miRNA在肺癌診斷、治療及預(yù)后判斷中的應(yīng)用進(jìn)展

王新穎，顧玉海(青海大學(xué)研究生院，西寧 80007；青海省人民醫(yī)院)

miRNA在肺癌診斷、治療及預(yù)后判斷中的應(yīng)用進(jìn)展

王新穎1，顧玉海2(1青海大學(xué)研究生院，西寧 810007；2青海省人民醫(yī)院)

肺癌是常見的惡性腫瘤，因早期診斷標(biāo)志的缺乏，有較高的病死率。微小RNA(miRNA)是一類長約22～23個堿基組成的非編碼的RNA小分子，有易檢出性和極端特異性。miRNA參與了所有細(xì)胞途徑的調(diào)節(jié)過程，包括癌癥相關(guān)細(xì)胞的分化、增殖、存活等，其在肺癌早期診斷中發(fā)揮重要作用。近年來對于miRNA生物途徑功能機制在肺癌治療中的作用研究有了很大的進(jìn)展，利用基因轉(zhuǎn)染技術(shù)對部分表達(dá)下調(diào)和缺失的基因進(jìn)行基因改良，再次激活并使其發(fā)揮作用，可使腫瘤的轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散等得到有效控制。目前，肺癌的病死率居高不下，尋找判斷肺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物至關(guān)重要，多項研究表明miRNA與肺癌的預(yù)后密切相關(guān)，其可作為肺癌治療預(yù)后判斷的有效指標(biāo)。

肺腫瘤；小細(xì)胞肺癌;非小細(xì)胞肺癌;微小RNA

文獻(xiàn)[1]報道，肺癌的發(fā)病率及病死率均居惡性腫瘤首位。肺癌具有“三高一低”的特點，即發(fā)病率高、增長率高、病死率高及治愈率低[2]。目前，尚缺乏特定的生物標(biāo)志物用于檢測或監(jiān)測肺癌，況且單一的標(biāo)記物診斷肺癌的靈敏度和特異度較低。微小RNA(miRNA)是非編碼的小分子RNA，可作為基因表達(dá)的主監(jiān)管機構(gòu)，調(diào)節(jié)幾乎所有的生物過程，并保持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。miRNA表達(dá)失調(diào)與基因異常表達(dá)有關(guān)，可導(dǎo)致細(xì)胞病理生理改變。有證據(jù)表明，對miRNA的深入研究及其在肺癌中的作用機制，將有助于肺癌的診斷并提供治療策略。而且最近一些以miRNA為研究基礎(chǔ)的藥物已被引入臨床，可能為其成為一種有效的治療劑提供依據(jù)[3]。現(xiàn)將miRNA在肺癌診斷、治療及預(yù)后判斷中的應(yīng)用進(jìn)展情況綜述如下。

1 miRNA在肺癌診斷中的應(yīng)用

肺癌每年超過20萬新發(fā)病例，為全球人類癌癥死亡的主要原因之一[4]。肺癌分為兩大類亞型，即小細(xì)胞肺癌(SCLC)和非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)[5]。miRNA參與了所有細(xì)胞途徑的調(diào)節(jié)過程，包括癌癥相關(guān)細(xì)胞的分化、增殖和存活等過程。

miR-let7是第一個被報道的在肺癌中異常表達(dá)的小分子RNA。HRAS、KRAS、NRAS是RAS GTP酶家族的成員，其3′-UTR中的互補結(jié)合位點含有多個let-7，因此let-7被認(rèn)為是RAS致癌基因家族的負(fù)調(diào)節(jié)因子[6]，let-7的下調(diào)在肺癌患者中可引起RAS蛋白的上調(diào)。let-7也可以調(diào)節(jié)涉及G1/S轉(zhuǎn)換的其他原癌基因，如CDC25a、CDK16和細(xì)胞周期蛋白D的表達(dá)[7]。此外有研究顯示，let-7靶向指導(dǎo)的Bcl-2是一種參與調(diào)節(jié)凋亡的原癌基因。

