微小RNA與胃癌

田樹波，于健春，康維明，馬志強(qiáng)，葉 欣，曹戰(zhàn)江

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院基本外科，北京 100730

微小RNA與胃癌

田樹波，于健春，康維明，馬志強(qiáng)，葉 欣，曹戰(zhàn)江

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院基本外科，北京 100730

胃癌的發(fā)生是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。微小RNA(miRNA)分子可以調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等過程，并對胃癌的發(fā)生、發(fā)展發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。近年來，miRNA與胃癌的相關(guān)性研究不斷深入，從miRNA表達(dá)譜研究、miRNA與表觀遺傳相互調(diào)控及幽門螺桿菌感染相關(guān)miRNA等方面揭示了miRNA在胃癌發(fā)生發(fā)展中的作用。miRNA在血液中有高穩(wěn)定性，循環(huán)miRNA無創(chuàng)診斷胃癌有著廣闊的臨床應(yīng)用前景。

微小RNA;胃癌;表觀遺傳

Acta Acad Med Sin，2014，36(2)：214-217

胃癌是我國常見的消化道腫瘤，其惡性程度較高，預(yù)后差。早期診斷、早期治療是提高患者生存質(zhì)量、降低病死率的唯一途徑。胃鏡加病理活檢是目前公認(rèn)的最有效的胃癌檢出方法。血清腫瘤標(biāo)志物檢測方便、容易接受，是目前常用的檢測指標(biāo)。但是由于常用的癌胚抗原等腫瘤標(biāo)志物敏感性及特異性較差，所以急需尋找胃癌敏感的分子標(biāo)志物［1］。微小RNA(microRNA，miRNA)是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，它們在動植物中參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控［2］。現(xiàn)在已經(jīng)明確每個(gè)miRNA可以有多個(gè)靶基因，而一個(gè)靶基因也可以受控于多個(gè)miRAN，這種復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)使miRNA和基因的關(guān)系密切聯(lián)系在一起［3］。近年研究表明，miRNA可穩(wěn)定存在于血漿等體液中，有可能作為一種新的生物標(biāo)志物用于臨床，有助于診斷疾病或判斷疾病預(yù)后［4］。

miRNA在調(diào)節(jié)基因功能方面發(fā)揮重要作用，其幾乎參與到生物體的各個(gè)過程，如細(xì)胞增殖、凋亡、分化、代謝和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，同時(shí)，其與腫瘤的形成亦有較大的關(guān)系。miRNA在胃癌組織中表達(dá)譜與正常組織有較大差異，其在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中涉及表觀遺傳學(xué)等多方面。同時(shí)，血漿游離miRNA亦是近年研究的熱點(diǎn)。

miRNA在胃癌的表達(dá)譜

基因高通量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，使對miRNA有了更深層次的認(rèn)識。不同的腫瘤其miRNA的表達(dá)譜不同，腫瘤組織與相對應(yīng)的正常組織表達(dá)譜也不同，由此可以區(qū)別不同腫瘤的胚胎起源。腫瘤發(fā)展的不同階段其miRNA的表達(dá)譜亦不相同。孫鐵為等［5］采用基因芯片技術(shù)檢測了52例胃癌組織、7例癌旁正常胃組織的miRNA的表達(dá)，經(jīng)分析，表達(dá)有差異的miRNA共54個(gè)，其中有23個(gè)miRNA上調(diào)，如miR-21、miR-30b等;31個(gè)miRNA下調(diào)，如miR-429、miR-200等。王霖沛等［6］分析了72例胃癌組織及其相應(yīng)胃上皮組織標(biāo)本，同樣采用微陣列技術(shù)檢測胃癌miRNA表達(dá)譜，結(jié)果顯示與胃正常上皮組織相比，胃癌中表達(dá)上調(diào)超過2倍的miRNA有7個(gè)，分別為miR-374b、miR-Plus-E1212、miR-338-5p、miR-297、miR-135b、miR-18a，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;表達(dá)下調(diào)超過2倍的miRNA有9個(gè)，分別為miR-29b-2、miR-1260、miRPlus-E1241、miR-S1-5p、miR-148a、miR-29c、miR-647、miR-196b、ebv-miR-BART5，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Brenner等［7］分析了1995至2005年45例行胃癌根治術(shù)的患者，均未行術(shù)前及術(shù)后的化療，術(shù)后觀察36個(gè)月后將這些患者分為兩組，胃癌復(fù)發(fā)的患者 (預(yù)后差組，14例，占31%)和未復(fù)發(fā)的患者 (預(yù)后好組，31例，占69%)。胃癌組織樣本分別用福爾馬林固定及石蠟包埋后提取總的RNA，用miRNA微陣列技術(shù)測定各個(gè)樣本的miRNA表達(dá)水平，分析后顯示3條miRNA，分別為miR-451、miR-199a-3p和miR-195，在兩組患者中表達(dá)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且高表達(dá)的miRNA與較差的腫瘤預(yù)后明顯相關(guān)。其中，miR-451對于預(yù)測良好的結(jié)局最具有意義。另有研究表明，miRNA的表達(dá)在不同病理類型的胃癌中差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，腸型胃癌與彌漫型胃癌其miRNA表達(dá)譜亦不相同。聚類分析表明，8條RNA包括miR-100、miR-143和miR-145等在彌漫型胃癌中明顯上調(diào)，而miR-202、miR-373、miR-494和miR-498在腸型胃癌中明顯上調(diào)［8］。表明胃癌相對于癌旁正常組織存在差異表達(dá)的miRNA，而這些miRNA可能參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展。當(dāng)然，miRNA芯片實(shí)驗(yàn)中也有可能存在誤差，這是因?yàn)樵跇颖镜氖占⒈４?、提取、芯片雜交等諸多過程中，容易受到外界因素的影響，會出現(xiàn)RNA的降解或污染，以致于不同的實(shí)驗(yàn)組分析miRNA表達(dá)譜中有所不同。miRNA參與腫瘤發(fā)生的很多階段，且不如蛋白標(biāo)志物那樣穩(wěn)定，對miRNA更準(zhǔn)確的測定尚需更敏感、可靠的技術(shù)。

