新型環(huán)狀RNA調(diào)控膠質(zhì)瘤化療耐藥的最新進(jìn)展Δ

曾昭穆，劉超，劉麗娜，溫稀超，何秋果，郭巖松，鄭克彬#（.河北大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，河北 保定 07000；.河北大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，河北 保定 07000）

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的腫瘤之一，占惡性腦腫瘤的75%以上[1]。其中，多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤被認(rèn)為是最具侵襲性的原發(fā)性惡性腦腫瘤，患者診斷后中位生存期僅為12～15個月[2]。替莫唑胺（temozolomide，TMZ）作為目前最常用的烷化劑類化療藥物，是膠質(zhì)瘤術(shù)后化療的首選方案之一。遺憾的是，以TMZ為基礎(chǔ)的化療方案只能暫時緩解病情的發(fā)展，最終還會導(dǎo)致獲得性耐藥和復(fù)發(fā)，造成患者預(yù)后不佳及總體生存期顯著縮短[3]。近年來，大量的研究證實，在膠質(zhì)瘤耐藥形成過程中存在基因的異常表達(dá)，包括編碼和非編碼RNA的差異性表達(dá)、致癌基因的激活和抑癌基因的失活等[4]。其中，一種新型非編碼RNA——環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）受到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)線性RNA不同，circRNA的3′和5′末端之間可以形成共價閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu)來抵抗核糖核酸酶的剪切，顯現(xiàn)出更強的穩(wěn)定性、保守性以及組織和細(xì)胞特異性[5]。正是基于這些特點，circRNA作為膠質(zhì)瘤惡性進(jìn)展過程中的分子靶點，在調(diào)控腫瘤增殖、侵襲、遷移和血管生成等方面表現(xiàn)出巨大潛力，已成為膠質(zhì)瘤診治的潛在標(biāo)志物[6]。在本文中，筆者從耐藥的角度出發(fā)，重點闡述了circRNA調(diào)控膠質(zhì)瘤化療耐藥的分子機制，旨在為開發(fā)新的治療方法提供理論依據(jù)。

1 膠質(zhì)瘤化療耐藥機制

既往的研究認(rèn)為，血腦屏障的存在使得抗腫瘤藥物不能到達(dá)腫瘤組織是導(dǎo)致膠質(zhì)瘤患者化療失敗的根本原因。但2022年發(fā)表的一項研究顯示，惡性膠質(zhì)瘤患者血腦屏障常常存在不同程度的破壞，膠質(zhì)瘤本身對抗腫瘤藥物的耐受才是導(dǎo)致化療失敗的最本質(zhì)原因[7]。因此，揭示其分子調(diào)節(jié)機制對于逆轉(zhuǎn)腫瘤化療耐藥至關(guān)重要。在此，筆者對膠質(zhì)瘤耐藥機制進(jìn)行歸納總結(jié)。

1.1 藥物轉(zhuǎn)運代謝

許多抗腫瘤藥物在到達(dá)治療靶點后，可被轉(zhuǎn)運蛋白以逆濃度梯度的形式主動泵出瘤體細(xì)胞，進(jìn)而減少細(xì)胞內(nèi)藥物的積累，導(dǎo)致耐藥發(fā)生。這一過程涉及的蛋白主要包括P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）、多藥耐藥蛋白（multidrug resistance protein，MRP）、乳腺癌耐藥蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）等[8]。研究發(fā)現(xiàn)，P-gp是一種ATP依賴性藥物輸出泵，可同時結(jié)合化療藥物和ATP，通過耗能將化療藥物轉(zhuǎn)移至膠質(zhì)瘤細(xì)胞外，進(jìn)而使膠質(zhì)瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥[9]。同時，P-gp也可表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞，參與血腫瘤屏障（blood tumour barrier，BTB）引起的耐藥[10]。MRP和P-gp有著相同的作用，可特異性識別疏水性化療藥物的轉(zhuǎn)運，并與谷胱甘肽結(jié)合形成谷胱甘肽巰基共軛物轉(zhuǎn)運泵，間接轉(zhuǎn)運弱堿類化療藥物[9－10]。Marinho等[11]在研究中發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中均存在MRP1和MRP3的高表達(dá)，并且相應(yīng)基因可以直接調(diào)控腫瘤對依托泊苷和長春新堿的耐藥性。BCRP最初分離于耐藥乳腺癌細(xì)胞，但其在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中也存在高表達(dá)，能影響柔紅霉素、米托蒽醌等20余種抗腫瘤藥物的藥效，進(jìn)而導(dǎo)致膠質(zhì)瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性[12]。總體說來，新興研究揭示了膠質(zhì)瘤放化療耐藥的分子機制，隨著高通量測序技術(shù)的快速發(fā)展，找到調(diào)控藥物轉(zhuǎn)運代謝的關(guān)鍵信號通路，是逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞化療耐藥的新策略。

