結腸癌發生、發展與miRNA分子機制相關研究進展

王煒東，袁玉松，何嗪

(1.南昌大學第二臨床醫學院 臨床實驗班，江西 南昌 330027；2.南昌大學第一臨床醫學院 113班，江西 南昌 330027)

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結腸癌發生、發展與miRNA分子機制相關研究進展

王煒東1，袁玉松1，何嗪2

(1.南昌大學第二臨床醫學院 臨床實驗班，江西 南昌 330027；2.南昌大學第一臨床醫學院 113班，江西 南昌 330027)

miRNA即microRNA，是由20個左右核苷酸組成的內源性單鏈RNA小分子，是近年來生物界研究的熱點。許多研究表明，miRNA在存在腫瘤的機體內表達水平發生變化，對腫瘤細胞的分化、增殖起到調控作用，作為癌基因或抑癌基因發揮功能。結腸癌的發生發展是與多種基因表達異常有關的過程，資料顯示多種miRNA的異常表達與結腸癌的進展關系密切。本文通過收集分析各種miRNA對結腸癌發展的影響及其作用的相關機制，來研究目前結腸癌發生、發展與miRNA分子機制相關進展，為結腸癌的分子靶向治療提供理論依據。

結腸癌；miRNA；分子機制

結腸癌是全球第三大常見的癌癥，其發病率和死亡率僅次于肺[1]，目前，全世界每年發病率約為100萬，比1977年全國結直腸癌死亡率(3.54/10萬)增加了28.2%，居腫瘤死亡率的第5位。2004～2005年，全國第3次死因回顧抽樣調查報告顯示，我國結直腸癌死亡率升至7.42/10萬，比1990～1992年增加了63.4%[2]，嚴重影響人們的生命健康。因此，早期診斷與治療是亟待解決的問題。近年來，由于分子生物學的發展，對于結腸癌發生、發展機制研究的熱點集中在基因層面，miRNA是與腫瘤發生過程密切的RNA小分子，吸引著人們的視線。已有研究顯示，結腸癌細胞系和轉移的結腸癌組織中miR-23a的高表達和MTSSI蛋白低表達可能是腸黏膜惡性轉變以及結腸癌發生浸潤轉移的重要生物學標志[3]，表明miRNA在結腸癌的發展過程中也起到重要作用。本文通過對miRNA的合成、生物學功能，以及各種不同miRNA在結腸癌中作用機制相關研究的收集，分析miRNA對結腸癌發生發展作用機制的研究進展，為結腸癌的早期診斷及其治療提供理論依據。

1 miRNA的生物合成

miRNA分子通常由17～25個核苷酸組成，屬于單鏈小分子RNA[4]。miRNA來自于原始轉錄體(pri-miRNA)，動物pri-micro RNA第一次剪切在細胞核內，經Dorsha 酶剪切產生大小約70個核苷酸并形成莖環結構的microRNA前體(pre-microRNA)，pre-microRNA 通過Ran-GTP依賴性核漿轉運子Exportin5 從核內轉移至細胞質中[5]。pre-miRNA經過轉運后，與細胞質內的DICER1和TARBP2/PRKRA結合，在其作用下完成第二次剪切，形成雙鏈miRNA。此時的雙鏈分子包括一條成熟的miRNA和一條反義鏈，成熟的miRNA可以被AGO蛋白識別并與之結合，使之與反義鏈脫離最終形成miRNA分子，而反義鏈將會被降解。

2 miRNA在腫瘤中的作用及相關機制

miRNA是于1993年在秀麗隱桿線蟲中發現的，但是其生理功能和作用機制開始受到重視要到2001年。目前，已有700余研究探討關于腫瘤與miRNA分子的關系。研究發現，微小RNA( miRNA) 是一類高度保守的非編碼單鏈RNA分子， 與靶基因mRNA 3′端非編碼區結合，抑制mRNA 的翻譯，促進靶基因降解[6]。單鏈分子并不具有編碼作用，它通過識別mRNA分子3′端非轉錄區上的靶基因，或者與mRNA的編碼區結合來發揮作用，AGO蛋白是此過程中的關鍵蛋白。AGO蛋白不僅能夠與miRNA形成結合體，還能夠通過TNRC6蛋白和mRNA處理體調節mRNA水平。在正常細胞中，miRNA 通過與靶基因 mRNA 特異性結合，誘導靶基因 mRNA 的降解或抑制蛋白的合成，從而參與調節細胞的增殖、分化、調亡、信號轉染及腫瘤發生等多種生理學過程[7]。而在腫瘤組織中，一些miRNA分子能夠影響正常的信號轉導，導致腫瘤發生[8]，另一些miRNA分子表達水平升高卻對腫瘤細胞生長有抑制作用。目前常見的作用機制主要有以下幾個方面：

