非编码RNA在舌鳞状细胞癌中的研究进展
王丽萍, 查骏, 葛林虎
广州医科大学附属口腔医院种植科 广州口腔疾病研究所口腔医学重点实验室 广州 510140
[通信作者] 葛林虎,教授,博士,Email:gelinhu@yeah.net

[作者简介] 王丽萍,主任医师,硕士,Email:wangliplj@126.com

摘要

随着整个基因组学和转录组学测序技术的发展,非编码RNA(ncRNA)越来越受到关注。大量研究发现,ncRNA可以通过对染色体重构、转录和转录后翻译等生物学进程来调节基因的表达,并且这些异常表达的ncRNA与人类多种疾病(例如肿瘤)的发生、发展联系十分紧密。ncRNA逐渐成为肿瘤研究中诊断和预后的新型生物学标记和靶向治疗策略。ncRNA在人的舌鳞状细胞癌中也发挥着重要的作用,本文对ncRNA在舌鳞状细胞癌中的研究进展进行综述。

关键词: 非编码RNA; 舌鳞状细胞癌; 生物标记; 靶向治疗
中图分类号:Q52    文献标志码:A      
Research progress on non-coding RNAs in tongue squamous cell carcinoma
Wang Liping, Zha Jun, Ge Linhu.
Dept. of Implantology, Stomatology Hospital of Guangzhou Medical University, Key Laboratory of Oral Medicine, Guangzhou Institute of Oral Disease, Guangzhou 510140, China
Abstract

As the development of genomics and transcriptomics, non-coding RNAs (ncRNAs) have been paid much attention. Previous studies have suggested that ncRNAs could regulate gene expression through several biological processes such as chromosome remodeling, transcription, and posttranscription translation. Abnormal versions of ncRNAs are closely related to several human diseases such as the generation and development of tumors. Therefore, ncRNAs may become novel biomarkers in the diagnosis, prognosis and target therapies of tumor research. As the essential role of ncRNAs playing in tongue squamous cell carcinoma (TSCC), the latest domestic and foreign literatures in TSCC progression were reviewed in this article.

Keyword: non-coding RNA; tongue squamous cell carcinoma; biomarker; target therapy

口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell car-cinoma)是世界上第6位高发疾病[1], 而舌鳞状细胞癌(tongue squamous cell carcinoma)则是口腔鳞状细胞癌中发病率最高的一类[2], 且以较高的恶性程度和淋巴结转移率著称。多种因素导致舌鳞状细胞癌的发生、发展, 复杂的病因导致其术后仍有较高复发率。尽管现今的诊疗手段有所发展, 但是在2010— 2015年, 舌鳞状细胞癌的致死数仍以超过10%的速度增长[3]。因此, 深入探寻舌鳞状细胞癌发生、发展的原因具有重要的研究意义。

在人类基因组学中, 对编码蛋白质的基因的研究较为全面、深入, 这些基因仅占据人类基因组的1.5%。近年来, 对非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)的观念已从“ 无用” 向“ 有用” 转变, 越来越多的研究表明, 占据人类基因90%多的ncRNA家族不仅在正常发育过程中发挥重要作用, 在疾病的进程中同样发挥着不可小觑的作用, 尤其是与编码蛋白质基因的共同作用在肿瘤的发生、发展中扮演着十分重要的角色[4]。目前, ncRNA在舌鳞状细胞癌中的研究发现展示了其作为新的生物学标记和治疗靶点的可能。本综述对ncRNA的几种主要类型在舌鳞状细胞癌中的发展进行阐述。

1 ncRNA简介

ncRNA是一类不能编码蛋白质的RNA, 但是因其对基因表达管理和调控的作用而备受关注。在表观遗传、转录和转录后的生物学过程中, ncRNA以RNA的形式进行调控, 其主要包括微小RNA(microRNA, miRNA)、PIWI相互作用RNA(PIWI-interacting RNA, piRNA)、核仁小RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)、环状RNA(circular RNA, circRNA)等。

