外泌體miRNAs 在結(jié)直腸癌中的研究進(jìn)展

舒 密

（湖南醫(yī)藥學(xué)院第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，湖南 懷化 418000）

隨著生活水平及飲食結(jié)構(gòu)的不斷提高，結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC)的發(fā)生率、死亡率在不斷提高。我國2017 年的《中國大腸癌流行病學(xué)及預(yù)防和篩查白皮書》顯示，CRC 在惡性腫瘤中的發(fā)病率排名第3，死亡率排名第5[1]。診斷和治療結(jié)直腸癌的技術(shù)方法呈現(xiàn)多元化，但由于CRC 的早期癥狀不典型，多數(shù)確診為癌時已處于中晚期，極大程度降低了患者的生存幾率和生活質(zhì)量，雖在診斷和治療CRC 等方面已取得了進(jìn)展，但CRC 尤其是出現(xiàn)轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的CRC 患者的5 年總生存率仍較低，因此，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療對于改善患者的預(yù)后尤為重要[2]，從分子學(xué)角度研究結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展過程，探索出能夠早期診斷和治療結(jié)直腸癌的方法是近幾年關(guān)注的焦點。外泌體（Exosomes）能將內(nèi)含的脂質(zhì)、mRNA 和microRNAs（miRNAs）等特異生物活性分子運(yùn)送至相應(yīng)的靶細(xì)胞，進(jìn)而介導(dǎo)細(xì)胞間物質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)和信息交流。其中，血清外泌體的miRNAs 富集存在并穩(wěn)定性強(qiáng)，外泌體中的miRNAs 異常表達(dá)與腫瘤的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移及預(yù)后極大相關(guān)，被認(rèn)為是一種具有重要價值的新的診斷標(biāo)志物，可用于腫瘤的診斷和治療[3，4]。因其在體內(nèi)具有廣泛性以及研究對象的獲取便捷，目前已作為一種新型的研究熱點，以期成為診治各種疾病潛在的高效途徑。因此，本文就血清外泌體中的miRNAs 與結(jié)直腸癌的相關(guān)性的最新研究進(jìn)展做一簡要綜述。

1 外泌體和miRNAs 的生物學(xué)特征和功能

1.1 外泌體的生物學(xué)特征和功能 來源于細(xì)胞內(nèi)體的外泌體，最初被發(fā)現(xiàn)時研究者認(rèn)為其為一種細(xì)胞的廢棄物。但近幾年，研究者發(fā)現(xiàn)在這些微小膜泡中含有很多細(xì)胞特異性的蛋白、核酸和脂質(zhì)、miRNAs、mRNA、糖類等物質(zhì)，這些物質(zhì)可作為信號分子把信息傳遞至其他細(xì)胞，參與細(xì)胞間信號的傳導(dǎo)和物質(zhì)交換過程，進(jìn)而改變或影響其他細(xì)胞的生物學(xué)功能[5]。其中最值得注意的是，外泌體可通過受體細(xì)胞的內(nèi)化作用把生物活性分子傳遞至受體細(xì)胞，從而參與細(xì)胞間信號傳導(dǎo)過程[6-8]，進(jìn)一步調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫應(yīng)答、細(xì)胞分化、腫瘤的發(fā)生發(fā)展、增殖、侵襲、遷移等生物學(xué)過程，并與腫瘤的微環(huán)境形成有關(guān)[9-11]。不同細(xì)胞中分泌的外泌體的組成成分和功能具有特異性，且具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)，可使被其包裹的物質(zhì)穩(wěn)定存在，且能靶向特定細(xì)胞或組織，因此，其可能成為一種高效的靶向給藥途徑。

1.2 miRNAs 的生物學(xué)特征和功能 miRNAs 是一種長度為21～25 個核苷酸組成的內(nèi)源的單鏈的非蛋白編碼的RNA，其可通過與靶區(qū)的mRNA 的3’UTR 進(jìn)行互補(bǔ)并結(jié)合，然后在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)控基因的表達(dá)，從而抑制mRNA 的翻譯過程或其可與RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物（RNA-induced silencing complex，RISC）進(jìn)行結(jié)合從而促使RNA 的降解，也可抑制翻譯的過程導(dǎo)致某些基因沉默，影響蛋白質(zhì)表達(dá)和功能[12-15]。

