microRNA與食管癌放療關系的研究進展

楊鯨蓉(綜述), 柳亞明(審校)

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microRNA與食管癌放療關系的研究進展

楊鯨蓉(綜述), 柳亞明(審校)

食管腫瘤； 微RNAs； 放射療法

我國食管癌發病率位居各類惡性腫瘤第5位。食管癌的病理類型主要為腺癌和鱗癌，在我國90%食管癌為鱗癌。食管癌患者治療的5年生存率約為17%，其主要的治療方式為化療、放療和手術治療。由于食管癌患者診斷時往往處于晚期，常需要綜合治療，其中放療是食管癌患者的重要治療手段，但約有40%食管癌患者放療后出現進展，固有的或獲得性的放療抵抗是影響腫瘤治療效果和患者生存預后的重要因素。因此，需要能預測放療療效的生物標志物，這對食管癌患者精準治療有重要的臨床意義。microRNA(簡稱miRNA)是一類具有內源性、功能性的非編碼RNA。miRNA通過調節基因和蛋白的表達，在腫瘤發生發展及治療過程中起著關鍵的作用。研究表明，miRNA參與調控多種腫瘤的放射治療敏感性，有可能成為食管癌治療的新靶點，并可用于預測食管癌放射治療療效[1-3]。筆者就miRNA參與食管癌放療敏感性調節的研究進展做一綜述。

1 miRNA與放療

放療是經過電離輻射通過自由基使癌細胞發生致死性傷害，其中癌細胞DNA損傷修復失敗是導致癌細胞死亡的直接或間接原因。通過對比分析放療前后miRNA表達水平的改變，說明放療可誘導癌細胞miRNA表達水平的變化，miRNA參與了放療對癌細胞的細胞損傷過程。提示miRNA可作為放療生物標志物。放療誘導miRNA表達水平的改變與食管癌病理類型、細胞系、照射時間、輻射劑量和劑量率等因素相關，miRNA可通過不同水平的多種信號通路、誘導miRNA靶基因及其蛋白表達發生相應變化來調節電離輻射引起的細胞損傷。當細胞經電離輻射后，細胞中的miRNA表達水平發生改變，從而調控細胞凋亡、細胞周期阻滯、DNA損傷修復和上皮介質轉化的誘導等過程[2-5]。

2 miRNA與食管癌細胞放療敏感性的關系

放療是治療食管癌的主要方法之一，其中輻射敏感性是放射生物學的重要問題，也是探討放射損傷及其防護和治療的基本問題。若miRNA與放療有良好的劑量-效應和時間-效應關系，miRNA在放療后可快速的通過基因表達，引起細胞凋亡或細胞周期等變化，那么miRNA很有可能成為潛在的輻射靶目標，有利于腫瘤的放療生物標志物的選定。影響食管癌放療敏感性的機制尚不明確，主要有細胞凋亡減少、DNA修復增強、細胞周期阻滯和凋亡相關蛋白的表達等。

目前，關于食管癌放療與miRNA的研究主要在體外食管癌細胞系的研究，通過對比分析放療前后miRNA表達水平的改變，表明放療可誘導癌細胞miRNA表達水平的變化。曲媛等通過建立miRNA-22過表達或低表達的轉染細胞模型，通過細胞克隆形成實驗和MTT法，表明miRNA-22過表達時，可促進食管癌細胞對γ射線的放射敏感性，而miRNA-22低表達，抑制了食管鱗癌細胞對γ射線的放射敏感性[6]。陳鑫等通過構建放射抵抗細胞株Eca-109R、TE-1R，miRNA芯片檢測并經RT-PCR驗證放射抵抗細胞和母代細胞之間表達差異的miRNA，發現Eca-109R與Eca-109之間，miRNA-21、miRNA-1246、miRNA-1826、miRNA-663和miRNA-638表達上調，miRNA-107和miRNA-345表達下調；而在TE-1R與TE-1細胞間，miRNA-21和miRNA-99b表達上調，miRNA-210和miRNA-16表達下調。但通過對比不同放射抵抗細胞株中差異表達的miRNA，認為只有miRNA-21的表達變化與放射抵抗相關[7]。鄭志范等比較了食管癌放射抵抗KYSE-150R細胞和其親本細胞間miRNA表達譜的差異，結果顯示放射抵抗細胞中上調超過2倍的miRNA有10個，為miRNA-1539、miRNA-1237、miRNA-92b等，表達下調超過2倍的有25個，為miRNA-185、miRNA-18b和miRNA-17等[8]。這2項研究結果存在差異，可能與食管癌細胞系、構建放療抵抗細胞系所采用的放射劑量和miRNA表達譜檢測系統不同有關。周蘇娜等研究表明，食管癌細胞系不同放療敏感性相關的miRNA也不一樣；研究采用RT-PCR法測定不同的食管鱗癌細胞系TE-1、TE-10和TE-11之間miRNA-381表達和對放射敏感性分析，表明miRNA-381高表達的TE-11細胞對放療最敏感，miRNA-381低表達的TE-1細胞表現為放療抵抗[9]。葉柯等利用免疫組織化學SP方法檢測了食管鱗癌放療前后Fas和Bax蛋白表達水平的差異，發現放療后的Fas和Bax蛋白表達水平明顯上調，與食管鱗癌細胞放射敏感性和放射誘導的凋亡增加成正相關[10]。

