miR-31在結(jié)腸癌中的研究進(jìn)展

楊碧蘭 尹 艷綜述 鐘 軍 劉麗娟審校

·綜述與講座·

miR-31在結(jié)腸癌中的研究進(jìn)展

楊碧蘭 尹 艷綜述 鐘 軍 劉麗娟審校

miR-31；結(jié)腸癌；腫瘤發(fā)生

2013美國癌癥學(xué)會公布最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：結(jié)腸癌發(fā)病率、死亡率均居惡性腫瘤第三位[1]。結(jié)腸癌患者如能早期發(fā)現(xiàn)，經(jīng)手術(shù)治療效果較好。然而結(jié)腸癌患者確診時往往已是中晚期。因此，尋找與結(jié)腸癌診斷、分期及預(yù)后相關(guān)的生物學(xué)分子具有重要的意義。

miRNA自1993年首次被發(fā)現(xiàn)以來，一直廣受人們的關(guān)注。miRNA是一類廣泛存在于動植物體內(nèi)的非編碼小RNA，主要參與基因轉(zhuǎn)錄水平后調(diào)控，通過與其目標(biāo)mRNA分子的3’端非編碼區(qū)域(3’-untranslated region，3’UTR)互補匹配降解靶mRNA或抑制其翻譯，從而調(diào)控細(xì)胞生長、分化和凋亡等多種生命過程[2]。研究發(fā)現(xiàn)miRNA在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中具有重要的地位。

1 miRNA與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

miRNA雖只約占人類基因組的1%，卻能調(diào)控30%～60%的人類基因[3-4]，因此miRNA不但能參與許多正常生命程序的調(diào)控，對腫瘤的調(diào)控可能也具有重要的意義。隨著基因芯片、PCR等實驗技術(shù)的成熟，研究人員已發(fā)現(xiàn)多種miRNA在腫瘤組織及其癌旁正常組織間存在差異性表達(dá)。某些miRNA在腫瘤中高表達(dá)，可通過負(fù)性調(diào)節(jié)相應(yīng)抑癌基因或調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等過程來促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。相反，那些低表達(dá)的miRNA則可通過降低對癌基因的抑制作用而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[5-6]。如，結(jié)腸癌及復(fù)發(fā)癌組織中高表達(dá)的miR-21能通過降解PDCD4(程序性細(xì)胞凋亡因子4)相關(guān)mRNA，導(dǎo)致PDCD4低表達(dá)，從而增加腫瘤細(xì)胞的侵襲性，進(jìn)而影響結(jié)腸癌預(yù)后[7]；結(jié)腸癌組織中高表達(dá)的miR-27a起著致癌基因的作用，能明顯提高癌細(xì)胞的增殖和侵襲力[8]；結(jié)腸癌發(fā)生肝轉(zhuǎn)移與低表達(dá)miR-200降低了對EMT(上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化)相關(guān)信號通路的調(diào)控有關(guān)[9]；高表達(dá)miR-153能從多方面促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)展進(jìn)程，提高癌細(xì)胞的侵襲力[10]。因此，miRNA與腫瘤發(fā)生、發(fā)展間存在密切的聯(lián)系，通過對不同臨床分期、不同病理特征的結(jié)腸癌miRNA表達(dá)譜的研究，有望可以發(fā)現(xiàn)與結(jié)腸癌診斷、分期及預(yù)后相關(guān)的標(biāo)志性miRNA。

2 miR-31與結(jié)腸癌的關(guān)系

2.1 miR-31具有促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞生長的潛能

miR-31自在HeLa細(xì)胞中首次被識別以來，已成為近來研究比較多的與結(jié)腸癌相關(guān)miRNA，其位于9p21.3上。目前miR-31已被發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤組織中存在異常表達(dá)，包括結(jié)腸癌[11]、頭頸部腫瘤[12]、肺癌[13]、卵巢癌[14]、神經(jīng)膠質(zhì)瘤[15]以及尤文氏肉瘤等[16]。

