EB 病毒 BART miRNAs 在胃癌中的作用机制研究进展

2023.12.29 责任编辑:陈醒 阅读量:187

EB 病毒(Epstein-Barr virus,EBV)是一种普遍存在的人类疱疹病毒,与胃癌的发生发展密切相关。EBV也是第一个被发现编码微小核糖核酸(microRNAs,miRNAs)的人类病毒,编码 25 种 miRNA 前体,最终被加工成44 种成熟的 miRNA。
BamHI-A 右向转录本(BamHI-A region rightward transcript,BART)miRNA包含其中的40 种miRNA,由 BART 编码产生,主要通过靶向宿主基因和自身病毒基因,在胃癌的发生发展中发挥重要的调控作用。
本文对 BART miRNAs 在胃癌发生发展中的作用机制进行总结,为胃癌患者寻找潜在的治疗靶点提供新思路。

EB病毒及BART miRNAs
EB 病毒(Epstein-Barr virus,EBV)又称人类疱疹病毒 4 型,是一种 γ 疱疹病毒,它感染了全世界 90% 以上的人口,并建立了终身潜伏感染。
EBV是首个被证明与人类肿瘤发生有关的病毒,尤其与胃癌、鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)、霍奇金淋巴瘤、伯基特淋巴瘤和 NK/T 细胞淋巴瘤等恶性肿瘤的发生、发展密切相关 [1]。胃癌是全球第四大常见的癌症,也是癌症相关死亡的第二大原因。
其中EBV 相关胃癌(EBV-associated gastriccarcinoma, EBVaGC)约占所有胃癌病例的 10%,具有独特的病理特征和分子特征 [2]。
EBVaGC 多见于 EBV 潜伏感染 I 型和潜伏感染Ⅱ型,表达的病毒潜伏期基因有 EBV 核抗原1(EBV-encoded nuclearantigen 1,EBNA1)、表达 EBV 编码的 RNAs(EBVencoded RNAs,EBERs)、BARTs 编码的 miRNAs和潜伏膜蛋白 2A(LMP2A)[3]。
EBV 也是第一个被证明编码 miRNA 的人类病毒。miRNA 是一种含有18 ~ 22个核苷酸的非编码小 RNA。成熟的 miRNA 是由 miRNA 的初级转录本经 Drosha 和 Dicer 的顺序加工而形成的 [4]。
miRNA 的前体分布在EBV 基因组的两个区域,BamHI-H 右向开放读码框1(BamHI fragment H rightward open reading frame 1,BHRF1)产生 3 个 miRNA 前体,生成 4 个成熟的miRNAs,BART 产生 22 个 miRNA 前体,生成 40个成熟的 miRNA[5]。
其中 BART 分成 BART cluster1 和 BART cluster 2 这两个簇。BART cluster 1 包含8 个 miRNA 前体,BART cluster 2 包含 14 个 miRNA 前体,见表1,表1 BART cluster1和 BART cluster 2包含的 miRNA 前体分类
表1 BART cluster1和 BART cluster 2包含的 miRNA 前体分类
BARTmiRNA 在淋巴瘤中的表达相对较低,在 NPC 和EBVaGC 中的表达较高 [6]。

越来越多的研究表明,BART miRNAs 可以通过靶向宿主细胞或病毒的相关基因,抑制基因的表达,在胃癌的发生发展中发挥重要的调节作用,包括维持病毒潜伏感染、细胞转移、细胞凋亡、细胞增殖、免疫逃逸甚至放化疗敏感性,见表 2,表2 EBV BART miRNA 在胃癌细胞中的作用
表2 EBV BART miRNA 在胃癌细胞中的作用



BART miRNAs 对胃癌细胞增殖转移的影响
部分研究表明 BART miRNA 在胃癌细胞的增殖转移中起促进作用。
例如,EBV-miR-BART3-3p和 EBV-miR-BART11 分别靶向 TP53[7] 和 FOXP1[8]促进胃癌细胞增殖。EBV-miR-BART10-3p,EBV-miR-BART11,EBV-miR-BART17-5p 和 EBV-miR-BART1-3p分别靶向DKK1[9],FOXP1[10],KLF2[11]和 DAB2[12] 促进胃癌细胞转移。
然而,并不是所有 BART miRNA 都能促进胃癌细胞的增殖或转移,部分研究表明 BART miRNA 在胃癌细胞的增殖转移中起负调控的作用。EBV-miR-BART1-5p,EBV-miR-BART2-3p和EBV-miR-BART11-3p分别靶向 GCNT3[13],ULK1[14] 和 eIF4E[15] 均抑制了胃癌细胞的迁移生长。
此外,某些 BART miRNA 靶向不同的宿主基因却能起到相反的调控作用,靶向DAB2 促进胃癌迁移的 EBV-miR-BART1-3p,它在靶向 E2F3 后却诱导了胃癌细胞 G0/G1 期停滞,抑制了胃癌细胞的增殖 [16]。
BART miRNA 影响胃癌细胞的增殖转移能力,因此,通过人为干预 BARTmiRNA 的表达可能可以抑制胃癌的发生发展,最终达到治疗的目的。

