非編碼RNA在胃腸間質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院胃及軟組織外科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

非編碼RNA在胃腸間質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

王春萌，陳杰，師英強(qiáng)

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院胃及軟組織外科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

胃腸間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumor，GIST)是消化道最常見的間葉源性腫瘤，發(fā)病原因主要是由于原癌基因受體酪氨酸激酶或血小板衍生生長因子受體基因活化突變。分子靶向治療藥物甲磺酸伊馬替尼是抑制KIT、血小板衍生生長因子受體α多肽(platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRA)基因酪氨酸激酶活性的藥物，其能有效治療進(jìn)展期GIST。但是，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，甲磺酸伊馬替尼在治療GIST過程中存在原發(fā)性耐藥和繼發(fā)性耐藥。隨著近年來對非編碼RNA的生理功能和作用機(jī)制的深入研究，使人們逐步認(rèn)識(shí)到非編碼RNA對基因表達(dá)的廣泛調(diào)控作用，其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥等過程中扮演著重要角色。研究非編碼RNA有可能為探討GIST發(fā)病及耐藥機(jī)制提供新的思路和方向。

胃腸間質(zhì)瘤；甲磺酸伊馬替尼；非編碼RNA

胃腸間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumor，GIST)是消化道最常見的間葉源性腫瘤，起源于Cajal間質(zhì)細(xì)胞，主要發(fā)生于胃和小腸，偶有發(fā)生于腹膜后、網(wǎng)膜和腸系膜，約占全部胃腸道惡性腫瘤的2.2%(1%～3%)［1］。目前認(rèn)為，GIST的發(fā)病原因主要是由于原癌基因受體酪氨酸激酶KIT或血小板衍生生長因子受體α多肽(platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRA)基因活化突變，下游信號通路異常激活，細(xì)胞增殖過度、凋亡受到抑制并轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞所致［2］。根據(jù)基因突變類型，胃腸道間質(zhì)瘤大致分成KIT突變型(80%～85%)、PDGFRA突變型(5%～10%)和野生型(10%)［3-5］。這些為引入分子靶向治療藥物甲磺酸伊馬替尼提供了理論基礎(chǔ)。甲磺酸伊馬替尼是抑制KIT、PDGFRA基因酪氨酸激酶活性的藥物，能有效治療進(jìn)展期GIST，并取得非常滿意的療效［6］。但是，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，甲磺酸伊馬替尼在治療GIST過程中存在原發(fā)性耐藥和繼發(fā)性耐藥，且耐藥機(jī)制復(fù)雜。因此，單靠靶向KIT抑制劑不能使所有的GIST患者獲益，尤其是野生型GIST患者。近年來非編碼RNA研究取得了新的突破，它是一大類不具有蛋白編碼潛能的RNA轉(zhuǎn)錄本，能夠在生物體內(nèi)大量存在。對細(xì)胞中非編碼RNA及其基因的發(fā)掘和功能研究，揭示出一個(gè)全新的由非編碼RNA介導(dǎo)的遺傳信息傳遞方式和表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。他們在細(xì)胞功能及命運(yùn)決定、基因組穩(wěn)定性、生命新陳代謝和多樣性維持中發(fā)揮重要作用。目前，微小RNA(microRNA，miRNA)、長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)和最新研究熱點(diǎn)環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)均為調(diào)控性非編碼RNA。在小分子非編碼RNA和新高通量技術(shù)的帶動(dòng)下，更多非編碼RNA，特別是大分子非編碼RNA也被大量鑒定出來。隨著近年來對非編碼RNA的生理功能和作用機(jī)制的深入研究，使得人們逐步認(rèn)識(shí)到非編碼RNA對基因表達(dá)的廣泛調(diào)控作用，其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥等過程中扮演著重要角色。因此，研究非編碼RNA有可能為探討GIST發(fā)病及耐藥機(jī)制提供新的思路和方向。本研究就非編碼RNA在GIST中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miRNA與GIST

