MiRNA與NSCLC關系的研究進展

朱 莉,郭 佳,譚 平

(吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院 呼吸科，吉林 長春130033)

肺癌是人類最常見的死亡原因之一[1]，非小細胞肺癌(NSCLC)是最普遍的肺癌類型，占總體肺癌病例的80%-85%，因早期特異性臨床癥狀較少，NSCLC患者臨床確診時常已進展至腫瘤晚期階段，此階段多數(shù)患者治療效果有限，5年生存率約14%。微小RNA(miRNA)是一種小的非編碼單鏈RNA，可在轉錄后水平對基因表達進行調(diào)控，具體調(diào)控機制為結合靶mRNA的3'-UTR(3'-非編碼區(qū)域)[2]，在肺癌的診斷、治療及其耐藥性發(fā)生等多個過程中發(fā)揮重要的作用，通過深入研究miRNA與肺癌關系，有望提高未來肺癌診斷的靈敏度和特異性[3，4]。

1 miRNA的生物過程及功能

miRNA是一種內(nèi)源性單鏈非編碼的小RNA分子，由19-22個核苷酸組，可通過對mRNA轉錄后水平識別和影響，進而產(chǎn)生基因調(diào)節(jié)、動植物細胞基因表達調(diào)節(jié)等作用[5，6]，并可調(diào)控50%以上的人類蛋白編碼基因[7]。miRNA的前體為大約70個核苷酸(nt)大小的RNA分子，可形成發(fā)夾結構，此前體在多種酶(RNA聚合酶II、RNaseIII家族中的Drosha、Dicer等)的作用下逐步產(chǎn)生初級前體(可大于1kb的長片段)、發(fā)卡狀前體(pre-miRNA，長約65nt)、及長約22nt的雙鏈RNA[8]。雙鏈RNA中的一條鏈被降解，而另一條鏈則轉化為成熟的miRNA。成熟的miRNA主要通過與靶基因3’端UTR堿基配對(完全或不完全)，而對細胞的生物學功能發(fā)揮控制作用[9-11]。根據(jù)miRNA的功能可將其大致分為兩類，一些miRNA具有促癌基因的特性，其高表達可促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展，另一些miRNA具有抑癌基因的特性，抑制其表達會促進腫瘤的發(fā)生[12]。Let-7是一種抑癌基因，它可通過抑制致癌基因、調(diào)控有絲分裂相關基因(如：RAS，MYC，HMGA2等)發(fā)揮作用[13]，同時有助于對腺癌(adenocarcinoma，AD)和鱗狀細胞癌(squamous cell carcinoma，SCC)進行病理分型[14]。

2 miRNA與NSCLC的診斷

miRNA可為NSCLC患者提供無創(chuàng)性診斷方法。經(jīng)過福爾馬林固定和石蠟包埋之后的標本中依然可以有效地提取和評估m(xù)iRNA[15]，除病變組織外，miRNA也存在于人體各種體液中，包括血清、血漿、唾液、尿液、乳汁、腦脊液及精液[16-18]，有學者已在NSCLC患者的支氣管肺泡灌洗液[19,20]、胸腔積液[21,22]及血液/血漿/血清[7，18，23]中找到了腫瘤相關的miRNA，推動了以細胞外核酸為基礎的新型非侵入性檢查方法的發(fā)展。

