惡性腫瘤是威脅人類生命健康的一類重大疾病。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，在全球女性中，乳腺癌發(fā)病率及死亡率均位居女性惡性腫瘤首位。因此，針對乳腺癌分子病理機(jī)制的深入研究和潛在靶點(diǎn)的深入挖掘，對包括乳腺癌等在內(nèi)的癌癥等重大疾病的精確診斷與治療尤為重要。

近日，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林愛福課題組在乳腺癌腫瘤細(xì)胞上的相關(guān)研究，發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)刊物《分子細(xì)胞》（Molecular Cell）上，并被選為封面文章重點(diǎn)報(bào)道。在這項(xiàng)研究中，林愛福課題組首次報(bào)道了由長鏈非編碼RNA介導(dǎo)的鈣離子信號通路在腫瘤微環(huán)境重塑方面的重要功能，揭示了腫瘤微環(huán)境促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的新機(jī)理，同時發(fā)現(xiàn)了乳腺癌診療潛在的新靶標(biāo)，為乳腺癌治療提供了新策略。

浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生桑凌杰和合作單位中山大學(xué)腫瘤防治中心鞠懷強(qiáng)研究員為本文共同第一作者，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林愛福研究員為通訊作者。

“無用”之用

核糖核酸（RNA）作為遺傳信息載體，根據(jù)轉(zhuǎn)錄后是否會作為信使RNA發(fā)生翻譯，即是否編碼蛋白，可以分為編碼RNA與非編碼RNA。在人體中，超過90%的RNA為非編碼RNA。很長一段時間內(nèi)科研人員都認(rèn)為大多非編碼RNA只是一種轉(zhuǎn)錄“噪聲”，不具生物學(xué)功能?！盁o論是從宏觀的生物系統(tǒng)‘用進(jìn)廢退’進(jìn)化角度還是微觀細(xì)胞個體的能量代謝物質(zhì)循環(huán)角度，長期以來科學(xué)家都無法對這一存在現(xiàn)象進(jìn)行合理闡釋，大家覺得這是一種沒有用處的物質(zhì)?！绷謵鄹Ｕ劦?，“而現(xiàn)在不斷深入的研究發(fā)現(xiàn)表明，在很長一段時間里人們忽視了非編碼RNA的作用?！?/p>

林愛福從2010年開始關(guān)注研究非編碼RNA以及大于200核苷酸的長鏈非編碼RNA（Long noncoding RNA，LncRNA），并首次發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了核酸除與蛋白結(jié)合作用外，自然界細(xì)胞內(nèi)存在核酸與磷脂結(jié)合并發(fā)揮重要機(jī)體調(diào)控功能，相關(guān)研究發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)刊物《自然細(xì)胞生物》（Nature Cell Biology），對此《自然綜述.分子細(xì)胞生物學(xué)》雜志進(jìn)行了亮點(diǎn)點(diǎn)評和報(bào)道。近年來越來越多的國際同行研究也發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA不僅參與了基因組修飾、轉(zhuǎn)錄激活、表達(dá)調(diào)控等過程，而且在細(xì)胞生長、發(fā)育、代謝等過程中發(fā)揮重要調(diào)控功能。

那么腫瘤細(xì)胞又有什么不同尋常的特性呢？

從能量代謝的角度，腫瘤相比正常細(xì)胞處于一種高耗低效的狀態(tài)。正常細(xì)胞通過吸收外界氧氣和葡萄糖等養(yǎng)分，逐級逐步消化分解，為細(xì)胞供應(yīng)能量和物料。但腫瘤細(xì)胞則是大量攫取葡萄糖，不經(jīng)深度利用就簡單處置，在獲得大量能量的同時，能源物質(zhì)利用效率卻奇低。同時，腫瘤自身惡性增殖的特性使體內(nèi)腫瘤常形成一個擁擠的實(shí)體瘤，由于新生血管滯后生成，大量腫瘤細(xì)胞長期處于一個相對缺氧的微環(huán)境中。

眾所周知，正常組織細(xì)胞需要一個充足的有氧環(huán)境才能良好生長，為什么腫瘤細(xì)胞可以反其道而行之，在低氧微環(huán)境中惡性增殖呢？

林愛福課題組以乳腺癌腫瘤細(xì)胞為對象，通過對多個候選基因靶向敲低腫瘤細(xì)胞的生長增殖與葡萄糖攝取能力的高通量篩查，首次闡明了由長鏈非編碼RNA CamK-A介導(dǎo)的CamK-A-CaMK-NF-κB信號通路，介導(dǎo)了腫瘤應(yīng)答微環(huán)境缺氧刺激，重塑腫瘤微環(huán)境，并進(jìn)一步支持腫瘤惡性生長的過程。

“煽風(fēng)”又“點(diǎn)火”，腫瘤生長多米諾骨牌

長鏈非編碼RNA介導(dǎo)的CamK-A-CaMK-NF-κB信號通路是如何讓乳腺癌腫瘤細(xì)胞生長的呢？

一個常識可以很好理解，當(dāng)通過陸路無法滿足交通運(yùn)輸時，人類會開鑿運(yùn)河通過水陸完成代償運(yùn)輸。在厭氧逆境下，乳腺癌腫瘤細(xì)胞自身被激活一條活路，如同“運(yùn)河”開通從而源源不斷進(jìn)行能量補(bǔ)充及信息傳遞。林愛福課題組認(rèn)為，長鏈非編碼RNA CamK-A介導(dǎo)的CamK-A-CaMK-NF-κB信號通路的作用就像是腫瘤的這條“運(yùn)河”。