miRNA是一類長度約為l9～25個(gè)核苷酸的非編碼小分子RNA，主要通過與靶基因的配對結(jié)合，降解靶基因mRNA或抑制其翻譯，介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄的上調(diào)或者下調(diào)，對信號通路進(jìn)行調(diào)控，從而影響細(xì)胞的生物學(xué)行為［7］。大量研究表明，miRNA可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞遷移和血管生成等腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)，參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲及轉(zhuǎn)移［8］。Subramanian等［9］首先發(fā)現(xiàn)在GIST中有miRNA的表達(dá)。通過基因芯片、RNA測序及生物學(xué)技術(shù)的方法發(fā)現(xiàn)，miR-221和miR-222在GIST中顯著低表達(dá)。根據(jù)先前的研究發(fā)現(xiàn)［10］，miR-221和miR-222在白血病細(xì)胞中能夠與KIT基因的mRNA 3’-UTR端結(jié)合，進(jìn)而調(diào)控KIT的表達(dá)，最終抑制白血病細(xì)胞的增殖與分化。由此推斷在大部分存在KIT基因突變的GIST患者中，這些miRNA同樣靶向作用KIT mRNA 3’-UTR端，直接導(dǎo)致KIT翻譯下降，致瘤能力減弱。Koelz等［11］研究發(fā)現(xiàn)了同樣結(jié)果，即與其他惡性腫瘤相比，miR-221和miR-222在多數(shù)GIST中低表達(dá)，而且在KIT陽性的GIST中，miR-221和miR-222表達(dá)比KIT陰性GIST的患者更低，并且他們的表達(dá)水平與腫瘤細(xì)胞的核分裂呈負(fù)相關(guān)。這一結(jié)果提示這兩個(gè)miRNA可能與GIST腫瘤細(xì)胞的惡性程度密切相關(guān)。miR-221的靶基因包括KIT，而KIT在大部分GIST中高表達(dá)，并且是甲磺酸伊馬替尼治療GIST的靶點(diǎn)。這提示我們未來可以通過生物合成RNA分子沉默或抑制KIT基因表達(dá)來治療GIST，尤其是針對甲磺酸伊馬替尼耐藥的GIST。

目前有關(guān)GIST中miRNA的研究相對較少。Choi等［12］用聚類分析的方法對已經(jīng)篩選出的miRNA進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，miRNA的表達(dá)情況與14號染色體的缺失、GIST的危險(xiǎn)度分級以及間質(zhì)瘤的發(fā)生部位明顯相關(guān)。Haller等［13］通過對GIST中差異表達(dá)的44個(gè)miRNA研究發(fā)現(xiàn)，這些miRNA都定位于14號染色體，并且用生物信息學(xué)方法預(yù)測靶基因后發(fā)現(xiàn)，有22個(gè)靶基因作用于KIT或者PDGFRA的信號通路，12個(gè)靶基因與細(xì)胞周期相關(guān)。研究者進(jìn)一步用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(quantitative real-time PCR，qRT-PCR)檢測差異的miRNA后，證實(shí)了miR-134和miR-370在14q缺失的GIST和高度惡性的GIST中明顯低表達(dá)，提示部分miRNA可能對GIST的生物學(xué)行為和臨床特點(diǎn)有重要作用。

目前，miRNA與GIST耐藥的相關(guān)研究還處在啟萌階段。Zhu等［14］首次發(fā)現(xiàn)miRNA與耐藥的相關(guān)性。miR-27a和miR-451在A2780DX5和KB-V1這兩株耐藥細(xì)胞株中高表達(dá)，而且有可能通過對多藥耐藥基因的調(diào)節(jié)發(fā)揮生物學(xué)作用［15］。San José-Enériz等［16］在甲磺酸伊馬替尼治療有效和原發(fā)性耐藥的慢性粒細(xì)胞性白血病患者之間發(fā)現(xiàn)了19個(gè)顯著差異表達(dá)的miRNA。其中部分miRNA的靶基因可能是膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，如ABCC5、ABCAl、ABCB6等。miRNA是在轉(zhuǎn)錄后抑制KIT和PDGFRA致瘤蛋白的表達(dá)從而發(fā)揮作用，而KIT等基因的二次突變是導(dǎo)致甲磺酸伊馬替尼耐藥的主要原因之一［17］。因此，可根據(jù)GIST中差異表達(dá)的miRNA，預(yù)測其相應(yīng)的靶基因，然后根據(jù)靶基因與GIST的內(nèi)在聯(lián)系，推測這些miRNA與GIST發(fā)生、發(fā)展及耐藥之間的作用機(jī)制。如上調(diào)GIST中低表達(dá)的miR-221或miR-222，或者對KIT和其他靶向基因具有抑制作用的miR-17-92，從而找到針對GIST耐藥的有效途徑。這為GIST的治療尤其是對甲磺酸伊馬替尼無效或耐藥患者的治療提供了新的思路。