miRNA與表觀遺傳的相互調(diào)控在胃癌發(fā)生發(fā)展中的應(yīng)用

DNA甲基化和組蛋白修飾等表觀遺傳機(jī)制是胃癌發(fā)生發(fā)展的重要原因，表觀遺傳是指DNA序列不發(fā)生變化而基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變，最重要的是CpG島甲基化所致抑癌基因轉(zhuǎn)錄失活和N端結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄后修飾使DNA甲基化和組蛋白修飾。miRNA在基因表達(dá)的遺傳學(xué)調(diào)控中發(fā)揮重要作用，而表觀遺傳在調(diào)控miRNA的表達(dá)中同樣發(fā)揮重要作用，二者之間相互作用調(diào)控胃癌的發(fā)生。

Tsukamoto等［9］證實(shí)在胃癌細(xì)胞系NUGC3中加入DNA甲基化抑制劑和 (或)組蛋白乙?；种苿?，可通過恢復(fù)miRNA-375的表達(dá)進(jìn)而抑制細(xì)胞的增殖，提示表觀遺傳學(xué)可能參與miRNA-375的表達(dá)調(diào)控。Li等［10］研究miRNA-338-3p和表觀遺傳相互調(diào)控對胃癌的發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)用微陣列技術(shù)檢測了胃癌組織與相應(yīng)癌旁正常組織中的miRNA表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)miRNA-338-3p在胃癌組織中低表達(dá)，且與胃癌的臨床病理類型密切相關(guān)，低表達(dá)預(yù)示著胃癌的分期越晚，越有可能出現(xiàn)淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移;應(yīng)用5-氮雜胞嘧啶處理后引起miRNA明顯的去甲基化，miR-338-3p水平升高，結(jié)果顯示腫瘤細(xì)胞恢復(fù)miR-338-3p表達(dá)后，可明顯抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲，從而證實(shí)miR-338-3p在胃癌中發(fā)揮抑制因子的作用，甲基化狀態(tài)的miR-338-3p可作為胃癌潛在的診斷分子。

miRNA表達(dá)水平的差異常意味著腫瘤的發(fā)生，而miRNA的沉默表達(dá)與CpG島的甲基化有關(guān)。Suzuki等［11］的研究顯示miR-34b和miR-34c在胃癌中為表觀遺傳沉默狀態(tài)，主要原因是miR-34b/c臨近CpG島的甲基化，同樣在胃癌細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)中也能觀察到這種現(xiàn)象，而幽門螺桿菌表達(dá)陰性的正常胃黏膜組織未發(fā)現(xiàn)這種甲基化，當(dāng)把miR-34b和miR-34c的前體轉(zhuǎn)染至胃癌細(xì)胞中，可以明顯抑制腫瘤細(xì)胞的生長和改變基因的表達(dá)譜。因此，甲基化的 miR-34b/c有可能作為一個(gè)有前景的分子標(biāo)志物，恢復(fù)其表達(dá)可以作為一個(gè)有效的治療腫瘤的方法。

