miRNA與胃腸道間質(zhì)瘤的治療

蔣專，丁杰，張忠民，劉振華，董奇，糜睿，劉航，周金海，廖國慶

胃腸道間質(zhì)瘤(GISTs)是胃腸道最常見的間葉性腫瘤，起源于Cajal(ICC)細胞或其前體細胞。發(fā)病機制與Ⅲ型受體酪氨酸激酶編碼的KIT基因(80%～90%)或血小板源性生長因子受體α(PDGFRA，10%)突變相關。這些受體激活誘導了對于GIST發(fā)病的多種信號通路，KIT突變的下游信號通路包括PI3K/AKT，Src家族激酶，Ras-ERK和JAK-STAT6[1]。有10%左右的GIST不存在KIT及PDGFRA基因突變的稱為野生型GIST。miRNA是約22個核苷酸的小型非編碼RNA，在轉(zhuǎn)錄后通過與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′UTR)的堿基互補配對，使蛋白質(zhì)的合成受到抑制或者誘導mRNA降解。miRNA在多種生物過程中發(fā)揮關鍵作用，包括發(fā)育，分化，細胞增殖和細胞凋亡等，miRNA的失調(diào)可以影響腫瘤分化、侵襲、轉(zhuǎn)移和復發(fā)[2]。大多數(shù)miRNA基因存在于癌癥相關基因組區(qū)域或脆性位點，當miRNA作為腫瘤抑制因子的功能喪失時，可促進正常細胞向惡性轉(zhuǎn)化，其可作為致癌基因[3]。在 GIST 中，特異性 miRNA 表達特征與14q染色體丟失、KIT 或 PDGFRA 突變、腫瘤風險和總體存活有關[4]。

甲磺酸伊馬替尼是一種選擇性酪氨酸激酶抑制劑，能抑制BCR-ABL、KIT和PDGFR的活性。目前，甲磺酸伊馬替尼慢性粒細胞白血病和GIST的治療中廣泛應用[5]；伊馬替尼通過競爭性抑制ATP結(jié)合來抑制KIT的表達，并阻斷MAP激酶和PI3激酶-AKT通路的局部激活[6]。局部、低危GIST的標準治療是手術切除，無需進行局部淋巴結(jié)清掃，在有轉(zhuǎn)移的GIST推薦使用甲磺酸伊馬替尼進行輔助治療, 有效減小腫瘤體積，降低臨床分期，縮小手術范圍，最大程度地避免不必要的聯(lián)合臟器切除、保留重要器官的結(jié)構(gòu)和功能，降低手術風險，提高病人術后生存質(zhì)量。越來越多研究表明，miRNA與GIST細胞的增殖、侵襲轉(zhuǎn)移、凋亡有關，并且，miRNA還可參與GIST對甲磺酸伊馬替耐藥的相關調(diào)控，若能通過特異性調(diào)控miRNA在GIST中的表達，對GIST進行精準化治療，或許能大大提高GIST患者的生存率。

1 miRNA與GIST的治療

1.1 miRNA與GIST的增殖

研究發(fā)現(xiàn)，miRNA能夠與不同的GIST靶點結(jié)合抑制或促進GIST細胞的增殖，Yun等[7]發(fā)現(xiàn)miR-494通過AKT和STAT3途徑結(jié)合兩個不同的靶點來調(diào)節(jié)KIT，miR-494過表達抑制GIST細胞增殖，抑制內(nèi)源性miR-494表達后KIT表達的增加，表明miR-494的表達會對GIST細胞增殖有所影響，若能有效通過特異性的調(diào)控miR-494的表達來抑制GIST細胞的增殖，可能會是對GIST治療的一種潛在的有效治療手段；另外，Ihle[8]等研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)外源性miR-221和miR-222通過AKT信號通路誘導GIST細胞凋亡，并導致不同GIST細胞中KIT 增殖減少，miR-221和miR-222的表達可能是一種抑制的KIT活性的重要方法。