3 miRNA參與調節食管癌細胞放療敏感性的機制

不同的miRNA參與調節食管癌細胞放療敏感性的機制不同。目前研究表明，miRNA可能通過直接作用于靶基因、DNA損傷修復、調節細胞凋亡、促進干細胞分化、活化信號通路、細胞周期阻滯等方式參與調節食管癌細胞對化療的敏感性。

龍輝等研究表明，食管癌Eca109親本細胞和誘導放射抵抗細胞之間miRNA-296表達無明顯差異，認為miRNA-296與食管癌放射抵抗的產生無明顯直接關聯；研究還通過RT-PCR檢測X射線照射食管癌細胞不同時間點miRNA-296的表達，發現照射3 d內，miRNA-296表達逐漸降低，隨后，miRNA-296隨照射時間延長而逐漸增加，在照射第10天，miRNA-296的表達超過照射前細胞的表達水平，達到最高值。因此，推測miRNA-296在照射快速反應機制中，作用不明顯，可能參與細胞的損傷修復過程[11]。Lynam-Lennon等通過食管癌放射抵抗細胞OE33R與親本細胞OE33對比發現，放射抵抗細胞miRNA-31表達顯著下調。其機制可能是通過調節DNA修復相關基因，增強放療對食管癌細胞DNA損傷的修復能力[12-13]。

Meng等研究表明，過表達miRNA-193a-3p可增加抗輻射性；相反，miRNA-193a-3p下調降低了輻射耐受性。通過測量γ-H2AX與miRNA-193a-3p水平也已證實miRNA-193a-3p誘導DNA損傷。miRNA-193a-3p通過下調PSEN1使食管癌細胞產生放療抗性[14]。miRNA-96可通過下調RECK促進食管癌細胞對放療的抵抗。RECK基因被認為是miRNA-96的一個靶點，其過表達可阻止miRNA-96誘導的EC細胞生長[15]。Huang等研究表明，miRNA-21可增通過激活PTEN，抑制其下游的PI3K/AKT信號通路，降低DNA損傷修復，促進細胞凋亡，增強食管癌TE-1細胞的放射敏感性[16]。李曉青等通過構建低表達miRNA-21的細胞轉染模型，表明下調miRNA-21可通過降低wnt/β-catenin信號通路的活化程度來增強食管癌細胞的放射敏感性。研究還表明，下調miRNA-21后能促進P75NTR+食管癌干細胞的分化，使P75NTR+細胞比例減少，導致其對放射線較為敏感[17]。

4 miRNA與食管癌放療敏感性的臨床研究

miRNA參與食管癌的發生和發展，并參與調節食管癌細胞對化療、放療的敏感性。因此，經鑒定有意義的miRNA可成為預測食管癌化療療效、判斷預后的生物標志物，并有望成為食管癌化學治療中的新靶點。

