MicroRNA在肺癌發生發展和轉移中表達

耿子昂綜述，李雪松審校

(中國醫科大學，遼寧 沈陽 110000)

近年來，由于傳染病的死亡率逐年降低，癌癥已然成為目前最常見的死亡原因之一。肺癌是最常見的惡性腫瘤，受多種內外因素影響，現已高居男性癌癥發病率第一位及女性第二位[1]。近年來，肺癌的發生率在逐年提高，但是，大部分患者在剛剛罹患時并沒有明顯的臨床癥狀，當出現明顯臨床癥狀并就醫檢查時，往往癌癥已出現惡化或轉移[2]，導致患者治療效果及預后不好，直接威脅患者生命。雖然目前依靠影像學、痰細胞檢查、病理學等技術增加了對肺癌的診斷率，但患者五年生存率仍不容樂觀。MicroRNA是一個大家族，屬于小分子非編碼單鏈RNA，長度平均為22個堿基。成熟MicroRNA通過沉默復合體，與靶mRNA分子的3’-UTR互補匹配，影響mRNA翻譯或促進其降解。已有研究表明，MicroRNA在多種腫瘤的發生發展中起到關鍵作用。MicroRNA同樣與肺癌的發生發展和診斷預后有著密切聯系，因此可以通過測定肺癌組織內及血清內MicroRNA含量診斷肺癌發生并進行分期，確定有無轉移，以及預測治療效果及預后。本文就MicroRNA表達水平對肺癌發生發展及診斷預后的最新研究進行綜述。

1 MicroRNA在肺癌發生發展中的表達情況

1.1 MicroRNA-21

研究表明，部分蛋白磷酸酶可在某些癌癥中起到重要調控作用。其中蛋白酪氨酸磷酸酶MEG作為蛋白酪氨酸磷酸酶家族成員之一[3]，在肺癌中存在表達水平降低的情況。通過蛋白質印跡法和qRT-PCR技術測定，MicroRNA-21在肺癌組織中與MEG2成負相關?，F已證實，蛋白酪氨酸磷酸酶MEG2是MicroRNA-21的直接靶基因。MEG2 3’-UTR上存在MicroRNA-21直接結合位點。當MicroRNA-21表達水平上升后，會抑制MEG2的表達，進而通過下游STATA3信號轉導途徑，促進腫瘤細胞的增殖，抑制其凋亡。因此，在肺癌組織中，MicroRNA-21作為促癌因子高表達[4]，對肺癌的發生發展起到重要調控作用，可作為臨床治療靶點進行靶向藥的研究。

1.2 MicroRNA-25

MicroRNA-25是人染色體7q22.1上MicroRNA-25-101基因簇成員之一 ，已有研究表明MicroRNA-25參與多種腫瘤細胞的發生發展調控。在肺癌組織中，MicroRNA-25表達水平與MicroRNA-21的表達水平呈顯著正相關[5]。與癌旁組織相對照，兩種微小RNA的表達水平在肺癌組織中表達顯著增高，且具有統計學差異。同時，在TNM分期為III或IV期的患者中，MicroRNA-25與MicroRNA-21表達水平高于TNM分期為I或II期的患者，而與患者個體差異、是否有淋巴結轉移等無相關性。Kaplan-Meier分析結果顯示，高表達MicroRNA-25的患者中位生存期縮短，提示其可作為患者治療預后預測因子。MicroRNA-25作為一種促癌因子，其機制可能為抑制G蛋白信號轉導調控因子3(regulator of G-protein signaling 3，RGS3)蛋白質表達[6]和促進F框/WD-40域蛋白7 (F-box and WD repeat domain containing 7，FBXW7)蛋白質表達[7]，促進肺癌細胞增殖及運動。

1.3 MicroRNA-99a

近年來，單克隆靶向藥物被越來越多地應用在與化療藥物聯合治療惡性腫瘤。其中，貝伐單抗的治療效果被證明有效，其與合紫杉醇和順鉑聯合治療非小細胞肺癌的效果明顯。貝伐單抗是血管內皮生長因子(vascular endothelial-derived growth factor，VEGF)的人源化單克隆抗體，能夠內源性競爭并結合VEGF受體，通過下游信號轉導途徑抑制腫瘤細胞增殖。有研究表明，應用貝伐單抗治療的患者，血清中MicroRNA-99a的表達水平顯著升高[8]。提示，MicroRNA-99a可能在肺癌患者中表達水平降低，而貝伐單抗通過與VEGF受體結合，促進MicroRNA-99a基因的表達，提高其在血清中的含量，起到抑制腫瘤細胞增殖、促進凋亡的作用。