过去的一段时间中, 大多以ncRNA的序列长度来进行分类, 随着对ncRNA研究的不断深入和拓展, 对各种结构形态的ncRNA及其复杂多样功能的发现导致无法以一种较为明确的准则来进行分类。在肿瘤中, ncRNA调控细胞本身的稳定生长, 在肿瘤的异常增殖、凋亡、转移和侵袭中发挥着重要的作用。miRNA是研究较为透彻的一种ncRNA类型[5]。最近的研究[6]表明, 60%多的人类基因在超过1 000多种miRNA的调控之下。同样, 在舌鳞状细胞癌中miRNA的研究最为广泛, 而其他ncRNA也逐渐成为舌鳞状细胞癌的研究热点。

2 ncRNA与舌鳞状细胞癌
2.1 miRNA在舌鳞状细胞癌中的研究进展

miRNA是由RNA酶(RNase)Ⅲ Drosha和Dicer通过多步剪切最终形成的成熟的含有19~24 nt的发卡或短发卡结构产物[7]。miRNA抑制信使RNA(messenger RNA, mRNA)翻译成蛋白质主要通过2种途径:mRNA的降解和抑制翻译起始[8]。已有研究证实, miRNA可以影响舌鳞状细胞癌的发生、远端转移、复发和耐药, 并发现与舌鳞状细胞癌预后有关。

通过对患者口腔内正常牙龈组织和舌鳞状细胞癌组织的检测, Boldrup等[9]检测到miR-424在舌鳞状细胞癌中高表达, 可能成为舌鳞状细胞癌预后的标志物。有研究[10, 11, 12]表明, miR-335和miR- 182会靶向作用于存活素(survivin), 降低其表达量, 通过抑制细胞周期进展而控制舌鳞状细胞癌的增殖; miR-320a直接作用降解Suz12, 限制舌鳞状细胞癌的迁移和侵袭; miR-26b通过环氧化酶(cyclooxygenase, COX)-2途径抑制舌鳞状细胞癌的增殖和远端转移。

在不同的肿瘤组织和细胞中, miRNA既可能促进肿瘤发生, 也可能抑制肿瘤发生。Kawakita

[13]发现, miR-21能靶向DKK2, 通过Wnt/β -连环蛋白信号通路来促进舌鳞状细胞癌的侵袭。随后Wang等[14]发现, miR-21的高表达与促进舌鳞状细胞癌增殖、迁移、细胞周期进程方面也有一定的相关性, 对于舌鳞状细胞癌患者较差的预后有一定的指示意义。接受药物治疗的舌鳞状细胞癌患者在后期往往会出现耐药情况, miRNA的靶向作用还可以与舌鳞状细胞癌药物治疗产生影响效应。研究[15]发现, miR-23a能够促进c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)信号通路中转录因子Twist的表达, 从而诱导顺铂耐受性的发生; miR-205的高表达可以有效地逆转肿瘤细胞上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transi-tion, EMT)表型和抑制肿瘤细胞的侵袭迁移, 进一步提高肿瘤细胞对化学治疗药物的敏感性[16]; miR-483-5p和FIS1共同组成的新的线粒体分裂途径, 能够抑制病灶对顺铂的敏感度[17]。但是, 也有研究[18]发现, miR-203能通过降低磷酸肌醇-3-激酶催化亚基(phosphoinositide-3-kinase catalytic subunit, PIK3C)A的表达量来抑制Akt信号通路激活, 提高舌鳞状细胞癌对顺铂的敏感性来诱导凋亡。

近几年的研究成果表明, miRNA可以作为生物学标志物, 可能成为治疗舌鳞状细胞癌的重要靶向分子。但是, 目前miRNA在舌鳞状细胞癌方面的研究大部分集中在对mRNA的降解机制, 而miRNA抑制蛋白质的翻译启动方面的机制尚不清楚, 有待更深入的挖掘。

