外泌体IncRNA在肺癌中的研究进展
时间：2023-06-16 12:25:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
王嘉琪 岳红梅,2 谢莹莹 魏雅倩 宋佩佩 刘南玉 魏继芳
肺癌为起源于支气管黏膜或腺体的恶性肿瘤，是全球范围内导致癌症相关死亡的主要原因。国际癌症机构最新发布的GLOBOCAN数据显示，2020年，全球估计新发癌症患者19292789例，其中，肺癌的发病率达11.4%，排名第二，与排名第一的乳腺癌仅相差0.3个百分点；
同时，肺癌死亡数占所有癌症死亡数的18%，高居第一，近乎是位于第二的结直肠癌死亡占比的2倍。尤其在男性患者中，肺癌的发病率和死亡率均位居榜首[1]。尽管早期非小细胞肺癌(Non-small Cell Lung Cancer，NSCLC)可以通过手术治愈，不过有50%以上接受手术治疗的NSCLC患者会在5年内复发。除此之外，由于临床上缺乏高特异性的诊断标志物，高达70%的患者确诊时已是晚期，无法手术治疗。因此，肺癌的诊治是肿瘤学领域的主要挑战之一。
外泌体是机体包括肿瘤细胞在内的大多数细胞分泌的直径30～150nm的细胞外囊泡，其通过携带和传递如MicroRNA (miRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)、蛋白质等重要的信号分子，介导细胞与组织间或细胞间的物质运输和信号传递。近年来大量研究表明，外泌体miRNA通过控制信号通路基因的表达，参与肿瘤转移、肿瘤免疫调节、肿瘤血管生成及调节肿瘤耐药，影响肺癌的发生发展，为肺癌临床诊治提供了新思路。然而，外泌体miRNA数量有限且表达缺乏特异性，限制了其在生物标志物中的广泛应用[2]。越来越多的证据表明，外泌体IncRNA在包括疾病诊断、疾病的发生发展中具有显著的潜力[3-4]。
lncRNA长度超过200bp，具有信号传导、引导核糖核蛋白复合物和分子诱导等多种功能，但是由于其缺乏蛋白编码能力[5]，且只有少数具有特定的功能，多年来未受到足够重视。直到近几年，lncRNA成为了一个新兴的研究热点，许多研究者发现lncRNA在某些生理情况及包括COPD、哮喘、肿瘤等众多疾病中发挥重要作用[6]，尤其在肿瘤中，lncRNA通过染色质重塑和组蛋白修饰，表观遗传学修饰或通过“海绵”效应抑制miRNA，或与启动子与转录因子结合从而干扰下游基因的表达，通过多种方式参与癌细胞的发展过程[7]。且与miRNA相比，它表现出更好的组织特异性。这些特点使它成为肿瘤新的潜在生物标志物。因此，本文将重点介绍外泌体lncRNA在肺癌诊疗中的最新研究进展。
目前为止，肺癌无法根治主要原因是肿瘤细胞的侵袭性和远处转移，这均与上皮间质转化(Epithelial-mesenchymaltransition，EMT)密切相关。EMT是发生在生理或病理情况下的、具有极性的上皮细胞向具有移行能力的间充质细胞发生转化的现象。在早期肿瘤转移过程中，肿瘤细胞驱动EMT获得间充质细胞的特征，并伴随着跨越基底细胞和血管内皮细胞层的迁移能力，从而促进肿瘤转移[8]。转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)是最重要的EMT诱导因子之一，与相应的膜受体相互作用，激活各种EMT相关信号通路下游蛋白，进而促进肿瘤细胞的转移潜能[9]。既往研究表明，TGF-β介导的外泌体miRNAs调控肺癌细胞的迁移和侵袭。近年来，大多数学者发现TGF-β介导的外泌体lncRNA，同样与肿瘤的侵袭和转移过程密切相关，Wu等[10]发现TGF-β介导的NSCLC来源的外泌体Inc-MMP2-2通过上调波形蛋白和N-cadherin表达，减少E-cadherin表达，促进基质金属蛋白酶2(matrix Metallopeptidase 2,MMP2)表达水平，进而调控肺癌细胞向血管的迁移和侵袭。Zhang R.等[11]发现肺癌患者中血清外泌体MALAT-1可以使cyclinD1、cyclinD2和CDK的表达上调，促进细胞周期进展、减少细胞凋亡导致肺癌细胞的增殖和转移，且MALAT-1水平与肺肿瘤分期和淋巴转移呈正相关。此外，PI3K/AKT是恶性肿瘤中极其重要的分子通路之一，广泛参与调节细胞增殖、分化、凋亡和迁移等。据报道，巨噬细胞中的一种具有磷脂酶活性的肿瘤抑制基因——M2极化同系物(PTEN)参与调控PI3K和AKT磷酸化，在肺癌血管生成中起关键作用[12]。对此Cheng等[13]体外实验研究表明，低水平肺癌细胞源性的外泌体生长抑制特异性基因5(IncRNA GAS5)可以通过竞争性结合miR-29-3p，调节PTEN表达，影响人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中PI3K和AKT磷酸化，促进HUVEC的增殖，抑制凋亡，进而导致肺癌血管的生成。Mao等[14]也发现富含FOXD3AS1的外泌体通过与ELAVL1相互作用激活PI3K/Akt信号通路，促进肺癌细胞增殖、侵袭。
