血液miRNA在肺癌診斷中作用的研究進(jìn)展

丁琦晨 鄭敏

血液miRNA在肺癌診斷中作用的研究進(jìn)展

丁琦晨 鄭敏

微小核糖核酸（miRNA）是一類新近發(fā)現(xiàn)的非編碼小RNA分子，參與人體一系列的生理和病理過程，miRNA的表達(dá)異常可起到癌基因或抑癌基因的作用，對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著重要的作用。肺癌發(fā)病率高、預(yù)后較差，是危害人類健康的重要惡性腫瘤。近年的研究表明，血液miRNA參與肺癌的發(fā)生、發(fā)展及治療等諸多過程。

肺癌； 微小核糖核酸

當(dāng)今世界范圍內(nèi)，肺癌的發(fā)病率正呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。特別是在我國，肺癌的發(fā)生率已居男性惡性腫瘤的首位，有數(shù)據(jù)顯示每年因肺癌而導(dǎo)致死亡的人數(shù)超過百萬［1］。盡管目前手術(shù)、放化療、靶向藥物等肺癌治療技術(shù)得到了不斷提高并被廣泛應(yīng)用于臨床，但肺癌治療預(yù)后仍不容樂觀，流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示其總體5年生存率仍低于20%［2］。

微小核糖核酸（microRNA，miRNA）是一類新近發(fā)現(xiàn)的非編碼小RNA分子，參與人體一系列的生理和病理過程，包括發(fā)育、造血、器官形成、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖、腫瘤的發(fā)生及發(fā)展。近年來隨著miRNA的深入研究，發(fā)現(xiàn)其可能在腫瘤組織及患者血液中參與了細(xì)胞的癌變過程，生物學(xué)家推測(cè)miRNA的表達(dá)異常，可起到癌基因或抑癌基因的作用［3］。有文獻(xiàn)報(bào)道：在肺癌中miRNA有特定的表達(dá)譜，參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后等整個(gè)過程［4］。

一、miRNA及其生物學(xué)特點(diǎn)

miRNA是一類天然存在的以高度保守性、可再生性和持續(xù)存在性為特點(diǎn)的非編碼調(diào)控單鏈RNA，長度一般為19～25個(gè)堿基序列。miRNA通過靶向結(jié)合mRNA的3’非翻譯區(qū)（3′－UTR）導(dǎo)致mRNA的降解或翻譯抑制［5－6］。成熟的miRNA在細(xì)胞核由長約2kb非編碼的原始miRNA轉(zhuǎn)錄本（pri－miRNA）轉(zhuǎn)錄而來，在細(xì)胞核的RNA酶Ⅲ－Drosha作用下，長的pri－miRNA被剪切為長約77nt的具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體miRNA（pre－miRNA），前體miRNA被輸送到細(xì)胞質(zhì)中，在另一種高度保守的RNA酶Ⅲ－Dicer的作用下剪切成長約22nt的成熟miRNA［7－8］。近年研究發(fā)現(xiàn)，miRNA與癌癥的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)［9－10］。

二、血液miRNA在腫瘤中的生物學(xué)特點(diǎn)

眾所周知，腫瘤的發(fā)生是由于細(xì)胞不受控制的增殖、損傷細(xì)胞不能正常死亡而導(dǎo)致的永生化。而miRNA能夠調(diào)控各種基因的表達(dá)，起著癌基因或抑癌基因類似的作用，其通過調(diào)節(jié)多個(gè)靶基因，從而影響多種信號(hào)通路最終改變細(xì)胞的分化、增殖和凋亡過程。因此，推測(cè)miRNA的異常表達(dá)可能與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)［3］，而循環(huán)miRNA的發(fā)現(xiàn)也強(qiáng)調(diào)了基因調(diào)控的新方向。雖然大多數(shù)的miRNA是在細(xì)胞內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，但有研究表明細(xì)胞外也存在著一定數(shù)量的miRNA，包括在血液中［11－15］，這些miRNA在血液中具有高度穩(wěn)定的特點(diǎn)，能抵抗消化酶RNaseA，可再生、持續(xù)存在，個(gè)體之間無差異，是小核苷酸物質(zhì)的主要部分，可以經(jīng)受多種苛刻的環(huán)境條件，包括高溫、高滲和強(qiáng)酸或強(qiáng)堿環(huán)境［1718］。這些鮮明的特點(diǎn)使血液miRNA具有成為一種新型非侵入性生物標(biāo)志物的巨大潛力，為診斷癌癥開創(chuàng)了一個(gè)全新的分子診斷技術(shù)領(lǐng)域。血液標(biāo)本容易在臨床獲得，使其具有潛在的作為診斷及評(píng)估預(yù)后生物標(biāo)志物的特性。

