《Frontiers in Cell and Developmental Biology》:Stromal or exosome derived lncRNAs regulate stemness in hepatocellular carcinoma
背景:肝细胞癌(HCC)仍是全球最常见的恶性肿瘤之一,其高复发率和化疗耐药构成主要临床挑战。癌症干细胞(CSCs)被认为是HCC发生、转移和复发的重要贡献者。在肿瘤微环境(TME)中,癌症相关成纤维细胞(CAFs)可通过细胞间通讯维持CSC特性。外泌体通过将长链非编码RNA(lncRNAs)从多种TME细胞(包括CAFs、间充质干细胞(MSCs)、巨噬细胞和HCC细胞本身)递送至受体HCC细胞,作为该过程的重要介质。方法:研究人员检索PubMed和Web of Science Core Collection(建库至2026年3月),使用关键词包括“HCC”、“CAFs”、“MSCs”、“巨噬细胞”、“外泌体”、“LncRNA”和“Neoplastic Stem Cells”等。根据主题相关性和方法学严谨性选择研究;排除数据不完整或无法获取的研究。对检索文献进行综合,以阐明lncRNAs调控下游信号通路的机制,并评估其作为诊断生物标志物和治疗靶点的转化潜力。结果:本综述识别了基质或外泌体来源lncRNAs调控HCC细胞干性的多种机制,包括YAP液–液相分离(LLPS)、通过招募SWI/SNF、INO80、NuRD和BRM/BRG1复合物进行染色质重塑、通过蛋白稳定化和竞争性内源RNA(ceRNA)网络调控Wnt/β-catenin通路、通过直接转录抑制和转录因子招募调控STAT3通路,以及BMP信号通路参与。功能分类显示,这些lncRNAs通过互补的转录、转录后和蛋白水平调控机制汇聚于核心干性通路,同时整合来自TME的信号。结论:基质或外泌体来源lncRNAs构成HCC干性维持中的关键调控层,并通过液体活检(liquid biopsy)作为无创诊断生物标志物具有重要前景。靶向基质细胞–lncRNA–CSC轴的反义寡核苷酸(ASO)治疗策略是有希望的方向。然而,系统表征基质或外泌体来源lncRNA种类、阐明lncRNA分选和摄取机制,以及生物标志物和治疗应用的临床验证,仍是未来研究的重要挑战。
1 Introduction(引言):HCC为全球第六常见恶性肿瘤和第四位癌症相关死亡原因,晚期诊断患者5年生存率低于20%。癌症干细胞(CSCs)又称肿瘤起始细胞(TICs),具自我更新和多向分化能力,是HCC发生、转移和复发的根源之一。TME由肿瘤细胞、免疫细胞、间充质细胞及基质成分构成,CAFs、外泌体和lncRNAs在其中参与细胞间通讯。现有干性重编程研究较碎片化,本综述尝试综合HCC细胞干性重编程机制并寻找潜在药物靶点。
2 Exosomal lncRNAs play critical roles in regulating HCC stemness(外泌体lncRNAs在调控HCC干性中的关键作用)
2.1 Classification and functional diversity of lncRNAs in HCC(HCC中lncRNAs的分类与功能多样性):lncRNAs来源多样,包括长链基因间非编码RNA、内含子lncRNAs、反义转录本和假基因衍生RNA。HCC中异常表达lncRNAs参与肿瘤发生、进展和干性维持,功能异质,机制涉及染色质重塑、转录因子互作、ceRNA和蛋白稳定性/亚细胞定位调控。部分lncRNAs促干性,如lncBRM、HAND2-AS1、lncTCF7;部分抑制干性,如lnc-DILC、RUNX1-IT1。外泌体来源验证需按MISEV 2018建议综合进行颗粒、标志物、形态和货物关联分析。
2.2 Exosomes as vectors for lncRNA transmission in the tumor microenvironment(外泌体作为TME中lncRNA传递载体):外泌体源于多囊泡体,与质膜融合后释放,其货物选择性包装并部分反映供体细胞特征。外泌体包裹可保护lncRNAs免受RNase降解,稳定递送至受体细胞并调控基因表达和细胞表型。HCC中外泌体lncRNA池由肿瘤细胞、免疫细胞和基质细胞共同贡献;MSCs和巨噬细胞可传递lncRNAs促进上皮–间充质转化(EMT)、侵袭和干性维持;CAF来源外泌体lncRNAs对HCC干性的调控近年才被阐明。