BART miRNAs 靶向促凋亡基因 / 抗凋亡基因
细胞凋亡是指机体为了维持内环境的稳态,在基因的调控下,细胞产生主动、有序的死亡。细胞凋亡由促凋亡基因和抗凋亡基因共同调控。促凋亡蛋白包括BAD,BID,BIM,PUMA,BAX和BAK等,它们介导细胞色素C 从线粒体释放到细胞质,激活 Caspase 的级联反应,在诱导细胞凋亡的过程中起到了重要的作用。
研究显示 EBV-miR-BART5 通过靶向抑制促凋亡蛋白 PUMA,抑制胃癌细胞凋亡, 促 进 细 胞 存 活 [17]。EBV-miR-BART4-5p 靶 向促凋亡蛋白 BID 在 EBVaGC 细胞中发挥抗凋亡作用 [18]。
抗凋亡基因包括 BCL2,BCL2L2,DDX42和 BRUCE 等,BART miRNA 也可以靶向一些凋亡抑制剂诱导细胞凋亡。例如,EBV-miR-BART15-3p通过靶向凋亡抑制剂 BRUCE 诱导胃癌细胞凋亡,抑制了胃癌细胞的增殖 [19]。
这说明 BART miRNA可以通过靶向下调这些与凋亡相关的基因,影响胃癌细胞凋亡,改变胃癌细胞的结局。

BART miRNA 参与信号通路
胃癌中miRNA 参与Wnt/β-catenin,PTEN/PI3K/AKT,JAK/STAT,NF-κB 等多种信号通路的调控 [20-24]。
Wnt 信号通路在组织胚胎发育、组织内环境稳态以及肿瘤中发挥重要作用 [25],研究表明EBV-miR-BART10-3p 和EBV-miR-BART22同时靶向 APC 和 DKK1,激活 Wnt 信号通路,促进 EBVaGC 细胞增殖、迁移和侵袭 [26]。
NF-κB 信号通路在肿瘤性炎症中起关键作用 [27],EBV-miR-BART11 可以通过靶向 FOXP1 激活 NF-κB 信号通路诱导肿瘤相关巨噬细胞的分化,增强肿瘤局部炎症反应,促进胃癌细胞增殖 [8]。
BART miRNA 参与信号通路的调节,通过激活或抑制相应的信号通路可以改变胃癌细胞的表型,从而发挥促进或者抑制胃癌发生发展的作用。

BART miRNA 诱导宿主基因甲基化
DNA 甲基化是肿瘤最常见的表观遗传调控机制之一,它通常发生在富含 CpG 岛的启动子区域,正常情况下该区域处于非甲基化状态,在癌细胞中该区域发生甲基化阻碍了转录因子与启动子结合,从而导致基因转录水平降低或转录沉默。相较于 EBV 阴性胃癌细胞(EBV-negative gastric carcinoma,EBVnGC), 高甲基化 在 EBVaGC 中更加普遍。
宿主基因高甲基化是 EBVaGC 一个独特的分子特征,也是导致基因转录沉默的潜在机制。其中,PIK3CA,ARID1A 和 CDKN2A 基因启动子在EBVaGC 中甲基化的比例较高。
有研究证实 BARTmiRNA 如 EBV-miR-BART19-3p 也可以诱导宿主基因 WIF1,NLK 和 APC 的启动子发生甲基化,增强 Wnt 通路的活性,促进细胞的增殖能力,抑制细胞的凋亡能力 [28]。
这提示 BART miRNA 诱导某些宿主基因的高甲基化会促进 EBV 感染的胃癌细胞恶性生长,应用去甲基化剂 5- 氮杂胞苷可能可以成为治疗的策略。

BART miRNA 与 EMT 相关
上 皮 - 间 充 质 转 变(epithelial to mesenchymaltransition,EMT)的主要过程是上皮细胞通过特定程序转化为间充质样细胞,上皮细胞丧失极性,中断了细胞与细胞之间的黏附作用,从而获得了较高的转移能力。
细胞间的黏附作用是由 E-cadherin 维持的,在 EMT 过程中,E-cadherin 在 Snail,Twist,ZEB1 和 ZEB2 等转录因子的介导下转变为 N-cadherin。
BART miRNA 靶向 EMT 相关蛋白在 EBVaGC 中发 挥 作 用,TSAI 等 [29] 人的研究表明 EBV-miR-BART9 直接靶向 EMT 相关蛋白Ecadherin,下调 miR-200a 和 miR-141 的表达,从而促进胃癌细胞的增殖和侵袭能力。
LI 等 [30] 人的研究表明EBV-miR-BART12 直接靶向 EMT 诱导物 Snail,诱导 G2/M 期停滞,促进胃癌细胞凋亡,抑制细胞的增殖和迁移。此外,BART miRNA 也可以影响EMT 过程,研究表明 EBV-miR-BART12 与 TPPP1结合并下调它的表达,进而抑制α-tubulin的乙酰化,促进微管的动态组装,重塑细胞骨架,增强 β-catenin的乙酰化。
了解 EMT 相关 BART miRNA 的作用有助于进一步探索其在胃癌中潜在的治疗价值。