miR-31在結(jié)腸癌組織中明顯高表達(dá)，能調(diào)節(jié)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移及浸潤等過程，促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)展進(jìn)程。Olaru等[17]在分析比較慢性炎癥性腸病與腸黏膜正?；颊咧衜iR-31表達(dá)時，發(fā)現(xiàn)在由正常腸黏膜向炎癥性腸病再向炎癥性腸病相關(guān)腫瘤演變的過程中，miR-31呈逐步增高的趨勢，且在炎癥性腸病相關(guān)結(jié)腸癌中表達(dá)最高，提示miR-31也許能夠啟動腫瘤的發(fā)生，并促進(jìn)其發(fā)展。Cekaite等[18]分別采用芯片篩查及qRT-PCR(熒光定量PCR)技術(shù)驗證發(fā)現(xiàn)，miR-31在結(jié)腸癌組織中表達(dá)要明顯高于癌旁正常組織，緊接著將miR-31抑制劑(anti-miR-31)轉(zhuǎn)染至HCT-116細(xì)胞株，觀察到anti-miR-31組較對照組細(xì)胞凋亡率明顯增加，細(xì)胞的增殖受到抑制。進(jìn)一步研究[19]將miR-31前體(pre-miR-31)轉(zhuǎn)染至SW480、DLD-1細(xì)胞株中，在體內(nèi)實驗中，觀察到miR-31除了能促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、浸潤及轉(zhuǎn)移外，還能影響細(xì)胞周期；體外實驗也顯示miR-31可促進(jìn)癌細(xì)胞的生長、轉(zhuǎn)移。

miR-31不僅能夠促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的生長，還與臨床病理分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、預(yù)后等相關(guān)。Bandres等[20]除了發(fā)現(xiàn)miR-31在結(jié)腸癌中高表達(dá)外，還發(fā)現(xiàn)Ⅳ期結(jié)腸癌組織中miR-31的表達(dá)要明顯高于Ⅱ期。Wang等[21]發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌組織中高表達(dá)的miR-31與TNM分期及浸潤深度有關(guān)，提出miR-31在結(jié)腸癌發(fā)生與惡性程度演變過程中具有重要的地位。進(jìn)一步研究[19]也表明結(jié)腸癌中miR-31與T分期、淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移之間有密切聯(lián)系，與未發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者相比，發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者的癌組織中miR-31的表達(dá)明顯增高；癌組織中miR-31高表達(dá)的患者預(yù)后較差，miR-31表達(dá)越高，其總生存期越短。

2.2 miR-31調(diào)節(jié)多個靶基因

miRNA的功能特征主要依賴于靶基因。由于哺乳動物miRNA與靶mRNA配對的不精確性，每個miRNA可以有數(shù)百個靶mRNA；若干個miRNA可以共有一個靶mRNA，由此形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)調(diào)控功能基因的表達(dá)。Wang[21]等利用miRGen[22]預(yù)測miR-31的靶基因可能包括BAP1、HIF1AN、MAPK、RAB14、RAB6B、RASA1、DICER1等，這些都屬于一類抑癌基因或具有抑癌作用的基因編碼蛋白。

相關(guān)研究已論證了在結(jié)腸癌中，miR-31可靶向調(diào)控FIH1、SATB2、RASA1、TIAM1、RhoBTB1基因或蛋白。低氧誘導(dǎo)因子1(HIF1)主要是促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞血管新生，F(xiàn)IH1作為HIF1的主要抑制因子，有研究稱FIH1在結(jié)腸癌組織中明顯低表達(dá)，而且與腫瘤T分期相關(guān)[23]，更有人指出miR-31可負(fù)性調(diào)節(jié)FIH1，其通過構(gòu)建FIH1基因3’UTR熒光素酶載體，發(fā)現(xiàn)HCT-116細(xì)胞轉(zhuǎn)染了miR-31后，F(xiàn)IH1 3’UTR熒光素酶活性顯著降低，并在Western blotting中進(jìn)一步得到驗證[17]。SATB2指的是特異AT序列結(jié)合蛋白2，其在結(jié)腸癌組織中明顯低表達(dá)，對146例結(jié)腸癌組織進(jìn)行免疫組織化學(xué)分析，結(jié)果顯示低表達(dá)的SATB2與患者不良預(yù)后、腫瘤浸潤、淋巴結(jié)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、Dukes’分期有極其密切的關(guān)系[24]。Yang等[19]利用熒光素酶、miR-31轉(zhuǎn)染、Western blotting等技術(shù)，證實miR-31可直接調(diào)控SATB2基因及其蛋白的表達(dá)，上調(diào)SATB2水平可減弱miR-31促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移的作用。RASA1是RAS信號通路的失活因子，是一個重要的腫瘤抑制因子。Sun等[25]應(yīng)用慢病毒將pre-miR-31和anti-pre-31分別轉(zhuǎn)染至HT-29細(xì)胞株，并分別設(shè)置了對照組，轉(zhuǎn)染成功后檢測RASA1的表達(dá)，可見pre-miR-31組的表達(dá)顯著性下降，而anti-miR-31組卻大大地提高，表明miR-31可負(fù)性調(diào)節(jié)RASA1；熒光素酶報告基因?qū)嶒炞C明這種調(diào)節(jié)是直接地，進(jìn)一步實驗結(jié)果顯示miR-31抑制RASA1后，可激活RAS信號通路，促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的生長。TIAM1是從小鼠T淋巴瘤細(xì)胞中分離克隆出的基因，研究證實miR-21、miR-31能互相獨立地負(fù)性調(diào)節(jié)TIAM1，且大幅度上調(diào)結(jié)腸癌細(xì)胞內(nèi)TIAM1的水平可抑制miR-31的作用，因此，結(jié)腸癌細(xì)胞內(nèi)低水平的TIAM1對miR-31促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和浸潤至關(guān)重要[26]；miR-31還可以負(fù)向調(diào)節(jié)RhoBTB1基因或蛋白[27]。