早诊断可以显著提升肺癌患者的5年生存率、降低转移风险、延长生存期，与疾病的预后密切相关。然而，早期诊断标志物的不足是导致肺癌患者预后不良的主要原因。现积累的证据表明，外泌体lncRNAs可作为肺癌诊断的有前途的生物标志物。如血清外泌体生长抑制特异性基因5(lncRNA GAS5)是最近发现的一种肿瘤抑制因子，涉及多种癌症，如乳腺癌、前列腺癌、肺癌和结直肠癌。研究发现NSCLC患者GAS5的表达水平低于健康受试者，低lncRNA GAS5表达使肿瘤细胞增殖能力增强，进而促进肿瘤进展[15]，且有新的研究证据显示GAS5水平与NSCLC的TNM分期和肿瘤大小有关，晚期NSCLC患者的血清外体GAS5表达低于早期NSCLC患者。相关ROC曲线分析表明，外泌体GAS5诊断NSCLC的AUC、敏感性和特异性分别为0.857%、85.94%和70.00%。当血清外泌体GAS5与临床指标CEA结合时，AUC提高至0.929。而且这种血清生物标志物(AUC 0.822，敏感性63.16%，特异性80.00%)在检测早期NSCLC方面也显示出比CEA(AUC 0.718，敏感性50.37%，特异性85.00%)更好的诊断能力[16]。另一项研究显示外泌体IncRNA SOX2-OT在肺鳞状细胞癌(Lung Squamous Cell Carcinoma,LSCC)患者中显著上调，研究中作者评估了SOX2-OT在鉴别LSCC和非LSCC中的诊断价值，报道其AUC为0.82，敏感性和特异性分别为0.76和0.73。同样，外泌体SOX2-OT水平与肿瘤大小、TNM分期和淋巴结转移显着相关[17]。Zhang R.等研究报道，血清外泌体lncRNA MALAT-1在NSCLC患者中高表达，ROC曲线显示，当检测血清外泌体MALAT-1作为NSCLC的诊断生物标记物时，其AUC、敏感性和特异性分别为0.703、0.601和0.809[11]。最后，外泌体lncRNA OGFRP1被证实在NSCLC的患者中亦明显升高，ROC曲线分析发现在NSCLC的早期诊断中，其诊断的灵敏性、特异性和准确性分别为0.905、0.869、0.939，显著高于CEA[18]。
目前，对于晚期丧失手术机会的肺癌患者，放、化疗和靶向治疗为其带来了新的希望，已成为NSCLC精准医学的新方向，但是几乎所有接受靶向药物治疗的NSCLC患者最终均不可避免出现获得性耐药现象。到目前为止，越来越多的证据表明，外泌体IncRNA通过调控相关信号通路的基因表达及通过与miRNAs相互作用，参与了肺癌细胞的获得性耐药。如研究[19-20]发现，敏感的肿瘤细胞摄取外泌体lncRNA RP11-838N2.4和lncRNA H19后可导致这些受体细胞分别对厄洛替尼和吉非替尼产生耐药性。Mao等[14]研究表明外泌体IncRNA FOXD3AS1可抑制由5氟尿嘧啶(5-FU)引起的细胞凋亡，增加癌细胞对5-FU耐药。Chen等研究[21]观察到，在吉非替尼耐药的NSCLC细胞中存在UCA1/miR-143/FOSL2轴。外泌体IncRNA尿路上皮癌相关基因1(UCA1)在耐吉非替尼的NSCLC细胞系中显著上调，通过miR-143/FOSL2轴促进NSCLC细胞对吉非替尼的耐药。Sun等[22]研究发现在小细胞肺癌组织中过度表达的癌细胞相关成纤维细胞(CAF)衍生的外泌体lncRNA母系表达基因3(MEG3)通过miR-15a-5p/CCNE1轴促进SCLC细胞的转移、增强SCLC对顺铂的耐药性。