BART miRNA 削弱免疫系统的攻击
肿瘤免疫逃逸对肿瘤的生存和发展至关重要,这有助于它们避免被免疫系统识别和攻击。
PD-L1过表达是 EBVaGC 一个独特的分子特征。EBVaGC通过 PD-L1/PD-L1 通路逃避 T 淋巴细胞的免疫监视 [34]。PD-L1 在胃癌细胞表面形成屏障,与T细胞表面受体 PD-L1 相互作用,从而抑制 T 细胞的毒性。
WANG 等 [35] 人研究表明 EBV-miR-BART11和 EBV-miR-BART17-3p 分别通过靶向 FOXP1 和PBRM1 来上调 PD-L1 的 表 达, 从 而 促 进 胃 癌 的免疫逃逸。
SYOON 等 [36] 人的研究表明 EBV-miRBART5-5p 直接靶向 PIAS3,并通过EBV-miRBART5-5p/PIAS3/pSTAT3/PD-L1 途径调控,有助于EBV 相关胃癌细胞抗凋亡、增殖、侵袭、迁移和免疫逃逸,最终促进胃癌发生发展,恶化临床结果。这使 PD-1/PD-L1 免疫检查点抑制剂作为 EBVaGC的潜在治疗方法成为可能。

BART miRNAs改变胃癌细胞对化疗的敏感性
目前,对 EBVaGC 的治疗尚无特殊的方法,手术切除是大多数患者获得根治的唯一可能方法,手术与一般胃癌相同,且术后容易复发。所以,联合放化疗仍是胃癌有效的治疗手段,胃癌对放化疗的耐药性是胃癌难以治疗的重要原因。
耐药性的潜在机制十分复杂,有研究表明 miRNA 通过影响药物外排、细胞凋亡、自噬、EMT、癌症干细胞(cancerstem cells,CSCs)和细胞周期等胃癌细胞功能调节胃癌对化疗药物的敏感性 [37-38]。
已经观察到 BARTmiRNAs 的异常表达可以改变胃癌细胞对化疗的敏感性,EBV-miR-BART20-5p 通过直接靶向 BAD 增加了对 5- 氟 尿 嘧 啶(5-fluorouracil,5-FU)和多西紫杉醇的耐药性 [39]。
EBV-miR-BART15-3p 通过靶向 TAX1BP1 增加了胃癌细胞对 5-FU 的化学敏感性 [40]。
TP53 可以被 EBV-miR-BART5-3p 直接靶向抑制,下调对化疗药物敏感和诱导电离辐射的 p53的表达,最终导致加速细胞周期进程,抑制细胞凋亡 [6]。
总之,BART miRNA 的异常表达可能改变药物反应,甚至逆转细胞耐药,改善患者的不良预后。

BART miRNA 调节 EBV 编码的基因
BART miRNA 可以调节 EBV 编码基因的表达。EBV 有潜伏期和裂解期两种状态,BRLF1 和BZLF1 这两个 EBV 编码的立即早期基因与 EBV感染由潜伏期向裂解期转变密切相关 [41]。
研究发现 EBV-miR-BART20-5p 通过抑制 BAD 介导的caspase-3 依赖性细胞凋亡,间接抑制 EBV 即刻早期基因 BRLF1 和 BZLF1 的表达,在维持 EBV 相关胃癌的潜伏期和肿瘤持续性发展中发挥重要作用 [42]。
EBV 潜伏膜蛋白 LMP1 在 EBVaGC 中不表达,EBV-miR-BART16 在 EBVaGC 中 表 达 丰 富,ZHANG 等 [43] 人的研究表明 EBV-miR-BART16 可能是 LMP1 在 EBVaGC 表达缺失的原因,它的表达抑制了细胞的增殖和存活。
这表明,BART miRNA与某些 EBV 编码基因具有拮抗作用,它们之间互相形成复杂的调控网络,影响胃癌的进展,但具体机制仍需进一步研究阐明。

展望
胃癌的转移是胃癌患者死亡的主要原因,这给胃癌的临床治疗带来了很大的困难。目前尚无胃癌的靶向治疗药物,对 BARTmiRNAs 在 EBVaGC 中的作用机制的总结有助于理解肿瘤转移的分子机制,可以为 EBVaGC 的靶点治疗提供新的线索。
BART miRNA 有望成为胃癌潜在的诊断或预后的生物标志物,也可能成为 EBVaGC免疫治疗的重要靶点。


注:
1、参考文献:王巧祎,王宁宁,刘晴晴,成军.EB病毒BART miRNAs在胃癌中的作用机制研究进展[J].现代检验医学杂志,2023,38(5):199-204
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