生物體液MicroRNA在前列腺癌診斷中的研究進(jìn)展

李文超，陳明

(1.東南大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京　210009； 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 泌尿外科，江蘇 南京　210009)

生物體液MicroRNA在前列腺癌診斷中的研究進(jìn)展

李文超1，陳明2

(1.東南大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京210009； 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 泌尿外科，江蘇 南京210009)

[摘要]對(duì)于前列腺癌，前列腺癌根治術(shù)、根治性放療以及內(nèi)分泌治療均是有效的治療方法。隨著疾病的進(jìn)展，大多數(shù)前列腺癌最終發(fā)展為去勢抵抗性前列腺癌，而在這一期前列腺癌中有效的治療手段相對(duì)有限。同時(shí)在前列腺癌的診斷中，隨著臨床應(yīng)用的深入和擴(kuò)大，最常用的生物標(biāo)志物前列腺特異性抗原也顯現(xiàn)出其局限性。因此在前列腺癌的診療過程中急需一種更加有效的生物標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)，從而做到早期診斷和靶向治療。微小核糖核酸(miRNAs)是一類短鏈核苷酸序列，可在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)。已有大量的研究證明，miRNAs在包括前列腺癌在內(nèi)的許多腫瘤中的表達(dá)與正常組織相比有明顯差異。然而在實(shí)際應(yīng)用中，臨床工作者更希望從患者生物體液中直接獲得相關(guān)信息以達(dá)到早期快速診斷與預(yù)測。近年來有越來越多的研究開始關(guān)注生物體液中miRNAs的分析，作者就生物體液miRNAs與前列腺癌的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景作一綜述。

[關(guān)鍵詞]前列腺癌microRNA； 生物體液； 檢測； 綜述

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是影響男性健康的最常見惡性腫瘤之一[1]，多發(fā)生于60歲以上的老年男性。據(jù)美國癌癥協(xié)會(huì)的估計(jì)，2015年美國前列腺癌的新發(fā)病例可能達(dá)到220 800例，其中有27 540人死于前列腺癌[2]。在不同個(gè)體中前列腺癌的病程進(jìn)展存在著明顯差異，一部分患者進(jìn)展緩慢，但也有的可能在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移并最終導(dǎo)致死亡[3]。因此，有必要尋找一種特異性的分子生物學(xué)標(biāo)志物來評(píng)估前列腺癌轉(zhuǎn)移及進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)。

微小核糖核酸(microRNAs，miRNAs)是一類長度約22 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA 分子，它們能在轉(zhuǎn)錄后及轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。近年來越來越多的證據(jù)表明，miRNAs能做為一種理想的生物學(xué)標(biāo)志物在腫瘤的診斷、預(yù)后和治療中發(fā)揮作用。單個(gè)miRNAs既可能發(fā)揮抑癌作用，也可能是促癌因素。而在各項(xiàng)研究中顯示，miRNAs的上調(diào)和下調(diào)與許多腫瘤的臨床病理學(xué)特征相關(guān)聯(lián)，其中包括了肺癌、肝細(xì)胞癌和乳腺癌[4- 6]。而評(píng)估前列腺組織中的某些特定miRNAs的表達(dá)水平可以用來發(fā)現(xiàn)腫瘤、預(yù)測預(yù)后以及提供治療靶點(diǎn)。

1生物體液miRNAs與前列腺癌

早前關(guān)于前列腺癌與miRNAs的大量研究主要基于前列腺組織中miRNAs的表達(dá)。譬如，在前列腺癌組織中miR- 19a的表達(dá)顯著上調(diào)，提示miR- 19a是前列腺癌的促癌基因[7]。然而，真正在實(shí)踐應(yīng)用中臨床醫(yī)師希望能從患者體液中直接獲得相關(guān)信息以進(jìn)行早期快速診斷與預(yù)測。因此，近年來越來越多的研究開始關(guān)注生物體液中miRNAs的分析。生物體液包括了血液、尿液、精液等，而腫瘤特異性miRNAs最早是在彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤患者的血清中發(fā)現(xiàn)的。Patrick等在前列腺癌動(dòng)物模型的血液中發(fā)現(xiàn)了循環(huán)腫瘤來源的miR- 629和miR- 660，特異性和敏感性達(dá)到100%。在腫瘤形成的早期階段即可出現(xiàn)miRNAs表達(dá)的失調(diào)，因此監(jiān)測循環(huán)中miRNAs的水平有可能成為腫瘤早期診斷的方法之一。