1.4 MicrRNA-101

通過實時PCR測定，MicroRNA-101在肺癌組織中的表達量顯著低于癌旁組織[9]。有研究發現環磷腺苷效應元件結合蛋白(cAMP response element-binding protein，CREB)在癌組織中高表達[10]，在肺癌組織中，MicroRNA-101和CREB蛋白含量呈負相關。提示MicroRNA-101可能通過某種途徑抑制CREB蛋白的表達。實驗證明，MicroRNA-101可通過結合CREB1的3’-非翻譯區抑制CREB1的表達。CREB蛋白的作用機制為影響肺癌細胞的細胞周期，解除癌細胞由S期向下一階段變化的限制。在肺癌細胞中，MicroRNA-101含量降低，對CREB蛋白的抑制作用減弱，增強了CREB蛋白的效應，使肺癌細胞增殖。

1.5 MicroRNA-103

MicroRNA-103在上皮卵巢癌中起促癌因子作用，其中帽子復合物在該微小RNA表達過程中起重要作用[11]。研究表明，在肺癌組織中MicroRNA-103表達水平下降，同時，Dicer復合物的表達水平也下降[12]，二者表達水平在肺癌組織中呈正相關。Dicer在前體基因轉錄為成熟基因過程中起到重要作用，推測在肺癌組織中通過某種機制，導致Dicer復合物表達水平降低，進而影響其對MicroRNA-103的修飾，導致MicroRNA-103表達水平下降。

1.6 MicroRNA-361-3p

近年來，circularRNA被實驗證實在肺癌的發生發展中起重要作用。在非小細胞肺癌組織中，circularRNA表達水平升高。有研究表明，circularRNA對MicroRNA起重要調控作用。其中，circular RNA 100146被證實為作為原癌基因，促進非小細胞肺癌的發生發展。實驗結果表明，circular RNA 100146可通過直接或間接作用上調MicroRNA-361-3p表達。熒光分析證實，circularRNA與3種MicroRNA直接結合，共同在癌細胞胞質內表達。同時，circularRNA還通過TRAF3等信號轉導通路，調控下游蛋白合成，進而影響MicroRNA-361-3p的表達。因此在肺癌組織中MicroRNA-361-3p表達水平升高。

1.7 MicroRNA-449a

MicroRNA-449a是一種可介導多細胞分化的微小RNA家族。RT-PCR結果顯示，肺癌組織中MicroRNA-449a表達水平低于癌旁組織[13]。通過在線預測軟件，發現Notch1是MicroRNA-449a的靶基因。已有研究證實Notch信號通路通過增強上皮-間質轉化促進肺癌發展。研究發現，MicroRNA-449a的過表達會抑制肺癌細胞從G2期向M期的進行[14]；通過生物信息學預測和雙熒光素酶報告基因測定證實這種抑制效應正是通過Notch信號通路介導的。因此，在肺癌組織中MicroRNA-449a的表達降低，通過Notch信號轉導途徑，使MicroRNA-449a對Notch1的抑制作用降低，促進Notch1的表達，促進肺癌的發生發展。

1.8 MicroRNA-577

MicroRNA-577在多種腫瘤發生發展起重要調控作用。測定結果顯示，肺癌組織中MicroRNA-577表達低于癌旁組織，有淋巴結轉移的肺癌組織中其表達含量低于無轉移情況。β-連環蛋白(β-catenin) 在以往研究中被證實在肺鱗狀細胞癌內高表達且具有促癌作用[15]。研究表明，過表達MicroRNA-577 可以抑制β-catenin的表達?；|金屬蛋白酶-7(matrix metalloproteinases-7，MMP-7)是β-catenin的靶基因，β-catenin作為轉錄因子促進MMP-7的表達[16]。因此，在肺癌組織中MicroRNA-577表達水平降低，對β-catenin的抑制作用減弱，β-catenin含量升高，促進MMP-7表達，進而促進肺癌細胞的增殖和轉移，促進肺癌發展。

