)通路）；另一方面是一些特定的原癌基因或抑癌基因活性發(fā)生了變化（myc、p53等），這些基因表達(dá)的蛋白能夠與rDNA的啟動(dòng)子或轉(zhuǎn)錄裝置直接作用[7]。

原癌基因myc控制著RiBi的多個(gè)步驟。myc直接調(diào)節(jié)多種RPs、RNA元件以及因子的表達(dá)，并參與成熟核糖體亞基從核仁到細(xì)胞質(zhì)的輸送。這些因子的轉(zhuǎn)錄上調(diào)需要輔助因子募集、染色體結(jié)構(gòu)重塑以及三種RNA聚合酶的參與。在UBF和SL1幫助下，myc增強(qiáng)RNA PolⅠ對(duì)編碼5.8S、18S和28S rRNA的rDNA的轉(zhuǎn)錄作用。myc能夠激活5S rRNA的轉(zhuǎn)錄和促進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（transfer RNA,tRNA）穿過(guò)RNA PolⅢ。除此之外，myc還能夠通過(guò)促進(jìn)RNA PolⅡ的轉(zhuǎn)錄來(lái)增加蛋白質(zhì)合成以及激活聚合酶轉(zhuǎn)錄因子ⅢB（transcription factor for polymerase III B,TFIIIB）來(lái)增強(qiáng) RNA PolⅢ的轉(zhuǎn)錄[8]。

p53是最著名的抑癌基因，當(dāng)細(xì)胞暴露在各種應(yīng)激條件下會(huì)激活p53，從而調(diào)節(jié)各種編碼和非編碼基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)胞周期阻滯、凋亡、衰老、代謝改變、DNA修復(fù)等結(jié)果[9]。在這其中，RP-MDM2（mouse double minute,MDM2）-p53信號(hào)通路起重要作用。在正常條件下，未成熟的60S核糖體蛋白L5（RPL5）-60S核糖體蛋白 L11（RPL11）-5S rRNA前體復(fù)合物在核仁中被送入新合成的核糖體內(nèi)。E3泛素蛋白連接酶MDM2能夠介導(dǎo)p53蛋白降解，當(dāng)各種因素使核仁產(chǎn)生應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，RPL5-RPL11-5S rRNA前體復(fù)合物便會(huì)減少參與RiBi，轉(zhuǎn)而與MDM2結(jié)合阻止其降解p53，從而使p53穩(wěn)定表達(dá)以此來(lái)阻止細(xì)胞惡性變和腫瘤進(jìn)展[10]。

3 RiBi相關(guān)因子與潛在的治療靶點(diǎn)

近年來(lái)關(guān)于RiBi在腫瘤中的作用研究為腫瘤的治療提供了新的思路。RiBi包括轉(zhuǎn)錄、rRNA加工、RPs的合成以及核糖體裝配等步驟，這些步驟都是潛在的治療靶點(diǎn)，參與這些過(guò)程的相關(guān)因子在各種惡性腫瘤中的作用機(jī)制也逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

PNO1（partner of NOB1,PNO1）是一種RNA結(jié)合蛋白，在人體中主要與另一種RNA結(jié)合蛋白NOB1（NIN1 binding protein 1,NOB1）形成復(fù)合體，參與18S pre-rRNA的成熟過(guò)程[11]。研究表明PNO1的表達(dá)在肺腺癌（lung adenocarcinoma,LUAD）組織當(dāng)中明顯高于癌旁組織，其受到miR-340-5p的負(fù)性調(diào)節(jié)，當(dāng)PNO1的表達(dá)降低時(shí)能夠抑制Notch信號(hào)通路從而減少LUAD細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[12]。此外，EBF1（Early B cell factor 1,EBF1）也被證實(shí)能夠負(fù)性調(diào)節(jié)PNO1，PNO1表達(dá)的減少降低了18S rRNA、40S和60S核糖體亞基以及80S核糖體的水平，并主要通過(guò)p21/p53通路在結(jié)腸癌中發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用[13]。

HEATR1（HEAT repeat-containing protein 1,HEATR1）主要參與18S rRNA前體的加工，其表達(dá)水平下調(diào)可極大程度抑制RNA Pol I介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄作用，繼而影響RiBi[14]。在非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）當(dāng)中的表達(dá)明顯增高，抑制的表達(dá)能夠通過(guò)減少RiBi來(lái)激活p53，從而進(jìn)一步依靠p53-PUMA-BAX/BCL2信號(hào)通路來(lái)誘導(dǎo)NSCLC細(xì)胞的凋亡[15]。此外，在胃癌細(xì)胞當(dāng)中敲減HEATR1也會(huì)產(chǎn)生類似的抑制生長(zhǎng)作用[16]。然而有研究表明在原發(fā)性胰腺癌中的表達(dá)卻是低水平，并且與不良預(yù)后相關(guān)，下調(diào)的HEATR1會(huì)通過(guò)上調(diào)Nrf2信號(hào)通路誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞的增殖和對(duì)吉西他濱的抵抗[17]，這證明了HEATR1除了影響RiBi相關(guān)過(guò)程之外，也會(huì)通過(guò)其他的環(huán)節(jié)來(lái)影響腫瘤的進(jìn)展。