3 Acquisition and maintenance of stemness in HCC-CSCs(HCC-CSCs干性的获得与维持):肿瘤细胞干性包括自我更新、致瘤能力、细胞可塑性和异质性后代生成。其维持主要归因于信号通路异常激活、TME重塑、病毒感染诱导改变、表观遗传修饰和代谢适应。外泌体lncRNAs参与Wnt/β-catenin、Hedgehog、JAK-STAT等通路,以及染色质重塑、DNA甲基化和组蛋白修饰等表观调控。
4 Molecular mechanisms of lncRNA-mediated regulation of stemness(lncRNA介导干性调控的分子机制)
4.1 Exosomal lncRNAs in HCC stemness regulation(外泌体lncRNAs在HCC干性调控中的作用)
4.1.1 CAF-derived exosomal NEAT1 promotes stemness via YAP liquid–liquid phase separation(CAF来源外泌体NEAT1通过YAP液–液相分离促进干性):CAF来源外泌体NEAT1可驱动CSC成熟和HCC起始。NEAT1
v1为短亚型,NEAT1
v2为长亚型;HCC组织中NEAT1高表达与不良临床结局相关,循环外泌体NEAT1也提示不良预后。NEAT1直接结合YAP内在无序区,促进YAP液–液相分离(LLPS),形成富集转录机器的生物分子凝聚体,增强YAP介导的干性基因表达。细胞内NEAT1
v1还维持CD44表达,并通过GABARAP诱导自噬和放疗抵抗。
4.1.2 Lnc-ROR promotes CD133
+ tumor-initiating cell expansion via EV-mediated transfer(Lnc-ROR经细胞外囊泡传递促进CD133
+肿瘤起始细胞扩增):在TGF-β刺激下,HCC细胞来源细胞外囊泡富集lnc-ROR,转移至受体HCC细胞后促进CD133
+肿瘤起始细胞扩增、成球能力及对索拉非尼和多柔比星的耐药;敲低lnc-ROR可减弱上述效应并恢复化疗敏感性。
4.1.3 CAF-derived exosomal TUG1 promotes HCC migration and glycolysis(CAF来源外泌体TUG1促进HCC迁移和糖酵解):CAF分泌外泌体将TUG1递送至HCC细胞,TUG1海绵吸附miR-524-5p并上调SIX1,促进迁移、侵袭和糖酵解;沉默TUG1可减弱CAF外泌体效应。临床转移患者中TUG1和SIX1升高而miR-524-5p降低;体内沉默TUG1抑制肿瘤生长和肺转移。
4.1.4 CD90
+ CSC-derived exosomal H19 promotes angiogenesis(CD90
+CSC来源外泌体H19促进血管生成):CD90
+肝癌干细胞来源外泌体富集H19,可促进内皮细胞血管生成表型和细胞间黏附。外泌体经动态光散射、Alix/Tsg101/HSC70蛋白免疫印迹和PKH26摄取验证,功能获得和丧失实验支持H19在该过程中的作用。
4.2 LncRNAs regulate HCC cell stemness via chromatin remodeling and epigenetic mechanisms(lncRNAs通过染色质重塑和表观遗传机制调控HCC细胞干性)
4.2.1 lncTCF7 recruits the SWI/SNF complex(lncTCF7招募SWI/SNF复合物):lncTCF7在CD13
+CD133
+肝CSCs中高表达,其缺失损害自我更新和转移。机制上,lncTCF7将SWI/SNF染色质重塑复合物招募至TCF7启动子,增强TCF7表达并激活Wnt/β-catenin,驱动肝CSC自我更新。