2.1 miRNA與腫瘤細胞凋亡 miRNA根據其種類的不同可以起到癌基因或抑癌基因的功能。具有癌基因功能的miRNA，對腫瘤細胞凋亡具有抑制作用，此類基因主要通過結合細胞表面的TRAIL和FasL受體，抑制凋亡信號轉導，阻滯凋亡信號傳導通路，影響Caspase家族成員的水平從而抑制細胞凋亡。miR-224即具有癌基因功能[9]，它在胃癌和膀胱癌細胞中呈高表達，能夠影響Fas蛋白含量，使相關mRNA表達受抑制，降低Caspase活性阻斷凋亡通路；而具有抑癌基因功能的miRNA作用相反，能夠促進腫瘤細胞的凋亡，此類基因主要通過調節Mcl-l、Bcl-2等原癌基因的表達來促進凋亡。miR-15a和miR-16-1l可以與Bcl-2的3’端非翻譯區結合，降低Bcl-2蛋白含量，促進細胞程序性凋亡，資料顯示[10]，miR-15a和miR-16-1在B細胞慢性淋巴白血病中表達量減少，使得Bcl-2過量表達，腫瘤細胞凋亡受抑制。

2.2 miRNA與腫瘤血管新生 腫瘤組織的營養主要來源于血液供應，新生血管的形成是腫瘤生長的首要條件，血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的分泌能夠促進血管形成，許多miRNA分子對VEGF的分泌有調節作用。miR-378能夠與VEGF的非編碼區3’端非翻譯區結合，促進VEGF合成[11]；miR-125b在神經膠質瘤細胞中表達量上調，能夠作用于人谷氨酰胺合成酶[12]，使之表達受到抑制減弱了其降解VEGF受體的作用，使VEGF水平上調，發揮促進血管生成作用。另外，部分miRNA對血管新生有抑制作用。研究發現[13]，將miR-18a轉染到ER陰性的乳腺癌細胞中，鋅指蛋白ZBTB10的表達水平增加，特異性蛋白(surfactant-associated proteins，SP)的過表達情況受到抑制，SP 依賴性的VEGF表達水平隨之下降，腫瘤血管新生減少。

2.3 miRNA與腫瘤細胞浸潤轉移 腫瘤細胞浸潤轉移的關鍵過程是上皮間質轉化(pithelial-mesenchymal transition，EMT)，EMT受到E盒結合鋅指蛋白(zinc-finger E-box-binding homeobox，ZEB)基因的直接調控，很多miRNA通過影響ZEB1 和 ZEB2來調節EMT的表達，從而對腫瘤細胞的浸潤轉移發揮作用。研究表明[14]miR-200家族可以直接作用于ZEB基因，使ZEB基因得表達量下調，引起上皮細胞標志分子 E-cadherin 的大量表達，阻止腫瘤細胞發生EMT，限制腫瘤細胞轉移，在腫瘤細胞中，內源性miR-200表達受到抑制，妨礙腫瘤細胞轉移的功能減弱；miR-221/222存在于管腔細胞中，能夠下調E-cadherin的表達量[14]，使腫瘤細胞惡性浸潤轉移能力增強。而有報道稱[15]，miR-221/222上調PUMA表達促進人腦膠質母細胞瘤U251細胞的凋亡。

3 miRNA與結腸癌發生、發展的關系

研究發現在結腸癌細胞中存在多種miRNA表達過高或過低的現象，發揮著不同的作用。李偉偉等[16]采用熒光定量PCR法，對結腸炎相關結腸癌小鼠模型不同階段結腸組織進行檢測分析，發現miR-155在癌變過程中表達量升高，而在慢性炎癥中無此變化，表明miR-155參與結腸癌發生過程；同時發現，miR-34c-5p、miR-122、miR-149-3p、miR-203和miR-1301在結腸癌組織表達異常，可以引起P53基因失活，抑制一氧化氮誘導的腫瘤細胞的凋亡；與此類似，石忱長等[17]對miR-21基因敲除小鼠與對照鼠的腸道炎癥損傷程度以及誘導成瘤情況進行研究，結果發現，miR-21 基因敲除小鼠腸道炎癥損傷程度明顯低于對照鼠，成瘤數也相對較低，表明miR-21在腸道炎癥中過表達，能夠加重炎癥程度并促進腫瘤的發生。

Akao Y等[18]采用半定量RT-PCR法進行研究，發現對miR-143、miR-145在結腸癌組織和DLD-1、SW480、COLO-201細胞系的表達量減少，對處在不同時期的細胞研究發現，在增殖期，細胞中miR-143表達下調，而在凋亡期結果相反。對經過miR-143、miR-145的前體轉染的DLD-1、SW480細胞系進行檢測，發現miR-143、miR-145表達上調，表現出對細胞生長增殖的抑制作用，而且，用于轉染的前體數量越多，抑制作用愈明顯。