1.1血清miRNAs

miRNAs主要通過兩種途徑進(jìn)入體液，一種是當(dāng)組織損傷或在細(xì)胞吞噬作用下碎裂細(xì)胞的miRNAs被動(dòng)地進(jìn)入體液，而另一種則是通過外泌體(exosome，一種直徑在40～100 nm的圓形單層膜結(jié)構(gòu))或與蛋白質(zhì)、脂類等結(jié)合后主動(dòng)分泌入體液[8]。雖然在血液中存在大量的核酸酶可分解游離的miRNAs，但是通過外泌體的作用可使得體液中存在穩(wěn)定的、可探測的miRNAs[9]。另外，高密度脂蛋白、AGO1和AGO2基因可參與這一過程。最近有研究發(fā)現(xiàn)，甲基化、腺苷酸化及尿苷酸化等化學(xué)修飾作用也有助于形成穩(wěn)定的miRNAs[8]。

Zhang等[10]在研究中發(fā)現(xiàn)前列腺癌骨轉(zhuǎn)移患者的血清miR- 141水平與其堿性磷酸酶水平呈正相關(guān)，因此miR- 141有可能作為前列腺癌骨轉(zhuǎn)移標(biāo)志物。另外，Lodes等[11]發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，Ⅲ期或Ⅳ期前列腺癌患者的血清中有15種miRNAs表達(dá)上調(diào)，包括miR- 16、miR- 92a、miR- 103、miR- 107、miR- 197、miR- 34b、miR- 328、miR- 485- 3p、miR- 486- 5p、miR- 92b、miR- 574- 3p、miR- 636、miR- 640、miR- 766、miR- 885- 5p。

Haldrup等[12]在最近一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，與前列腺增生患者相比前列腺癌患者的血清中miR- 141和miR- 375表達(dá)下調(diào)。他們?cè)谘芯恐型瑫r(shí)還發(fā)現(xiàn)了3組血清中特異性較高的miRNAs簇，其中miR- 562/miR- 210/miR- 501- 3p/miR- 375/miR- 551b在前列腺癌患者血清中的特異性達(dá)到75%。與前列腺增生相比，let- 7a*/miR- 210/miR- 562/miR- 616可發(fā)現(xiàn)80%的轉(zhuǎn)移性前列腺癌。而與局限性前列腺癌相比，miR- 375/miR- 708/miR- 1203/miR- 200a可發(fā)現(xiàn)75%的轉(zhuǎn)移性前列腺癌。他們還發(fā)現(xiàn)了3組特異性較高的miRNAs，其中miR- 562/miR- 210/miR- 501- 3p/miR- 375/miR- 551b可發(fā)現(xiàn)84%的前列腺癌；與前列腺增生患者相比，在80%的進(jìn)展性前列腺癌的患者中l(wèi)et- 7a*/miR- 210/miR- 562/miR- 616的表達(dá)顯著增加；而與局限性前列腺癌患者相比，75%的進(jìn)展性前列腺癌患者中miR- 375/miR- 708/miR- 1203/miR- 200a的表達(dá)有顯著差異。

Srivastava等[13]分別研究了非裔美國人及高加索人種前列腺癌患者的血清miRNAs，他們發(fā)現(xiàn)在這兩類前列腺癌患者與對(duì)照組相比血清miR- 628- 5p表達(dá)均有顯著下調(diào)；同時(shí)高加索人種前列腺癌患者miR- 101表達(dá)較正常對(duì)照組有所下調(diào)。Westermann等[14]收集了54例前列腺癌患者的血清，并與良性疾病的對(duì)照組患者進(jìn)行比較，他們發(fā)現(xiàn)miR- 141和miR- 26a- 1在兩組患者血清中的表達(dá)情況無明顯差異，而miR- 141在Gleason評(píng)分較高的患者中表達(dá)上調(diào)。

在最新發(fā)表的一項(xiàng)研究中Huang等[15]通過RNA測序技術(shù)證實(shí)，在去勢抵抗前列腺癌的循環(huán)微泡中miR- 375和miR- 1290表達(dá)上調(diào)。在隨后的大樣本隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，這兩者的表達(dá)與患者生存期有顯著的相關(guān)性。

1.2尿液miRNAs

除了對(duì)前列腺癌血清中miRNAs的研究，另外還有一部分研究著眼于尿液中miRNAs表達(dá)情況。Bryant等[16]通過RT- PCR方法分析了118例前列腺癌患者的尿液，他們發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，前列腺癌患者尿液細(xì)胞中miR- 107、miR- 141、miR- 200b、miR- 375和miR- 574- 3p的濃度顯著升高，其中miR- 107敏感性和特異性分別為67%和43%。而在另一項(xiàng)研究的同人種亞組中，前列腺癌患者尿液中miR- 205及miR- 214表達(dá)顯著下調(diào)，且敏感性達(dá)到了89%，特異性達(dá)80%[17]。