文獻(xiàn)[8]報道，miR-451在NSCLC中呈低表達(dá)，且這種表達(dá)與肺癌的低存活率呈正相關(guān)。miRNA-126在NSCLC中的過表達(dá)可靶向PI3KR2 mRNA，通過抑制蛋白產(chǎn)物調(diào)節(jié)PI3K-Akt通路來降低細(xì)胞增殖和腫瘤細(xì)胞生長[9]。miR-21是在NSCLC患者中過表達(dá)的一種miRNA，它的過表達(dá)與NSCLC患者總體生存率呈負(fù)相關(guān)[10]。miR-21調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的抑制基因，諸如4′-程序性細(xì)胞，使得在肺癌患者中表達(dá)上調(diào)。miR17-92簇的成員在肺癌患者中的過表達(dá)，可促進(jìn)細(xì)胞生長，抑制細(xì)胞凋亡。相比之下，miR-34在肺腫瘤中表達(dá)降低。miR-34的轉(zhuǎn)錄是由腫瘤抑制基因P53直接誘導(dǎo)來應(yīng)答DNA的損傷，抑制不適當(dāng)細(xì)胞的增殖[11]。在A549細(xì)胞、腺癌(H2009)細(xì)胞中，miR-1、miR-133b表達(dá)水平降低。也有報道顯示，miRNA-218在肺癌組織中表達(dá)下調(diào)。

MyomiR家族中miR-133、miR-206有組織特異性，在肺癌組織中特異表達(dá)，兩者在肺癌細(xì)胞中表達(dá)呈正相關(guān)性。miR-133、miR-206在肺癌組織中均呈低表達(dá)，且與EGFR表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)；這種低表達(dá)水平可激活EGFR，而EGFR可通過酪氨酸酶磷酸化、二聚體化，刺激下游信號通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、血管生成、腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移及細(xì)胞凋亡抑制。miR-133和miR-206因其特異性、敏感性，可能成為一個新的肺癌早期診斷標(biāo)志物。miR-9、miR-92b、miR-224、miR-183等為癌基因，可促進(jìn)肺癌轉(zhuǎn)移。miR-101、miR-133a、miR-141等為抑癌基因，可顯著抑制肺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。

miR-15、miR-16位于染色體13q14上，在肺癌等實體瘤細(xì)胞周期中起負(fù)向調(diào)節(jié)作用，這些miRNAs通過靶向不同的分子如CDC2、JUN、CCND1、MSH2、MCL1等參與細(xì)胞生長、周期性變化及凋亡調(diào)節(jié)[12]。同時有研究表明，miR-15與miR-16家族中的部分基因，可通過抑制Cyclin E基因調(diào)控E2F依賴的細(xì)胞增殖，繼而抑制G1/S期轉(zhuǎn)變。已有研究表明，miR-29家族腫瘤抑制因子包括miR-29a/b/c在NSCL中表達(dá)下調(diào)，其可通過甲基化作用控制腫瘤的發(fā)生。同時，miR-29還可抑制RNA結(jié)合蛋白TTP和MCL-1。

2 miRNA在肺癌治療中的應(yīng)用

近年來，對于miRNA生物途徑功能機制在肺癌治療中的作用有很大進(jìn)展，利用基因轉(zhuǎn)染技術(shù)對部分表達(dá)下調(diào)和缺失的基因進(jìn)行基因改良，再次激活并使其發(fā)揮作用，可以使腫瘤的轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散等得到有效的控制。

