MiRNA作為肺癌分子診斷工具的前景與挑戰(zhàn)

丁燕 南娟 翻譯 曹志成 校對(duì)

1天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院，天津市肺癌研究所，天津市肺癌轉(zhuǎn)移與腫瘤微環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；

2香港特別行政區(qū) 伊利沙伯醫(yī)院 臨床腫瘤科

“在過(guò)去的十年里，miRNA已成為調(diào)節(jié)基因表達(dá)的關(guān)鍵分子之一。它幾乎涉及肺癌癌變的每一個(gè)進(jìn)程，包括腫瘤進(jìn)展、血管新生、侵襲和轉(zhuǎn)移?！?/p>

肺癌是最主要的惡性腫瘤類(lèi)型，也是全球男性癌癥死亡率最高的疾病。對(duì)于女性來(lái)說(shuō)，肺癌為第四位最常見(jiàn)惡性腫瘤，其死亡率更高居癌癥第二位[1]。肺癌預(yù)后不良，主要原因?yàn)樵\斷時(shí)多為晚期且易復(fù)發(fā)。通過(guò)可靠的早期診斷和預(yù)后標(biāo)志物的應(yīng)用，全球部分肺癌負(fù)擔(dān)或可得以減輕。。

在過(guò)去的十年里，miRNA已成為調(diào)節(jié)基因表達(dá)的關(guān)鍵分子之一。它幾乎涉及肺癌癌變的每一個(gè)進(jìn)程，包括腫瘤進(jìn)展、血管新生、侵襲和轉(zhuǎn)移[2]。miRNA芯片的廣泛綜合利用或可識(shí)別一些可作為潛在腫瘤標(biāo)志物的miRNAs[3]。近幾年來(lái)，一些研究已經(jīng)有效地研發(fā)出用于肺癌分子診斷的miRNA生物標(biāo)志物[4]。本文將探索miRNAs作為肺癌生物標(biāo)志物的最新研究，并將討論該熱點(diǎn)研究領(lǐng)域的前景與挑戰(zhàn)。

miRNAs在肺癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的作用

在人類(lèi)基因組中單核苷酸多態(tài)性是最常見(jiàn)的遺傳變異，它們有助于癌癥風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估[5]。一項(xiàng)meta分析探討了hsa-miR-196a2rs11614913多態(tài)性與癌癥風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)攜帶TC/CC基因型的個(gè)體較攜帶TT的個(gè)體患肺癌風(fēng)險(xiǎn)高。該研究結(jié)果提示hsa-miR-196a2rs11614913多態(tài)性的變異或使個(gè)體對(duì)肺癌更為易感[6]。

肺癌早期發(fā)現(xiàn)與診斷

通過(guò)特定miRNA表達(dá)的檢測(cè)，發(fā)展中的肺癌或可先于診斷前數(shù)年被發(fā)現(xiàn)。在眾多樣本類(lèi)型中，因?yàn)檠阂子谕ㄟ^(guò)輕微創(chuàng)傷性方式收集，故對(duì)于腫瘤生物標(biāo)志物檢測(cè)來(lái)說(shuō)血液為理想的樣本類(lèi)型。研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，在早期非小細(xì)胞肺癌（non-small-cell lung cancer, NSCLC）的血清樣本中hsa-miR-1254和hsa-miR-574-5p的表達(dá)明顯升高。上述兩個(gè)miRNAs的異常表達(dá)可先于臨床診斷前數(shù)月被檢測(cè)到，敏感性為82%，特異性為77%，可作為篩查與早期診斷的有效生物標(biāo)志物[7]。通過(guò)基于Taqman探針的定量反轉(zhuǎn)錄（reverse transcription,RT）-PCR和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分分析，一組由10個(gè)miRNAs（miR-20a、miR-24、miR-25、miR-145、miR-152、miR-199a-5p、miR-221、miR-222、miR-223和miR-320）組成的血清譜亦可準(zhǔn)確分辨出NSCLC臨床診斷前33個(gè)月收集的血清樣本。其在非小細(xì)胞肺癌檢測(cè)的曲線下面積、敏感性和特異性分別為0.97、0.93和0.90[8]。

“通過(guò)特定miRNA表達(dá)的檢測(cè)，發(fā)展中的肺癌或可先于診斷前數(shù)年被發(fā)現(xiàn)。在眾多樣本類(lèi)型中，對(duì)于腫瘤生物標(biāo)志物檢測(cè)來(lái)說(shuō)，血液為理想的樣本類(lèi)型?！?/h2>