2 LncRNA與GIST

LncRNA是由超過大約200個(gè)核苷酸構(gòu)成，無明顯蛋白編碼功能的RNA，在生物體基因組中普遍存在，并參與細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、干細(xì)胞多能性及熱休克反應(yīng)等多種生理活動(dòng)［18］。近年來研究表明，lncRNA參與了性染色體的沉默、修飾和基因組修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾等重要的生物學(xué)過程，而且具有促進(jìn)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞分化等多項(xiàng)功能［19］。

目前有關(guān)lncRNA與腫瘤的研究較多。在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中，蛋白編碼基因和非編碼基因的異常調(diào)節(jié)已經(jīng)得到了公認(rèn)［20］。然而到目前為止，對GIST中l(wèi)ncRNA功能及作用機(jī)制的研究相當(dāng)有限。2007年斯坦福大學(xué)的Rinn等［21］報(bào)道了一條長約2.2 kb的功能性長鏈非編碼RNA基因，其是一種典型的反義長鏈非編碼RNA，也是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)具有反式轉(zhuǎn)錄作用的lncRNA，主要通過反式作用沉默染色質(zhì)，且編碼其DNA僅有一條鏈可被轉(zhuǎn)錄，并與HOX基因序列不在同一條DNA鏈上，因此，將其命名為HOTAIR。2012年，Niinuma等［22］研究發(fā)現(xiàn)lncRNA HOTAIR在GIST中高表達(dá)，并且其表達(dá)水平與GIST的腫瘤大小、核分裂像數(shù)目、侵襲轉(zhuǎn)移能力及生存率密切相關(guān)。與低?；蛑形IST相比，HOTAIR表達(dá)在高危GIST中較高，同時(shí)Kaplan-Meier生存分析顯示，HOTAIR高表達(dá)的GIST患者預(yù)后較差。另外研究發(fā)現(xiàn)，miR-196a在這部分GIST中同樣高表達(dá)，并且HOTAIR與miR-196a的表達(dá)呈正相關(guān)。HOTAIR與miR-196a表達(dá)越高，GIST的危險(xiǎn)度越高，轉(zhuǎn)移能力越強(qiáng)，總體生存率越差。研究者還發(fā)現(xiàn)，上調(diào)HOTAIR后，能夠促進(jìn)GIST細(xì)胞的侵襲與遷移；進(jìn)一步用siRNA干擾HOTAIR后，卻能夠抑制GIST細(xì)胞侵襲能力。這說明HOTAIR不僅與上皮來源腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲能力相關(guān)，而且還與間葉組織來源的間質(zhì)瘤的侵襲相關(guān)。這項(xiàng)研究拓寬了長鏈非編碼RNA介導(dǎo)腫瘤轉(zhuǎn)移的范圍，提示長鏈非編碼RNA在調(diào)控腫瘤的轉(zhuǎn)移中具有重要意義。同時(shí)，miR-196a的改變通常伴隨著HOXC基因和轉(zhuǎn)移相關(guān)的lncRNA HOTAIR基因上調(diào)。因此，miR-196a可以作為評估GIST危險(xiǎn)程度的一項(xiàng)可靠指標(biāo)。而HOXC基因位點(diǎn)的活化也為GIST靶向治療提供新的思路。HOTAIR能與一個(gè)或幾個(gè)miRNA競爭性結(jié)合，進(jìn)而發(fā)揮特定的生物學(xué)功能，豐富lncRNA與蛋白質(zhì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，可能為探討GIST的發(fā)生、發(fā)展的分子機(jī)制和耐藥機(jī)制帶來新線索。由此證明，長鏈非編碼RNA可能是GIST惡性程度及預(yù)后的生物標(biāo)志物，同時(shí)有可能成為GIST有效的治療靶點(diǎn)。

