《Human Cell》：Interplay between TGF-β signaling and long non-coding RNAs in digestive system cancers: mechanisms and biological implications
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本综述系统阐述了转化生长因子β（TGF-β）信号通路与长链非编码RNA（lncRNA）在消化系统癌症（如食管癌、胃癌、肝癌、结直肠癌、胰腺癌）中的相互作用网络。文章揭示了lncRNA通过调控TGF-β/Smad通路关键分子，影响上皮-间质转化（EMT）、肿瘤增殖、免疫逃逸等恶性进程的分子机制，强调了该轴心在癌症早期诊断、预后评估及靶向治疗中的转化潜力。
背景
消化系统肿瘤，包括结直肠癌、胃癌、胰腺癌、肝癌和食管癌，是全球发病率和死亡率的重要贡献者。由于早期诊断和有效治疗面临挑战，其预后仍然较差。转化生长因子β（TGF-β）信号通路在消化系统肿瘤中扮演着复杂而矛盾的角色：在肿瘤发生早期作为肿瘤抑制因子，而在疾病进展晚期则转变为肿瘤促进因子。长链非编码RNA（lncRNA）是长度超过200个核苷酸的非编码RNA分子，已成为多种癌症（包括消化系统癌症）中的重要调控因子。它们与TGF-β通路之间存在关键的相互作用，共同调节细胞进程，如上皮-间质转化（EMT）、细胞增殖和转移，这对癌症的发生和发展至关重要。
TGF-β通路概述
TGF-β信号通路是一个复杂的网络，涉及多种配体、受体和SMAD蛋白。在生理条件下，TGF-β配体通过与II型和I型丝氨酸/苏氨酸激酶受体结合启动信号转导。这些受体随后磷酸化受体调节的SMAD蛋白（R-SMADs），如SMAD2和SMAD3，后者与共介质SMAD（SMAD4）形成复合物，并积聚在细胞核中调节靶基因的转录。该通路的活化和调控通过多种机制进行精细控制，以确保精确的细胞反应。例如，抑制性SMAD通过竞争TGF-β受体或促进其泛素化和降解来负向调节信号传递，从而形成负反馈环路以调节信号强度和持续时间。
TGF-β通路在癌症中扮演着关键但矛盾的角色，尤其在消化系统恶性肿瘤中表现出阶段依赖性功能。在癌症早期，TGF-β主要作为肿瘤抑制因子发挥作用，它强制细胞周期停滞在G1期，从而阻止受损DNA的复制，并作为抵抗恶性转化的重要检查点。然而，随着肿瘤进展，肿瘤细胞发展出逃避这些抑制效应的机制，从而将TGF-β转变为促进肿瘤生长、侵袭和转移的因子。这在消化系统癌症中尤为明显，TGF-β通过促进EMT、增强细胞运动性和调节免疫反应来影响肿瘤微环境，为癌症进展提供有利条件。
lncRNA概述
长链非编码RNA（lncRNA）是长度超过200个核苷酸的RNA分子，由于缺乏开放阅读框，它们不编码蛋白质。lncRNA由RNA聚合酶II转录，参与细胞内的多种调控机制，从染色质修饰到转录及转录后过程等多个水平影响基因表达。根据其与蛋白质编码基因的相对基因组位置，lncRNA可分为多种类型，包括基因间lncRNA、内含子lncRNA、重叠lncRNA和反义lncRNA。它们通过与染色质修饰蛋白相互作用改变染色质状态，并在特定位点调节转录活性。
在消化系统癌症中，lncRNA是发展和进展的关键调控因子。它们通过与染色质修饰蛋白相互作用影响癌细胞的表观遗传模式，从而改变对癌症进展至关重要的基因表达模式。例如，lncRNA可以招募多梳抑制复合物到特定基因组位点，以沉默肿瘤抑制基因或激活癌基因。它们作为竞争性内源RNA（ceRNA）或分子海绵吸附miRNA，从而调节miRNA靶向mRNA的效能，并影响控制细胞增殖、凋亡和转移的信号通路。此外，lncRNA还参与重塑肿瘤微环境，这是癌症进展的关键因素。它们影响成纤维细胞和免疫细胞等基质细胞的行为，从而促进有利于肿瘤生长和侵袭的环境。
TGF-β通路与lncRNA在消化系统癌症中的关键相互作用