1.2 細(xì)胞凋亡

當(dāng)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)耐藥時，細(xì)胞的凋亡/抗凋亡機制處于失衡狀態(tài)。p53是一個經(jīng)典的抑癌基因，野生型p53可直接誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。在TMZ化療過程中，膠質(zhì)瘤細(xì)胞產(chǎn)生的耐藥機制常表現(xiàn)為野生型p53缺失或突變，O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT）的表達(dá)明顯增加，進(jìn)而無法誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[13]。B細(xì)胞淋巴瘤2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）基因是眾所周知的抗凋亡基因，可抑制腫瘤細(xì)胞凋亡而使其產(chǎn)生耐藥，因而也被認(rèn)定為一種新型的耐藥基因。除此之外，凋亡系統(tǒng)中還有關(guān)鍵性因子同源盒（homeobox，HOX）基因，該基因在化療過程中易發(fā)生高表達(dá)，可通過磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）信號通路直接抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞對TMZ產(chǎn)生耐藥；同時，其還可激活核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）信號通路，以此提高腫瘤細(xì)胞中MGMT的表達(dá)水平，進(jìn)而減弱化療藥物的細(xì)胞毒性[14]。因此，選擇性地針對與腫瘤細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因進(jìn)行敲除或過表達(dá)，這將為膠質(zhì)瘤化療耐藥的靶向治療帶來新希望。

1.3 DNA損傷修復(fù)

破壞腫瘤細(xì)胞的DNA結(jié)構(gòu)促使細(xì)胞發(fā)生凋亡，是最常見的抗腫瘤藥物作用機制之一。反之，在膠質(zhì)瘤化療過程中，倘若腫瘤細(xì)胞修復(fù)受損DNA的能力增強，便會導(dǎo)致化療藥物的失效。MGMT作為膠質(zhì)瘤預(yù)后和化療敏感性判斷的指標(biāo)之一，主要功能是修復(fù)由烷化劑造成的細(xì)胞內(nèi)DNA損傷，即MGMT可通過阻止DNA交聯(lián)的形成，降低烷化劑對細(xì)胞的毒性作用[15]。錯配修復(fù)（mismatch repair，MMR）系統(tǒng)主要參與DNA復(fù)制錯誤的修復(fù)，防止基因發(fā)生突變，進(jìn)而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展和耐藥；并且MMR系統(tǒng)與MGMT之間還存在復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，研究已證明兩者在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中呈負(fù)相關(guān)[13，16]。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ（TopⅡ）也是近年來化療耐藥研究的重要靶點，其可通過降低藥物效應(yīng)來維持膠質(zhì)瘤細(xì)胞的DNA穩(wěn)定和基因組完整[17]。此外，另一研究還報道，當(dāng)多聚ADP-核糖聚合酶 1[poly（ADP-ribose）polymerase-1，PARP-1]、堿基切除修復(fù)（base excision repair，BER）蛋白和高遷移率族蛋白A2（high mobility group AT-hook 2，HMGA2）的表達(dá)降低時，膠質(zhì)瘤細(xì)胞對TMZ的敏感性均會增強[18]。綜上所述，大量研究證實了DNA損傷修復(fù)與膠質(zhì)瘤化療耐藥存在確切的相關(guān)性，對DNA損傷修復(fù)相關(guān)的作用靶點進(jìn)行干預(yù)修飾，將為逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)瘤化療耐藥提供新的思路。