2 miRNAs 介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展過程

研究顯示，miRNAs 的失調(diào)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其在各種體液中穩(wěn)定存在，可作為致癌基因或抑癌基因在腫瘤中起作用。膀胱癌中miR-223-5p 表達(dá)下調(diào)，通過直接調(diào)控其靶基因ANLN的表達(dá)，起著抑癌基因的作用，抑制腫瘤的生長、增殖等過程[16]，使之成為了膀胱癌發(fā)生發(fā)展過程中的重要介質(zhì)。miR-148a 在宮頸癌中表達(dá)顯著上調(diào)，而miR-143 在宮頸癌中表達(dá)顯著下調(diào)[17]。因此，這些特異性的miRNAs 可能是診斷某些腫瘤的特異性生物指標(biāo)。

腫瘤細(xì)胞的不斷增殖、遷移、侵襲是腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵部分，而腫瘤細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移又是造成腫瘤患者預(yù)后不良和死亡的重要原因。研究顯示，miR-223-3p 在乳腺癌中表達(dá)下調(diào)，其通過靶向并抑制ECT2 的表達(dá)，可抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移和復(fù)發(fā)，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，miR-223-3p在乳腺癌中起保護(hù)作用，進(jìn)一步通過CCK8 實驗證實miR-223-3p 的過表達(dá)或ECT2 表達(dá)的抑制可抑制乳腺癌細(xì)胞活力的增強(qiáng)并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并通過Scratch 和transwell 實驗證實miR-223-3p 的過表達(dá)和ECT2 基因表達(dá)的抑制可抑制細(xì)胞遷移和侵襲[18]，以上研究結(jié)果為乳腺癌的分子靶向治療研究提供了理論基礎(chǔ)和新途徑，說明了miRNAs 可通過影響腫瘤生長的微環(huán)境，繼而介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生發(fā)展的過程。

3 外泌體源性的miRNAs 參與調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

由于外泌體miRNAs 以穩(wěn)定形式存在，因此其如何介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程的研究是近幾年從分子生物學(xué)角度探索腫瘤發(fā)病機(jī)制的重要方面。浸潤性乳腺癌患者血清外泌體中miR-223-3p 的表達(dá)明顯升高，通過分析miR-223-3p 的表達(dá)水平與乳腺癌患者的臨床病理的特征關(guān)系，結(jié)果顯示其表達(dá)水平與腫瘤患者的組織學(xué)類型，pT 分期，pN 分期，病理分期呈顯著相關(guān)，故可能外泌體源性的miR-223-3p 為乳腺癌患者的特異性指標(biāo)[19]。外泌體中hsa-miR199a-3p 的表達(dá)在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中的表達(dá)增加，且與患者的嚴(yán)重程度相關(guān)，體內(nèi)體外實驗顯示hsa-miR199a-3p 作為促癌基因通過調(diào)控NEDD4 表達(dá)促進(jìn)腫瘤增殖和遷移，且可導(dǎo)致預(yù)后不良，初步探索出了神經(jīng)母細(xì)胞瘤發(fā)生和發(fā)展的新分子機(jī)制，同時表明外泌體hsa-miR199a-3p 可作為一種快速、簡便且無創(chuàng)的檢測生物標(biāo)志物，也為探索神經(jīng)母細(xì)胞瘤治療提供新策略[20]。肝細(xì)胞癌外泌體中miR-451a 是下調(diào)的，外泌體中miR-451a 可誘導(dǎo)肝細(xì)胞癌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡而起腫瘤抑制作用，同時，體內(nèi)體外實驗研究均顯示miR-451a 可抑制肝細(xì)胞癌細(xì)胞生長和腫瘤血管的生成，miR-451a 功能障礙與肝細(xì)胞癌相關(guān)的內(nèi)皮細(xì)胞的形成和血管通透性有關(guān)，此外miR-451a 還可通過抑制與細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑相關(guān)的靶基因發(fā)揮功能，進(jìn)一步研究顯示miR-451a 的功能與體內(nèi)脂質(zhì)代謝因子LPIN1 有關(guān)，起腫瘤抑制劑的作用，這可能證實miR-451a 是肝細(xì)胞癌診斷和基因治療的潛在靶標(biāo)，為肝細(xì)胞癌的機(jī)制研究提供新的思路[21]。此外還有研究顯示血清外泌體中得miR-224 在肝癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，通過直接調(diào)控其靶基因GNMT 促進(jìn)肝癌細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過程，進(jìn)一步觀察外泌體源性的miR-224 與患者的臨床特征的關(guān)系，結(jié)果顯示外泌體miR-224 的表達(dá)水平與腫瘤的大小和分期呈正相關(guān)，這可用作肝細(xì)胞癌診治的生物標(biāo)志物和判斷患者預(yù)后的生物因子[22]。以上研究結(jié)果進(jìn)一步證明了外泌體miRNAs介導(dǎo)腫瘤發(fā)生發(fā)展過程。