TGF-β通路与长链非编码RNA（lncRNA）之间的相互作用促进了消化系统癌症的进展。lncRNA是与TGF-β通路相互作用以调节EMT、细胞增殖和转移等细胞过程的关键调控因子，这些过程对癌症的发生和发展至关重要。
食管癌
在食管鳞状细胞癌（ESCC）中，已鉴定出几种lncRNA作为致癌调控因子，通过其与TGF-β信号通路的相互作用增强肿瘤进展。例如，SNHG17和LINC00239在食管癌组织中显著上调，并在体外经TGF-β1处理后进一步诱导。它们的表达水平与晚期TNM分期、更深的肿瘤浸润和增加的淋巴结转移呈正相关。功能上，这两种lncRNA都促进癌细胞增殖、迁移、侵袭和EMT。从机制上讲，SNHG17通过结合c-Jun并激活PI3K/AKT通路来增强c-Myc表达，而LINC00239通过调节MBP-1与c-Myc启动子的结合来促进c-Myc转录。类似地，MALAT1是另一种致癌lncRNA，在体内和体外均与TGF-β1表达呈正相关。敲低MALAT1可有效抑制TGF-β1诱导的EMT，突显了其作为TGF-β介导的肿瘤进展下游效应器的角色。NCK1-AS1在ESCC中上调并与患者预后不良相关。它增强TGF-β1表达并促进癌细胞迁移和侵袭。值得注意的是，这些效应可通过抑制TGF-β通路来逆转，表明NCK1-AS1至少部分通过TGF-β信号发挥作用。
相反，某些lncRNA通过对抗促肿瘤通路在ESCC中充当肿瘤抑制因子。NKILA（NF-κB相互作用lncRNA）在ESCC组织中显著下调，其低表达与肿瘤分期、淋巴结转移和临床严重程度呈负相关。功能上，NKILA在体外和体内抑制癌细胞迁移和侵袭。从机制上讲，它抑制IκBα的磷酸化和随后的NF-κB活化，从而降低与侵袭性相关的基质金属蛋白酶MMP14的表达。
胃癌
几种lncRNA已被鉴定为通过增强TGF-β信号或其下游致癌效应促进胃癌（GC）进展。FBXO18-AS、SND1-IT1、XIST、LINC00665和NR027113的高表达水平在GC组织中持续观察到。临床上，SND1-IT1和LINC00665与更大的肿瘤浸润深度、淋巴结转移和更高的TNM分期呈正相关，而FBXO18-AS、LINC00665和NR027113水平升高则提示预后不良。
功能上，FBXO18-AS和LINC00665促进胃癌细胞增殖、迁移、侵袭和EMT。值得注意的是，LINC00665通过单变量和多变量分析被验证为独立的预后生物标志物。沉默LINC00665会导致GC细胞G0/G1期细胞周期停滞，表明其在肿瘤生长调控中的作用。
从机制上讲，这些致癌lncRNA与TGF-β信号密切相关。SND1-IT1通过作为miR-124的海绵，释放对EMT促进基因的抑制，从而促进TGF-β1诱导的EMT。另一种致癌lncRNA XIST通过抑制miR-185，导致TGF-β1表达增加，并促进GC细胞迁移和侵袭。功能上，NR027113已被报道与TGF-β信号协同增强胃癌的恶性进展，进一步支持其作为致癌lncRNA的作用。
相反，一部分lncRNA通过干扰TGF-β信号或其下游致癌效应发挥肿瘤抑制作用。MBNL1-AS1在GC组织中显著下调，其表达降低与预后不良相关。功能上，MBNL1-AS1抑制肿瘤增殖和转移。从机制上讲，它通过吸附miR-424-5p发挥作用，后者进而调节TGF-β/SMAD通路的负调控因子SMAD7。通过这一轴心，MBNL1-AS1有效抑制TGF-β介导的信号，从而抑制EMT和肿瘤进展。
肝癌
在肝细胞癌（HCC）中，许多lncRNA上调并通过促进TGF-β信号或促进下游促肿瘤事件而充当癌基因。值得注意的是，snaR、LINC01980、SBF2-AS1、lncRNA-ATB、TP73-AS1和UCA1在HCC组织和细胞系中持续过表达。snaR通过上调TGF-β1表达促进HCC细胞迁移和侵袭。这种效应在TGF-β1抑制后可逆转，表明snaR通过激活TGF-β通路发挥其致癌作用。LncRNA-ATB是一种经过充分研究的TGF-β诱导转录本，通过吸附miR-200家族成员促进转移，导致EMT的关键转录因子ZEB1和ZEB2上调。