2012年，Roa等人[24]選取痰液中5種miRNA(miR-21，miR-143，miR-155，miR-210，miR-372)進行層序聚類分析發(fā)現(xiàn)這5種miRNA可用于檢測NSCLC患者(83.3%敏感性和100%特異性)，2015年，Kim等人[25]再次驗證這5種miRNA表達水平在NSCLC患者與健康對照者痰樣品之間存在差異(100%敏感性和83.3%特異性)。2016年，Razzak等[26]對NSCLC患者痰液檢測發(fā)現(xiàn)，mir-21，mir-210和mir-372可用于NSCLC患者早期診斷(67%敏感性和90%特異性)，其對晚期NSCLC患者也可發(fā)揮重要診斷價值(敏感性和特異性64%和100%)；2010年，研究者[27]通過收集早期肺腺癌患者的痰液進行分析發(fā)現(xiàn)，miR-21，miR-486，miR-375和miR-200b在早期肺腺癌患者痰液中高表達，聯(lián)合上述4種痰液miRNA可達到早期肺腺癌檢測最佳預測值(80.6%敏感性，91.7%特異性)；miR-21不僅在NSCLC患者痰液中高表達，其在外周血中也有明顯升高，提檢外周血 miR-21可用于NSCLC診斷(78.80%敏感性，100.00%特異性)[28]。除miR-21外，NSCLC患者的外周血中存在多種異常表達的miRNA，Yang等[29]發(fā)現(xiàn)外周血單核細胞中miR-10b的表達水平可以區(qū)分NSCLC患者和非腫瘤患者，ROC曲線分析估計miRNA-10b的峰值診斷靈敏度為86.5%，特異性為76.9%。Lv等[30]發(fā)現(xiàn)miR-146a，miR-222和miR-223在Ⅰ/Ⅱ期肺腺癌患者血清中顯著表達，可用于肺腺癌的早期診斷；Tian F等[31]通過18對配對血清和18對配對組織樣品miRNA測序發(fā)現(xiàn),在這些配對的樣品中，miR-181b-5p在鱗狀細胞癌(SCC)中上調(diào)，在腺癌(AC)中miR-486-5p下調(diào)。NSCLC患者的支氣管肺泡灌洗液中也可發(fā)現(xiàn)異常表達的miRNA，Schmidt B等[19]發(fā)現(xiàn)，hsa-miR1285、1303、29a-5p及650在支氣管肺泡灌洗樣本中有高表達。

miRNA從細胞內(nèi)釋放到體液的機制包括細胞死亡(壞死和凋亡)和活動性分泌[20]。生化分析顯示存在于血液中的細胞外miRNA對RNA酶具有抵抗性，對PH值及溫度的變化也表現(xiàn)出穩(wěn)定性[16，17]，這和miRNA選擇性包裝(如外分泌體)、與RNA結合蛋白(如AGO、磷酸蛋白NPM1)或核糖體蛋白結合有關[21]。研究顯示[22]，NSCLC患者外泌體miR-21，外泌體miR-21與腫瘤大小和腫瘤-淋巴結轉移(TNM)階段顯著相關(P<0.05)，高外泌miR-21患者的無病生存率 DFS)明顯低于低外泌miR-21患者(P<0.05)。Rabinowits等[32]通過對比肺腺癌患者與非肺癌患者循環(huán)外分泌體miRNA水平發(fā)現(xiàn)，外分泌體的miRNA特征與原始腫瘤細胞miRNA的表達擴增相平行。腫瘤細胞來源的外分泌體具有促進腫瘤作用并可促進癌癥刺激活動如增殖、細胞外基質(zhì)重塑、遷移、侵襲、血管生成和轉移等[33]。其表達水平及擴增的變化可作為診斷標志物用于早期發(fā)現(xiàn)腫瘤、確定腫瘤類型。