2.2 piRNA在舌鳞状细胞癌中的研究进展

piRNA主要存在于哺乳动物的生殖细胞和干细胞中, 是由长双链RNA(double strand RNA, dsRNA)前体随机产生, 长度为24~30 nt。各个基因沉默机制的关键是Argonaute蛋白, 它与小分子片段的RNA结合后即可指导识别和剪切目标片段。piRNA与Argonaute蛋白家族的PIWI亚家族蛋白结合, 所形成的piRNA-PIWI复合物能够定向破坏从细胞核内移出的mRNA, 发挥调控基因沉默的作用。在正常细胞中, piRNA-PIWI复合物还能促进组蛋白乙酰化, 导致损伤的DNA自我修复, 维持细胞稳态, 抗肿瘤药物损伤的DNA也可能通过这个机制自我修复, 从而产生耐药性[4]。在肿瘤细胞中存在着大量的PIWI蛋白, 且与肿瘤恶性程度呈正相关, 因此piRNA靶向降低PIWI的表达, 能够抑制肿瘤的生长并降低其恶性发展。

近期, 对于piRNA在胃癌[19]、乳腺癌[20]、结肠直肠癌[21]和头颈部肿瘤[22]方面的作用都有所研究。其中, 在人乳头状瘤病毒(human papilloma-virus, HPV)引起的头颈部肿瘤中, 通过表达谱发现5个特异性表达的piRNA与HPV的阶段、分型和较差的预后呈一定的相关性, 但作用机制尚待阐明。在舌鳞状细胞癌中, piRNA的作用未见报道, piRNA是否在舌鳞状细胞癌发生、发展过程中发挥重要作用有待进一步研究。

2.3 snoRNA在舌鳞状细胞癌中的研究进展

snoRNA是一类长度为60~300 nt的ncRNA, 构成核仁小核糖核蛋白(small nucleolar ribo-nucleoprotein)来参与细胞质中核糖体RNA(ribo-somal RNA, rRNA)和其他RNA转录后的加工过程, 如2’ -O-核糖甲基化和假尿嘧啶化修饰, 通过snoRNA的加工, 最终形成成熟的核糖体[23]

核糖体是所有蛋白质合成的场所, 还可以指导转移RNA(transfer RNA, tRNA)、mRNA和核小RNA(small nuclear RNA, snRNA)的转录后修饰, 因此snoRNA在肿瘤研究中扮演着举足轻重的角色。snoRNA近几年的研究成果主要是在肺癌[24]、乳腺癌[25]、前列腺癌[26]等方面。作为新型的生物标志物, SNORD66和SNORD78在唾液中异常表达, 能够用于早期诊断吸烟高危人群的患癌情况; 在前列腺癌中SNORD78的高表达可以指示其恶化和远端转移的可能[26]。通过RNA测序技术, 发现有13个异常的snoRNA, 可以判断乳腺癌的预后水平[25]。然而, snoRNA在舌鳞状细胞癌中的作用也未见报道, 发现并探索snoRNA的作用机制将成为舌鳞状细胞癌领域中具有挑战性的领域。