張志勇等[19]采用免疫熒光、real-time RT-PCR等檢測方法對結腸癌高低轉移細胞系 SW480 和 SW620的EMT表型、miR-185表達水平進行檢測，發現轉移度高的SW620中E-cadherin 分子的表達明顯下調，miR-185表達水平亦明顯下調；而進一步研究上調SW620的miR-185表達后，E-cadherin 分子的表達隨之上調，表明miR-185能夠逆轉腫瘤細胞的EMT表型，影響其轉移侵襲能力，可能與miR-185靶向結間質交互分子1(stromal interaction molecule 1，STIM1)，抑制STIM1表達有關，STIM1具有促進結腸癌細胞粘附、侵襲、遷移的能力，miR-185可以通過下調STIM1表達抑制結腸癌發展。

沈克等[20]通過對34例結腸癌組織與正常組織進行檢測分析，發現13條在結腸癌組織中異常表達的miRNA，其中miR-139-3p在結腸癌組織及癌細胞株HCT116，HCT8, SW480, LS174T, LOVO, Caco2中均呈現低表達，進一步研究發現miR-139-3p不僅能夠與靶基因I類胰島素樣生長因子受體基因(insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R)結合，影響癌細胞的浸潤轉移，還能與基因Notch-1結合，減少Notch-1蛋白合成，增加癌細胞對抗腫瘤藥物的敏感性，miR-139-3p表達下降有利于腫瘤轉移及耐藥性的產生。

4 miRNA在結腸癌中的應用

miRNA在結腸癌的應用主要表現在早期診斷、靶向治療以及觀察預后等方面。miRNA在結腸癌組織中的表達異于正常組織，血液中miRNA也可以穩定存在，作為特異性的標志物對結腸癌的早期診斷具有重要作用。Ng EK等[21]對結腸癌和正常對照組血清和組織進行檢測，發現在結腸癌組存在miR-17-3p、miR-92、miR-95、miR-222、 miR-135b等miRNA過表達，其中，miR-92對于結腸癌組診斷的特異性達70%，敏感性可達89%；Chen X等[22]研究發現有14個miRNA僅在結腸癌患者血清中有表達，而在健康對照組未檢測到,表明miRNA可以作為診斷結腸癌的特異性標志物。在治療方面，基因靶向治療是未來的發展趨勢，其與傳統治療相比，針對性更強、療程更短，可以避免耐藥性的出現以及全身毒性反應。Chintharlapalli S等[23]研究發現CDODA-Me能夠降低結腸癌細胞系RKO和SW480中miR-27a的表達，從而抑制其生長；Nakajima G等[24]認為5-氟尿嘧啶(5-FU)對結腸癌患者療效確切，與其抑制has-let-7g和has-miR-181b的過表達有關。另外，miRNA在結腸癌的預后評估中也發揮重要作用，研究表明[25]，miR-21在結腸癌的過表達與腫瘤的惡性程度無關，而與患者的生存率和治療結果關系密切；樊麗君等[26]的研究顯示hsa-miR-200c與患者的生存率和生存時間關系密切，表明其可作為特異性標志物評估結腸癌患者的預后。

5 結語和展望

綜上所述，miRNA作為具有基因調控功能的RNA分子，在腫瘤細胞的凋亡、新生血管形成、腫瘤的浸潤轉移方面起著不可忽視的作用，是目前醫學界研究的重點方向。具體到結腸癌，在其癌變、腫瘤分期、惡性程度、侵襲轉移、耐藥等各個階段，都與miRNA的異常表達關系密切，可以說miRNA貫穿了結腸癌發生發展的整個過程，對結腸癌的早期診斷及治療都有很高的臨床價值。未來，可以對miRNA在結腸癌中表達的特異性進行深入研究，將其作為生物學標記物，利用miRNA芯片等高技術含量手段將之臨床，使得結腸癌早期診斷更方便準確，針對性的施行個體化藥物治療，改善患者的臨床癥狀及預后，最大可能的造福患者。

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(編校：王儼儼)

Progress on relationship between occurrence, development of colon cancer and molecular mechanism of miRNA

WANG Wei-dong1, YUAN Yu-song1, HE Qin2

(1.Second Clinical Medical School of Nanchang University, Nanchang 330027,China; 2.First Clinical Medical School of Nanchang University, Nanchang 330027,China)

miRNA (microRNA) is a small molecule, which is composed of about 20 nucleotides, and has been a hot research topic in recent years.Many studies indicated that the expression level of miRNA in tumor changed, which played a role in the differentiation and proliferation of tumor cells, as a function of oncogene or tumor suppressor gene.The occurrence and development of colon cancer is related to the abnormal expression of many genes, and the data shows that the abnormal expression of miRNA is closely related to the development of colon cancer.In this paper, the influence of miRNAs on the development of colon cancer and its relevant mechanism were collected, then the colon cancer occurrence, development and miRNA molecular mechanisms were studied, which provided a theoretical basis for the molecular target treatment of colon cancer.

colon cancer; miRNA; molecular mechanism

王煒東，男，本科，研究方向：腫瘤學，E-mail：wedmed@163.com。

R735.3+5

A

1005-1678(2015)07-0169-03