3 展望

隨著RNA測序技術(shù)的不斷發(fā)展，在miRNA和lncRNA的研究基礎(chǔ)上，最近有研究發(fā)現(xiàn)了另外一種特殊的小分子RNA(circRNA)。其是一類通常由1個(gè)外顯子以上、非線性的、自我環(huán)化的非編碼RNA分子，也是目前RNA領(lǐng)域最新的研究熱點(diǎn)［23］。circRNA主要是通過“外顯子反向剪接成環(huán)”形成，常定位于細(xì)胞質(zhì)中。并且與傳統(tǒng)的線性RNA(linear RNA，含5’和3’末端)不同，circRNA分子呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不受RNA外切酶影響，表達(dá)更穩(wěn)定，不易降解。最近有研究表明，circRNA分子富含miRNA結(jié)合位點(diǎn)，在細(xì)胞中起到miRNA海綿的作用，進(jìn)而解除miRNA對其靶基因的抑制作用，升高靶基因的表達(dá)水平，能結(jié)合并抑制miRNA的作用。通過與疾病關(guān)聯(lián)的miRNA相互作用，circRNA在疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用［24-25］。因此，有學(xué)者推測，circRNA同樣有可能與KIT或PDGFRA基因相關(guān)的miRNA結(jié)合，從而調(diào)控KIT或PDGFRA基因的表達(dá)。希望通過對GIST標(biāo)本進(jìn)行去核糖體RNA高通量測序，找到并鑒定出差異表達(dá)的circRNA；闡明circRNA在GIST中的作用機(jī)制，為GIST提供新的治療靶點(diǎn)，但這些工作還有待進(jìn)一步探討及驗(yàn)證。

靶向藥物甲磺酸伊馬替尼應(yīng)用于GIST的治療，使GIST的研究取得巨大進(jìn)步［26］。但隨著用藥時(shí)間的延長，部分患者出現(xiàn)耐藥現(xiàn)象，耐藥的中位時(shí)間為17～24個(gè)月［27］。盡管很快發(fā)現(xiàn)二線藥物舒尼替尼，甚至三線藥物索拉非尼，仍然有部分患者在短暫緩解后再次出現(xiàn)耐藥情況，最終導(dǎo)致治療的失敗。然而，有關(guān)非編碼RNA的研究發(fā)現(xiàn)，其與腫瘤的發(fā)生、侵襲和耐藥性等密切相關(guān)，并且起著癌基因或抑癌基因的作用，這為研究GIST的耐藥現(xiàn)象提供新的思路和方法。

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Research progress of non-coding RNA in gastrointestinal stromal tumor

WANG Chunmeng, CHEN Jie, SHI Yingqiang (Department of Gastric Cancer and Soft Tissue Sarcomas, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

SHI Yingqiang E-mail: yingqiangshi@126.com

Gastrointestinal stromal tumor (GIST) is the most common gastrointestinal mesenchymal tumors, mainly due to the onset of the proto-oncogene receptor tyrosine kinase, or platelet-derived growth factor receptor gene activating mutations. Molecular targeted therapy drug of imatinib mesylate inhibit KIT, platelet-derived growth factor receptor aloha (PDGFRA) gene tyrosine kinase activity, which is effective in patients with advanced GIST. However, a growing number of studies have found the presence of imatinib mesylate in primary and secondary drug resistance in the treatment of GIST process. With the in-depth study of the physiological function and mechanism of action of noncoding RNA in recent years, making it gradually realized extensive regulation of non-coding RNA gene expression, which occurs in tumor development, invasion and metastasis, drug resistance and other processes plays an important role. Non-coding RNA has the potential to explore GIST pathogenesis and resistance mechanisms to provide new ideas and direction.

Gastrointestinal stromal tumor; Imatinib mesylate; Non-coding RNA

10.3969/j.issn.1007-3969.2015.05.013

R735.2; R735.3

A

1007-3639(2015)05-0392-05

2014-12-03

2015-03-08）

師英強(qiáng) E-mail:yingqiangshi@126.com