1.4 自噬

自噬在腫瘤細(xì)胞中可以表現(xiàn)出促進(jìn)和抑制2種調(diào)控機制，這主要取決于腫瘤本身的類型和狀態(tài)。當(dāng)化療藥物刺激腫瘤細(xì)胞時，自噬作為一種應(yīng)激反應(yīng)被激活，從而通過降解蛋白為腫瘤細(xì)胞的代謝提供充足的能量，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)展并降低化療藥物的功效[19]。目前研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt/雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）、缺氧誘導(dǎo)因子1α/C-X-C趨化因子受體 4（hypoxia-inducible factor 1-alpha/C-X-C chemokine receptor type 4，HIF-1α/CXCR4）、Ras/Raf/MEK 等多條信號通路參與TMZ誘導(dǎo)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞自噬[20]。因此，調(diào)控自噬相關(guān)的靶基因來抑制腫瘤耐藥性，可能成為治療膠質(zhì)瘤耐藥的新策略。

1.5 膠質(zhì)瘤干細(xì)胞變異

膠質(zhì)瘤干細(xì)胞（glioma stem cells，GSCs）存在于膠質(zhì)瘤組織中，具有超強的增殖分化能力，且常規(guī)放化療手段對其基本無效，因此其被認(rèn)為是膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)的“罪魁禍?zhǔn)住盵21]。值得注意的是，GSCs具備的這種強大抵抗能力和超長生存時間，使得腫瘤細(xì)胞的耐藥性會隨著GSCs變異的積聚而不斷增強。相關(guān)研究也證明，膠質(zhì)瘤化療耐藥與GSCs中多重耐藥基因、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白基因等耐藥基因的高度表達(dá)均有密切聯(lián)系[22]。綜上所述，精準(zhǔn)篩選GSCs中差異表達(dá)的基因或蛋白，進(jìn)一步探究它們的功能及作用機制，將在逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)瘤化療耐藥方面產(chǎn)生積極作用。

1.6 上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

目前，越來越多的證據(jù)表明，膠質(zhì)瘤細(xì)胞可通過上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transformation，EMT）形成具有GSCs樣特征的細(xì)胞；并且GSCs也可以激活EMT相關(guān)基因，促進(jìn)EMT的發(fā)生，這2種生物學(xué)進(jìn)程共同造成GSCs數(shù)量成倍激增，最終促進(jìn)膠質(zhì)瘤侵襲、耐藥等生物學(xué)行為的進(jìn)展[23]。一些學(xué)者甚至把EMT、GSCs和化療抵抗統(tǒng)稱為膠質(zhì)瘤的“邪惡軸心”，認(rèn)為這是腫瘤難以治愈的根本原因[22]。因此，靶向干預(yù)或逆轉(zhuǎn)EMT為抗膠質(zhì)瘤化療耐藥提供了新的研究思路。