Sapre等在前列腺癌患者術(shù)前收集尿液分析miRNAs表達(dá)情況，并進(jìn)行了中位時(shí)間3.9年的隨訪，他們發(fā)現(xiàn)在高危組前列腺癌中miR- 16、miR- 21和miR- 222的聯(lián)合檢測的表達(dá)顯著升高，且是高危前列腺預(yù)測因子(AUC=0.75)。然而，在隨后的驗(yàn)證隊(duì)列研究中這一結(jié)果并沒有得到驗(yàn)證，反而得出相反的結(jié)果[18]。

1.3前列腺液miRNAs

關(guān)于前列腺液的研究，Guzel等收集了前列腺癌及前列腺增生患者前列腺按摩液，他們發(fā)現(xiàn)前列腺癌患者miR- 203表達(dá)增加，而miR- 361- 3p、miR- 133b和miR- 221表達(dá)下調(diào)，且這4個(gè)miRNAs聯(lián)合預(yù)測前列腺癌的AUC達(dá)0.95[19]。

2體液miRNAs的檢測技術(shù)

Northern印跡法是最為傳統(tǒng)的miRNAs檢測技術(shù)，是miRNAs檢測的金標(biāo)準(zhǔn)[20]。它是通過探針與miRNAs雜交結(jié)合，然后通過探針的標(biāo)記性質(zhì)檢測出雜交體。但是這種方法操作耗時(shí)較長、靈敏度低，同時(shí)需要的標(biāo)本量較大，目前主要用于miRNAs檢測結(jié)果的驗(yàn)證。

另外，實(shí)時(shí)PCR技術(shù)和基因芯片技術(shù)是目前較為主流的循環(huán)miRNAs的檢測方法。實(shí)時(shí)PCR主要通過監(jiān)測miRNAs擴(kuò)增過程中反應(yīng)體系熒光強(qiáng)度的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)miRNAs的定量和定性的檢測。而基因芯片技術(shù)又稱為微陣列(microarray)，與Northern印跡法的原理基本相同，但通過微陣列可以對(duì)大樣本進(jìn)行快速的檢測。這兩者的優(yōu)勢和缺陷也較為明顯。微陣列的優(yōu)勢在于可以對(duì)miRNAs的表達(dá)譜進(jìn)行高度完整的分析，而實(shí)時(shí)PCR法由于其高度的靈敏性，使其在表達(dá)量較低的miRNAs的檢測中展現(xiàn)其優(yōu)勢。

為了進(jìn)一步提高miRNAs檢測技術(shù)的效能，近年來也有很多研究在進(jìn)行探索和嘗試。Asaga等[21]報(bào)道了他們團(tuán)隊(duì)使用了一種更為靈敏的實(shí)時(shí)PCR方法，在0.625 μl的血清中直接檢測到miR- 21。Kim等[22]近期發(fā)表了一篇關(guān)于miRNAs檢測技術(shù)的研究，對(duì)目前miRNAs常用檢測技術(shù)的詳細(xì)過程進(jìn)行了闡述，并提出了規(guī)范和優(yōu)化的技術(shù)流程。

3總結(jié)與展望

根據(jù)以上的文獻(xiàn)綜述，我們發(fā)現(xiàn)到目前為止已有大量的研究證實(shí)生物體液中miRNAs與前列腺癌的復(fù)發(fā)、分級(jí)和進(jìn)展有著顯著的相關(guān)性，同時(shí)miRNAs檢測的相關(guān)技術(shù)也在不斷地發(fā)展完善，這也提示miRNAs在預(yù)測前列腺癌發(fā)生發(fā)展及診斷治療中具有很大的潛力。然而，到目前為止還不能提供有效的證據(jù)來進(jìn)行臨床階段的進(jìn)一步研究。同時(shí)，上述的miRNAs與前列腺癌的相關(guān)性還需要更大樣本的研究來證實(shí)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] REBILLARD A,LEFEUVRE- ORFILA L,GUERITAT J,et al.Prostate cancer and physical activity:adaptive response to oxidative stress[J].Free Radic Biol Med,2013,60：115- 124．

[2] SIEGEL R L,MILLER K D,JEMAL A.Cancer statistics,2015[J].CA Cancer J Clin,2015,65(1):5- 29．

[3] HARRIS W P,MOSTAGHEL E A,NELSON P S,et al.Androgen deprivation therapy:progress in understanding mechanisms of resistance and optimizing androgen depletion[J].Nat Clin Pract Urol,2009,6(2):76- 85．

