王一帆，吳瓊，揭君津，劉丹妮，方榮#

1寧波大學醫學院，浙江 寧波 315211

2華中科技大學同濟醫學院，武漢 430022

3中南大學湘雅醫學院，長沙 4100310

微小RNA（microRNA，miRNA）轉錄和加工的失調及其功能參與多種人類疾?。ò[瘤）的發生發展。盡管治療方法有了較大進展，但腫瘤仍然是全球的主要健康問題之一。經過近年來miRNA的廣泛研究，其在腫瘤進展和轉移中的基本作用逐漸被闡明。其中miRNA-31是高度進化保守的miRNA，在發育、骨和肌肉穩態以及免疫系統中發揮重要的調節作用，其在腫瘤中的作用也逐漸被闡明。本文對miRNA-31在惡性腫瘤發生發展、轉移及治療等方面的研究進展進行綜述。

1 miRNA-31的生物學特性

miRNA是近年來在多種病毒及真核細胞中發現的一類來源于內源性染色體上的非編碼小分子RNA短序列，長度多為20～25個核苷酸。miRNA與信使RNA（messenger RNA，mRNA）的3'-非翻譯區（3'-untranslated region，3'-UTR）通過非完全配對結合，激活RNA誘導的沉默復合物（RNA-induced silencing complex，RISC）從而抑制mRNA的翻譯或降解，調控基因的表達，進一步影響腫瘤的發生、發展過程。miRNA的調控機制與其他類型的RNA類似，如轉錄、表觀遺傳和降解速率的調控。miRNA的半衰期通常較長，多數miRNA可以持續5天或更長時間，但也有些miRNA的半衰期很短。這也使得miRNA成為潛在的腫瘤標志物。

通過在人類腫瘤細胞系、轉基因小鼠和基因敲除小鼠模型中進行功能缺失和功能獲得實驗發現，miRNA在腫瘤的發生、發展和轉移中發揮關鍵作用。研究顯示，在惡性腫瘤（如直腸癌）和免疫性疾病（如系統性紅斑狼瘡）等組織或血液中可以檢測到miRNA-31的異常表達，推測miRNA-31在這些疾病發展中發揮重要作用。與組織活檢相比，血液檢測相對比較簡單、創傷小，但傳統觀點認為，血液中不存在miRNA分子，即使有也會很快被血液中核糖核酸酶降解而檢測不到。2008年，Mitchell等的研究發現，循環miRNA在血液中穩定存在，可以作為標志物用于腫瘤檢測。miRNA通過與核苷酸結合蛋白（如精氨酸酶蛋白）結合，保護其不被內源核糖核酸酶降解，使其穩定存在于血液中。上述研究結果為循環miRNA在腫瘤早期臨床診斷中的作用提供了理論基礎。

miRNA-31最早在Hela細胞中被識別，編碼基因位于染色體9p21.3，種子序列單一且在果蠅和脊柱動物中高度保守。miRNA-31是胚胎著床、發育、骨骼和肌肉穩態、免疫系統功能的重要調節分子，其療效與正反饋通路相關，miRNA-31可以與上游調節劑發揮協同作用。miRNA-31在腫瘤中的作用不盡相同，在肺癌中，肺癌組織和血漿中miRNA-31的相對表達量均異常升高，但在合并遠處轉移和淋巴結受累時明顯下降；在肝癌中，miRNA-31在肝細胞癌組織中表達下調并與肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）患者的臨床分期直接相關；在胃癌中，miRNA-31的表達在胃癌組織和細胞系中顯著降低。在不同類型的腫瘤中可能發揮截然相反的作用，這種復雜性是由于其廣泛的分子靶點譜及其在各組織器官中的特異性表達所致。miRNA-31可與多種信號通路相互作用，包括大鼠肉瘤癌基因（rat sarcoma oncogene，RAS）/微管親和力調節酶（microtubule affinity-regu-lating kinase，MARK）、磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）和RB/E2F等信號通路，發揮不同的功能。如在尤因肉瘤中，miRNA-31作為腫瘤抑制因子，可以顯著促進細胞凋亡，并降低腫瘤細胞的侵襲能力。在肺癌中，miRNA-31通過靶向腫瘤抑制因子大腫瘤抑制激酶 2（large tumor suppressor kinase 2，LATS2）發揮致癌miRNA的作用；此外，miRNA-31本身還受表觀遺傳學及眾多轉錄因子的調控。總體而言，miRNA-31通過靶向與細胞增殖、凋亡、細胞分化和細胞運動有關的基因，調節多種細胞生長和發育過程。

