胃癌相關(guān)性microRNA的研究進(jìn)展

梁先春 黃秋林

南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院，湖南省衡陽市 421001

胃癌(Gastric cancer，GC)是亞洲最常見的惡性腫瘤之一，具有高發(fā)病率和死亡率。盡管目前在早期GC的檢測(cè)和管理方面取得了一些進(jìn)展，但大多數(shù)患者仍是處于晚期階段才被診斷出來，隨著胃癌侵襲性入侵或淋巴轉(zhuǎn)移，盡管采用傳統(tǒng)療法，如手術(shù)、放療、化療或中藥等聯(lián)合治療的方式加強(qiáng)治療效果，胃癌的治療效果仍不理想[1]。因此，進(jìn)一步了解該病的分子發(fā)病機(jī)制、鑒定新的分子生物標(biāo)志物對(duì)于早期診斷胃癌及改善目前胃癌的療法具有重要意義。

miRNA是內(nèi)源性非編碼小分子RNA，長(zhǎng)度為19～24核糖核苷酸的一個(gè)子集。首先是在線蟲秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)了miRNA，然后在植物和動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)許多這樣的分子。在活細(xì)胞中，miRNA分子被Drosha和Dicer酶修飾，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄后靶向mRNA的降解或沉默，從而抑制蛋白質(zhì)的合成。據(jù)預(yù)測(cè)，人體中大約30%的mRNA是miRNA靶標(biāo)，并且每種miRNA可以調(diào)節(jié)數(shù)百種基因。它們?cè)谄鞴侔l(fā)育、分化和功能以及腫瘤形成、進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移中起作用[2]。miRNA功能的研究證明它們可能是癌基因或腫瘤抑制基因。miRNA的作用取決于其靶基因，靶向致癌基因的miRNA可以充當(dāng)腫瘤抑制因子，而靶向腫瘤抑制因子可能是一種潛在的致癌基因。同時(shí)，miRNAs的表達(dá)和功能受基因序列、磷酸化水平、miRNA修飾酶等多種因素的調(diào)控。最近許多關(guān)于miRNA的研究揭示了其參與包括胃癌在內(nèi)的不同腫瘤的發(fā)病機(jī)制。

1 miRNA在胃癌的作用及機(jī)制

1.1 miRNA對(duì)胃癌細(xì)胞增殖、凋亡的作用 在正常組織或細(xì)胞與腫瘤中具有差異表達(dá)的miRNA主要可分為抑制腫瘤細(xì)胞增殖的腫瘤抑制因子和促進(jìn)腫瘤晚期生長(zhǎng)和細(xì)胞增殖的癌基因。miR-17-5p、miR-20a、miR-21、miR-92、miR-106-a和miR-155的異常表達(dá)與致瘤性相關(guān)，并且在許多類型的癌癥中可檢測(cè)到其升高的水平[3]。一些miRNA可以通過直接或間接調(diào)節(jié)癌基因或腫瘤抑制基因來促進(jìn)胃癌的發(fā)展。在胃癌中miR-17、miR-18a/b、miR-19a、miR-20a/b、miR-21、miR-106-a/b、miR-340、miR-421和miR-658是高表達(dá)的，且其功能具有相關(guān)性，都是通過降低腫瘤抑制基因Rb和PTEN(磷酸酶和蛋白同源物)的水平來促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，這些miRNA可能在加速胃癌的發(fā)展中發(fā)揮著作用[4]。