RRS1（ribosome biogenesis regulator 1,RRS1）主要參與編碼核蛋白的氨基酸以及促進(jìn)60S核糖體亞基的成熟[18，19]。在乳腺癌組織中RRS1一般為高表達(dá)，并與乳腺癌的轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后密切相關(guān)，在乳腺癌細(xì)胞中敲減RRS1的水平能夠通過(guò)RPL5-RPL11-MDM2-p53信號(hào)通路誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡[20]。另有研究發(fā)現(xiàn)RRS1作為miR-598的靶基因，上調(diào)miR-598的表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)RRS1的表達(dá)下調(diào)，對(duì)胃癌細(xì)胞的增殖和遷移產(chǎn)生抑制作用[21]。此外在肝細(xì)胞癌和乳頭樣甲狀腺癌（papillary thyroid carcinoma,PTC）中RRS1也被證實(shí)對(duì)癌細(xì)胞具有上述類似的作用[22，23]，更進(jìn)一步的研究證實(shí)RRS1的表達(dá)水平與PTC的發(fā)病年齡密切相關(guān)。

DDX解旋酶（DEAD-box RNA helicases）家族是一個(gè)高度保守的RNA結(jié)合蛋白家族，其家族成員主要參與RNA合成至降解的各個(gè)環(huán)節(jié)，并有諸多成員已被報(bào)道與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[24]。DDX27主要參與調(diào)控RiBi過(guò)程中rRNA的成熟[25]，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其參與結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移以及預(yù)后中，DDX27能與核仁磷酸蛋白 1（nucleophosmin1,NPM1）相互結(jié)合，從而進(jìn)一步激活NF-κB通路來(lái)促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[26]；在乳腺癌中，DDX27則被證實(shí)與乳腺癌細(xì)胞的干性并導(dǎo)致預(yù)后不良[27]。DDX解旋酶家族中的另一名成員DDX21能夠在ADP-核糖基化過(guò)程中促進(jìn)rDNA轉(zhuǎn)錄，在對(duì)乳腺癌細(xì)胞使用PARP抑制劑后能夠減少DDX21的核仁定位，并減弱其在RiBi、蛋白質(zhì)合成以及細(xì)胞增長(zhǎng)過(guò)程中的發(fā)揮的作用[28]。

從近期的研究可以看出，有多種參與RiBi過(guò)程的因子已被證實(shí)對(duì)惡性腫瘤的進(jìn)展具有重要作用，這些因子具有成為新治療靶點(diǎn)的潛質(zhì)。然而目前研究主要集中在幾類發(fā)病率比較高的腫瘤上，對(duì)于一些發(fā)病率較低、細(xì)胞來(lái)源不同的腫瘤仍鮮有報(bào)道，如在相關(guān)因子與腫瘤之間的關(guān)系有待進(jìn)一步深入研究。

4 RiBi抑制劑

針對(duì)RiBi的藥物研究也取得了一定進(jìn)展。先前已經(jīng)證實(shí)多種傳統(tǒng)化療藥物對(duì)RiBi過(guò)程具有抑制作用，如順鉑、奧沙利鉑和多柔比星等能夠抑制rDNA轉(zhuǎn)錄；喜樹(shù)堿能夠作用于rRNA早期加工；5-氟尿嘧啶和高三尖杉酯堿等則主要作用于rRNA晚期加工[29]。此外有數(shù)種針對(duì)RNA Pol I的選擇性抑制劑被研制并投入臨床試驗(yàn)中，針對(duì)Pol I轉(zhuǎn)錄來(lái)抑制RiBi具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）RNA Pol I具有高度選擇性，其只參與47sRNA的轉(zhuǎn)錄，這就可能避免藥物會(huì)產(chǎn)生抑制其他轉(zhuǎn)錄酶所調(diào)節(jié)基因的副作用；（2）在大多數(shù)腫瘤細(xì)胞中RiBi都會(huì)失調(diào)，這就使得RNA Pol I抑制劑能夠作用于多種惡性腫瘤；（3）在正常的體細(xì)胞中RiBi水平相對(duì)較低，從而令這些正常細(xì)胞不容易受到RNA Pol I抑制劑的影響，增加RNA Pol I抑制劑對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性[30]。

CX-5461是具有代表性的小分子RNA Pol I選擇性抑制劑，主要抑制rRNA的合成以及誘導(dǎo)細(xì)胞的衰老和自噬[31]。目前CX-5461已經(jīng)通過(guò)針對(duì)血液腫瘤的Ⅰ期臨床試驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)CX-5461能夠在患者體內(nèi)安全生效[32]。另外有研究致力于將CX-5461與其他抑制劑或放射治療聯(lián)合應(yīng)用治療不同腫瘤，從新的角度發(fā)掘 RiBi抑制劑的治療潛力[33～36]。

綜上所述，RiBi對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖來(lái)說(shuō)是不可或缺的，同時(shí)也是其重要的限速環(huán)節(jié)。在過(guò)去的數(shù)十年中，隨著對(duì)腫瘤和核糖體之間關(guān)系的研究加深，原癌基因myc和抑癌基因p53及其相關(guān)信號(hào)通路被證明在RiBi中起重要的調(diào)控作用。RiBi貫穿于腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，以RiBi為靶點(diǎn)尋求腫瘤的治療策略成為新的熱點(diǎn)，一方面數(shù)種參與RiBi過(guò)程的因子已經(jīng)被證實(shí)與多種惡性腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲能力密切相關(guān)；另一方面，無(wú)限增殖的腫瘤需要依賴高水平的RiBi，而對(duì)于RiBi來(lái)說(shuō)，RNA Pol I介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄作用是這其中關(guān)鍵的一環(huán)，盡管在傳統(tǒng)的化療藥物中部分藥物能夠起到抑制RNA Pol I的作用，但它們的發(fā)揮受限于其較低的選擇性和較高的藥物毒性，針對(duì)此類問(wèn)題，選擇性RNA Pol I抑制劑被研發(fā)并投入到臨床試驗(yàn)中。此外，將選擇性RNA Pol I抑制劑與其他抗癌藥物合用所產(chǎn)生的效果有待進(jìn)一步研究，多學(xué)科的共同協(xié)作有望為腫瘤的治療開(kāi)辟新的道路。