2 MicroRNA在肺癌轉移中的表達情況

2.1 MicroRNA-7-5p

MicroRNA-7-5p是一種調控細胞增殖和影響細胞侵襲力的微小RNA，已被證實參與多種腫瘤細胞的增殖分化。p21活化激酶(p21-activated kinase，PAK)家族作為一種絲/蘇氨酸激酶，在細胞周期中參與多條信號轉導通路，影響下游分子表達，從而調控細胞骨架重構、增殖等多方面過程。其中，PKA2被認為參與到肺癌組織的發生發展中，其作為原癌基因，促進肺癌細胞的增殖，并增加其侵襲力及轉移活性。實驗結果表明，在非小細胞肺癌患者中，MicroRNA-7-5p在癌組織中的表達低于癌旁組織，且TNM分期越高的患者，表達水平隨之降低，具有統計學意義。因此在肺癌轉移中，MicroRNA-7-5p水平可能會降低[17]。其機制為對PKA2的抑制效應削弱，使得PKA2對Raf-1-Bcl-2復合體的作用加強，通過促進肺癌細胞由G0期向G1期發展，促進肺癌細胞增殖及轉移。

2.2 MicroRNA-155

MicroRNA-155是一個典型的具有多功能的MicroRNA，在已有研究表明，MicroRNA-155可以促進肺癌細胞的增殖過程。在肺癌轉移中，向腦部轉移是最常發生的，其機制可能跟血腦屏障的通透性改變有關。因有研究表明，MicroRNA-155會對血腦屏障的通透性有一定的影響作用。因此，MicroRNA-155可能在肺癌轉移中起重要作用。在參照文獻方法制備的血腦屏障模型上的實驗證明，在缺氧條件下，肺癌內熱休克蛋白70(heat shock protein 70，hsp70)表達增多，促進MicroRNA-155含量升高。MicroRNA-155作為影響因子抑制閉合蛋白(occludin protein)表達，該蛋白作為一種緊密連接蛋白，參與血腦屏障的構成并維持其通透性。occludin蛋白的減少導致血腦屏障通透性增加[18]，對肺癌細胞穿過血腦屏障而轉移至腦中提供了便利條件。因此在肺癌患者中，MicroRNA-155的表達增多，促進肺癌細胞向腦組織中轉移。

2.3 MicroRNA-433

研究表明，MicroRNA-433在不同的腫瘤細胞中通過調控不同的信號通路，影響腫瘤細胞的增殖遷移[19]與PKA2相同，PKA4同樣在肺癌的發生發展中起重要調控作用[20]。實驗結果證明，在肺癌組織中，MicroRNA-433的表達與PKA4的表達呈負相關。在低表達MicroRNA-433的肺癌細胞中，其增殖及遷移能力顯著提高，具有統計學意義[21]。其機制可能為MicroRNA-433為PKA2的抑制因子，當MicroRNA-433表達降低后，PKA4表達升高，其下游靶分子LIM結構域激酶(LIM domain kinases 1，LIMK1)蛋白含量增加。LIMK1蛋白通過調節蛋白磷酸化，影響細胞骨架構建。因此，MicroRNA-433下降通過對PAK4-LIMK1-Cofilin通路抑制作用降低，增加肺癌細胞的發生發展和轉移。

2.4 MicroRNA-708

MicroRNA-708是利用MiRNA 微陣列芯片數據集所鑒定的在非小細胞肺癌組織中明顯表達上調的MicroRNA之一。已有研究表明，在非小細胞肺癌組織中，MicroRNA-708的表達水平增高。然而，根據實驗結果證明，MicroRNA-708不僅對肺癌細胞的增殖有促進作用，而且對肺癌細胞的遷移和侵襲能力都有一定的促進作用[22]。經過雙熒光素酶報告實驗和 QT-PCR相結合，證實MicroRNA-708可抑制叉頭盒蛋白(forkhead box protein 3，FOXP3)的表達。FOXP3是一種腫瘤抑制因子，通過誘導p53等通路，抑制腫瘤細胞增殖，多種MicroRNA均可調控FOXP3。MicroRNA-708作為FOXP3的抑制因子，在肺癌組織中表達升高，對FOXP3抑制作用增強，通過PI3K/Akt 等信號通路，增加肺癌細胞的侵襲力和遷移力，促進肺癌的轉移。