PTEN是一種腫瘤抑制因子，在調(diào)節(jié)腫瘤細胞生長、細胞凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移中具有重要作用，而其表達和活性可在幾乎所有細胞水平上調(diào)節(jié)，包括轉(zhuǎn)錄，翻譯和翻譯后。PTEN的功能通常通過體細胞突變、基因沉默或表觀遺傳機制在大部分人類癌癥中發(fā)揮作用。在PTEN/PI3K/Akt信號通路中，PI3K的激活可催化3,4,5-磷脂酰肌醇三磷酸磷酸化，激活蛋白激酶Akt，促進細胞增殖和生長，當缺乏PTEN表達時，它可能導致信號通路的連續(xù)激活并失去對細胞增殖的控制[9]。Long等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在GISTs組織中PTEN蛋白表達顯著降低，GISTs中miR-374b和PI3K/Akt mRNA和蛋白表達的表達明顯高于鄰近正常組織，而PTEN的表達呈現(xiàn)相反趨勢，表明抑制miR-374b的表達可有效阻止GIST細胞增殖，促進GIST細胞凋亡；但是該研究由于缺乏足夠的研究數(shù)據(jù)，必須進行更大樣本量的進一步研究和后續(xù)研究，以便更深入驗證miR-374b，PTEN，PI3K/Akt信號通路和GIST之間的關系。

通過對胃GIST進行了小RNA的高通量測序，Gyvyte等[11]發(fā)現(xiàn)miR-215-5p的表達水平與腫瘤的風險等級呈負相關，與梭型細胞型的GIST相比，miR-509-3p在上皮樣和混合型中表達上調(diào)。此外，miRNA相關分析顯示，下調(diào)的miR-375和miR-141-3p與過表達的KIT靶基因呈負相關，miR-375靶向KIT和PDGFRA并通過AKT信號通路抑制細胞增殖，而下調(diào)的miR-200a-3p與PDGFRA的突變有較大聯(lián)系。miRNA與GISTs細胞的增殖有著顯著的相關性，不同種類的miRNA對GISTs細胞作用不一，目前有關于miRNA與GISTs細胞的增殖的機制尚待進一步研究，若能有效的通過調(diào)控miRNA的表達，抑制GISTs細胞的增殖，可能是一種對GISTs有價值的治療途徑。

1.2 miRNA與GISTs的侵襲與轉(zhuǎn)移

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的激活賦予腫瘤細胞侵襲性，大量研究表明，miRNA已經(jīng)成為調(diào)節(jié)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化以及癌癥干細胞(CSC)特性的多種基因和信號的重要調(diào)節(jié)因子[12]；Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)miR-137直接靶向Twist1并在GIST-H1人胃腸道間質(zhì)腫瘤細胞系中抑制Twist1表達，體外實驗表明，miR-137增強上皮細胞形態(tài)，減少GISTs細胞遷移，激活G1細胞周期停滯，誘導細胞凋亡。結(jié)果表明miR-137調(diào)控EMT并通過Twist1下調(diào)抑制細胞遷移；因此，miR-137可能在GIST中起到抗侵襲的作用。

Wang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，miR-148b-3p直接靶向結(jié)合KIT mRNA的3′-UTR來調(diào)節(jié)KIT表達，在GIST882細胞中miR-148b-3p表達的恢復使KIT和下游效應蛋白ERK，AKT和STAT3的表達降低，KIT的過表達逆轉(zhuǎn)了miR-148b-3p對GIST細胞轉(zhuǎn)移和侵襲的抑制作用；miR-148b-3p表達降低與GIST患者的總體生存率(OS)和無病生存率(DFS)相關。侵襲及轉(zhuǎn)移是GISTs治療的一大難題，分子靶向藥物是首選治療，在藥物治療過程中進行動態(tài)評估，在靶向藥物治療后達到疾病部分緩解或穩(wěn)定狀態(tài)，估計所有轉(zhuǎn)移灶均可切除的情況下，可考慮行手術切除所有病灶。miRNA在GISTs侵襲亦具有重要作用，若能通過特異性抑制GISTs細胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力，盡早聯(lián)合手術治療，相信會對GISTs患者的生存率有較大的改善。

