m icroRNA在結直腸癌中的研究進展

王小星 李建生 張金平 李東穎

鄭州大學第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)一科，鄭州450052

m icroRNA在結直腸癌中的研究進展

王小星 李建生#張金平 李東穎

鄭州大學第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)一科，鄭州450052

結直腸癌是我國常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率較高，相關發(fā)病機制的研究日益增多。M icroRNA（m iRNA）廣泛參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉歸，探討其在結直腸癌發(fā)生、發(fā)展、轉歸、預后中的作用及將其作為結直腸癌早期診斷和預后評估腫瘤標志物的可能性，對結直腸癌的診療實踐均具有重要的意義。

microRNA；結直腸癌；研究進展

結直腸癌是全球最常見的惡性腫瘤之一。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的報道，結直腸癌的發(fā)病率居男性惡性腫瘤發(fā)病情況的第3位、居女性第2位，2008年全球約有120萬結直腸癌的新發(fā)病例，占所有惡性腫瘤的8%[1]。結直腸癌也是我國最常見的惡性腫瘤之一，2009年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國結直腸癌的發(fā)病率約為29.44/10萬[2]，且結直腸癌的發(fā)病率還在不斷攀升。

結直腸癌的發(fā)病是多因素、多步驟的過程，與基因多態(tài)性、腫瘤相關調(diào)節(jié)因子及m iRNA等因素密切相關。關于m iRNA的既往研究表明，miRNA在結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。miRNA是一類廣泛存在于真核生物中的內(nèi)源性非編碼小RNA，繼1993年Lee等[3]在研究線蟲發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)第1個m iRNA-let4以來，有1000余種miRNA相繼被發(fā)現(xiàn)。m iRNA通過發(fā)揮與癌基因及抑癌基因類似的作用參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉歸。已發(fā)現(xiàn)有多種m iRNA與結直腸腫瘤的發(fā)生、轉移和預后有關。

1 m iRNA的結構及功能

1.1 m iRNA的結構

miRNA是一類在進化上保守的內(nèi)源性非蛋白質(zhì)編碼的RNA分子，能夠與特定的mRNA結合，并在轉錄后負調(diào)控基因的表達。m iRNA的產(chǎn)生及生物性能各不相同，其在細胞核內(nèi)的生成過程如下[4]：編碼m iRNA的基因片段在RNA聚合酶Ⅱ或聚合酶Ⅲ的作用下被轉錄成初級m iRNA（pri-m iRNA）；pri-m iRNA被核酸酶Drosha剪切后，形成前體m iRNA（pre-m iRNA）；pre-m iRNA在轉運蛋白Exportin-5的作用下從核內(nèi)轉運至細胞質(zhì)中，從而被另一種核酸酶Dicer進一步切割成約22個核苷酸的雙鏈m iRNA；該雙鏈解旋為兩條m iRNA，其中一條為成熟的m iRNA，另一條通常被降解。

成熟的m iRNA分子可與其他蛋白質(zhì)一起組成RNA-誘導沉默復合體（RNA-induced silencing complex，RISC），從而與靶mRNA分子3′端的非編碼區(qū)域（3′-UTP）以完全或不完全匹配的方式進行結合，誘導靶分子mRNA的降解或遏制其翻譯，并在轉錄后沉默基因的表達。已報道的1000余種m iRNA分子均具有高度保守性、時相性和組織特異性。例如，不同的m iRNA可以對同一條mRNA分子進行調(diào)控，且同一條m iRNA也可以調(diào)控多個mRNA分子；在線蟲發(fā)育中，miR-lin-4和m iR-let-7具有階段特異性[5]；在小鼠的胚胎干細胞中，m iR-290和m iR-295處于高表達狀態(tài)，而在成熟細胞中幾乎不表達。

1.2 m iRNA的功能

有研究表明，人類的許多疾病均存在著m iRNA的異常表達，其在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉移及血管生成中起著重要作用[6]。例如，m iRNA可以沉默基因的表達。有資料表明[7]：在表觀遺傳學方面，miRNA的調(diào)控主要發(fā)生在啟動子區(qū)域，包括抑癌基因的高甲基化失活和癌基因的低甲基化失活，miRNA通過沉默抑癌基因的表達來促進腫瘤細胞的增殖和抑制凋亡進程，從而促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。同樣，降低抑癌m iRNA分子的表達也具有促進腫瘤發(fā)生的作用[8]。m iRNA分子在腫瘤的進展及浸潤和轉移過程中也同樣發(fā)揮著重要作用，其作用機制主要是通過調(diào)控血管的生成來促進腫瘤的進展。例如，Lages發(fā)現(xiàn)[9]m iRNA的表達與KRAS和c-myc基因突變有關，而上述基因有潛在的促血管生成作用，從而促進結直腸癌的轉移。