2 circRNA調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞對TMZ耐藥

TMZ作為治療惡性膠質(zhì)瘤的一線治療藥物被廣泛應(yīng)用，其細(xì)胞毒性作用的主要機制是破壞膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的DNA結(jié)構(gòu)，阻止DNA錯配修復(fù)，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡[3]。目前，已有多項研究證實一些致癌性circRNA參與了膠質(zhì)瘤細(xì)胞對TMZ的耐藥。以circ_ASAP1為例，其在復(fù)發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤組織和TMZ抗性細(xì)胞系中均顯著上調(diào)，其海綿功能可以直接阻礙miR-502-5p與神經(jīng)母細(xì)胞瘤RAS（neuroblastoma RAS，NRAS）的3′-UTR靶向結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞自噬來增強膠質(zhì)瘤對TMZ的耐藥性[24]。circ_0000936也可以通過競爭性結(jié)合miR-1294來促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞自噬，從而提高腫瘤細(xì)胞的TMZ化療耐藥性[25]。同樣，另一致癌性circ_0076248也被證實可通過促進(jìn)細(xì)胞自噬來降低膠質(zhì)瘤對TMZ的敏感性，其主要耐藥機制是通過海綿吸附miR-181a來誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞中腫瘤蛋白p53和去乙?；?（sirtuin 1，SIRT1）的表達(dá)[26]。此外，研究證明，來自TMZ抗性膠質(zhì)瘤細(xì)胞的外泌體可以介導(dǎo)circ_0042003將耐藥性傳遞給對TMZ敏感的膠質(zhì)瘤細(xì)胞[27]。因此，筆者認(rèn)為外泌體circRNA在耐藥方面具有不可否認(rèn)的作用，其可以通過調(diào)控多種信號通路直接參與膠質(zhì)瘤化學(xué)耐藥的發(fā)展。Ding等[28]研究發(fā)現(xiàn)，外泌體circ_0072083可靶向結(jié)合miR-1252-5p來促進(jìn)烷基化修復(fù)同源蛋白5（alkylation repair homolog protein 5，ALKBH5）介導(dǎo)的去甲基化，進(jìn)而上調(diào)同源框蛋白表達(dá)，以此降低TMZ對體外膠質(zhì)瘤細(xì)胞和體內(nèi)異種移植瘤組織的毒性作用。circ_NFIX也可誘導(dǎo)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞對TMZ產(chǎn)生耐藥。Ding等[29]研究證實，外泌體介導(dǎo)的circ_NFIX可以海綿吸附miR-132，進(jìn)而使受體細(xì)胞中MGMT的表達(dá)水平顯著升高，最終導(dǎo)致對TMZ敏感的膠質(zhì)瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性。

除此之外，還有一些circRNA也被證實可以通過調(diào)控凋亡相關(guān)基因來誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞對TMZ產(chǎn)生耐藥。由Mcl-1外顯子反向剪接形成的circ_0110757被證實在TMZ耐藥膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào)，其潛在耐藥機制是通過miR-1298-5p/整合素α（integrin alpha，ITGα）信號途徑來抑制TMZ誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[30]。同樣，circ_HIPK3通過與miR-524-5p相互作用來刺激膠質(zhì)瘤細(xì)胞中驅(qū)動蛋白家族成員2A（kinesin family member 2A，KIF2A）表達(dá)上調(diào)，從而抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞對TMZ的敏感性和細(xì)胞凋亡[31]。circ_0005198是一種在膠質(zhì)瘤組織、血漿樣本和TMZ耐藥細(xì)胞中高表達(dá)的競爭性內(nèi)源RNA，可以靶向結(jié)合miR-198來調(diào)節(jié)三結(jié)構(gòu)域蛋白14（tripartite motif-containing 14，TRIM14）的表達(dá)；而降低circ_0005198的表達(dá)則可以直接限制耐藥膠質(zhì)瘤的生物學(xué)行為，顯著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，進(jìn)而提高細(xì)胞對TMZ的敏感性[32]。此外，circRNA還可以靶向ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白，通過促進(jìn)藥物排泄來使腫瘤細(xì)胞獲得耐藥性。Hua等[33]的研究證實，miR-145-5p是circ_CEP128的下游靶標(biāo)，沉默circ_CEP128可以通過促進(jìn)miR-145-5p與三磷酸腺苷結(jié)合轉(zhuǎn)運蛋白G超家族成員2（ATP binding cassette subfamily G member 2，ABCG2）的靶向結(jié)合，來升高膠質(zhì)瘤細(xì)胞內(nèi)的TMZ濃度，從而增強TMZ的細(xì)胞毒性作用。

綜上，circRNA可通過調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的相關(guān)靶基因及信號通路來影響腫瘤細(xì)胞對TMZ的耐藥性（具體見表1），這不僅可以給膠質(zhì)瘤的TMZ治療提供關(guān)鍵靶點，還可以為逆轉(zhuǎn)腫瘤化療耐藥提供新的策略。