三、血液miRNA檢測(cè)的進(jìn)展

隨著生物技術(shù)的高速發(fā)展，近年來miRNA的檢測(cè)方法也得到迅速提高，既有傳統(tǒng)的克隆測(cè)序、RNA印跡技術(shù)（Northern blotting）和熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)（polymerase chain reaction，PCR），又有新的基因芯片技術(shù)、高通量檢測(cè)技術(shù)等。實(shí)時(shí)熒光定量PCR法是目前最常用且最成熟、有效的檢測(cè)方法之一；基因芯片檢測(cè)方法的特點(diǎn)是高通量檢測(cè)，能快速篩選出有意義的miRNA，但價(jià)格昂貴，新一代生物芯片技術(shù)微球雜交的流式細(xì)胞檢測(cè)法（bead based hybridization technology），即液相芯片技術(shù)將流式細(xì)胞檢測(cè)與芯片技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，通量大、檢測(cè)速度較快、靈敏度高、特異性好，但是必須防止可能的交叉污染［19］。這種新技術(shù)雖然開發(fā)時(shí)間較短，存在一定的不足，如抗體對(duì)的匹配、交聯(lián)條件的最優(yōu)化，數(shù)據(jù)的處理等，但我們相信在未來幾年中，通過不斷的完善，簡(jiǎn)單快速、靈敏度高、特異性好、節(jié)約動(dòng)力、檢測(cè)費(fèi)用低的微球雜交流式細(xì)胞檢測(cè)法將在醫(yī)學(xué)研究及臨床運(yùn)用中發(fā)揮極大的價(jià)值。

四、血液miRNA與肺癌的研究進(jìn)展

1．血液miRNA與肺癌早期診斷的進(jìn)展。多項(xiàng)對(duì)照研究報(bào)道顯示，健康志愿者和肺癌患者血液miRNA的表達(dá)具有顯著差別，這為肺癌患者血液miRNA的特定表達(dá)模式與肺癌發(fā)生、發(fā)展的研究提供了一條嶄新的途徑。Shen等［20］通過對(duì)研究數(shù)據(jù)建立邏輯預(yù)測(cè)回歸模型，再組合使用miRNA－21、miRNA－210和miRNA－486－5p三種miRNA能夠顯著區(qū)分肺癌與良性結(jié)節(jié)，其診斷敏感度可達(dá)到75%、特異度可達(dá)84．9%，受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）面積為0．86，表明這是一種十分有效的診斷方式。Shen等［21］在另一項(xiàng)研究中，通過組合miRNA－21、－126、－210和486－5p，用于診斷Ⅰ期非小細(xì)胞肺癌（nonsmall cell lung carcinoma，NSCLC）患者與健康志愿者，同樣得到了良好的特異度和敏感度，并能準(zhǔn)確地鑒別肺癌的病理類型（肺腺癌與鱗狀細(xì)胞癌）。因此，他們認(rèn)為血液miRNA可以作為NSCLC早期診斷的生物標(biāo)志物。Chen等［4］的研究發(fā)現(xiàn)miRNA－20a、－24、－25、－145、－152、－199a－5p、－221、－222、－223 及miRNA－320這10個(gè)miRNA對(duì)于診斷早期肺癌也很有效。還有大量研究［22－25］運(yùn)用不同miRNA診斷早期肺癌。此外，Boeri等［26］通過低劑量CT篩查肺癌患者結(jié)合血液及組織樣本的miRNA表達(dá)情況的研究也證實(shí)，miRNA在正常肺組織中的改變?yōu)槟[瘤的生長提供了環(huán)境改變，并在患者發(fā)病前1 ～2年收集的血液樣本中發(fā)現(xiàn)miRNA的表達(dá)譜改變，具有很強(qiáng)的預(yù)測(cè)性及診斷性，認(rèn)為血液miRNA檢測(cè)是非侵入診斷早期肺癌發(fā)生、篩查早期肺癌的有效方式。但由于目前無法找到能夠足以診斷肺癌的單一miRNA，因此，將miRNA用于臨床早期肺癌的診斷仍然需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)室評(píng)估［27］。