一項新的研究發(fā)現(xiàn)，miR-373可通過辛二酰苯胺異羥肟酸(SAHA)來調(diào)節(jié)，SAHA可增強組蛋白脫乙酰酶的抑制作用，從而使miR-373在NSCLC組織、細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào)。miR-373傳染入A549、Calu-6細(xì)胞中，減弱細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，miR-373傳染細(xì)胞可識別IRAK2和LAMP1這兩種靶標(biāo)從而可計算出miR-373的表達(dá)情況，IRAK2表達(dá)量與NSCLC患者生存率有關(guān)。另研究表明，miR-1271通過HOXA5的下調(diào)作用調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和侵襲，因此可通過miR-1271的靶標(biāo)來預(yù)測其在肺癌中的表達(dá)，從而也可通過靶標(biāo)的作用來抑制癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲破壞。腫瘤抑制蛋白p53在肺癌患者的細(xì)胞系中表達(dá)，近年越來越多的證據(jù)表明p53調(diào)節(jié)集中mRNA的表達(dá)，p53直接作用于miR-34家族的表達(dá)，而這些miRNA表達(dá)的上調(diào)導(dǎo)致與之相關(guān)的基因下調(diào)，從而調(diào)控細(xì)胞周期及促進(jìn)肺癌細(xì)胞凋亡。研究表明，miR-451在肺癌中的低表達(dá)與肺癌患者生存率呈低相關(guān)，ras相關(guān)表達(dá)蛋白可被miR-451抑制表達(dá)，這種低表達(dá)狀態(tài)使致癌基因逃避調(diào)節(jié)。Chen等[13]發(fā)現(xiàn)，miR-370在NSCLC組織及細(xì)胞系中顯著下調(diào)，被病毒感染過表達(dá)miR-370可顯著抑制細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Gkirtzimanaki等[14]認(rèn)為，miR-370轉(zhuǎn)染入肺腺癌A549細(xì)胞中，可加速肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、侵襲作用從而提高患者病死率。此外，Nadal等[15]發(fā)現(xiàn)miR-370在復(fù)發(fā)腫瘤患者中表達(dá)上調(diào)，使肺腺癌患者生存率低。以上研究表明，調(diào)節(jié)miR-370可能成為治療NSCLC的研究方向。研究發(fā)現(xiàn)，miR-130a表達(dá)的增加可以抑制肺癌細(xì)胞體內(nèi)外的增殖能力、遷移與侵襲能力，促使肺癌細(xì)胞凋亡，提示在肺癌增殖、侵襲和凋亡中miR-130a可能起重要作用。miR-130a和靶基因GOLPH3呈負(fù)相關(guān)，miR-130a可能是通過WNT/WIS通路影響肺癌的發(fā)生發(fā)展，進(jìn)一步深入研究miR-130a則其有望成為肺癌基因治療的新靶點。

雖然利用基因傳染作用可有望成為治療肺癌的新靶點，但使miRNA成為應(yīng)用于肺癌的臨床療效標(biāo)志物還有很多困難需要克服。這些困難包括miRNA藥物在體內(nèi)的傳遞、藥物的穩(wěn)定性及組織的特異性[16]。針對特異性靶向腫瘤細(xì)胞，如何保持miRNA在體液中的穩(wěn)定性，如何穿透細(xì)胞膜，均是研究領(lǐng)域的熱點。miRNA應(yīng)用于臨床治療的關(guān)鍵是提高對藥代動力學(xué)、藥效學(xué)的理解及最小的毒性作用和脫靶效應(yīng)學(xué)。最新研究顯示有兩種策略被應(yīng)用于恢復(fù)或阻斷miRNA功能，特別是靶向作用來抑制miRNA的功能。例如低甲基化劑地西他濱可應(yīng)用于逆向的表觀遺傳沉默miRNA。miRNA能模擬合成、化學(xué)修飾的短雙鏈RNA，納米粒、脂質(zhì)體也被用來提高miRNA的吸收能力[17]。例如let-7、miR-34利用中性脂肪乳劑來抑制小鼠肺癌的轉(zhuǎn)移，從而使肺癌細(xì)胞體積變小。在對轉(zhuǎn)移性黑色素瘤模型研究過程中，通過包衣納米粒miR-34可減少肺部轉(zhuǎn)移，miRNA對治療肺癌的影響可以通過腫瘤特異性抗體涂層納米實現(xiàn)。這些納米粒融入脂質(zhì)體外殼，有效性很高，為治療肺癌提供了新的思路。

3 miRNA在肺癌預(yù)后判斷中的應(yīng)用

目前，肺癌的病死率居高不下，尋找判斷肺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物至關(guān)重要。諸多研究表明，miRNA與肺癌的預(yù)后密切相關(guān)，其可作為肺癌治療預(yù)后判斷的有效指標(biāo)。