4 外泌體源性的miRNAs 介導(dǎo)結(jié)直腸癌進(jìn)展的調(diào)控機(jī)制

4.1 介導(dǎo)發(fā)生發(fā)展過程 外泌體源性的miRNAs 是攜帶遺傳信息的，且不同腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體攜帶的遺傳信息是不同的。Karimi N 等[23]檢測了25 例CRC 患者和13 例與之年齡、性別相匹配的無CRC 的正常人的血清外泌體miRNAs 的表達(dá)情況，結(jié)果顯示與正常對照組相比，結(jié)直腸癌患者的血清外泌體中miR-301a 和miR-23a 高表達(dá)，這為進(jìn)一步研究miR-301a 和miR-23a 在CRC 形成中的作用提供了基礎(chǔ)以及將它們作為CRC 早期檢測的潛在非侵入性生物學(xué)指標(biāo)提供了證據(jù)。Hu HY等[24]研究顯示，與健康組相比，血清外泌體中的miR-1229 在原發(fā)性CRC 患者的血清外泌體中顯著升高，但腫瘤術(shù)后其表達(dá)水平下調(diào)，進(jìn)一步分析血清外泌體中的miR-1229 與CRC 患者臨床病理特征的關(guān)系，結(jié)果顯示高表達(dá)的外泌體源性的miR-1229 與CRC 患者的腫瘤大小，淋巴轉(zhuǎn)移和TMN 分期顯著相關(guān)，通過Kaplan-Meier 分析顯示高表達(dá)的miR-1229 患者的總體生存率較差；通過生物信息數(shù)據(jù)庫和熒光素酶報告基因分析結(jié)果顯示外泌體源性的miR-1229 通過抑制其靶基因HIPK2 蛋白的表達(dá)進(jìn)而激活VEGFA，VEGFR1 和p-AKT 途徑從而促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成，最終影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程，這提示外泌體源性的miR-1229 可能是CRC 潛在的新型生物標(biāo)志物和治療靶點。Zhao YJ 等[25]研究顯示，與健康對照組相比，CRC 患者的血清外泌體中的miR-99b-5p 和miR-150-5p 顯著下調(diào)，通過比較術(shù)前和術(shù)后患者的miR-99b-5p 和miR-150-5p 表達(dá)水平，結(jié)果顯示術(shù)后miR-99b-5p 和miR-150-5p 的表達(dá)水平顯著增加，這被認(rèn)為是CRC 診斷潛在的臨床診斷生物標(biāo)志物。因此，分析腫瘤患者血清中外泌體源性的miRNAs 介導(dǎo)結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展過程，這可能為結(jié)直腸癌的早期診斷提供生物學(xué)指標(biāo)。