它还增强IL-11表达并激活STAT3通路，促进远处器官定植。LINC01980与晚期临床分期和预后不良相关。它通过靶向miR-376b-5p，从而增加E2F5表达，促进EMT和细胞侵袭。沉默LINC01980在体内显著抑制肺转移。SBF2-AS1通过吸附miR-361-5p，导致TGF-β1去抑制并促进癌细胞增殖和迁移，从而增强肿瘤进展。UCA1通过增加TGF-β1表达促进肿瘤能量代谢，从而增强葡萄糖摄取、乳酸生成和ATP产生，支持肿瘤细胞存活和生长。TP73-AS1通过靶向miR-539和调节MMP-8表达来调节巨噬细胞极化和细胞外基质重塑，有助于形成促肿瘤微环境。总的来说，这些致癌lncRNA增强TGF-β相关信号，以驱动HCC中的EMT、转移、免疫逃逸和代谢重编程。
目前关于HCC中拮抗TGF-β介导的肿瘤进展的肿瘤抑制性lncRNA的文献仍然很少。在HCC中鉴定的大多数lncRNA通过直接或间接增强TGF-β信号促进恶性肿瘤。
结直肠癌
在结直肠癌（CRC）中，几种lncRNA通过调节TGF-β信号通路，作为癌基因促进肿瘤生长、免疫逃逸或转移。这些包括TP73-AS1、SNHG6、VPS9D1-AS1、LINC00941和TUG1，与正常对照相比，它们在CRC组织中均显著上调。
TP73-AS1通过上调TGF-β1表达促进CRC细胞侵袭和迁移。这种效应可被TGF-β通路抑制剂逆转，表明其直接参与TGF-β介导的肿瘤促进。SNHG6通过下调mRNA监视关键因子Up-frameshift 1（UPF1）促进EMT，进而通过激活TGF-β-Smad信号级联导致ZEB1表达增加。VPS9D1-AS1通过激活TGF-β-干扰素刺激基因（ISG）轴促进肿瘤生长和免疫逃逸。它降低了CD8+T细胞上IFNAR1的表达，从而损害其细胞毒性功能。靶向VPS9D1-AS1的反义寡核苷酸在体内显著抑制肿瘤生长。LINC00941通过直接结合SMAD4的MH2结构域，阻止其被β-TrCP泛素化，并稳定TGF-β/SMAD2/3信号复合物，从而促进EMT和转移。临床上，高LINC00941水平与淋巴结转移和晚期AJCC分期相关。TUG1通过TGF-β-TWIST1-EMT轴增强CRC的转移潜力。这些发现突出了致癌lncRNA如何机制性地与TGF-β信号通路的不同分支相联系，以驱动结直肠癌进展。
相反，几种lncRNA通过负向调节TGF-β信号级联而发挥肿瘤抑制因子作用。值得注意的是，HOXC-AS3和MIR503HG在CRC组织中下调，它们的低表达与患者预后不良相关。HOXC-AS3通过吸附miR-1269，从而解除对TGF-β2的抑制并阻断EMT，来抑制CRC进展。这导致肿瘤细胞迁移和侵袭减少。MIR503HG通过miR-153/TGF-β2通路发挥其抑制作用，下调TGF-β2表达并抑制CRC细胞的转移潜力。总之，这些肿瘤抑制性lncRNA抵消了TGF-β信号的致癌性激活，为CRC干预提供了潜在的治疗途径。
胰腺癌
几种lncRNA，如XIST、PVT1和LINC01638，在胰腺癌（PC）组织中的表达显著高于癌旁正常组织，并且与增强的肿瘤增殖、迁移和侵袭相关。XIST通过调节两个TGF-β相关通路促进肿瘤进展。它通过miR-141-5p/TGF-β2轴促进EMT，还通过调节miR-34a-YAP-EGFR信号级联增强TGF-β1诱导的EMT。这两种通路导致细胞运动性和侵袭增加。PVT1激活TGF-β-Smad信号通路，导致间质标记物如Snail、Slug、β-连环蛋白、N-钙粘蛋白和波形蛋白上调，同时下调上皮标记物E-钙粘蛋白。这有助于EMT并促进侵袭性肿瘤行为。LINC01638在PC和患者血浆中均上调，可增强肿瘤生长和侵袭，尽管其与TGF-β的直接机制联系尚不明确。然而，实验数据显示，TGF-β1处理可逆转沉默该lncRNA的抑制效应，表明存在TGF-β介导的调控环路。总的来说，这些lncRNA通过与TGF-β信号通路相互作用或增强其作用而充当癌基因，驱动PC进展。