1.3 miRNA與GISTs的凋亡

miRNA能夠誘導GIST細胞產(chǎn)生凋亡，抑制miR-374b表達可以抑制細胞增殖，促進GIST細胞凋亡[10]；Xue等[15]研究發(fā)現(xiàn)，甲基蓮心堿(Nef)能夠抑制GIST-T1細胞的增殖及遷移，并促進GIST-T1細胞凋亡，Nef通過上調(diào)miR-449a表達使GIST-T1細胞中的PI3K/AKT和Notch途徑失活，抑制miR-449a表達逆轉(zhuǎn)了Nef誘導的GIST-T1細胞增殖、侵襲以及細胞凋亡。此外，Nef還抑制人胃癌SGC7901細胞遷移并誘導細胞凋亡。

MiR-320a具有許多靶基因，其中一些靶基因通過如Wnt通路、IGF通路等，參與了細胞凋亡；MiR-320a可以抑制腫瘤細胞增殖和遷移的，如結(jié)腸癌[16]和肝癌[17]。Gao等[18]在研究發(fā)現(xiàn)，miR-320a的下調(diào)可能抑制GIST細胞的凋亡；miR-182直接靶向圓柱瘤蛋白(cylindromatosis，CYLD)并通過負調(diào)節(jié)CYLD表達促進GIST細胞生長，miR-182的過表達增強了GIST-T1細胞的生長，增殖增加，細胞凋亡減少，miR-182拮抗劑可能是治療人GIST的有效策略[19]。Cao等[20]發(fā)現(xiàn)miRNA-21通過靶向Bcl-231負調(diào)控抑制腫瘤生長，抑制GIST細胞中的Bcl-2表達，可以作為GIST中有效的腫瘤抑制因子，這意味著miRNA-21在GIST治療中的潛在價值。特異性通過miRNA抑制GIST增殖、轉(zhuǎn)移及侵襲，或者能夠通過miRNA誘導GIST凋亡，不失為一種對GIST治療的有效方法。

2 miRNA與GIST耐藥

miRNA在不同腫瘤中藥敏性及耐藥性的發(fā)展起著重要作用[21]，在GIST中，miRNA表達可以誘導GIST產(chǎn)生耐藥，影響GIST治療，降低了患者的生存率；Fan等[22]發(fā)現(xiàn)，miR-218在伊馬替尼耐藥GIST細胞系(GIST430)中下調(diào)，而miR-218過表達可能PI3K/AKT信號通路來提高GIST細胞對甲磺酸伊馬替尼的敏感性。PIK3C2A是甲磺酸伊馬替尼耐藥GIST中miR-518a-5p基因的特異性靶標，Shi等[23]發(fā)現(xiàn)miR-518a-5p在伊馬替尼耐藥GIST中下調(diào)，熒光素酶報道分析表明miR-518a-5p結(jié)合PIK3C2A 3′UTR，miR-518a-5p的低表達可能上調(diào)PIK3C2A并影響細胞對藥物的反應，對GIST中的伊馬替尼產(chǎn)生抗性。Kou等[24]通過對血清miRNA表達譜的分析，發(fā)現(xiàn)伊馬替尼耐藥GIST的血清中miR-518e-5p和miR-548e的表達水平均高于伊馬替尼敏感的GIST患者，且具有較高特異性和敏感性，可作為早期檢測和診斷繼發(fā)性伊馬替尼耐藥GIST有前景的非侵入性生物標志物。

