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综述:小非编码RNA:肿瘤免疫中的关键调控因子与潜在治疗靶点
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月12日 来源:Frontiers in Immunology 5.9
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本综述系统探讨了小非编码RNA(sncRNA)在肿瘤免疫调控中的核心作用,涵盖microRNA、siRNA、piRNA、snoRNA、tsRNA和snRNA六大亚型。文章详细解析了sncRNA通过调节免疫细胞分化(如T细胞极化、巨噬细胞表型转换)、免疫检查点(PD-1/PD-L1、CTLA-4等)及肿瘤抗原呈递等机制重塑肿瘤微环境(TME),并展望其作为液体活检标志物和纳米递送系统靶向治疗的应用前景,为肿瘤免疫治疗提供新策略。
RNA在生物过程中扮演关键角色。在RNA聚合酶作用下,DNA转录为编码RNA和非编码RNA。非编码RNA按大小分为长链非编码RNA(lncRNA,>200核苷酸)和小非编码RNA(sncRNA,≤200核苷酸)。sncRNA包括microRNA(miRNA)、小干扰RNA(siRNA)、piwi相互作用RNA(piRNA)、小核仁RNA(snoRNA)、转运RNA衍生小RNA(tsRNA)及小核RNA(snRNA)。
miRNA是长约20–24核苷酸的单链RNA分子,主要通过结合靶mRNA的3′非翻译区(3′ UTR)介导mRNA降解或翻译抑制,从而在转录后水平调控基因表达。miRNA不仅参与细胞增殖、分化和凋亡,还可通过微囊泡和外泌体进行细胞间通讯。在肿瘤免疫中,miRNA调控免疫细胞功能,影响免疫逃逸和免疫治疗疗效。
siRNA是21–25核苷酸的双链RNA分子,通过形成RNA诱导沉默复合体(RISC)介导序列特异性基因沉默。由于其负电荷和大分子量,siRNA易被血清核酸酶降解且细胞膜穿透性差,需依赖纳米载体递送系统。研究显示,靶向PD-1和A2aR的siRNA纳米颗粒可显著抑制肿瘤生长并增强抗肿瘤免疫反应。多项siRNA疗法已进入临床试验阶段,如用于治疗晚期纤维化的BMS-986263。
piRNA长约26–31核苷酸,与PIWI蛋白结合形成piRNA-Piwi复合体(piRC),主要在生殖细胞中维持基因组稳定性,抑制转座子转录。piRNA可通过结合蛋白编码mRNA间接调控肿瘤免疫相关基因,其表达动态与肿瘤进展和免疫细胞浸润相关。例如,piR-021285参与乳腺癌发展,piR-1245可作为结直肠癌(CRC)的生物标志物。
snoRNA长度约65–300核苷酸,通常由小核仁RNA宿主基因(SNHG)的内含子区域加工而成。经典snoRNA分为C/D盒snoRNA、H/ACA盒snoRNA和小Cajal体特异性RNA(scaRNA),分别指导rRNA的2′-O-甲基化、假尿苷化和snRNA修饰。snoRNA通过调控rRNA成熟参与肿瘤发生,如SNORD11B通过介导let-7a的2′-O-甲基化调控T细胞分化,SNORA38B通过促进IL-10分泌招募调节性T细胞并抑制CD8+ T细胞浸润,从而促进非小细胞肺癌(NSCLC)进展。
tsRNA是tRNA切割产生的非编码小RNA,分为应激诱导RNA(tiRNA)和tRNA片段(tRF)。tsRNA通过RNA干扰及转录翻译调控参与多种生物过程,并在血液、尿液等体液中以游离或囊泡形式存在,影响TME中的细胞间通讯。tsRNA异常表达与肿瘤分期、淋巴结转移及不良预后相关,如tsRNA-49-73-GLU-CTC在NSCLC患者血清中高表达,tsRNA-GlyGCC通过靶向SPIB调控JAK1/STAT6通路促进CRC进展和5-FU耐药。
snRNA长约100–300核苷酸,包括U1、U2、U4、U5和U6等类型,与特定蛋白形成小核核糖核蛋白(snRNP),作为剪接体核心成分调控前体mRNA精确剪接。snRNA异常与肿瘤免疫密切相关,如U2 snRNA相关组分SF3B1突变可导致剪接错误,促进骨髓增生异常综合征向急性白血病转化;U6 snRNA可通过激活RIG-I样受体(RLR)信号通路诱导I型干扰素分泌,增强CD8+ T细胞反应。
sncRNA调控B细胞、T细胞、肿瘤相关巨噬细胞(TAM)和自然杀伤(NK)细胞等免疫细胞的分化与功能。例如,miR-155促进原始CD4+ T细胞向Th1和Th17极化,增强抗肿瘤免疫反应,同时调控CD8+ T细胞活性和B细胞功能。miR-155还促进巨噬细胞向M1表型极化,抑制M2极化,改变肿瘤微环境炎症状态。外泌体miRNA如miR-24-3p可通过靶向FGF11抑制T细胞增殖和分化,促进免疫逃逸。snoRNA通过囊泡介导的细胞间通讯和表观遗传修饰调控巨噬细胞功能,影响细胞因子产生和肿瘤发展。