在對肺癌的研究中，miRNA-21常作為致癌基因發(fā)揮作用。Chen等發(fā)現(xiàn)，miR-15b-5p在NSCLC患者組的表達(dá)明顯高于對照組，miR-15b-5p診斷NSCLC的特異度及敏感度均高于78%。因此，miR-15b-5p可以作為NSCLC治療預(yù)后的生物標(biāo)志物。miRNA-21是目前已知與腫瘤有關(guān)的miRNA，其高表達(dá)與肺腺癌早期的疾病進(jìn)展呈正相關(guān)，與無復(fù)發(fā)患者的生存率呈負(fù)相關(guān)。因此，miR-21可以作為肺腺癌治療預(yù)后的生物標(biāo)志物。Guo等[18]認(rèn)為，miRNA-21的上調(diào)可增加細(xì)胞的增殖能力，而COX-19與miRNA-21抑制細(xì)胞凋亡密切相關(guān)，COX-19的低表達(dá)可抑制細(xì)胞增殖，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Markou等[19]發(fā)現(xiàn)，miR-21在NSCLC組織中過表達(dá)，且在復(fù)發(fā)NSCLC患者組織標(biāo)本中miR-21表達(dá)顯著升高；同時還發(fā)現(xiàn)NSCLC死亡患者組織標(biāo)本與正常組織miR-21表達(dá)明顯不一致。因此，miR-21也有望用于NSCLC預(yù)后的判斷。let-7的低表達(dá)與肺癌預(yù)后不良有關(guān)。研究[20]證實，let-7b低表達(dá)與肺癌預(yù)后不良嚴(yán)密相關(guān)。研究[21]表明，let-7家族的缺失與預(yù)后有關(guān)，肺癌中l(wèi)et-7表達(dá)下調(diào)多提示預(yù)后不良。目前很多證據(jù)表明，let-7是肺癌預(yù)后判斷的因子。miR-203基因位于染色體14q32.33上，該區(qū)域是染色體上的不穩(wěn)定區(qū)域。研究[22]發(fā)現(xiàn)，miR-203表達(dá)下調(diào)可通過引起Survivin蛋白表達(dá)抑制肺癌細(xì)胞的生長和侵襲。在肺癌預(yù)后的研究中，利用Kaplan-Meier方法研究100列肺癌患者，結(jié)果顯示miR-203高表達(dá)組患者較miRNA-203低表達(dá)組患者生存期縮短。因此，miR-203有可能作為肺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物。Kaduthanam等[23]發(fā)現(xiàn)，肺腺癌患者miR-142-3p表達(dá)上調(diào)可能與術(shù)后早期復(fù)發(fā)相關(guān)。采用Kaplan-Meier方法分析miR-142-3p表達(dá)水平與NSCLC患者生存的相關(guān)性，并采用Log-rank檢驗比較生存率，結(jié)果顯示miR-142-3p高表達(dá)組患者生存期較低表達(dá)組明顯縮短，相關(guān)性結(jié)果提示miR-142-3p的表達(dá)水平與患者生存期呈負(fù)相關(guān)。miR-142-3p有可能作為NSCLC預(yù)后判斷的標(biāo)志物。

綜上所述，miRNA不僅調(diào)節(jié)細(xì)胞的各種生理、生化功能，而且在應(yīng)激反應(yīng)和疾病進(jìn)展過程中起重要作用。事實上，miRNA作為一種調(diào)節(jié)分子，基本上作用于所有的生物過程。由于其在腫瘤中的重要調(diào)節(jié)作用，miRNA將有望用于肺癌的早期診斷、治療以及預(yù)后的判斷。但miRNA對肺癌的調(diào)控作用是一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，受多因素調(diào)控，將miRNA作為一種肺癌的治療手段，尚有許多難題需要解決，研究miRNA與腫瘤的關(guān)系尚屬新的研究方向，需要更多研究闡明miRNA在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的關(guān)鍵功能，以指導(dǎo)腫瘤診斷及治療。目前，miRNA在腫瘤中的作用機制是目前研究的熱點，對miRNA表達(dá)調(diào)控的研究將會為肺腫瘤患者帶來新的希望，為其治療另辟蹊徑。

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青海省科學(xué)技術(shù)廳基礎(chǔ)研究資助項目(2016-ZJ-778)。

顧玉海(E-mail: qhguyuhai@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.31.034

R563.9

A

1002-266X(2017)31-0108-04

2017-03-14)