從肺癌患者血清中鑒定的miRNA標(biāo)志物中，聚類(lèi)分析和自組圖譜已識(shí)別出一個(gè)包含大部分可預(yù)測(cè)樣本的集群。相關(guān)性分析顯示miRNA表達(dá)譜最明顯的變化似乎發(fā)生在接近診斷的某個(gè)時(shí)間[9]。通過(guò)研究早期NSCLC患者和匹配的對(duì)照人群的配對(duì)血清標(biāo)本，一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)NSCLC患者血清中miR-146b、miR-221、let-7a、miR-155、miR-17-5p、miR-27a和miR-106a的表達(dá)明顯降低，而miR-29c的表達(dá)卻明顯升高[10]。另有一項(xiàng)調(diào)查研究評(píng)估了與良性腫瘤患者相比肺癌患者血清中miRNAs的臨床相關(guān)性。與良性腫瘤患者相比，肺癌患者中miR-10b、miR-141和miR-155的水平明顯升高。而且，他們發(fā)現(xiàn)血清中miR-10b的高表達(dá)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)[11]。

研究發(fā)現(xiàn)螺旋計(jì)算機(jī)斷層掃描（c o m p u t e d tomography, CT）是診斷無(wú)癥狀肺癌的一個(gè)有效的檢測(cè)方法。借助一項(xiàng)通過(guò)每年一次的低劑量螺旋CT對(duì)高危人群進(jìn)行篩查以發(fā)現(xiàn)肺癌的大型研究，建立了一個(gè)多因素風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)34-miRNA模型，無(wú)癥狀高風(fēng)險(xiǎn)人群診斷為I期NSCLCs的曲線下面積為0.89。這種血清檢測(cè)或可用于高危人群早期NSCLC的篩查中[12]。

肺癌預(yù)后和預(yù)測(cè)的miRNA標(biāo)志物

為了避免不必要的治療和增強(qiáng)CT篩查對(duì)死亡率的影響，侵襲性疾病生物標(biāo)志物的識(shí)別對(duì)于定義高風(fēng)險(xiǎn)病變的臨床有效預(yù)測(cè)性標(biāo)志物至關(guān)重要。檢測(cè)CT篩查發(fā)現(xiàn)腫瘤發(fā)生前收集到的血漿樣品的miRNA表達(dá)譜，由9個(gè)不同miRNAs（miR-221、miR-660、miR-486-5p、miR-28-3p、miR-197、miR-106a、miR-451、miR-140-5p和miR-16）組成的10個(gè)表達(dá)比率正確地識(shí)別了伴有侵襲性疾病的肺癌患者。該標(biāo)志物的敏感性為80%，特異性為100%。這些miRNA生物標(biāo)志物可能有助于避免低風(fēng)險(xiǎn)惰性疾病的過(guò)度治療以及高風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移性疾病的延誤診斷。

另一方面，預(yù)測(cè)生存期的分子生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用也可改善肺癌患者的治療。研究發(fā)現(xiàn)I期NSCLC患者血清中miR-223表達(dá)的降低與預(yù)后較差密切相關(guān)[10]。對(duì)I-IIIA期肺癌患者進(jìn)行全基因組Solexa研究，之后進(jìn)行三套獨(dú)立的定量RT-PCR評(píng)估，發(fā)現(xiàn)血清中miR-486、miR-30d的高表達(dá)以及miR-1、miR-499的低表達(dá)與NSCLC的不良生存相關(guān)。這四個(gè)miRNAs在血清中的表達(dá)或可作為NSCLC患者總生存期的無(wú)創(chuàng)性預(yù)測(cè)性標(biāo)志物[14]。

越來(lái)越多的證據(jù)表明肺腫瘤組織中miRNA表達(dá)的改變也與腫瘤進(jìn)展和患者的生存相關(guān)。miRNAs的沉默是肺癌變的常見(jiàn)事件，而癌組織中的DNA甲基化在激活肺癌表觀遺傳miRNAs沉默中起重要作用。一項(xiàng)詳細(xì)的DNA甲基化分析發(fā)現(xiàn)41%的原發(fā)性NSCLC病例伴有miR-34b甲基化，而且一項(xiàng)多因素分析表明miR-34b甲基化與淋巴浸潤(rùn)顯著相關(guān)。因此，該miRNA的DNA甲基化可作為肺癌侵襲性表型的生物標(biāo)志物[15]。就侵襲而言，腦轉(zhuǎn)移（brain metastasis, BM）在NSCLC患者中很常見(jiàn)。使用miRNA微陣列分析和定量RT-PCR分析，研究發(fā)現(xiàn)miR-328和miR-330-3p的聯(lián)合能夠正確區(qū)分BM陽(yáng)性和BM陰性的NSCLC患者，準(zhǔn)確率達(dá)80%（敏感性為0.75，特異性為0.82）。這兩個(gè)miRNAs或可用于臨床治療決策以區(qū)分BM高風(fēng)險(xiǎn)的NSCLC患者[16]。