目前，關于miRNA與食管癌放療敏感性的臨床研究主要為預測食管癌放療療效和判斷預后。周蘇娜等將食管鱗癌放療1個月后的療效分為敏感組和抵抗組，分析2組患者食管鱗癌組織中miRNA-381表達差異，結果顯示放療抵抗組的miRNA-381表達顯著低于放療敏感組。食管鱗癌組織中miRNA-381表達量越低，患者接受根治性放療后近期療效越差[9]。在輻射耐受的組織和細胞中，miRNA-381表達抑制；miRNA-381的過表達促進食管癌細胞的放射敏感性和不擴張性，包括減少細胞的增殖和轉移，相反，miRNA-381低表達使食管鱗癌細胞增加輻射耐受及擴張性。這些結果的意義在體內試驗中得到擴展，miRNA-381的過表達降低腫瘤的外生及在腫瘤移植瘤放療中的抵抗[18]。李曉寧等回顧性分析了85例放療聯合PE化療方案治療的食管癌患者，根據放療劑量不同分為觀察組(放療劑量50 Gy)和對照組(放療劑量>50 Gy)。研究表明，食管癌治療后miRNA-21的表達水平均低于治療前，治療后觀察組miRNA-21表達水平明顯低于對照組，觀察組生存時間延長，放療副作用減少[19]。

李冰馨等研究表明，食管癌患者放療后比放療前miRNA-21表達水平降低。腫瘤越晚期，miRNA表達水平降低越明顯。miRNA-21表達水平與腫瘤病理性質相關，食管鱗癌放療后較腺癌放療后miRNA-21降低明顯。放療后miRNA-21水平減低顯著的患者生存期較長[20]。王光等分析了60例接受放療的食管癌組織中miRNA-21的表達水平，結果顯示，在完全緩解、部分緩解和無效患者中miRNA-21的表達水平與食管癌放療敏感性呈負性相關，差別有統計學意義。將所有患者按miRNA-21平均表達水平分為低表達組和高表達組，Kaplan-Meier分析顯示miRNA-21高表達組放療后生存時間明顯低于低表達組[21]。

Yu等通過研究對比放療前、放療第1周和放療后患者血漿miRNA表達變化，應用腫瘤放射影像學表現和3年的總生存率來評估其作用。結果表明，在放療后預后良好的患者中miRNA-16水平明顯高于預后不良的患者(P<0.05，曲線下面積：0.762)。研究還發現，miRNA表達變化趨勢與其放療反應相關。此外，食管癌治療后miRNA-16水平增加2倍以上得患者總生存率較長(P=0.009)。因此，miRNA-16對食管癌患者放療療效的預測有相當的臨床價值[22]。Zhou等研究表明，miRNA-100在食管鱗癌組織中的表達減少，而其低表達在食管癌的進展和預后中起到至關重要的作用。對miRNA-100表達的檢測可能可以用于有效地篩選對放療敏感的食管癌患者[23]。Wang等通過RT-PCR檢測100例食管鱗癌組織中miRNA-22的表達，分析其對食管癌細胞放射敏感性的影響。結果顯示，miRNA-22表達與食管鱗癌患者的總體生存率無相關性。但miRNA-22的表達與接受放療的患者存活率之間呈顯著正相關(P<0.05)。miRNA-22過表達增加食管鱗癌細胞對γ射線輻射的敏感性和促進γ射線輻射誘導的食管癌細胞凋亡，并增強放射后Rad51蛋白的表達。結果表明，miRNA-22表達下降與食管癌放療抵抗增加相關，可能是通過Rad51途徑介導的[24]。

綜上所述，由于食管癌患者對放療反應性存在差異，且放療存在一定的副作用，因此，如果能在放療前預測放療療效、篩選出放療敏感人群，則可實現食管癌患者放療的個體化治療，使食管癌患者獲得最大利益。然而，目前miRNA與食管癌放療關系的研究尚處于起步階段，缺乏足夠的臨床研究。篩選出能準確預測放療療效的miRNA，建立更完善的預測模型指導個體化治療，深入熟悉miRNA在食管癌放療抵抗的機制，將為食管癌放療提供治療新靶點。

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(編輯:常志衛)

2017-02-19

福建省自然科學基金-衛生聯合資金面上項目(2017J01320)

南京軍區福州總醫院 心胸外科，福州 350025

楊鯨蓉，男，主治醫師. Email: whale0053@163.com

R312； R342.2； R735.1； R977.9

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1672-4194(2017)03-0204-03