3 miRNA與NSCLC的靶向治療

近20年有大量學者致力于研究與肺癌靶向治療有關的基因突變，目前研究較為透徹的包括表皮生長因子受體(EGFR)外顯子19(ex19del)和外顯子21(L858R)突變，二者約占所有NSCLC患者EGFR突變的90%，此外還有棘皮動物微管相關蛋白樣4(EML-4)-間變性淋巴瘤激酶(ALK)重排[34,35]。 EGFR突變和ALK重排聯(lián)合應用可以檢測到多達20%的晚期非小細胞肺癌。重要的是，選擇性酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)已被開發(fā)用于治療含有這些靶向基因改變的NSCLCs，例如以EGFR酪氨酸激酶結構域為靶標的吉非替尼、厄洛替尼和阿法替尼，抑制ALK融合蛋白的酪氨酸激酶結構域的克唑替尼[36,37]。對于具有EGFR突變及ALK陽性的NSCLC患者，EGFR、ALK-TKIs可延長其無進展生存期并提高以鉑類為基礎有研究證實，對于具有EGFR突變的晚期NSCLC患者，EGFR-TKIs的治療效果優(yōu)于傳統(tǒng)化療方案[38]。EGFR-TKIs已經(jīng)取得了巨大的成功，并成為NSCLC標準治療方案之一[39]。NSCLC腫瘤細胞對EGFR-TKIs的反應與循環(huán)miRNA密切相關，約有20-44%患者對EGFR-TKIs產(chǎn)生獲得性耐藥，其機制為腫瘤細胞EMT(上皮-間充質(zhì)轉化)表型變化引起表觀遺傳調(diào)控的改變[40，41]。miR-134，miR-487b和miR-23a與吉非替尼耐藥有關，其機制為TGF-β1以miR-134和miR-487b為中介，通過磷酸化PTEN抑制MAGI2進而誘導EMT形成[42]，同時，TGF-β1可通過激活smad，miR-23a產(chǎn)生E-鈣粘蛋白抑制來誘導EMT[43]。沈等[44]研究128例NSCLC(EGFR基因突變者60例，非EGFR基因突變者68例)發(fā)現(xiàn)，EGFR基因突變患者血清miR-21、miR-10b表達水平明顯增高。單變量和多變量分析顯示，抑制miR-21表達可提高吉非替尼治療NSCLC患者的總體生存率。因此，miR-21表達水平可作為獨立性預測因子用于評估EGFR-TKI治療效果。王等[45]通過實驗隊列發(fā)現(xiàn)，在治療敏感與治療耐藥患者之間，有153種miRNAs存在差異性表達，之后的驗證隊列發(fā)現(xiàn)，miR-21、miR-27a和miR-218在治療耐藥患者中表達明顯增加，這提示miR-21與EGFR-TKIs原發(fā)性耐藥有關。李等[46]研究顯示miR-21參與EGFR-TKIs獲得性耐藥，在25例接受EGFR-TKI治療的晚期NSCLC患者中，血清miR-21表達水平在獲得性耐藥時顯著高于基線水平(P<0.01)，經(jīng)過動物模型驗證，miR-21可通過下調(diào)PTEN、PDCD4及激活PI3k/Akt通路來引發(fā)EGFR-TKI耐藥形成。PTEN為腫瘤抑制蛋白，可通過將磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸(PIP3)轉化為磷脂酰肌醇4,5-二膦酸(PIP2)負調(diào)控PI3K/Akt通路[47]。PTEN基因的丟失或突變存在于許多人類惡性腫瘤疾病中，其發(fā)生與Akt激活(PI3k/Akt通路)有關，而Akt激活已被證實在化療耐藥過程中發(fā)揮重要作用。

4 總結

現(xiàn)代社會生活節(jié)奏加快，多數(shù)人面對與日俱增的生活壓力傾向選擇吸煙緩解，吸煙總人數(shù)升高，肺癌的發(fā)病率升高，而肺癌診治方法提高有限，肺癌患者生存率較低，多數(shù)患者明確診斷時已處于疾病中晚期階段，部分患者出現(xiàn)全身轉移情況，限制了臨床治療效果，束縛的臨床治療手段，并增加了肺癌死亡率，因此肺癌診斷、治療方法新突破是當前科研工作面臨的重要任務。通過檢測肺癌患者的組織、體液發(fā)現(xiàn)，miRNA均有表達，且可穩(wěn)定的存在于外周循環(huán)血漿中，這個特點為miRNA成為肺癌早期無創(chuàng)性診斷工具提供了可能性，為科研工作提供了新的突破口。近10年，隨著miRNA在肺癌診斷、治療及預后方面研究的逐漸深入，miRNA檢測方法及鑒定技術取得了巨大進步，miRNA作為生物標志物甚至治療藥物被應用于臨床實踐方面具有大好前景。