幽門螺桿菌與miRNA

幽門螺桿菌 (Helicobacter pylori，HP)感染是胃癌發(fā)病的主要原因［12］，miRNA同樣被證實(shí)與胃癌的發(fā)生有關(guān)系。HP感染可以影響腫瘤相關(guān)miRNA的表達(dá)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胃癌中與HP感染相關(guān)的miRNA大致可分為上調(diào)和下調(diào)兩類。上調(diào)的如miR-21、miR-146a、miR-155等，下調(diào)的有l(wèi)et-7家族、miR-31/32、miR-101等。Xiao等［13］研究顯示，HP感染通過核轉(zhuǎn)錄因子-κB和促進(jìn)轉(zhuǎn)錄激活蛋白-1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促使胃黏膜上皮的miR-155水平上調(diào)，同樣，miR-155下調(diào)白介素-8和生長相關(guān)癌基因-α的釋放。所以，miR-155可能是作為HP感染過程中免疫應(yīng)答的媒介。

Liu等［14］研究表明，HP感染胃上皮細(xì)胞后能夠誘導(dǎo)miR-146a的表達(dá)，實(shí)驗(yàn)用HP重組蛋白、全菌蛋白、培養(yǎng)上清及HP感染相關(guān)炎性細(xì)胞因子刺激胃上皮細(xì)胞，結(jié)果顯示炎性因子白介素-8、腫瘤壞死因子-α、白介素-1β能夠刺激胃上皮細(xì)胞miR-146a的表達(dá)，而miR-146a啟動子熒光素酶實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HP感染過程中，核轉(zhuǎn)錄因子-κB在miR-146a的誘導(dǎo)表達(dá)中發(fā)揮重要的作用。所以，miR-146a可以視為一類新的負(fù)反饋因子，參與HP感染的炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)過程。miRNA在HP感染的起始和進(jìn)展過程中發(fā)揮著重要的作用，但是，HP導(dǎo)致胃炎進(jìn)而導(dǎo)致胃癌發(fā)生的機(jī)制仍不明確，需要更深入的研究來明確此機(jī)制。

循環(huán)miRNA與胃癌的診斷

miRNA分子同已知的循環(huán)核酸 (DNA和RNA)一樣，廣泛存在于正常人和不同患者血清和血漿中，并且隨著生理狀況、疾病的種類和病程的不同，miRNA分子在血清和血漿中存在的數(shù)量和種類也不相同。目前的觀點(diǎn)認(rèn)為，循環(huán)miRNA主要來自凋亡的細(xì)胞、細(xì)胞釋放的miRNA入血以及循環(huán)細(xì)胞的裂解。血液中的miRNA分子有著良好的穩(wěn)定性，采用常規(guī)的實(shí)時(shí)定量PCR方法即可測到。循環(huán)miRNA在生物體中有重要的作用，其有希望作為良好的腫瘤標(biāo)志物，而理想的循環(huán)miRNA標(biāo)志物應(yīng)在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)。