4.2 介導(dǎo)增殖、轉(zhuǎn)移過程 外泌體miRNAs 介導(dǎo)結(jié)直腸癌的增殖、入侵、轉(zhuǎn)移等過程是目前關(guān)于結(jié)直腸癌進(jìn)展機(jī)制的研究關(guān)注點。有研究者發(fā)現(xiàn)血清外泌體miR-548c-5p 在CRC 中的表達(dá)水平較健康對照組中的表達(dá)水平明顯下調(diào)[26]，隨后該團(tuán)隊又研究發(fā)現(xiàn)血清外泌體miR-548c-5p 可抑制癌細(xì)胞的增殖，其表達(dá)水平的降低在晚期和出現(xiàn)轉(zhuǎn)移的患者中趨勢更明顯[27]。此外，有研究顯示[28]，血清外泌體中miRNAs 的表達(dá)水平與CRC 患者的腫瘤臨床進(jìn)展程度相關(guān)，與健康對照相比，CRC 患者的血清外泌體中miR-6803-5p 顯著增加，且其表達(dá)水平與患者的分期，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、肝轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。CRC患者的血清外泌體中miR-6869-5p 表達(dá)下調(diào)，它通過miR-6869-5p-TLR4-NF-κB 信號軸對細(xì)胞增殖具有抑制作用，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，可作為CRC中的腫瘤抑制因子發(fā)揮腫瘤抑制作用[29]。

4.3 介導(dǎo)治療、預(yù)后過程 外泌體源性的miRNAs在臨床上的應(yīng)用研究已經(jīng)涉及了對結(jié)直腸癌的治療和預(yù)后方面。有研究已證實外泌體源性的miRNAs 對結(jié)直腸癌患者藥物治療具有一定的影響力。Gu YY 等[30]研究顯示miR-19b 通過調(diào)控TIA1基因促進(jìn)結(jié)直腸癌中的細(xì)胞增殖和遷移，進(jìn)一步通過在sw480 細(xì)胞中過度或敲低miR-19b 的表達(dá)，觀察奧沙利鉑敏感性，結(jié)果顯示與對照組相比，miR-19b 模擬物抑制了奧沙利鉑敏感性，而miR-19b 抑制劑則促進(jìn)了奧沙利鉑敏感性，說明外泌體源性的miR-19b 可抑制sw480 細(xì)胞對奧沙利鉑的敏感性，這為研究結(jié)直腸癌藥物治療耐藥性的研究提供新機(jī)制。外泌體源性的miRNAs 的表達(dá)水平與結(jié)直腸癌患者預(yù)后存在極大關(guān)系，Zou SL等[31]研究顯示結(jié)直腸癌患者血清外泌體源性的miR-150-5p 水平顯著降低，術(shù)后其表達(dá)水平明顯上調(diào)，通過分析miR-150-5p 與臨床病理特征的關(guān)系顯示血清外泌體miR-150-5p 的低表達(dá)與腫瘤分化差，出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和晚期TNM 分期密切相關(guān)，且血清外泌體miR-150-5p 對于結(jié)直腸癌的特異性、診斷的準(zhǔn)確性均優(yōu)于CEA，與高表達(dá)的miR-150-5p 相比，低表達(dá)的miR-150-5p 患者的總生存期和無病生存期明顯更差，血清外泌體miR-150-5p 作為結(jié)直腸癌的治療和預(yù)后的生物標(biāo)志物具有巨大潛力。由此可見將外泌體源性miRNAs 視為結(jié)直腸癌的治療和判斷預(yù)后的指標(biāo)，是結(jié)直腸癌方面研究的一個新途徑。

5 總結(jié)與展望

近年來，外泌體和miRNAs 在腫瘤中的作用成為了科學(xué)家和臨床醫(yī)生的研究熱點。已有研究顯示腫瘤細(xì)胞來源的外泌體在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，在早期診斷和治療中具有廣闊的應(yīng)用前景。外泌體所包裹的miRNAs 被視為作為一種無創(chuàng)性的新型診斷消化道腫瘤生物標(biāo)志物正被研究者們關(guān)注，但目前為止外泌體在結(jié)直腸癌發(fā)生、增殖及侵襲等方面研究還處于早期階段，仍有很多問題需進(jìn)一步探索，如外泌體miRNAs 在結(jié)直腸發(fā)生發(fā)展過程中具體調(diào)控機(jī)制尚不明確，還需深入研究。同時，外泌體miRNAs 在結(jié)直腸癌發(fā)生的不同階段的表達(dá)是否相同，早期是否可通過干預(yù)手段從而逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌癌變過程目前也尚未明確。但初步研究已顯示外泌體miRNAs 在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中的重要作用，故對其進(jìn)行深入的研究是有必要的，這可能為結(jié)直腸癌的早期診治和判斷預(yù)后提供新的思路和科學(xué)理論基礎(chǔ)。