2 miRNA-31與肺癌

初步統計數據顯示，2008—2012年中國肺癌的發病率約為54.66/100 000，居所有惡性腫瘤首位，主要病理類型包括非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）和小細胞肺癌，其中 NSCLC占80%，包括腺癌、鱗狀細胞癌和大細胞肺癌等類型。多數肺癌患者確診時已處于晚期，失去了手術治療的機會，預后較差，5年生存率僅為15%。檢測miRNA的表達水平可能是早期無創檢測腫瘤的有效手段。一項研究對基因和miRNA表達的微陣列數據進行分析，共包括34個正常對照樣品和32個NSCLC樣品的功能富集分析、miRNA基因調控網絡等全面的生物信息學分析，結果發現，與其他入選的miRNA相比，miRNA-31在miRNA基因調控網絡和內源競爭性內源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）網絡中顯示出較高的水平，可能在NSCLC的發病過程中發揮重要作用。聯合檢測miRNA-31和其他兩種已有報道與肺癌相關程度高的miRNA分子（miRNA-21和miRNA-let7），可提高肺癌診斷的準確度。越來越多的研究表明，miRNA-31是肺癌進展的重要調節劑。Edmonds等發現，miRNA-31通過調節肺上皮細胞的生長誘發肺腺癌，并確定RAS/MAPK信號轉導通路的6個負調節基因為miRNA-31的直接靶點。王生采用實時熒光定量逆轉錄聚合酶鏈反應（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）檢測40例NSCLC患者腫瘤組織及癌旁正常組織中miRNA-31的表達水平，結果發現，腫瘤組織中miRNA-31的相對表達量均高于癌旁正常組織；此外，NSCLC患者血漿中的miRNA-31也高于對照組；但miRNA-31的相對表達量與患者的性別、年齡、吸煙情況、腫塊大小、病理類型等均無相關性。

Drosha、Dicer是雙鏈RNA特異性核糖核酸內切酶。miRNA在基因組的不同部分轉錄時，通過Drosha酶加工成前體miRNA（pre-miRNA），premiRNA被轉運到細胞質中，再通過Dicer酶加工成miRNA的雙鏈形式。Szczyrek等根據Drosha、Dicer在多種腫瘤中均被破壞的結論，檢測了未經治療的肺癌患者中與Drosha、Dicer的mRNA互補的miRNA在血漿中的表達量，其中包括miRNA-31（miRNA-31可與mRNA結合），結果發現，miRNA-31在腫瘤細胞侵襲能力增強時表達降低。但肺腺癌患者的miRNA-31過表達，可能預示著患者生存率的下降。

耐藥和轉移是肺癌患者死亡的兩個重要原因。腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）是一組能夠自我更新、分化的腫瘤細胞，這些細胞被認為是腫瘤的起源細胞。CSC是肺癌患者耐藥復發和轉移的重要原因之一。侯春英發現，miRNA-31在正常肺組織、肺腺癌細胞和肺腺癌干細胞中的相對表達量明顯不同，miRNA-31可能具有靶向調控肺腺癌特別是肺腺癌CSC功能的作用，并通過雙熒光素酶實驗、實時RT-PCR和蛋白質印跡法等實驗證實，miRNA-31可以靶向并抑制多個原癌基因的表達，如ret、met、生長因子受體結合蛋白10（growth factor receptor-hound protein 10，GRB10）和磷脂酰肌醇-4-磷酸3-激酶催化亞基2型α（phosphatidylinositol-4-phosphate 3-kinase,catalytic subunit type 2 α，PIK3C2A），為抑制NSCLC的耐藥提供了新的研究思路。

3 miRNA-31與消化系統腫瘤

3.1 miRNA-31與肝癌

HCC是全球惡性腫瘤死亡的第三大主要原因。致病的危險因素主要包括乙型肝炎病毒感染或丙型肝炎病毒感染、酒精性肝病和非酒精性脂肪肝。HCC至今仍沒有有效的全身治療方法。miRNA-31在HCC組織中表達下調并與HCC患者的臨床分期直接相關。關于miRNA-31影響肝癌發生的機制，研究發現的miRNA-31的靶點包括組蛋白去乙?；福╤istone deacetylasese，HDAC）2和細胞周期蛋白依賴性激酶2（cyclin dependent kinase 2，CDK2）等，此外，miRNA-31也可通過Rho相關卷曲螺旋蛋白激酶1（rho associated coiled-coil forming protein kinase 1，ROCK1）/F-肌動蛋白通路觸發線粒體損傷抑制肝癌HepG2細胞凋亡和侵襲。miRNA-31自身受轉錄因子Sp1樣蛋白4（Sp1-like protein 4，KLF4）、多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1[poly（ADP-ribose）polymerase-1，PARP1]的直接調控。成熟的miRNA源自前體miRNA的5'臂或3'臂，并分別以-5p或-3p后綴表示。miRNA-31-5p過表達可抑制HCC細胞的生長、遷移和侵襲。Zhao等發現，Sp1是miRNA-31-5p的潛在靶點。也有研究表明，LINC01234/miRNA-31-5p/黑色素瘤抗 原 A3（melanoma-associated antigen A3，MAGEA3）信號通路可參與HCC的發生發展，MAGEA3表達上調通常表明肝癌患者的預后較差，miRNA-31-5p與MAGEA3的3'-UTR特異性結合可直接靶向MAGEA3并影響HCC的發生。