Li等［15］應(yīng)用常規(guī)的實(shí)時(shí)定量PCR方法，檢測了30例早期胃癌術(shù)前、術(shù)后和70例正常健康人的血液miRNA-199a-3p的表達(dá)，結(jié)果表明早期胃癌患者血液miRNA-199a-3p的表達(dá)量明顯高于正常人及處于癌前病變的患者，而術(shù)后與術(shù)前相比，miRNA-199a-3p的表達(dá)量明顯下降，其在血漿中的表達(dá)量與腫瘤侵犯的程度無關(guān)，血漿中miRNA-199a-3p表達(dá)預(yù)測早期胃癌的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為76%、74%和75%。由此，血漿miRNA-199a-3p可以作為診斷早期胃癌的一個(gè)新型的標(biāo)志物。Komatsu等［16］回顧性分析了2008至2009年行手術(shù)治療的69例胃癌患者血漿的miRNA濃度和預(yù)后之間的關(guān)系，血清miRNA主要檢測的是 miR-17-5p、miR-21、miR-106a和 miR-106b，結(jié)果表明血漿miR-21的高濃度和miR-106a的低濃度與術(shù)后患者低生存率明顯相關(guān)，而血漿miR-17-5p和miR-106b的濃度與胃癌的預(yù)后無相關(guān)性。術(shù)前檢測血漿miR-21高濃度的胃癌患者提示其發(fā)生血管轉(zhuǎn)移的可能性大，多因素分析提示，血漿miR-21濃度是胃癌的獨(dú)立預(yù)后因素。Liu等［17］采取20例胃癌患者的血漿為研究組，另采取20例年齡、性別相似的無腫瘤患者的血漿作為對照組，對兩組樣品首先采用Solexa全基因測序方法檢測血液表達(dá)的miRNA，結(jié)果表明相對于對照組，胃癌患者血漿19種miRNA明顯上調(diào)，常規(guī)的實(shí)時(shí)定量PCR進(jìn)一步對上調(diào)的miRNA分析，提示5種 miRNA(miR-1、miR-20a、miR-27a、miR-34和miR-423-5p)可以作為胃癌診斷的生物標(biāo)志物，且和腫瘤的分期相關(guān)，另外，診斷分析結(jié)果顯示，5種miRNA聯(lián)合描繪的受試者工作特征曲線下面積為0．879，明顯高于其他的蛋白標(biāo)記物如癌胚抗原 (0．503)和糖類抗原19-9(0．600)，表明miRNA聯(lián)合檢測對于診斷胃癌的準(zhǔn)確性更高，相對于傳統(tǒng)的蛋白分子標(biāo)志物，miRNA也有著明顯的優(yōu)勢。以上研究主要集中在miRNA分子用于胃癌的診斷方面，其已經(jīng)顯示了良好的應(yīng)用前景。miRNA標(biāo)志物將成為疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)基因標(biāo)志物、蛋白標(biāo)志物和代謝物標(biāo)志物中的結(jié)合點(diǎn)，可以更好地認(rèn)識腫瘤發(fā)生機(jī)制，從而提供腫瘤診斷的組合生物標(biāo)志物。隨著循環(huán)miRNA檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)化和機(jī)制的逐漸闡明，循環(huán)miRNA將有更廣闊的應(yīng)用前景。

綜上，隨著研究的不斷深入，越來越多的miRNA分子被發(fā)現(xiàn)。在胃癌的形成和發(fā)展過程中，人們逐漸認(rèn)識到miRAN癌基因、抑癌基因及與胃癌發(fā)生、發(fā)展的作用。miRNA可以調(diào)控多個(gè)基因的表達(dá)，一個(gè)基因同樣受多個(gè)miRNA的調(diào)節(jié)，他們之間是“多對多”的關(guān)系。雖然miRNA的研究有了較大的進(jìn)展，但仍有很多領(lǐng)域未被認(rèn)識，例如更準(zhǔn)確預(yù)測靶基因的方法、miRNA控制靶基因蛋白的過程等，這些在胃癌和正常組織中表達(dá)有差異的miRNA可能成為臨床上有效的靶點(diǎn)。敲除致癌的miRNA或者補(bǔ)充抑癌的miRNA使之高表達(dá)都可以發(fā)揮抑制腫瘤生長的作用，相信隨著胃癌特異性的miRNA的靶基因及其調(diào)控機(jī)制的進(jìn)一步明確，可以利用更特異的miRNA發(fā)現(xiàn)胃癌、指導(dǎo)胃癌的治療。

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MicroRNA and Gastric Cancer

TIAN Shu-bo，YU Jian-chun，KANG Wei-ming，MA Zhi-qiang，YE Xin，CAO Zhan-jiang

Department of General Surgery，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

YU Jian-chun Tel：010-69152213，E-mail：yu-jch@163．com

Gastric cancer is caused by the interaction of genetic and environmental factors．MicroRNA(miRNA)is involved in many cellular processes including proliferation，differentiation，and apoptosis and plays an important role in pathogenesis of gastric cancer，as demonstrated in many recent studies from perspectives including miRNA profiling，reciprocal modulation between epigenetic and miRNA，and Helicobacter pylori infection．MiRNA is highly stabe in blood，and therefore non-invasive diagnosis of gastric cancer using circulating miRNA may be promising．

microRNA;gastric cancer;epigenetic

于健春 電話：010-69152213，電子郵件：yu-jch@163．com

R604

A

1000-503X(2014)02-0214-04

10．3881/j．issn．1000-503X．2014．02．020

北京市自然科學(xué)基金 (7132209)Supported by Beijing Municipal Natural Sciences Foundation(7132209)

2013-12-13)

·綜 述·