Durso等[25]通過評估外源性化學修飾的miRNA 221和222(miR-mimics)對存在耐藥性的GIST 48細胞中的KIT表達的影響，引導鏈被硫代磷酸酯(PS)和/或2′-O-甲基RNA(2′-OMe)修飾的模擬miRNA可以實現(xiàn)KIT基因沉默。miRNA 221和222通過靶向KIT作為致病性miRNA，這種獨特的2′-OMe-PS修飾能顯著提高miR-mimics 221/222的生物穩(wěn)定性和生物學活性。miR-mimics 221和222的KIT蛋白的調(diào)節(jié)可作為替代治療選擇，或與用于GIST治療的傳統(tǒng)抗腫瘤藥物組合，也旨在克服耐藥性問題。

黏附斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)作為細胞內(nèi)的骨架蛋白，是一種非受體酪氨酸激酶，在細胞信號轉(zhuǎn)導發(fā)揮關鍵性作用，在細胞生長、發(fā)育、凋亡等生理功能調(diào)控中發(fā)揮重要作用[26]；Wen等[27]研究發(fā)現(xiàn)，miR-125a-5p過表達和PTPN18抑制增加了GIST細胞中的pFAK水平，pFAK作為PTPN18的下游靶點并使GIST對伊馬替尼產(chǎn)生耐藥，使用小分子抑制劑阻斷FAK磷酸化可以使耐藥GIST細胞對伊馬替尼治療重新敏感。然而，pFAK表達是否與臨床樣本中的伊馬替尼耐藥性相關以及伊馬替尼耐藥GIST中FAK活化的發(fā)生方式尚不清楚。

事實上，伊馬替尼對 KIT/PDGFRA 激酶活性的抑制已經(jīng)成為不能手術的 GIST 患者的一線治療選擇[28]。然而，繼發(fā)性突變會誘導對伊馬替尼的耐藥，在耐藥的情況下，其他TKI被用作二線療法，如舒尼替尼或瑞格非尼，都是多激酶抑制劑，這兩種藥物具有通過阻斷血管內(nèi)皮生長因子(VEGFR)的抗血管生成的效果[29]。若能通過調(diào)控miRNA的表達，有效解決耐藥問題，或許能夠在GIST治療中能有重大獲益。

3 miRNAs與GISTs的預后

GIST的預后很難預測，評估GIST生物學特性的最有力和最廣泛的檢查標準是腫瘤大小和有絲分裂數(shù)，解剖位置的影響也有爭議，大多數(shù)研究表明，原發(fā)性小腸GISTs比具有相似大小和有絲分裂參數(shù)的胃GISTs更具侵襲性。此外，由于增加了腹腔內(nèi)植入腫瘤的風險，腫瘤破裂(無論是自發(fā)的還是在手術中)被認為是影響預后的因素[30]。Ak?akaya等[31]研究顯示在GIST細胞中PTPN18和STARD13均受到miR-125a-5p的調(diào)控，第一，PTPN18通過抑制Src家族激酶的磷酸化，參與控制Bcr-Abl融合酪氨酸激酶信號傳導的負反饋機制。第二，PTPN18可以誘導肌動蛋白細胞骨架重組，這表明在伊馬替尼耐藥GIST細胞中觀察到的形態(tài)學變化的合理解釋。第三，酪氨酸激酶磷酸化是GIST中伊馬替尼耐藥性的替代機制，表明蛋白磷酸酶可能涉及GIST伊馬替尼耐藥性。研究表明miR-125a-5p可以通過PTPN18調(diào)節(jié)在單個KIT突變的GIST細胞中調(diào)節(jié)伊馬替尼反應，這也證實了miR-125a-5p和PTPN18對伊馬替尼治療的GIST患者的預后有影響。

如上所述，miRNA在GIST的研究已取得不少成就，對miRNA在GIST中的診斷和治療也取得突破，通過檢測特異性miRNA能夠提示是否對甲磺酸伊馬替尼耐藥以及其耐藥機制，能夠克服GIST對TKI的耐藥，或許將來能夠為GIST進行標準化、規(guī)范化、微創(chuàng)化、個體化治療打下堅實基礎，不失為一種治療GIST的重要途徑。隨著更多miRNA在GIST作用機制的發(fā)現(xiàn)，希望miRNA能夠在GIST的治療中發(fā)揮重要作用。