4.2.2 HAND2-AS1 recruits the INO80 complex to promote CSC stemness maintenance and control differentiation(HAND2-AS1招募INO80复合物促进CSC干性维持并控制分化):HAND2-AS1人鼠保守,在肝CSCs中高表达,对自我更新和肿瘤起始必需。其招募INO80至BMPR1A启动子,诱导BMPR1A表达并激活BMP信号。PDX模型中,靶向HAND2-AS1的ASO联合BMPR1A siRNA增强抗肿瘤效应;肝细胞特异性敲除Hand2-as1或Bmpr1a损害BMP信号并抑制肝癌发生。临床转化仍面临体内递送、脱靶、毒性和人体验证等挑战。
4.2.3 lncHDAC2 promotes cellular stemness remodeling via recruitment of the NuRD complex and activation of hedgehog signaling(lncHDAC2通过招募NuRD复合物和激活Hedgehog信号促进干性重塑):lncHDAC2在肝CSCs高表达,招募NuRD至PTCH1启动子,抑制PTCH1并去抑制Smo,激活Hedgehog下游靶基因,促进自我更新。Smo抑制剂cyclopamine损害肝CSC自我更新;HDAC2与HCC严重程度正相关,PTCH1与进展负相关。
4.2.4 LncBRM-mediated BRM/BRG1 switching and YAP activation are critical steps in CSC self-renewal(LncBRM介导BRM/BRG1转换和YAP激活是CSC自我更新的关键步骤):LncBRM在肝CSCs高表达,结合BRM并启动BRM/BRG1转换,促进含BRG1的BAF复合物形成,激活YAP1信号。LncBRM与NEAT1机制互补:前者经染色质重塑上调YAP1转录,后者经蛋白相分离放大YAP功能,提示YAP活性受多层调控。
4.3 LncRNAs regulate the Wnt/β-catenin pathway via distinct mechanisms(lncRNAs通过不同机制调控Wnt/β-catenin通路)
4.3.1 Lnc-β-Catm stabilizes the β-catenin protein via methylation(Lnc-β-Catm经甲基化稳定β-catenin蛋白):lnc-β-Catm在HCC肿瘤和肝CSCs中高表达,其缺失损害CSC自我更新和肿瘤传播。该lncRNA与β-catenin及EZH2形成三元复合物,促进β-catenin甲基化,抵抗泛素化降解,稳定β-catenin并维持Wnt/β-catenin信号。EZH2甲基转移酶小分子抑制剂可能干扰该致癌回路。
4.3.2 DANCR functions as a ceRNA to reduce β-catenin expression(DANCR作为ceRNA调控β-catenin表达):DANCR在HCC-CSCs中过表达并具预后意义。其作为分子海绵吸附miR-199a、miR-214和miR-320a,解除这些miRNA对CTNNB1的抑制,增强Wnt/β-catenin信号和干性特征。
4.3.3 Epigenetic regulation by MALAT1(MALAT1的表观遗传调控):MALAT1经Wnt/β-catenin通路调控HCC干性。敲低MALAT1下调β-catenin、Stat3、c-Myc及CD133、CD90等干性标志物,并降低ALDH-1活性和成球效率。MALAT1–Wnt轴是可靶向环路,其在外泌体中的传递及CAF-HCC间串扰值得研究。
4.4 Inflammatory signaling and the STAT3 pathway(炎症信号与STAT3通路)
4.4.1 Direct transcriptional repression by lnc-DILC(lnc-DILC的直接转录抑制):lnc-DILC是少见的抑干性lncRNA,在HCC组织和CSCs中低表达。其可直接结合IL-6启动子抑制IL-6转录,阻断IL-6/STAT3信号,抑制CSC扩增。lnc-DILC水平与IL-6、EpCAM和CD24相关,并可预测早期复发和生存;CAF来源外泌体lncRNAs可能通过抑制lnc-DILC或替代机制增强IL-6/STAT3信号。