3 MicroRNA對肺癌診斷的臨床意義

3.1 MicroRNA-19a

研究表明，MicroRNA-19a在罹患非小細胞性肺癌患者血清中表達含量顯著增高[23]，具有統計學意義。MicroRNA-19a屬于MicroRNA-17-92家族成員之一，近年來，該基因家族已被證實為癌基因，在多種腫瘤細胞中均有表達。同時，在TNM分期不同的非小細胞癌中，MicroRNA-19a的表達水平也不盡相同，在TNM III期和IV期的患者中，該微小RNA表達水平顯著高于TNM I期和II期的患者[24]，且具有統計學意義，證實其表達水平與肺癌分期存在密切關系。目前，組織學檢查仍為肺癌診斷的金標準，而血清學腫瘤標志物，如CEA、CYFRA21-1和NSE等也可用于非小細胞型肺癌的診斷，但其靈敏性和特異性較差。研究表明，利用ROS曲線分析MicroRNA-19a、CEA、CYFRA21-1及NSE對NSCLC的診斷效能，結果顯示miR-19a的AUC最大，診斷效能最高。因此，MicroRNA-19a可作為臨床診斷非小細胞肺癌的重要標志物。

3.2 MicroRNA-31

研究表明，MicroRNA-31在肺癌患者血清中高表達，然而，其高表達不僅影響肺癌組織的發生發展，還影響肺癌患者的免疫力。因罹患肺癌的患者自身免疫力低下，加之接受放化療，導致患者抵御病原微生物能力降低，易發生醫院感染。血清中MicroRNA-31高表達的患者與其低表達的患者相比，院內呼吸系統感染的發生率高，其機制可能與IL-27相關[25]。

MicroRNA-31可能與IL-27 964A基因結合，抑制IL-27 964A基因表達及轉錄，降低IL-27含量。IL-27作為促免疫細胞活化細胞因子，增加CD4+T細胞及NK細胞對腫瘤細胞的殺傷性。因此，MicroRNA-31可能通過IL-27途徑，降低免疫細胞活性，導致肺癌患者產生醫院感染的概率增加。測定血清內Micro-RNA31含量有助于判斷肺癌患者是否發生院內感染。

3.3 MicroRMA-145

研究表明，MicroRNA-145在肺癌組織中表達水平升高，其機制可能為通過調控DNA甲基化水平，介導表皮生長因子通路，促進肺癌細胞的發生發展。近年來發現，MicroRNA-145在肺癌患者血清表達含量同樣升高。通過臨床實驗數據測定分析，在罹患非小細胞肺癌的患者中，血清內MicroRNA-145含量升高。同時，在不同TNM分期、是否存在淋巴結轉移等情況不同的患者血清中，表達含量均不相同，具有統計學意義[26]。TNM III期和IV期的患者血清內MicroRMA-145含量高于TNM I期和II期的患者；出現淋巴結轉移的患者，血清內MicroRMA-145含量也高于未出現淋巴結轉移的患者。上述研究結果提示，MicroRMA-145可作為臨床上診斷非小細胞肺癌的有效血清學標志物之一，同時可預測肺癌TNM分期和是否出現淋巴結轉移的發生。

3.4 MicroRNA-452

近年來，越來越多的MicroRNA被證實可以預測肺癌的發生發展，MicroRNA-452也是其中重要的一員。研究發現，MicroRNA-452在不同腫瘤中扮演不同的角色，其既可作為促癌因子，又可作為抑癌因子。在肺癌組織中，MicroRNA-452的表達含量降低。根據在不同情況下MicroRNA-452表達含量的測定，發現腫瘤惡性程度越高，MicroRNA-452表達含量越低[27]。其機制可能為通過調節細胞周期、細胞間黏附和細胞能動性等過程，影響肺癌細胞的發生發展和遷移。因此，臨床上可測定肺癌組織內MicroRNA-452表達含量，根據表達水平對肺癌分期做出診斷，提高診斷率。

4 MicroRNA對預測肺癌治療預后的意義

4.1 MicroRNA-20a

近年來研究發現，MicroRNA-20a不僅在肺癌肺癌組織中異常高表達，同時與患者的預后關系非常密切。已有研究證實，MicroRNA-20a在患者血清中含量的高低，與患者的治療效果相關。在對不同療效的患者測定血清內MicroRNA-20a含量時發現，治療效果更好的患者，其MicroRNA-20a降低水平更大；同時，根據有序logistic回歸分析結果顯示，血清內MicroRNA-20a含量與患者預后生存期間存在負相關[28]。該實驗結果提示，MicroRNA-20a可作為血清學標志之一，對肺癌患者的預后做出預測。其機制可能與影響肺癌細胞糖代謝而影響肺癌發展。因此，臨床上可將MicroRNA-20a與其他指標聯合檢測，對肺癌患者的治療效果及預后情況做出更為準確的判斷。