另一方面，部分miRNA則發(fā)揮著腫瘤抑制作用。最近的研究表明miRNA在胃癌中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用和胃癌細(xì)胞中microRNA-141(miR-141)的異常表達(dá)[5]。研究者招募了30名胃癌患者進(jìn)行miR-141水平檢測(cè)，隨訪115周。用miR-141模擬物或抑制劑轉(zhuǎn)染人腺癌細(xì)胞系A(chǔ)GS，用于細(xì)胞活力，集落形成和細(xì)胞周期測(cè)定。通過導(dǎo)入轉(zhuǎn)染miR-141的AGS細(xì)胞構(gòu)建胃癌小鼠模型。胰島素樣生長(zhǎng)因子1受體(IGF1R)在AGS細(xì)胞中過表達(dá)以研究miR-141機(jī)制。結(jié)果顯示miR-141在胃癌組織中顯著下調(diào)(P<0.001)；miR-141抑制AGS細(xì)胞活力(P<0.01)、集落形成P<0.01)和細(xì)胞周期(P<0.05)，導(dǎo)入miR-141模擬物細(xì)胞的小鼠腫瘤體積明顯變小(P<0.01)，提示miR-141的抗增殖作用。磷酸化和總IGF1R蛋白水平均被miR-141抑制，而IGF1R過表達(dá)逆轉(zhuǎn)了miR-141在AGS細(xì)胞增殖中的作用。以上研究表明miRNA可通過特異性的靶基因調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖，從而密切參與GC的發(fā)展和進(jìn)展。

1.2 miRNA對(duì)胃癌細(xì)胞遷移、侵襲的作用 局部侵襲和淋巴，血源性和腹膜轉(zhuǎn)移是胃癌擴(kuò)散的主要途徑。胃癌患者轉(zhuǎn)移的常見部位是淋巴結(jié)、肝、腹膜和網(wǎng)膜。最近的研究表明，多種miRNA與GC轉(zhuǎn)移過程有關(guān)。GC轉(zhuǎn)移的過程包括幾個(gè)步驟，例如遷移/侵襲、EMT等，在這些過程中涉及許多miRNA的調(diào)控。

在已知的miRNA中，miR-135a已被證實(shí)為幾種癌癥類型中的腫瘤抑制劑，而其在胃癌中的作用和機(jī)制仍然很不清楚。因此有研究者通過進(jìn)行定量PCR(qPCR)以檢測(cè)配對(duì)的GC組織以及細(xì)胞系中miR-135a的表達(dá)，進(jìn)行傷口愈合和transwell檢測(cè)以確定miR-135a在GC細(xì)胞遷移中的作用，雙熒光素酶報(bào)告基因測(cè)定，qPCR和蛋白質(zhì)印跡分析用于驗(yàn)證miR-135a靶向TRAF5和隨后的NF-κB途徑，并通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)解釋TRAF5參與介導(dǎo)miR-135a在GC細(xì)胞中的抗遷移作用。最后，在配對(duì)的GC組織中檢查TRAF5的表達(dá)。結(jié)果表明miR-135a在GC組織和細(xì)胞系中表達(dá)減少，過表達(dá)miR-135a抑制了GC細(xì)胞的遷移，miR-135a靶向TRAF5和下游NF-κB途徑是它在GC細(xì)胞遷移中發(fā)揮抑制作用的一種機(jī)制[6]。

同樣的，研究者為了證實(shí)miR-103的臨床意義，并探討其在GC中的生物學(xué)作用和潛在機(jī)制。通過實(shí)時(shí)定量PCR顯示miR-103在GC組織和細(xì)胞系中高度表達(dá)，臨床特分析顯示miR-103表達(dá)與腫瘤大小、Lauren分類和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)用miR-103抑制劑轉(zhuǎn)染下調(diào)miR-103顯著抑制體腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。此外，miRNA靶標(biāo)數(shù)據(jù)庫和熒光素酶報(bào)告基因測(cè)定證實(shí)Krüppel樣因子-4(KLF4)是GC中miR-103的直接靶標(biāo)，并且GC組織中miR-103和KLF4表達(dá)之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，而KLF4下調(diào)可以抑制miR-103對(duì)GC細(xì)胞遷移和侵襲的致癌作用。因此，這些結(jié)果表明miR-103過表達(dá)可促進(jìn)胃癌的進(jìn)展，其機(jī)制可能與抑制KLF4的表達(dá)有關(guān)[7]。以上研究證實(shí)miRNA與GC遷移/侵襲的過程有關(guān)。