4.4.2 Recruitment of transcription factors by lncSox4(lncSox4招募转录因子):lncSox4在TICs中高表达,与STAT3物理互作并招募至Sox4启动子,启动Sox4转录,形成lncSox4–STAT3–Sox4正反馈,维持TIC特性。lncSox4和Sox4表达与HCC发展及临床严重程度相关。
4.5 BMP signaling and developmental pathways(BMP信号与发育通路):HAND2-AS1通过INO80上调BMPR1A并激活BMP信号。BMP信号通常促进分化、抑制增殖,但适当水平对肝CSC干性维持似有必要,可能微调自我更新与分化平衡;其背景依赖性效应仍需进一步研究。
5 Functional classification and cross-talk of lncRNA regulatory networks(lncRNA调控网络的功能分类与串扰)
5.1 Convergence on core stemness pathways(汇聚于核心干性通路):尽管lncRNA种类多样,但显著汇聚于有限核心通路。Wnt/β-catenin是最常被靶向轴,至少lncTCF7、lnc-β-Catm、DANCR和MALAT1以不同机制激活该通路。YAP信号可由lncBRM的染色质机制和NEAT1的相分离机制共同激活。功能冗余可能解释单靶点治疗耐药,但该假设尚需实验验证。
5.2 Complementary mechanisms: transcriptional, posttranscriptional, and protein-level regulation(互补机制:转录、转录后和蛋白水平调控):转录控制包括直接DNA结合(如lnc-DILC结合IL-6启动子)和染色质重塑复合物招募(如lncTCF7-SWI/SNF、HAND2-AS1-INO80、lncHDAC2-NuRD、lncBRM-BAF)。转录后调控主要为ceRNA机制。蛋白水平调控包括翻译后修饰、蛋白稳定性及LLPS等。多层调控使干性程序稳健,有效干预可能需要同时靶向多个节点。证据分层从直接外泌体转移至需进一步验证的细胞内研究。
5.3 Integration of signals from the tumor microenvironment by lncRNAs(lncRNAs整合TME信号):TGF-β可通过TGF-β/Sox2轴调控H19,连接CAF激活与干性维持。巨噬细胞诱导H19经miR-193b/MAPK1轴促进HCC侵袭。HCC-MSC共培养可诱导lncRNA-MUF,通过ANXA2结合和miR-34a海绵激活Wnt/β-catenin和EMT。MSCs也可经KDM6B/TIAM1轴诱导DNM3OS增加侵袭和转移。上述证据支持基质细胞、HCC细胞和lncRNAs间信号传递,但lncRNA包装入外泌体及对受体细胞干性的系统影响仍缺乏研究。
6 Conclusion(结论):HCC相关外泌体lncRNAs调控干性具有重要转化潜力。现有证据表明lncRNAs通过染色质重塑、LLPS和信号通路调控维持肝CSC特性。CAF来源外泌体NEAT1经YAP相分离促进干性是直接概念验证。本综述将独立研究整合为系统调控网络,提示靶向Wnt/β-catenin、YAP和STAT3,单用或联合上游lncRNAs,可能抑制肿瘤细胞干性。基质或外泌体来源lncRNA种类功能、分选摄取机制及临床验证仍是重要挑战。
7 Discussion(讨论):液体活检因非侵入性和动态监测能力受到关注,循环lncRNAs具诊断生物标志物潜力。H19在HCC中再激活,血浆水平与BCLC分期相关,治疗后下降、复发时升高。循环EV NEAT1与不良预后相关;低水平抑癌lnc-DILC预测早期复发。治疗上,ASO策略有前景,HAND2-AS1 ASO联合BMPR1A敲低显示协同效应,H19 ASO减少CSC自我更新。小分子抑制剂可靶向lncRNA–蛋白互作,如破坏NEAT1–YAP LLPS。未来需系统表征基质或外泌体来源lncRNA、阐明分选和摄取机制、开展临床验证,并研究体内外泌体转移时序和定量。单细胞测序、多组学、机器学习和计算建模可能促进CAF–lncRNA–CSC轴研究。叙述性综述存在选择偏倚等局限。