肺癌相關微小RNA 表達水平及作用機制的研究進展

高冰，陳駿，周歡，程曄，宋金成，周金平，李秀華

大連醫科大學附屬第二醫院胸部腫瘤1科，遼寧 大連 116000

肺癌是常見的惡性腫瘤之一，據世界衛生組織統計，2018年全球新增1800余萬例惡性腫瘤患者，并有960余萬例患者死于惡性腫瘤，其中，肺癌的發病率和病死率居于首位。根據國家癌癥中心數據，2015年中國新增惡性腫瘤患者約4000萬例，并有2300余萬例死于惡性腫瘤，可見肺癌已成為嚴重危害人類健康的重要問題。惡性程度高、治療效果欠佳是一直困擾醫療界的難題，那么肺癌的早期診斷及預后的準確評估顯得尤為重要。近年來，微小RNA（microRNA，miRNA）的相關研究日益受到關注，其異常表達在腫瘤的增殖、分化及凋亡中起到重要的調節作用。

1 miRNA與腫瘤

miRNA是一組長21～25個核苷酸的非編碼小分子RNA，通過5'端核苷酸種子序列與其互補的目標mRNA的3'端匹配序列相結合，誘導RNA降解，調節細胞的增殖、分化及凋亡過程。研究顯示，miRNA的異常表達與腫瘤的發生、侵襲及轉移等生物學行為密切相關，參與腫瘤細胞生命活動的調控，從而發揮促癌或抑癌作用。

2 肺癌相關miRNA 的表達水平及作用機制

2.1 抑癌作用miRNA 的表達水平及作用機制

2.1.1 miRNA-135a 與肺癌 Zhou等發現miRNA-135a在非小細胞肺癌組織中的表達水平較低，而胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）和磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）的表達水平均高于鄰近正常組織；體外實驗結果顯示，與空白組相比，miRNA-135a模擬組細胞的增殖、遷移和侵襲能力均受到抑制，蛋白表達水平降低，細胞凋亡能力增強，說明miRNA-135a通過IGF-1/PI3K信號通路促進細胞凋亡，抑制細胞的增殖、遷移、侵襲和腫瘤血管生成。另外，Zhang和Wang的研究結果表明miRNA-135a過表達促進了肺癌細胞株的存活、遷移和侵襲，抑制了細胞凋亡，通過上調Ras相關的C3肉毒素底物 1（Ras-related C3 botulinum toxin substate 1，RAC1）基因的表達水平，使非小細胞肺癌細胞株對吉非替尼產生耐藥性。因此，miRNA-135a可促進細胞凋亡，影響腫瘤的發生、發展。

2.1.2 miRNA-126與肺癌 miRNA-126可抑制腫瘤的增殖和侵襲能力。Liu等發現miRNA-126通過調節靶基因細胞表面CC類趨化因子受體1（CC motif chemokine receptor 1，CCR1）的表達而發揮作用，過表達CCR1可以減弱miRNA-126-3p對非小細胞肺癌細胞生長、遷移和侵襲的抑制作用，而敲除CCR1能夠促進miRNA-126-3p對非小細胞肺癌細胞進程的抑制作用。Zhu等的研究結果表明，miRNA-126能夠對血管內皮細胞生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和 PI3K等信號通路進行調節，抑制腫瘤細胞的增殖及侵襲能力，一定程度上還可以增加化療藥物的敏感性。因此，miRNA-126可通過多種方式負性調控肺癌的發生、發展，在未來靶向治療及精準治療中具有重大的應用潛力。

2.1.3 miRNA-218與肺癌 miRNA-218作為抑癌基因，在多種惡性腫瘤的分化及凋亡等過程中發揮至關重要的作用。Yang等發現miRNA-218在肺癌組織中的表達明顯下調，并通過直接靶向白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）受體和 Janus激酶 3（Janus kinase 3，JAK3）基因mRNA的3'端來負調控IL-6受體和JAK3基因的表達，減弱細胞的增殖及侵襲能力，抑制腫瘤生長。Xie等的研究發現miRNA-218表達的上調可以改變細胞周期，誘導細胞凋亡，通過靶向核心結合因子α1（core binding factor alpha 1，CBFα1，也稱RunX2）調控非小細胞肺癌對順鉑的化學敏感性，為臨床提高化療效果提供參考。

2.1.4 miRNA-206與肺癌 miRNA-206作為抑癌基因，在結直腸癌、腎癌和乳腺癌中均異常表達，在非小細胞肺癌中則與腫瘤的浸潤、轉移密切相關。Liao和Peng發現miRNA-206在肺癌細胞中的表達下調，且通過負調控冠蛋白1C（coronin 1C，CORO1C）基因的表達從而抑制腫瘤細胞的增殖、遷移及侵襲，為臨床靶向治療提供了新的思路。Watt等發現在肺腺癌細胞中，miRNA-206通過限制自分泌轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的產生，抑制 Smad3蛋白的表達水平，從而抑制腫瘤生長。