4.2 MicroRNA-130b

有研究表明，MicroRNA-130b在多種腫瘤發生發展內起重要調控作用，包括胃癌、子宮內膜癌、粒細胞白血病等。近期研究表明，血清內MicroRNA-130b含量與肺癌的預后有密切關系。研究結果顯示，治療前MicroRNA-130b表達水平預測肺癌患者預后的特異性和敏感性較高；另外，低表達MicroRNA-130的患者生存情況明顯優于高表達的患者[29]。該結果提示，MicroRNA-130b可作為臨床上預測肺癌患者治療預后的標志物之一。 MicroRNA-130b表達上調提示患者預后不良。其機制可能是通過Wnt/β-catenin通路，對肺癌細胞的耐藥性產生影響，進而影響患者預后。

4.3 MicroRNA-144

根據熒光素酶檢測實驗結果證實，MicroRNA-144可以調節其下游靶基因沉默食管癌細胞泛素樣含PHD和環指域1(ubiquitin-like containing PHD and RING finger domains 1，UHRF1)表達。從MicroRNA-144所影響的腫瘤發生發展來看，在多數腫瘤中，MicroRNA-144起抑癌因子的作用，過表達MicroRNA-144會抑制癌細胞的增殖，促進凋亡。在先前研究中，UHRF1已被證實能夠通過調控Wnt/β-catenin通路，抑制非小細胞肺癌細胞的增殖。因此猜測，MicroRNA-144可能通過UHRF1/Wnt/β-catenin通路，影響肺癌細胞的增殖。利用TCGA數據庫分析，MicroRNA-144在肺癌組織中的表達明顯低于癌旁組織，并且低表達UHRF1的患者生存率明顯高于高表達患者[30]。同時，MicroRNA-144與UHRF1的表達呈現負相關。根據這一實驗結果可以提出，MicroRNA-144可作為預測非小細胞肺癌患者的預后和生存率的有效標志物。

4.4 MicroRNA-146

單核苷酸多態性是指在正常的基因組中，僅單個核苷酸由于轉換、顛換、缺失或插入等情況發生的變異而致使的DNA序列多態性。研究發現miRNA-146a rs9910164位點上O-to-C的多態性對BRCA1mRNA 表達有影響[31]。在肺癌組織中，BRCA1mRNA表達水平低于癌旁組織，因此有人提出可以將BRCA1mRNA作為肺癌患者的診斷及預測預后的標志物。但由于種種原因，在臨床上難以實現。因此，有人提出可將MicroRNA-146作為標志物代替BRCA1mRNA來對患者進行診斷及預測預后，此想法基于二者之間存在網絡調控關系。實驗結果表明，在肺癌組織中，MicroRNA-146表達含量降低。且表達含量越低者，其預后水平越差，具有統計學意義。因此，臨床上可利用MicroRNA-146表達水平來對患者進行肺癌診斷和預后判斷。

5 結 語

自從MicroRNA被發現與腫瘤有密切關系以來，研究人員做了許多研究來尋找特定MicroRNA對特定腫瘤的影響關系。近年來，越來越多的MicroRNA被證實在肺癌的發生發展中起重要調控作用，不同的MicroRNA可影響肺癌發生的不同階段。有的可以作為促癌因子促進肺癌細胞的增殖；有的可以作為抑癌因子促進肺癌細胞的凋亡。有的可以作為增強因子增加肺癌細胞的侵襲力和遷移力 ，促進肺癌細胞轉移；有的可以作為預測因子，在肺癌的診斷和預后判斷起到重要作用。通過本文的綜述，我們可以看出，不同的MicroRNA在影響肺癌細胞的各個方面是通過不同的信號轉導通路來實現的。如MicroRNA-449a調控NOTCH通路，MicroRNA-708調控FOXP3通路等等。亦或是同一類型通路，也可由不同的MicroRNA調控，如PKA通路家族既受到MicroRNA-433 的調控，又受到MicroRNA-7-5p的調控；Wnt/β-catenin通路既受到MicroRNA-130b的調控，又受到MicroRNA-144的調控。這些不同的MicroRNA和不同的信號通路組成了一個復雜網絡，對肺癌細胞的命運決定起著精細的調控作用。但由于一些MicroRNA的特異性不是很高，可能在其他類型的腫瘤中依舊起調控作用，因此，多種MicroRNA的聯合檢測可提高肺癌的診斷率。未來可以在這個復雜網絡里面，尋找更為精細特異性的調控通路，使得在肺癌的診斷、治療及預后判斷方面可以更加的準確。提高肺癌患者的治療效果和生存率。