復發和轉移是肝癌患者預后不良的主要原因，如何降低肝癌患者的復發率成為臨床研究的關鍵。Zhang等發現，腫瘤啟動細胞（tumor initiating cell，TIC）或CSC負責維持腫瘤的生長并促進包括HCC在內的多種腫瘤的復發，HCC的TIC已通過多種干細胞表面標志物進行了分離和標記，如CD13、CD24、α2δ1等。miRNA-31-5p可以通過沉默ISL1負調控α2δ1和肝臟TIC的自我更新能力，從而抑制HCC的復發。因此，miRNA-31-5p可作為預防肝癌復發的治療靶點。過氧化物酶體生物 發 生 因 子 5（peroxisomal biogenesis factor 5，PEX5）作為過氧化物酶體基質蛋白在細胞間轉運的受體，是miRNA-31-5p的新靶點，可通過激活WNT/β-catenin信號轉導和同源重組來提高HCC的放射抵抗能力。

3.2 miRNA-31與胃癌

胃癌的病死率在世界范圍內，特別是發展中國家很高，居全球惡性腫瘤死亡原因的第二位。由于胃癌的早期癥狀不明顯，多數患者確診時已處于晚期，目前，胃癌尚無有效的治療方法。Wei等發現，miRNA-31在胃癌組織和細胞中表達降低，其異常表達可抑制胃癌細胞增殖并誘導其早期凋亡。HDAC2基因和RhoA蛋白是miRNA-31的靶點，其中RhoA是Rho家族的一個小GTP酶蛋白，其異常表達與胃癌的發生有關。RhoA在高表達miRNA-31的胃癌細胞中的表達降低；此外，Mann-Whitney U檢驗結果表明，miRNA-31表達降低與淋巴結轉移、TNM分期晚及淋巴管浸潤能力增強有關。因此，檢測miRNA-31的表達水平有助于胃癌的診斷與分期評估，其在患者血液中的表達與腫瘤的相關性仍有待進一步研究。

3.3 miRNA-31與大腸癌

大腸癌是胃腸道中常見的惡性腫瘤，早期癥狀不明顯，是嚴重威脅人類生命健康的惡性腫瘤之一。劉祥宇研究發現，miRNA-31與大腸癌的發生發展相關，miRNA-31-5p在大腸癌組織中的表達水平明顯高于癌旁組織，可作為潛在新的大腸癌診斷和治療的生物標志物。韋皓棠研究發現，結直腸癌患者糞便中的miRNA-31明顯高于健康者，有望為結直腸癌的篩查提供一種新的無創診斷方法。

新輔助放化療（neoadjuvant chemoradiotherapy，NCRT）后全直腸系膜切除術已成為局部晚期直腸癌（locally advanced rectal cancer，LARC）患者的標準治療方法。但多種患者對NCRT無反應，耽誤了手術的時機。因此，篩選NCRT預測性生物標志物是當前亟待解決的問題。Caramés等在福爾馬林固定石蠟包埋（formalin fixed paraffin embedding，FFPE）中測量了接受同步治療的LARC患者腫瘤組織中miRNA-31的表達水平，探討其與患者臨床特征的關系，結果發現，miRNA-31過表達顯著預示了不良的病理反應和較差的總生存率，因此，miRNA-31定量檢測可能成為一種新的預測LARC患者病理反應和預后的工具。

結腸分別來自胚胎中腸和后腸，右結腸和左結腸在解剖學和生理學特征上具有不同的特征。根據其解剖位置，位于右左結腸的腫瘤分別稱為右結腸癌（right colon cancer，RCC）和左結腸癌（left colon cancer，LCC）。越來越多的證據表明，RCC與LCC不僅在臨床表現及治療策略方面存在差異，分子機制也各不相同，有研究發現，miRNA-31與RCC的發生有關并與鼠類肉瘤病毒癌基因（Kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS）和鼠類肉瘤濾過性毒菌致癌同源體B1（V-rafmurine sarcoma viral oncogene homolog B1，BRAF）突變有關。此外，miRNA-31高表達患者具有更高的淋巴結轉移率和腫瘤特異性死亡率，預后較差。