1.3 miRNA對(duì)胃癌細(xì)胞上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的作用 腫瘤細(xì)胞中上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的表達(dá)水平與腫瘤細(xì)胞的能力如遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)，而許多miRNA與各種類型的癌癥中的EMT表型相關(guān)，這其中也包括胃癌。如有研究者發(fā)現(xiàn)miR-7在高轉(zhuǎn)移性GC細(xì)胞系和轉(zhuǎn)移組織中顯著下調(diào)。 功能獲得和功能喪失實(shí)驗(yàn)均顯示增加的miR-7表達(dá)顯著降低了GC細(xì)胞的遷移和侵襲，而miR-7表達(dá)的降低顯著增強(qiáng)了細(xì)胞遷移和侵襲。體內(nèi)轉(zhuǎn)移測(cè)定還證明miR-7的過表達(dá)顯著抑制GC轉(zhuǎn)移。胰島素樣生長(zhǎng)因子-1受體(IGF1R)癌基因經(jīng)常在人類癌癥中突變或擴(kuò)增并且作為細(xì)胞生長(zhǎng)和腫瘤侵襲的重要調(diào)節(jié)劑，被鑒定為miR-7的直接靶標(biāo)。使用小干擾RNA(siRNA)沉默IGF1R與miR-7的抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移具有一致功能，而恢復(fù)IGF1R表達(dá)減弱了miR-7在GC細(xì)胞中的功能。該研究發(fā)現(xiàn)miR-7通過靶向IGF1R抑制Snail，上調(diào)E-鈣粘蛋白的表達(dá)部分逆轉(zhuǎn)上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)。 并且，對(duì)GC中miR-7和IGF1R水平的分析揭示miR-7與IGF1R表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。該研究提供了miR-7在EMT和腫瘤轉(zhuǎn)移中特定生物學(xué)行為的見解。靶向這種新型miR-7/IGF1R/Snail軸可能是阻斷GC轉(zhuǎn)移的一種有效治療方法[8]。miR-200b通過促進(jìn)E-cadherin的轉(zhuǎn)錄抑制因子ZEB2表達(dá)來抑制GC細(xì)胞中的EMT。而miR-204的下調(diào)通過激活SIRT1-LKB1途徑促進(jìn)EMT和GC細(xì)胞的侵襲[9-10]。以上相關(guān)文獻(xiàn)表明miRNA對(duì)EMT的作用也是其參與調(diào)控胃癌遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移的一種作用方式。

2 miRNA與胃癌的診斷標(biāo)記物

胃癌早期檢測(cè)的診斷方法有限，尚沒有有效的篩查方案。大多數(shù)患者在就診時(shí)被診斷為晚期。因此，迫切需要尋找新的，特別是非侵入性的生物標(biāo)志物以早期檢測(cè)GC。雖然miRNA的生物學(xué)功能尚未完全了解，但miRNA相關(guān)分析表明，與正常組織相比，多種腫瘤類型顯示出顯著不同的表達(dá)譜[11]。正如前面所述，miRNA參與調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞途徑，例如細(xì)胞增殖、凋亡和遷移侵襲。miRNA參與腫瘤的發(fā)生，其表達(dá)在腫瘤的不同階段有所不同[12]。當(dāng)身體組織中發(fā)生惡性腫瘤時(shí)，miRNA在不同腫瘤中的表達(dá)以及疾病的不同階段將會(huì)增加或減少。此外，miRNA是小的、內(nèi)源的、單鏈的、非編碼RNA，其長(zhǎng)度為17～25個(gè)核苷酸。其在新鮮制備的腫瘤組織，石蠟包埋組織和外周血中具有良好的穩(wěn)定性。它們的穩(wěn)定性和易于測(cè)試的長(zhǎng)度使miRNA非常適合用作生物標(biāo)記物。因此，miRNA作為高度組織特異性生物標(biāo)記物被用于開發(fā)各種診斷測(cè)試。然而，目前尚不清楚哪種miRNA組合對(duì)于檢測(cè)早期GC最可靠，需要進(jìn)一步更大規(guī)模的前瞻性研究。