2.4 lncRNA在舌鳞状细胞癌中的研究进展

lncRNA是一类序列长度大于200 nt的ncRNA, 在表观遗传水平、转录水平和转录后水平等多个层面上调控基因的表达。lncRNA的时空及时间特异性使其具有重要的生物学和病理学功能, 从而使其在肿瘤发生中起到重要的作用。与miRNA类似, lncRNA可以作为促癌基因促进肿瘤的发生、发展, 也可以作为抑癌基因来抑制肿瘤的增殖、侵袭和迁移。有研究[27]发现, 舌鳞状细胞癌患者若检查出有较高表达的lncRNA HOTTIP, 可以预测其预后较差。提高lncRNA MALAT-1的表达, 会促进舌鳞状细胞癌的增长和远端转移, 而高表达lncRNA UCA1只促进远端转移[28]。Huang等[29]发现, lncRNA NKILA可以通过核因子(nuclear factor, NF)-κ B信号通路降低EMT水平, 以抑制舌鳞状细胞癌的迁移和侵袭的发生。lncRNA和miRNA都有独立在舌鳞状细胞癌中发挥作用的报道, 但是这两种ncRNA可以共同发挥在舌鳞状细胞癌中的功能。Jia等[30]发现, miR-26a靶向作用降解DNA甲基化转移酶(DNA methyltransferases, DNMT)3B, 从而引起lncRNA MEG3的高表达。在舌鳞状细胞癌中, DNMT3B呈现较高的表达水平, 因此升高miR-26a或者MEG3的表达, 均可以抑制舌鳞状细胞癌的增殖及细胞周期的进程, 进而促进凋亡的发生。lncRNA研究一直在不断拓展, 但是机制方面的研究有待进一步深入。

2.5 circRNA的研究进展

circRNA是一类广泛存在于各种细胞中能调控基因表达的ncRNA。不同于线性RNA的结构, circRNA来源于外显子或者内含子, 通过套索或者反向拼接的方式, 形成了一种特殊的首尾相接的环形结构。circRNA结构稳定, 进化上比较保守, 还有明显的表达特异性, 这些特征赋予circRNA不同的功能。其较为经典的作用机制就是circRNA通过海绵作用结合miRNA来调控目标基因的表达和circRNA直接结合蛋白质机制。

近年来, 越来越多的研究发现circRNA可以作为肿瘤的生物学标记和靶向治疗的可能。在肝细胞癌中, hsa_circ_0001649呈低表达[31], ciRS-7呈高表达[32], 而且这种异常表达有可能在肿瘤的发生和远端转移中起到一定的作用, 因此可以作为肝细胞癌的新型生物学标记来指示肿瘤的发展情况。在靶向治疗的策略方面, Xie等[33]发现, circ_001569能发挥海绵作用结合miR-145, 抑制其对E2F5、BAG4和FMNL2的降解, 促进结肠癌的发展。Zhong等[34]发现, 在膀胱癌中, circTCF25能下调miR-103a-3p和miR-107, 上调CDK6的表达水平, 从而促进肿瘤的增殖和迁移。通过检测特异高表达的circRNA, 能够提供更多疾病发展情况的参考; 靶向作用在肿瘤相关的circRNA, 也具有一定的临床意义, 但是机制的研究并不深入。circ- RNA在舌鳞状细胞癌中鲜有报道, 因此circRNA可能成为其新的研究热点, 在机制上也有必要不断探寻。

3 展望

随着对ncRNA的探索不断扩展和深入, 异常表达的ncRNA展示了其在肿瘤上的多面而强大的作用。在舌鳞状细胞癌中, 现阶段研究最为广泛的是miRNA, 但对其机制仅是初步的探索, 需要不断深入。lncRNA在舌鳞状细胞癌的研究处于起步阶段, 机制探究还较为模糊。在舌鳞状细胞癌中关于piRNA、snoRNA和circRNA的报道较少。因此, 目前面临的问题主要有3个方面:一是结合ncRNA之间的联系作用, 对于已经发现与舌鳞状细胞癌有相关性的ncRNA仍需要更为深入和全面去探究作用机制; 二是填补piRNA、snoRNA和circRNA在舌鳞状细胞癌中的研究空缺, 发现更多病因和临床治疗的可能; 三是研究成果的临床应用, ncRNA的研究方法和技术尚不成熟, 需要不断完善和改进, 并且短序列的ncRNA的靶标缺乏特异性且容易脱靶, 使得其作为临床上的生物学标记和治疗靶标出现了一定的困难。随着这些问题逐渐解决, ncRNA可能会在舌鳞状细胞癌预后、治疗等过程中发挥重要作用。

The authors have declared that no competing interests exist.

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