与致癌lncRNA相反，Linc-pint在胰腺癌中作为肿瘤抑制因子发挥作用。Linc-pint在PC组织和患者血浆中均显著下调。其在胰腺导管腺癌（PDAC）患者中的表达与TGF-β1水平呈正相关。功能上，过表达Linc-pint可抑制PDAC细胞增殖，并且这种肿瘤抑制效应可被TGF-β1协同增强。重要的是，用TGF-β通路抑制剂处理会减弱Linc-pint的抑制效应，表明其至少部分通过TGF-β信号介导其抗肿瘤活性。因此，Linc-pint可能代表一种在肿瘤发生早期与TGF-β信号协同以增强其肿瘤抑制作用的上下文特异性lncRNA。
TGFβ与lncRNA相互作用在消化系统癌症中的临床应用
尽管技术不断进步，癌症的诊断和治疗仍然充满挑战，这凸显了鉴定新型肿瘤生物标志物的必要性。TGF-β信号通路与lncRNA之间的相互作用已被证明影响肿瘤生物学的多个方面，并可能作为消化系统恶性肿瘤临床应用的宝贵资源，包括诊断、预后和治疗干预。
诊断与预后
许多调节TGF-β信号通路的lncRNA已被发现与消化系统癌症的肿瘤分期、转移和总生存期相关。这些关联为它们用作诊断或预后生物标志物提供了基础。例如，SNHG17和LINC00239在ESCC中上调，并且与肿瘤TNM分期、浸润深度和淋巴结转移呈正相关。单变量和多变量Cox分析进一步验证了SNHG17作为一个独立的预后因素。类似地，FBXO18-AS、LINC00665和NR027113的高表达与GC预后不良相关。值得注意的是，在多变量分析中，LINC00665已独立与患者结局相关。在HCC中，与健康对照相比，snaR和UCA1等lncRNA的循环水平升高，表明其在无创早期检测中具有实用性。此外，基于血浆表达水平，LINC01638和Linc-pint在PC中显示出诊断和预后相关性。总之，这些lncRNA在不同类型的消化系统癌症中展现出作为患者分层、早期诊断和预后预测生物标志物的强大潜力。
治疗靶点
鉴于其在EMT、免疫逃逸和转移等关键致癌过程中的参与，lncRNA/TGF-β轴也作为治疗靶点具有前景。先前章节讨论的许多lncRNA，如SNHG17、MALAT1、XIST、SBF2-AS1、NKILA和Linc-pint，临床前研究已显示它们通过与TGF-β通路的相互作用调节肿瘤行为。重要的是，调节这些lncRNA的表达可以显著影响癌细胞的增殖、迁移、侵袭和治疗耐药性。这些发现突出了它们作为跨多种消化系统恶性肿瘤的治疗干预分子靶点的潜力。
目前正在探索各种治疗策略来靶向消化系统癌症中的lncRNA/TGF-β轴。这些包括RNA干扰技术，例如小干扰RNA（siRNA）和反义寡核苷酸（ASO），旨在下调致癌lncRNA；恢复肿瘤抑制性lncRNA以重新建立对TGF-β信号的负调控；以及使用小分子抑制剂或单克隆抗体来阻断TGF-β受体或干扰SMAD介导的转录激活。此外，正在研究将TGF-β通路抑制剂与常规治疗（如化疗、放疗或免疫检查点阻断）相结合的联合疗法，以提高整体治疗效果。这些方法提供了有前景的干预途径，尽管需要进一步的临床验证来确定其安全性和有效性。
未来的研究应优先考虑关键调控lncRNA的功能表征、癌症亚型特异性调控网络的阐明以及多模式治疗策略的设计。单细胞和空间转录组学的进展可能进一步揭示lncRNA-TGF-β轴在肿瘤生态系统内的功能。最终，加深我们对该轴的理解有可能改变当前癌症诊断、预后和治疗的范式，为消化系统癌症带来更个性化和有效的疗法。
结论
消化系统癌症由于诊断晚、进展快和治疗选择有限，仍然是全球主要的健康负担。TGF-β信号通路与长链非编码RNA（lncRNA）之间的相互作用在多种消化系统恶性肿瘤的肿瘤生长、转移和免疫逃逸中扮演着关键角色。这些共享机制突出了lncRNA-TGF-β轴作为理解癌症进展的潜在统一框架。
靶向该轴为诊断、预后和治疗提供了有前景的机会。然而，在验证关键lncRNA、理解上下文特异性效应以及开发精确的递送系统方面仍然存在挑战。未来的研究应侧重于调控lncRNA的功能表征，并整合新兴技术，如单细胞和空间转录组学。在这一领域推进我们的知识可能为消化系统癌症实现更个性化和有效的治疗策略。