肿瘤微环境(TME)由肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞、血管和细胞外基质组成,其免疫抑制或免疫刺激状态直接影响肿瘤进展和治疗反应。sncRNA通过调控肿瘤细胞与免疫细胞间相互作用重塑TME。例如,TAM中的miR-21调控免疫反应,其靶向抑制可减少肿瘤血管生成、增强抗肿瘤免疫并促进肿瘤细胞死亡。肿瘤来源的外泌体携带sncRNA(如AML中的miR-19a-3p)被CD8+ T细胞内化,导致效应分子表达抑制和T细胞耗竭。sncRNA还调控细胞因子和趋化因子分泌,影响免疫细胞招募和浸润,如SNORA38B通过促进IL-10分泌招募调节性T细胞,抑制CD8+ T细胞浸润,建立免疫抑制微环境。
sncRNA通过调控PD-1、PD-L1、CTLA-4、TIM-3和LAG-3等免疫检查点分子增强抗肿瘤免疫。例如,siRNA纳米平台靶向沉默PD-L1可恢复CD8+ T细胞功能;外泌体装载PD-L1和CTLA-4 siRNA可抑制CRC细胞增殖并减少免疫逃逸。miRNA如miR-487a-3p直接靶向CTLA-4,miR-24和miR-210通过下调FOXP3间接调控CTLA-4转录。TIM-3与Gal-9结合诱导Th1细胞凋亡,miR-498抑制TIM-3表达进而抑制AML细胞增殖。LAG-3通过结合MHC II传递抑制信号,miR-146靶向LAG-3 mRNA缓解T细胞抑制。
sncRNA通过调控肿瘤抗原呈递、重塑TME和免疫检查点表达促进免疫逃逸。例如,miR-9降低肿瘤细胞表面MHC分子表达,减少抗原呈递;piR-has-30937通过PTEN/AKT信号通路增强巨噬细胞CD276表达,抑制T细胞抗肿瘤反应。sncRNA还促使TAM分泌TGF-β和IL-10等抑制性细胞因子,损害免疫细胞功能。表观遗传层面,miR-142-3p通过靶向HMGB1调控PD-1/PD-L1检查点;miR-21通过抑制PTEN和PDCD4激活PI3K/AKT通路,促进PD-L1表达,而miR-34、miR-197和miR-200靶向PD-L1 mRNA 3′ UTR抑制其蛋白合成。
sncRNA在体液和组织样本中稳定性高、表达具组织特异性,且与疾病进展和治疗反应相关,适用于非侵入性检测。例如,miR-135b和miR-221在CRC患者粪便中特异性高表达;piR-823在CRC血清和组织中上调且与临床分期正相关;tsRNA如tRF-Pro-AGG-004和tRF-Leu-CAG-002可作为胰腺癌诊断标志物;血浆外泌体tsRNA在HCC中显著升高。在急性髓系白血病(AML)中,tsRNA标志物组合诊断效能优于miRNA,且与风险分层相关。
sncRNA调控免疫检查点表达,提供治疗新策略。例如,miR-155-5p通过结合PD-L1 mRNA 3′ UTR抑制其表达;反义寡核苷酸抑制miR-155可恢复T细胞功能。siRNA纳米载体靶向CTLA-4、PD-1和PD-L1 mRNA,破坏免疫抑制信号, reactivate T细胞功能。miR-152直接靶向B7-H1 mRNA,阻断B7-H1/PD-1通路增强抗肿瘤免疫。针对LAG-3、TIM-3等检查点的sncRNA和小分子抑制剂也在临床前和临床试验中探索。
sncRNA联合化疗:siRNA靶向PD-L1联合化疗可调节TME,增强化疗诱导的免疫原性细胞死亡;siRNA与化疗药共递送抑制肿瘤生长和耐药基因,如靶向P-gp泵基因逆转DOX耐药;siBcl-2脂质体联合S-1抑制CRC肿瘤生长;miRNA抑制剂(如miR-21抑制剂)联合紫杉醇抑制胶质母细胞瘤增殖。
sncRNA联合放疗:miR-101靶向DNA PKcs和ATM基因, impair DNA修复能力并增加放射敏感性;siRNA沉默ATM等基因增强胶质瘤放射敏感性;miR-486-5p构建体抑制肺上皮细胞纤维化,缓解放射性肺损伤。
sncRNA联合CAR-T疗法:siRNA下调PD-1和CTLA-4增强CAR-T细胞疗效;miR-153抑制IDO1表达增强CAR-T对结肠癌的疗效;病毒载体整合miRNA或shRNA(如靶向CD3ζ的shRNA)可生成通用型CAR-T细胞,减少移植物抗宿主病(GvHD)。临床试验如CYAD-211和Lna-i-mir-221已展示良好安全性和疗效。
sncRNA在肿瘤免疫中作用显著,但临床转化面临挑战:
递送系统局限:siRNA负电荷易降解、细胞膜穿透性差,需开发高效靶向纳米载体,需具备核酸保护、时空控释、细胞特异性靶向和复杂生理条件下高效递送等特性。
机制理解不足:sncRNA与表观遗传、代谢重编程的交叉调控网络尚未明确,不同亚型sncRNA协同或拮抗作用需进一步研究。
安全性问题:siRNA免疫原性、脱靶效应和载体毒性需通过化学修饰(如2′-OME)、种子区优化、GalNAc偶联技术及剂量调整解决。器官芯片和AI辅助设计有望提升安全性评估和序列特异性。
随着对sncRNA机制理解的深入和纳米技术的发展,AI驱动的核酸药物设计、类器官芯片和数字孪生技术将推动更高效安全的sncRNA诊疗策略开发。sncRNA作为免疫治疗联合手段,有望为肿瘤患者提供新治疗选择。
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