2 m iRNA與結直腸癌的關系

2.1 m iRNA在結直腸癌中的表達

2.1.1 m iRNA在結直腸癌組織中的表達 2003年，M ichael等[10]第一次在結直腸癌組織中發(fā)現(xiàn)miRNA的異常表達，即m iR-143和m iR-145，且發(fā)現(xiàn)結直腸癌中m iR-143和m iR-145的表達比在正常組織中呈下降趨勢。隨后，在結直腸癌組織中便不斷發(fā)現(xiàn)新的異常表達的m iRNA分子。例如，有研究[11]顯示，m iRNA-146a在結腸癌組織中表達下調(diào)，并且下調(diào)表達的情況與腫瘤增殖情況相一致，其表達與患者腫瘤大小、臨床分期密切相關。另有研究[12]發(fā)現(xiàn)，m iRNA-451在結直腸癌組織中及結腸癌細胞株中均出現(xiàn)低表達，且m iRNA-451的表達差異和分化程度與結直腸癌的組織學類型密切相關，其在黏液腺癌和低分化腺癌中表達水平最低。關于結直腸癌轉移組織的研究表明，m iRNA在腫瘤轉移灶中也出現(xiàn)表達異常。例如，關于miRNA-223的研究[13]中顯示，m iRNA-223在結直腸癌組織中表達上調(diào)，在伴有淋巴轉移和遠處轉移的轉移組織中也出現(xiàn)表達上調(diào)；進一步研究表明，m iRNA-223甚至可促進結直腸癌細胞的侵襲和體內(nèi)成瘤。而關于m iRNA-195的研究表明[14]，在結直腸癌組織中m iRNA-195的表達相對于癌旁組織下調(diào)，且m iRNA-195的低表達與腫瘤的淋巴結轉移及臨床分期也密切相關。

2.1.2 m iRNA在結直腸癌患者血清中的表達 已有多項研究表明，外周血中存在m iRNA。相對于組織中的miRNA，外周血中m iRNA的表現(xiàn)更加穩(wěn)定。Chen等[15]的研究發(fā)現(xiàn)：健康人群和結直腸癌患者血清中的m iRNA檢測量不一致，并且已測出69種只能在結直腸癌患者血清中表達的miRNA，且在非小細胞肺癌患者血清中m iR-134、m iR-146a等也同樣表達；在這些異常表達的m iRNA中，有些具有腫瘤的特異性。例如，在結直腸癌患者血清中m iR-17-3p和m iR-92的表達上調(diào)，但在手術切除腫瘤病灶后，患者血清中的相關m iRNA指標便明顯下降。另外，m iRNA-21在結直腸癌患者血清中的表達水平顯著高于健康人，且其在癌組織中的表達水平亦高于癌旁組織[16]。有研究表明[17]，m iR-224在結直腸癌組織中的表達較在正常癌旁組織中明顯上調(diào)，且在術前結直腸癌患者血清中的表達水平較在健康人群中明顯升高，而術后血清中的miR-224表達水平較術前有所下降。因此，外周血游離的m iRNA分子可對結直腸癌的早期診斷提供幫助，甚至對于早期結直腸癌的診斷和治療也具有重大的意義。

2.1.3 m iRNA在結直腸癌患者大便中的表達 在篩查結直腸癌的指標中，大便習慣的改變和隱血實驗陽性是主要指標。已有部分研究人員將結直腸癌的早期篩查延伸至m iRNA水平。Li等[18]的研究表明，在結直腸癌患者的大便中，miR-143和m iR-145的表達比在健康人中的低；Wu等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-92a在結直腸癌患者大便中的表達與健康人差異很大。因此，大便中m iRNA的檢測或可成為結直腸癌的早期篩查指標。

2.2 m iRNA在結直腸癌中的作用

2.2.1 m iRNA在結直腸癌中的致癌作用 結直腸癌的演變多從良性息肉進展至腺癌，并發(fā)生遠處轉移。m iRNA的表達異常與結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展及轉移密切相關。m iRNA主要對結直腸癌的相關信號通路及基因進行調(diào)控。例如，有研究[20]表明，m iR-31和m iR-182可與SATB2的3′-UTR區(qū)特異性結合，從而在結直腸癌細胞中負向調(diào)控SATB2的表達。因此，m iRNA具有促進結直腸癌細胞增殖的能力。也有研究[21]發(fā)現(xiàn)，癌基因KRAS是m iR-let-7的直接靶基因，m iR-let-7通過抑制KRAS的表達來抑制細胞的增殖。m iR-143[22]在結直腸癌中呈低表達，通過調(diào)控KRAS的表達來抑制結腸癌的發(fā)生。

m iRNA基因的甲基化與結直腸癌的發(fā)生也密切相關，其機制是m iRNA基因啟動子高甲基化導致其表達下調(diào)，從而影響靶基因的調(diào)節(jié)，進一步導致腫瘤的發(fā)生。Bandres等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，在結直腸癌組織中，m iR-9-1、m iR-129-2、m iR-137的基因甲基化率顯著高于其在癌旁正常組織中的，提示miRNA的基因甲基化與結直腸癌的發(fā)生相關。