3 miRNA與胃癌的預(yù)后

胃癌的預(yù)后主要取決于復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的可能性,大量研究表明，某些miRNA的表達(dá)水平可用于判斷胃癌的預(yù)后。有文獻(xiàn)報(bào)道在之前的研究中發(fā)現(xiàn)血漿和腫瘤組織中表達(dá)下調(diào)的4種miRNA(miR-26a、miR-142-3p、miR-148a和miR-195)被證實(shí)是有希望的非侵入性的胃癌診斷生物標(biāo)志物。隨后研究者通過使用定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)來檢測(cè)石蠟包埋的GC患者手術(shù)標(biāo)本中4種miRNA的表達(dá)水平，應(yīng)用Kaplan-Meier曲線和對(duì)數(shù)秩檢驗(yàn)來預(yù)測(cè)miRNA與GC患者的累積總生存期(OS)之間的相關(guān)性。將石蠟包埋組織中miRNA表達(dá)的中位數(shù)用作截止值，以將患者分類為高表達(dá)組或低表達(dá)組。結(jié)果顯示miR-26a和miR-148a的下調(diào)與測(cè)試組中的GC患者的較短OS顯著相關(guān)。使用Cox回歸分析顯示miR-26a和miR-148a都是預(yù)測(cè)GC患者OS的獨(dú)立預(yù)后因素。這些發(fā)現(xiàn)支持miR-26a和miR-148a可作為GC的潛在預(yù)后生物標(biāo)志物[13]。在腫瘤或血漿中miR-200c表達(dá)與臨床特征之間未發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)性，多變量分析證實(shí)，胃癌組織和血漿中miR-200c的過度表達(dá)與更長(zhǎng)的無進(jìn)展存活和總體存活相關(guān)[14]。此外，miR-335的表達(dá)也與組織學(xué)類型、腫瘤分期、病理性腫瘤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(pTNM)分期相關(guān)[15]。miRNA的表達(dá)與胃癌進(jìn)展和轉(zhuǎn)移之間的聯(lián)系表明miRNA可用作預(yù)后監(jiān)測(cè)工具。

4 miRNA在胃癌治療的應(yīng)用前景

目前已有一些對(duì)miRNA作為抗癌療法的分子機(jī)制的研究。一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明miR-148a-3p在抗順鉑(CDDP)的胃癌細(xì)胞系中下調(diào)，過表達(dá)miR-148a-3p可通過促進(jìn)線粒體分裂和降低AKAP1表達(dá)水平，使CDDP抗性細(xì)胞對(duì)CDDP敏感，其中AKAP1通過抑制P53介導(dǎo)的DRP1去磷酸化在CDDP抗性中發(fā)揮作用[16]。miR-508-5p的潛在抗癌特性已被證明,其作用機(jī)制為其可靶向ABCB1和含鋅帶結(jié)構(gòu)域1(ZNRD1)的3’-非翻譯區(qū)，從而使癌細(xì)胞對(duì)一系列已知的化療劑敏感[17]。此外，在細(xì)胞減滅術(shù)和腹腔熱灌注化療后的胃癌患者，檢測(cè)其治療前后的血清，可見具有明顯上調(diào)表達(dá)的microRNA，包括miR-218、miR-376a等19種microRNA，其中熱療通過上調(diào)miR-218抑制胃癌細(xì)胞遷移及提高胃癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性已有相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[18-19]?？偟膩碚f，這些數(shù)據(jù)表明miRNA不僅可作為抗癌治療方法的靶點(diǎn)，還可提高化療、熱療等治療的敏感性，可作為耐藥性和治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)標(biāo)志物。

5 展望

以上研究表明，胃癌相關(guān)性miRNA與腫瘤發(fā)生、腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移相關(guān)。雖然在miRNA可作為常規(guī)臨床試驗(yàn)中的非侵入性篩查工具之前需要進(jìn)行大規(guī)模驗(yàn)證的進(jìn)一步研究，但將其納入生物標(biāo)志物的開發(fā)應(yīng)用將增強(qiáng)胃癌診斷和預(yù)后檢測(cè)的靈敏度和特異性。且作為胃癌的治療靶點(diǎn)，通過使用有效的基因敲除、反義核苷酸和miRNA修飾來調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)，使它可能是一種有前途的抗癌療法之一。總之，近年來，胃癌與miRNA之間關(guān)系的研究取得了很大的進(jìn)展，為臨床診斷和治療提供了一些新的方法，并對(duì)特定人群的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)和治療反應(yīng)有一定的預(yù)測(cè)價(jià)值，有助于胃癌的預(yù)后評(píng)估和預(yù)防。