2.3 miR-31在結(jié)腸癌患者血液及糞便中的表達(dá)

目前在臨床上常用的診斷結(jié)腸癌的方法有結(jié)腸鏡、糞便隱血實驗(FOBT)。然而結(jié)腸鏡屬于侵入性檢查，且費用較貴；FOBT雖然操作簡單、價格便宜且屬于非侵入性檢查，但它用于診斷早期結(jié)腸癌患者，靈敏性太低。血清CEA、CA19-9雖然已作為臨床上診斷結(jié)腸癌的標(biāo)記，但它們用于診斷結(jié)腸癌，尤其是早期，其靈敏性和特異性尚不足。因此人們希望能找出一種新的方法或診斷標(biāo)記，能明顯提高結(jié)腸癌的早期診斷率。

基于miR-31在結(jié)腸癌組織中明顯高表達(dá)，學(xué)者們希望通過對結(jié)腸癌患者血液及糞便中miR-31的研究，尋找到一種新的非侵入性診斷方法。然而，研究者并未發(fā)現(xiàn)在腫瘤患者與正常人血液中miR-31表達(dá)存在差異[28-29]。最新研究[30]發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸癌患者血清中miR-31低表達(dá)，并推測聯(lián)合檢測血清中6種miRNA(miR-21,-31，-92a,-181b,-203及l(fā)et-7g)，可用于診斷早期結(jié)腸癌，這種方法不但屬于非侵入性，且靈敏性及特異性都要高于血清CEA、CA19-9及FOBT；他們認(rèn)為miR-31在血清與組織間表達(dá)相反，可能是由于miRNA細(xì)胞選擇性釋放機制引起，這種差異在其他腫瘤中也有。在糞便標(biāo)本中，也未發(fā)現(xiàn)腫瘤患者miR-31存在差異性表達(dá)[31]。以上研究雖未能證實血清或糞便中miR-31成為新的診斷標(biāo)記，但卻提出血清中miR-21、miR-18a、miR-29a及糞便中miR-135b，對早期發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌患者具有重要價值。

綜上，結(jié)腸癌發(fā)病可能是多因素參與、多階段累積漸進(jìn)的過程。隨著后基因組時代的發(fā)展，探索miRNA的生物學(xué)意義以及miRNA與其靶基因在結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用將繼續(xù)受到人們的廣泛關(guān)注。

我們已經(jīng)知道m(xù)iR-31可通過調(diào)控多個靶基因來促進(jìn)結(jié)腸癌的生長，然而，miR-31仍有許多未知的靶基因有待我們?nèi)ヨb別和驗證。各靶基因間的相互作用以及miR-31作為腫瘤致癌基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中所扮演的角色仍有待進(jìn)一步闡明。miR-31在結(jié)腸癌發(fā)生、發(fā)展中上調(diào)的作用機制也需要進(jìn)一步地明確。雖然目前尚未發(fā)現(xiàn)miR-31在血液和糞便中存在差異表達(dá)，但在其他體液，如尿液、唾液等，也許存在差異，這都需要進(jìn)一步去驗證。相信對miR-31的深入了解，將為結(jié)腸癌的診斷和治療帶來新的希望。

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(編輯：甘 艷)

國家自然科學(xué)基金資助項目(編號:81260337);江西省自然科學(xué)基金資助項目(編號:20122BAB205056)

330006 南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院(楊碧蘭，尹 艷)；330029 江西省腫瘤醫(yī)院(鐘 軍，劉麗娟)

劉麗娟

10.3969/j.issn.1001-5930.2014.12.072

R735.3+5

B

1001-5930(2014)12-1721-03

2014-09-02

2014-10-10)