此外，巨噬细胞在癌细胞的耐药中亦发挥重要作用，它是一组异质性免疫细胞群，是肿瘤浸润性免疫细胞的主要群体之一，可分化为两种不同类型，包括M1巨噬细胞和M2巨噬细胞。在肿瘤微环境中，巨噬细胞表现出M2样表型，定义为肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)，TAM是微环境中肿瘤进展的主要参与者和协调者。研究显示[23]，高M2/M1巨噬细胞比率有助于癌细胞的增殖、转移、侵袭和耐药性。Zhou等[24]发现NSCLC细胞通过靶向调控miR-627-3p/Smads信号通路，将癌细胞衍生的外泌体IncRNA SOX2重叠转录本(SOX2-OT)转移到巨噬细胞中，从而促进巨噬细胞M2极化，导致M2/M1巨噬细胞比率失调，增强自身EGFR-TKIs耐药性。Deng等[25-26]进行的一系列研究表明M2XI型TAM衍生的外泌体lncRNA MSTRG.292666.16可能通过MSTRG292666.16/miR-6836-5p/MAPK8IP3轴促进NSCLC细胞对奥西替尼的耐药性，并且在肿瘤细胞耐药性传播中发挥关键作用。Zhang F.等[27]研究发现对放疗耐受的肺癌组织中M2巨噬细胞源性外泌体IncRNA AGAP2-AS1表达增加，其通过下调miR-296和过度表达NOTCH2来增强肺癌的放射免疫耐受。最近研究[28]表明，外泌体IncRNA SNHG7亦通过多种途径诱导肺腺癌细胞对多西他赛产生耐药性。首先，外泌体IncRNA SNHG7通过募集人类抗原R(HuR)以稳定自噬相关基因5(ATG5)和自噬相关基因12(ATG12)来诱导肺腺癌细胞中的自噬；
其次，外泌体SNHG7通过募集Cullin4A触发巨噬细胞M2极化，促进PTEN泛素化并激活PI3K/AKT通路，通过诱导肺腺癌细胞自噬和促进巨噬细胞M2极化来促进肺腺癌细胞对多西他赛的耐药性。最后，他们发现对多西他赛耐药的肺腺癌细胞可以通过分泌外泌体SNHG7来促进亲本肺腺癌细胞对多西他赛的耐药性。
肿瘤微环境(tumor microenvironment ，TME)是一个由成纤维细胞、免疫细胞、内皮细胞、基质细胞和细胞外基质组成的高度动态的复杂环境。在肿瘤的发生发展过程中，TME与肿瘤细胞的相互作用介导了肿瘤细胞的免疫耐受，从而影响了免疫治疗的临床效果。现有研究表明外泌体IncRNA可以通过影响肿瘤微环境中免疫细胞的功能，介导肿瘤细胞发生免疫逃逸，从而调控肺癌的发生发展。Jiang等[29]研究发现， CAF衍生的外泌体IncRNA OIP5-AS1通过抑制miR-142-5p的表达，减弱了miR-142-5p对PD-L1的抑制作用，使PD-L1表达上调，抑制单个核细胞诱导的肺癌细胞杀伤能力。最近也有研究显示[30]，PD-1与免疫细胞上的PD-L1受体相互作用，导致T淋巴细胞凋亡，导致免疫逃逸。此外，研究[31]发现在发生转移或者KRAS突变的肿瘤组织中，外泌体IncRNA PCAT-1的表达显著上调，上调的外泌体lncRNA PCAT-1在肿瘤微环境中通过增加肺组织中免疫抑制性micrornasmiR-182/miR217的表达来调节KRAS相关的化疗耐受性，与肺癌患者生存率降低和预后不良密切相关。下调PCAT-1可诱导T细胞募集和激活IL-13/IL-33介导的途径，抑制CAF介导的基质成纤维细胞激活导致的肿瘤转移，增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性并影响肿瘤免疫细胞微环境。
近年来，在大量研究的基础上已证实外泌体lncRNAs作为基因表达的调控因子，介导细胞间通讯，通过特定机制参与多种疾病的发生发展。尤其在肺癌的早期诊断、肿瘤细胞的转移、耐药及免疫调节中具有重要的临床价值。此外，其在肺癌的预后和为耐药患者开发耐药增敏剂方面的研究也正在进行中，如：Zhang F.等[27]发现在肺癌患者中外泌体LncRNA AGAP2-AS1高表达，则其OS和PFS较低，提示预后不良。Sun等[22]发现顺铂耐药的肺癌患者中，miR-15a-5p的高表达或CCNE1的低表达均逆转了外泌体IncRNA MEG3过度表达对SCLC化疗耐药性和细胞转移的促进作用，因此提示MEG3/MiR-15a-5p/CCNE1轴可能为提高SCLC患者顺铂化疗的临床疗效提供一种新的潜在治疗策略。总之，上述各种研究发现可以为未来如何提高诊断和治疗肺癌的效率提供一些独到的想法。然而，目前关于外泌体lncRNAs在肺癌中作用的研究进展仅限于基础研究，暂时几乎没有相关研究报告表明，这些研究结果已应用于临床试验中的新药发现或临床治疗。因此，还需进一步的研究来阐述肿瘤中IncRNA、miRNA等相关作用机制，为对肿瘤患者提供早期、有针对性的临床干预创造条件，同时解决患者治疗期间放化疗耐药性和其他癌症相关治疗问题。
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