“肺癌組織分析也表明miRNAs可作為肺癌分類(lèi)、預(yù)后分層和藥物反應(yīng)預(yù)測(cè)的有效分子標(biāo)志物?！?/h2>

miR-21在多種癌癥類(lèi)型中是致癌性miRNA。通過(guò)定量RT-PCR檢測(cè)NSCLC患者組織中的miRNAs表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)miR-21的高表達(dá)與I期肺腺癌患者的疾病進(jìn)展呈正相關(guān)，與無(wú)復(fù)發(fā)生存呈負(fù)相關(guān)。該miRNA可作為肺腺癌的早期預(yù)后生物標(biāo)志物[17]。另一方面，研究認(rèn)為miR-126與腫瘤血管新生和VEGF-A有關(guān)。通過(guò)高通量組織芯片、原位雜交和免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)I-IIIA期NSCLC患者切除的腫瘤組織樣本， 發(fā)現(xiàn)miR-126和VEGF-A的共表達(dá)對(duì)5年生存率具有顯著的預(yù)后影響。研究認(rèn)為在NSCLC中該miRNA是一個(gè)強(qiáng)且獨(dú)立的負(fù)性預(yù)后因素[18]。

NSCLC患者的表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor, EGFR）突變與EGFR酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor, TKI）的敏感性密切相關(guān)。我們的初步研究發(fā)現(xiàn)，miR-145的上調(diào)是控制肺腺癌細(xì)胞增殖的一個(gè)重要的基因調(diào)控機(jī)制，且與EGFR的下調(diào)密切相關(guān)。miR-145作為EGFR-TKI作用的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物值得進(jìn)一步研究，并有可能促進(jìn)肺腺癌患者的個(gè)體化EGFR-TKI治療[19]。

結(jié)論與挑戰(zhàn)

miRNA標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)的日益增加為癌癥分子診斷提供了令人鼓舞的機(jī)會(huì)[20]。肺癌患者血液中miRNAs標(biāo)志物的鑒定正在快速開(kāi)展，這可能對(duì)無(wú)創(chuàng)性早期診斷和隨訪觀察有一定價(jià)值。肺癌組織分析也表明miRNAs可作為肺癌分類(lèi)、預(yù)后分層和藥物反應(yīng)預(yù)測(cè)的有效分子標(biāo)志物。

盡管近年來(lái)肺癌中miRNA標(biāo)志物的鑒定取得了可喜的成果，但仍無(wú)一標(biāo)志物得以進(jìn)入臨床階段。大多數(shù)用于早期檢測(cè)的標(biāo)志物的敏感性和特異性水平似乎還不盡人意，miRNA表達(dá)分析的檢測(cè)和定量技術(shù)也需要改善。用于區(qū)分早期惡性和非惡性腫瘤的miRNA標(biāo)志物有待大力發(fā)展。沒(méi)有臨床易用并經(jīng)濟(jì)有效的miRNA檢測(cè)技術(shù)，miRNAs就不能直接影響肺癌的治療。

對(duì)于肺癌的預(yù)后和預(yù)測(cè)性標(biāo)志物，盡管在眾多研究中病例與對(duì)照組之間存在明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這些令人振奮的結(jié)果應(yīng)用到臨床實(shí)踐仍需要合理的驗(yàn)證。充分認(rèn)識(shí)并定義常規(guī)程序、標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)控從而將寶貴的實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)化為肺癌患者的臨床相關(guān)程序非常必要。須特別關(guān)注的是用以解決標(biāo)志物的臨床問(wèn)題的周密的系列設(shè)計(jì)和大型多中心臨床試驗(yàn)的執(zhí)行。如果設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)且嚴(yán)格遵守良好的臨床實(shí)踐，這些試驗(yàn)有可能會(huì)使新興的生物標(biāo)志物用于臨床實(shí)踐。到底miRNA標(biāo)志物能否轉(zhuǎn)化為肺癌的臨床實(shí)踐，結(jié)論為時(shí)過(guò)早，但大量的有關(guān)miRNAs用于肺癌篩查、預(yù)后和監(jiān)測(cè)抗癌治療療效的潛在應(yīng)用的信息無(wú)疑已經(jīng)涌現(xiàn)。

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