表1 circRNA調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞對TMZ耐藥的具體機制

3 circRNA調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞對其他抗腫瘤藥物耐藥

在膠質(zhì)瘤治療過程中，BTB的存在嚴(yán)重阻礙了抗腫瘤藥物向中樞神經(jīng)系統(tǒng)的有效遞送。Gao等[34]報道，circ_USP1在體外膠質(zhì)瘤腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（gliomaderived microvascular endothelial cell，GDMEC）中呈高表達(dá)，并可以作為miRNA的分子海綿與miR-194-5p發(fā)生結(jié)合。因此，circ_USP1的敲低可以通過介導(dǎo)miR-194-5p/friend白血病病毒整合1（friend leukemia virus integration 1，F(xiàn)LI1）軸直接降低GDMEC中緊密連接相關(guān)蛋白5（Cldn-5）、閉合蛋白（Ocln）和閉鎖連接蛋白1（ZO-1）的表達(dá)，從而破壞BTB的完整并增加阿霉素的滲透性，最終促進(jìn)阿霉素誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡。另一研究發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)合蛋白KHDRBS3在GDMEC中表達(dá)上調(diào)，其可與circ_DENND4C結(jié)合形成核糖核蛋白復(fù)合物，進(jìn)而提高circ_DENND4C穩(wěn)定性；同樣，circ_DENND4C作為miR-577的分子海綿，也可影響B(tài)TB的通透性。circ_DENND4C的敲低可以顯著增強miR-577對下游靶基因Cldn-5、Ocln和ZO-1的降解，促進(jìn)阿霉素跨越BTB，最終導(dǎo)致膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡[35]。circRNA_001160也被認(rèn)為是GDMEC生長的重要調(diào)節(jié)劑，可以增強阿霉素耐藥性，其潛在機制是可通過海綿吸附miR-195-5p來上調(diào)紅細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)化基因變異體1（erythroblast transformation specific variant 1，ETV1）的表達(dá)，過表達(dá)的ETV1可以與緊密連接相關(guān)蛋白的啟動子結(jié)合，從而提高緊密連接相關(guān)蛋白的表達(dá)，最終阻斷阿霉素向膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遞送，抑制阿霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[36]。此外，circRNA_104075在膠質(zhì)瘤對苦參堿耐藥中的作用也已被證實：其可以通過激活Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）和PI3K/Akt信號通路來誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞發(fā)生自噬，以此減弱苦參堿的細(xì)胞毒性[37]。circRNA調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞對阿霉素和苦參堿的耐藥機制見表2，其調(diào)節(jié)機制可為膠質(zhì)瘤化療耐藥提供新的策略。

表2 circRNA調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞對阿霉素和苦參堿耐藥的具體機制

4 總結(jié)與展望

circRNA在膠質(zhì)瘤化療耐藥中起關(guān)鍵調(diào)控作用，通過使用特異性siRNA或特定過表達(dá)載體來靶向糾正耐藥形成過程中內(nèi)源性circRNA的失調(diào)[38]，可能是逆轉(zhuǎn)膠質(zhì)瘤耐藥的一種有效策略。miRNA類藥物的開發(fā)是近年來特別活躍的研究領(lǐng)域，目前已有數(shù)百項涉及miRNA類藥物的臨床試驗正在進(jìn)行之中。例如，Cobomarsen是一種基于鎖核酸修飾的anti-miR-155，其以患者體內(nèi)的致癌性miR-155為靶點來調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和分化，目前已進(jìn)入淋巴瘤和白血病Ⅱ期臨床試驗[39]。遺憾的是，由于circRNA是新興的研究靶點，相關(guān)的機制研究仍有待進(jìn)一步探索，迄今為止，還未見有關(guān)于circRNA藥物進(jìn)入臨床前試驗的報道。但是，circRNA獨特的結(jié)構(gòu)和功能使其作為膠質(zhì)瘤耐藥治療的潛在靶點仍值得我們深入探索。總之，circRNA已被證明可以直接調(diào)控膠質(zhì)瘤的耐藥性，在監(jiān)測和克服膠質(zhì)瘤耐藥方面有著巨大潛力。當(dāng)前還有許多與耐藥性密切相關(guān)的circRNA仍然未知，仍迫切需要我們進(jìn)行更深入的科學(xué)研究和臨床試驗，以進(jìn)一步開發(fā)其臨床價值。