2.1.5 miRNA-125與肺癌 miRNA-125通過抑制表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）及其下游參與EGFR信號通路的基因的表達，從而抑制肺癌細胞的侵襲和遷移。Amri等發現miRNA-125的表達水平與EGFR靶向藥物耐藥密切相關，認為miRNA-125可以降低EGFR相關miRNA的表達水平，并呈時間依賴性，可抑制細胞的增殖及自發凋亡過程，從而克服EGFR靶向藥物耐藥，提示miRNA-125可能成為肺癌的潛在治療佐劑。Zhong等還發現miRNA-125可以直接與信號轉導和轉錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）的3'非翻譯區結合，過表達的miRNA-125可以明顯抑制STAT3蛋白的表達，從而使肺癌組織中miRNA-125的表達水平低于正常組織，提示上調miRNA-125的表達可明顯降低肺癌細胞的存活、增殖及侵襲能力，促進肺癌細胞凋亡。

2.2 促癌作用miRNA 的表達水平及作用機制

2.2.1 miRNA-21與肺癌 miRNA-21是第一個被鑒定的致癌基因。有研究表明，miRNA-21表達水平的升高可增強腫瘤細胞的侵襲和遷移能力，影響TGF-β的表達，促進上皮-間充質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT）的發生。miRNA-21通過調節WNT、JAK/STAT和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路等，持續激活STAT3，誘導腫瘤發生、發展。Xue等發現miRNA-21和miRNA-155有約30%的預測靶基因相同，通過下調細胞因子信號轉導抑制蛋白1（suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1）、細胞因子信號傳導抑制蛋白6（suppressor of cytokine signaling 6，SOCS6）和人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因（phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN）的表達可以促進非小細胞肺癌的發展，拮抗miRNA-21和miRNA-155可有效抑制非小細胞肺癌動物模型腫瘤的進展。總之，miRNA-21在腫瘤的發生、發展過程中起到重要作用，在臨床治療中具有重要價值。

2.2.2 miRNA-182與肺癌 miRNA-182在多種腫瘤中均存在差異性表達，miRNA182表達的上調可以增強腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲及轉移能力。Li等的研究表明miRNA-182的表達與腫瘤的生物學行為有關，在轉移活性高的細胞株中，miRNA-182啟動子的甲基化程度高，去甲基化后miRNA-182的表達水平升高，促進了腫瘤細胞的增殖、侵襲及轉移。另有研究證實，miRNA-182可直接調控程序性死亡受體4（programmed cell death 4，PDCD4，也稱PD-4）、F框/WD重復域蛋白7（F-box and WD repeat domain containing 7，FBXW7）和 F框/WD重復域蛋白11（F-boxand WD repeat domain containing 11，FBXW11）的表達水平，從而促進肺腺癌細胞的增殖。代謝組學分析數據顯示，miRNA-182表達的上調可促進糖代謝，并影響乳酸的釋放，且與缺氧誘導因子1α（hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α）表達的上調有關，可增強腫瘤細胞的增殖能力。

3 miRNA 與肺癌早期診斷及預后的關系

miRNA在組織和血液中表達穩定，不易降解，在不同組織中的表達水平不同，其表達水平直接影響著肺癌的早期診斷及預后情況。Singh等比較了肺腺癌、肺鱗狀細胞癌和健康對照者外周血中miRNA的表達水平，發現miRNA-2114、miRNA-449c在肺腺癌中的表達上調，miRNA-2115在肺鱗狀細胞癌中的表達上調，并在肺癌細胞株中得到證實，提示miRNA的差異性表達可用于肺癌的準確診斷。Kumar等發現在印度人群中，肺鱗狀細胞癌中miRNA-375、miRNA-10b-5p的表達水平明顯降低，miRNA-320a、miRNA-25-3p和 miRNA-148a-3p的表達水平均與腫瘤分期有關，而miRNA的表達水平與治療效果無關，提示差異性表達的miRNA對非小細胞肺癌的診斷及預后具有重要作用。Zhang等從基因表達綜合數據庫（gene expession omnibus，GEO）和癌癥基因組圖譜（the cancer genome atlas，TCGA）數據庫下載miRNA的表達譜，對腫瘤組織及正常組織中差異性表達的miRNA進行功能富集和生存分析，利用實時定量聚合酶鏈反應對關鍵miRNA進行驗證及統計學分析，發現miRNA-21-5p、miRNA-31-5p與非小細胞肺癌的預后有關；多因素Logistic回歸分析結果提示 miRNA-21-5p、miRNA-193-3p、miRNA-210-3p、miRNA-31-5p可用于非小細胞肺癌的診斷，提示上述miRNA可能成為非小細胞肺癌重要的生物標志物和診斷靶點。

4 小結與展望

近年來，隨著科技的進步及醫療水平的發展，miRNA越來越受到醫學界的關注，肺癌領域相繼發現了許多差異性表達的miRNA，包括抑癌基因和致癌基因，通過參與多個信號通路轉導過程調節腫瘤細胞的生長，影響腫瘤細胞的增殖、分化、凋亡和轉移過程，而且差異性表達的miRNA與肺癌的早期診斷及預后情況密切相關，直接影響著肺癌患者的總生存情況。但是，miRNA種類繁多，作用機制復雜，現階段miRNA的自我調節機制及其在腫瘤發生、發展過程中的具體作用途徑仍不明確，需要進一步探究；肺癌相關特異性miRNA仍未確定，若作為早期診斷及靶向治療的標志物仍需大量檢測及大樣本的數據支持。總之，miRNA的應用前景非常樂觀，相信隨著研究的深入，miRNA有望成為肺癌早期診斷的分子標志物及靶向治療的重要靶點，在精準治療及預后方面發揮重要作用。