[4] IORIO M V,FERRACIN M,LIU C G,et al.MicroRNA gene expression deregulation in human breast cancer[J].Cancer Res,2005,65(16):7065- 7070．

[5] MURAKAMI Y,YASUDA T,SAIGO K,et al.Comprehensive analysis of microRNA expression patterns in hepatocellular carcinoma and non- tumorous tissues[J].Oncogene,2006,25(17):2537- 2545．

[6] YANAIHARA N,CAPLEN N,BOWMAN E,et al.Unique microRNA molecular profiles in lung cancer diagnosis and prognosis[J].Cancer Cell,2006,9(3):189- 198．

[7] 盧凱,許斌,陳恕求,等.miR- 19a對(duì)于去勢抵抗性前列腺癌細(xì)胞的增殖及凋亡的調(diào)控[J].現(xiàn)代醫(yī)學(xué),2013,41(9):613- 616.

[8] MLCOCHOVA H,HEZOVA R,STANIK M,et al.Urine microRNAs as potential noninvasive biomarkers in urologic cancers[J].Urol Oncol,2014,32(1):41e1- 41e9．

[9] HUANG X,YUAN T,TSCHANNEN M,et al.Characterization of human plasma- derived exosomal RNAs by deep sequencing[J].BMC Genomics,2013,14：319- 332．

[10] ZHANG H L,QIN X J,CAO D L,et al.An elevated serum miR- 141 level in patients with bone- metastatic prostate cancer is correlated with more bone lesions[J].Asian J Androl,2013,15(2):231- 235．

[11] LODES M J,CARABALLO M,SUCIU D,et al.Detection of cancer with serum miRNAs on an oligonucleotide microarray[J].PLoS One,2009,4(7):e6229．

[12] HALDRUP C,KOSAKA N,OCHIYA T,et al.Profiling of circulating microRNAs for prostate cancer biomarker discovery[J].Drug Deliv Transl Res,2014,4(1):19- 30．

[13] SRIVASTAVA A,GOLDBERGER H,DIMTCHEV A,et al.Circulatory miR- 628- 5p is downregulated in prostate cancer patients[J].Tumour Biol,2014,35(5):4867- 4873．

[14] WESTERMANN A M,SCHMIDT D,HOLDENRIEDER S,et al.Serum microRNAs as biomarkers in patients undergoing prostate biopsy:results from a prospective multi- center study[J].Anticancer Res,2014,34(2):665- 669．

[15] HUANG X,YUAN T,LIANG M,et al.Exosomal miR- 1290 and miR- 375 as prognostic markers in castration- resistant prostate cancer[J].Eur Urol,2015,67(1):33- 41．

[16] BRYANT R J,PAWLOWSKI T,CATTO J W,et al.Changes in circulating microRNA levels associated with prostate cancer[J].Br J Cancer,2012,106(4):768- 774．

[17] SRIVASTAVA A,GOLDBERGER H,DIMTCHEV A,et al.MicroRNA profiling in prostate cancer—the diagnostic potential of urinary miR- 205 and miR- 214[J].PLoS One,2013,8(10):e76994．

[18] SAPRE N,HONG M K,MACINTYRE G,et al.Curated microRNAs in urine and blood fail to validate as predictive biomarkers for high- risk prostate cancer[J].PLoS One,2014,9(4):e91729．

[19] GUZEL E,KARATAS O F,SEMERCIOZ A,et al.Identification of microRNAs differentially expressed in prostatic secretions of patients with prostate cancer[J].Int J Cancer,2015,136(4):875- 879．

[20] CISSELL K A,DEO S K.Trends in microRNA detection[J].Anal Bioanal Chem,2009,394(4):1109- 1116．

[21] ASAGA S,KUO C,NGUYEN T,et al.Direct serum assay for microRNA- 21 concentrations in early and advanced breast cancer[J].Clin Chem,2011,57(1):84- 91．

[22] KIM D J,LINNSTAEDT S,PALMA J,et al.Plasma components affect accuracy of circulating cancer- related microRNA quantitation[J].J Mol Diagn,2012,14(1):71- 80．

[收稿日期]2015- 11- 23[修回日期] 2016- 01- 28

[基金項(xiàng)目]國家自然科學(xué)基金青年基金資助項(xiàng)目(81202034)

[作者簡介]李文超(1989-)，男，江蘇常州人，在讀碩士研究生。E- mail：270636605@qq.com

[通信作者]陳明E- mail:mingchen0712@seu.edu.cn

[中圖分類號(hào)]R737.25

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1671- 6264(2016)03- 0440- 03

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.03.033

[引文格式] 李文超,陳明.生物體液MicroRNA在前列腺癌診斷中的研究進(jìn)展[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2016,35(3):440- 442.

·綜述·