而且，這條“運(yùn)河”不僅促進(jìn)腫瘤自身生長代謝，更是進(jìn)一步作用于腫瘤細(xì)胞周邊微環(huán)境，為腫瘤生長提供營養(yǎng)能量和傳遞信息。腫瘤與微環(huán)境的關(guān)系又如同“種子與土壤”，腫瘤微環(huán)境支撐了腫瘤細(xì)胞快速大量增殖和轉(zhuǎn)移的特性。

介紹到這里，乳腺癌腫瘤細(xì)胞響應(yīng)微環(huán)境刺激而重塑微環(huán)境的第一塊多米諾骨牌誕生了——長期的缺氧壓力。實(shí)體瘤內(nèi)擁擠的內(nèi)環(huán)境導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)鈣庫受迫釋放鈣離子，從而使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的鈣離子濃度異常上調(diào)，進(jìn)而誘發(fā)了長鏈非編碼RNA CamK-A介導(dǎo)的鈣調(diào)蛋白激酶PNCK高度活化。

長鏈非編碼RNA CamK-A在完成“煽風(fēng)”活化鈣調(diào)蛋白激酶PNCK的工作后，開始“點(diǎn)火”。在長鏈非編碼RNA CamK-A協(xié)助下，鈣調(diào)蛋白激酶PNCK募集下游信號分子IκBα，并介導(dǎo)了IκBα 32位絲氨酸的磷酸化，從而激活了NF-κB信號通路，大量轉(zhuǎn)錄表達(dá)GLUT3、VEGF、IL-6、IL-8等下游因子，從而幫助腫瘤細(xì)胞超量攫取胞外葡萄糖、誘導(dǎo)血管異常增生供給養(yǎng)料、募集免疫細(xì)胞塑造腫瘤特異的免疫微環(huán)境等，最終實(shí)現(xiàn)腫瘤對自身微環(huán)境重塑，促進(jìn)腫瘤進(jìn)一步惡性增殖生長。“正是在長鏈非編碼RNA CamK-A的作用下，第一塊多米諾骨牌的倒下引發(fā)了鈣離子‘風(fēng)暴’的呼嘯而來，一發(fā)不可收拾?！钡谝蛔髡卟┦垦芯可Ａ杞苷f道。

對于該研究成果，該論文的一位匿名評審專家表示，整個實(shí)驗(yàn)工作的質(zhì)量十分的全面而突出，研究發(fā)現(xiàn)或?qū)⑹芤婺[瘤病患，而且lncRNA通過改變重要激酶的構(gòu)象來激活它，這一研究發(fā)現(xiàn)十分具有創(chuàng)新性和沖擊力。

確定潛在靶標(biāo)

正是基于這樣長鏈非編碼RNA介導(dǎo)的多米諾骨牌效應(yīng)，該課題組提出通過阻斷乳腺癌腫瘤微環(huán)境塑造能力來破除乳腺癌棲境，從而抑制腫瘤生長的乳腺癌腫瘤治療方案。

林愛福課題組在精確解析了CamK-A-CaMK-NF-κB信號通路后，開發(fā)了以CamK-A為靶點(diǎn)的乳腺癌腫瘤治療策略，經(jīng)由皮下成瘤實(shí)驗(yàn)、異種瘤移植模型等動物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該治療靶點(diǎn)的有效性與精確性，并通過對大量乳腺癌患者病例樣本數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)CamK-A的表達(dá)水平與腫瘤細(xì)胞增殖水平顯著相關(guān)，與患者的預(yù)后效果呈顯著負(fù)相關(guān)，是一個良好的潛在診治靶點(diǎn)。

值得一提的是，本次課題組采用的PDX模型（Patient-derived xenograft， PDX），是將臨床患者腫瘤組織以組織的形式移植至重癥免疫缺陷型小鼠（NSG小鼠）體內(nèi)，從而很好的保持了腫瘤組織的原生異質(zhì)性，其生物學(xué)特性保持的更加完整，與臨床相似度極高，是現(xiàn)階段最優(yōu)秀的腫瘤動物模型。

這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出了以CamK-A為靶向的腫瘤治療方案療效顯著，對傳統(tǒng)難以處理的三陰性乳腺癌也具有很好療效，由于可以阻斷腫瘤賴以生存的微環(huán)境，預(yù)后情況也更好，顯示出這個分子靶點(diǎn)具有極大的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用潛在價(jià)值?！昂罄m(xù)我們希望通過對一系列節(jié)點(diǎn)分子的重要生物學(xué)功能機(jī)制展開深入研究，在此基礎(chǔ)上，力爭將包括非編碼RNA在內(nèi)的腫瘤標(biāo)志物和分子靶點(diǎn)與傳統(tǒng)腫瘤治療相結(jié)合，為精準(zhǔn)醫(yī)療提供現(xiàn)實(shí)依托，造福腫瘤病患?！绷謵鄹Ｕf。

該項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金委、教育部自主創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、浙江大學(xué)百人計(jì)劃、浙江省杰出青年基金等項(xiàng)目的資助。

（文 柯溢能）