2.2.2 m iRNA在結直腸癌發(fā)生、發(fā)展、浸潤及轉移中的作用 miRNA在結直腸癌的轉移過程中也起關鍵作用。Feng等[24]的研究顯示，在轉移的結直腸癌細胞中m iR-106a呈高表達，m iR-106a主要是通過調(diào)控轉化生長因子β受體2（transform ing grow th factor beta receptorⅡ，TGFβ-R2）的表達來促進腫瘤轉移的。有研究[25]表明，m iR-339-5p通過影響ERK信號通路的活化，來調(diào)控靶基因PRL-1表達，進而抑制結直腸癌細胞的侵襲和轉移。亦有研究[26]發(fā)現(xiàn)，m iR-499-5p通過影響靶向基因FOXO4和PDCD4的表達來促進結直腸癌的轉移，并加速結直腸癌細胞的擴散。因此，抑制m iR-499-5p的表達或許可作為結直腸癌晚期的潛在治療方案之一。還有研究[27]發(fā)現(xiàn)：用m iR-139-5p轉染結直腸癌DLD1和HCT116細胞后，兩種腫瘤細胞的侵襲、轉移能力明顯降低；而用m iR-139-5p抑制物處理兩種細胞后，兩種細胞的侵襲能力明顯增強。其機制可能是m iR-139-5p通過調(diào)節(jié)Notch1的表達而抑制腫瘤細胞的轉移與侵襲。關于m iR-146a的研究[11]發(fā)現(xiàn)：m iR-146a在結腸癌中的表達下降，且下降的情況與腫瘤增殖情況相一致；m iR-146a高表達患者比低表達患者的生存時間明顯延長；提示miR-146a表達與結腸癌患者的預后明顯相關。研究結腸癌的淋巴結轉移時發(fā)現(xiàn)[28]，血清miR-141在淋巴結轉移組患者中的表達明顯上升，且其與結腸癌的分化程度相關，分化程度越低，miR-141的表達越高；而在結腸癌術后，血清中miR-141的表達卻明顯下降，可能機制為m iR-141通過負性抑制抑癌基因或控制細胞分化凋亡途徑來抑制結腸癌細胞的增殖和轉移。

3 m iRNA與結直腸癌化療的關系

化療是結直腸癌的治療方式之一，常用的有5-氟尿嘧啶、卡培他濱等，現(xiàn)有的資料表明[29]，m iRNA的表達水平可影響腫瘤對化療的敏感度，因此，m iRNA的表達可用于評估腫瘤化療療效。miRNA引起腫瘤細胞對化療藥物的敏感度可能與細胞周期異常有關。例如：Kurokawa等[30]在對氟尿嘧啶耐藥細胞系的研究中發(fā)現(xiàn)，m iR-19b存在過表達現(xiàn)象；而Nishida等[31]的研究也顯示，m iR-10b的高表達可能提示腫瘤對氟尿嘧啶耐藥，并且m iR-10b高表達與結直腸癌淋巴轉移也存在一定相關性。Chai等[32]發(fā)現(xiàn)，在對氟尿嘧啶、奧沙利鉑敏感的SW 480細胞中，m iR-20a的表達比在不敏感的SW 620細胞中的表達要低；上調(diào)m iR-20a的表達可使SW 480細胞對藥物的敏感度下降，下調(diào)m iR-20a的表達可使SW 620細胞對藥物的敏感度增加。由此可以看出，m iR-20a的表達與細胞對氟尿嘧啶、奧沙利鉑的敏感度相關。因此，研究m iRNA有助于對結直腸癌患者制定出更有針對性的治療方案。

4 m iRNA對結直腸癌轉歸及預后的影響

m iRNA的表達水平與結直腸癌患者的轉歸及預后關系密切。關于m iR-146a的研究[11]顯示：在結直腸癌的腫瘤細胞中，m iR-146a的表達水平下降，且表達下調(diào)情況與腫瘤增殖情況相一致；m iR-146a表達還與患者的腫瘤大小、臨床分期密切相關；同時，m iR-146a表達較高的患者比表達較低的患者壽命更長。有研究[33]表明，miR-21在結直腸癌中的過表達與淋巴轉移、遠處轉移和TNM分期等密切相關，高表達的m iR-21提示極低的生存時間、預后不良，以及較差的療效。miR-625在結直腸癌組織中較在癌旁組織中表達下調(diào)，且其低表達與結直腸癌患者晚期肝轉移、淋巴結轉移密切相關[34]；m iR-21低表達結直腸癌患者的5年生存率較低，預后較差。因此，m iRNA在結直腸癌組織中的表達水平或許可成為判斷預后及治療效果的指標；干預m iRNA表達水平，或許可成為臨床上延長患者生存時間、改善癥狀的一項重要措施。

5 展望

m iRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉移中的作用仍然是研究的前沿；探討其作用的靶點基因和機制，可對結直腸癌的早期診斷及后期治療提供診療思路。如何有針對性地將m iRNA的激動劑及拮抗劑引入腫瘤細胞，以及如何利用m iRNA的表達譜為早期結直腸癌提供診斷依據(jù)，都是未來的研究方向。m iRNA或許可成為結直腸癌早期診斷、特異性治療及評估預后的標志物，也可能成為潛在的生物治療靶分子。因此，m iRNA在結直腸癌的診療中具有重要意義。

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R735.3

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2015.13.03.06

#通信作者（corresponding author），e-mail：wang1989xiaoxing@163.com

2014-11-25）