4 miRNA-31與生殖系統腫瘤

4.1 miRNA-31與卵巢癌

漿液性上皮性卵巢癌（serous epithelial ovarian cancer，SEOC）是一種高度轉移性惡性腫瘤。Ibrahim等研究發現，與正常卵巢組織相比，SEOC組織miRNA的表達譜中有38個表達顯著失調的miRNA，其中有18個表達上調和20個表達下調的miRNA，表達下調的miRNA中包括miRNA-31。miRNA-31過表達可下調AFF1的表達，抑制SEOC細胞增殖及轉移。

4.2 miRNA-31與乳腺癌

乳腺癌發病率居女性惡性腫瘤首位，目前乳腺癌的治療方法很大程度上取決于雌激素受體（estrogen receptor，ER）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）和人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）的表達或臨床特征，如腫瘤大小、腫瘤等級和淋巴結轉移情況。盡管已有這些參數指導治療決策過程，但更精細化的生物標志物和治療策略的制訂對乳腺癌的治療仍至關重要。Zhao等的研究表明，敲除HDAC3基因可上調miRNA-31的表達，而根據HDAC3基因與乳腺癌的關聯性，推測miRNA-31的表達水平在乳腺癌的不同階段發揮著不同的作用。首先，高水平的miRNA-31通過抑制WNT信號通路拮抗劑來促進乳腺癌的發生。隨著病情的進展，miRNA-31的表達被表觀遺傳機制下調，導致乳腺癌轉移，但其分子機制尚需要進一步研究。該推測在Rasheed等的研究中被部分證實。miRNA-31通過靶向乳腺癌細胞中的GNA13基因來部分促進乳腺癌細胞的侵襲。miRNA-31表達缺失和GNA13表達上調可以作為乳腺癌進展的生物標志物。

三陰性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）是一種高侵襲性且耐藥亞型，與其他類型的乳腺癌患者相比，TNBC患者的預后最差，其特征是ER、PR和HER2的表達均為陰性。近年來，TNBC尚無有效的治療方法。目前治療乳腺癌的常規靶點是ER、PR或HER2，因此，尋找新的生物標志物及治療靶點至關重要。Shen等的研究發現，miRNA-31在TNBC中發揮抑制作用，miRNA-31過表達可促進細胞凋亡并抑制TNBC細胞增殖，與順鉑+紫杉醇共同作用后，腫瘤細胞增殖減少、凋亡增加，可增強TNBC細胞對順鉑+紫杉醇治療的敏感性，表明miRNA-31可成為治療TNBC的潛在靶點。

5 miRNA-31與其他惡性腫瘤

多項研究表明，miRNA-31還與B淋巴細胞白血病、膽管癌、惡性胸膜癌、視網膜母細胞瘤等均有相關性，其在B淋巴細胞白血病、視網膜母細胞瘤中表達明顯降低，表明miRNA-31在這些腫瘤中發揮抑癌因子的作用，而在膽管癌、宮頸癌、皮膚鱗狀細胞癌中表達明顯上調，說明其在這些腫瘤中發揮原癌基因的作用。此外，miRNA-31可調節惡性胸膜瘤對順鉑的敏感性。將miRNA-31作為靶點進行檢測及干預，可能為上述腫瘤的早期診斷及治療提供新思路。

6 小結與展望

miRNA的發現豐富了臨床對腫瘤的認識，尤其是近年發現miRNA-31在惡性腫瘤中表達異常，但由于其作用機制尚不清楚，生物學作用復雜，尚有待進一步研究。本文總結了miRNA-31的部分生物學功能和靶向基因以闡明miRNA-31的多種潛在機制。考慮到多數常見的腫瘤篩查方法在疾病早期無法準確篩查腫瘤，檢測血清和組織中miRNA-31的表達可能成為腫瘤診斷、預后及治療的有效靶點，為miRNA在腫瘤治療中的應用提供了廣闊的應用前景。但仍有許多問題尚待闡明，如miRNA-31在腫瘤中的具體調節機制尚未明確；鑒于miRNA-31既可作為原癌基因又可作為抑癌基因，如何基于miRNA-31生物學特性制訂精準化治療策略仍需探討。對上述問題的進一步研究有助于深入探討腫瘤的發生機制，促進腫瘤相關臨床診斷方法及新治療靶點的開發。