2．血液miRNA與肺癌轉(zhuǎn)移及預(yù)后診斷的研究。在早期肺癌患者與晚期肺癌患者中，miRNA同樣有著不同的表達(dá)模式，說明miRNA表達(dá)譜的變化是隨腫瘤的發(fā)展而改變的。Lin等［28］在比較Ⅰ或Ⅱ期、Ⅳ期患者及對(duì)照組的血清miRNA表達(dá)水平中發(fā)現(xiàn)，hsa－miRNA－126和hsa－miRNA－183在Ⅰ或Ⅱ期患者和Ⅳ期患者間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而Ⅰ或Ⅱ期患者與對(duì)照組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說明hsamiRNA－126和hsa－miRNA－183可作為NSCLC轉(zhuǎn)移的潛在血清生物標(biāo)志物。而Heegaard等［29］發(fā)現(xiàn)，let－7b在血漿中的低表達(dá)和患者的病死率升高有關(guān)，miRNA－223在血清中的低表達(dá)與Ⅰ或Ⅱ期肺癌患者的病死率相關(guān)，說明這兩種miRNA的改變與患者的預(yù)后有著明顯的關(guān)聯(lián)性。Yu等［30］還發(fā)現(xiàn)，血液中hsa－miR－221和hsa－let－7a的高表達(dá)在高侵襲肺癌細(xì)胞株中可以阻止肺癌的侵襲轉(zhuǎn)移，而hsa－miRNA－137、hsa－miRNA－372和hsa－miRNA－182可以促進(jìn)肺癌細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移，并分析了這些miRNA與患者預(yù)后的關(guān)系，他認(rèn)為這些miRNA是癌癥復(fù)發(fā)及患者生存的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。Silva等［31］同樣發(fā)現(xiàn)，let－7f、miRNA－30e－3p與患者的生存期有關(guān)。而Hu等［32］發(fā)現(xiàn)了11個(gè)血清miRNA在較長存活組與較短存活組間的相對(duì)表達(dá)量相差5倍，其中miRNA－486、miRNA－30d、miRNA－1和miRNA－499與總生存期顯著有關(guān)，這4個(gè)miRNA是總生存的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。因此，miRNA可作為一種非侵入性檢測(cè)，對(duì)NSCLC患者的轉(zhuǎn)移及總體生存期進(jìn)行預(yù)測(cè)，更好地判斷患者的預(yù)后。

五、展望

總之，雖然和類似其他的重大創(chuàng)新一樣，使用miRNA在臨床上的運(yùn)用仍有一些困難需要解決：方法的準(zhǔn)確度、精密度和測(cè)試方法的簡(jiǎn)便性及高效性等都制約著miRNA檢測(cè)在臨床上的廣泛推廣。另外，樣本收集和數(shù)據(jù)分析的差異性也阻礙著miRNA用于臨床診斷的步伐。但最新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)仍然是鼓舞人心和充滿希望的，即使更全面的驗(yàn)證是一項(xiàng)巨大而長遠(yuǎn)的工程，也不可能阻礙miRNA在臨床運(yùn)用的前景。成功的miRNA研究縮小了特定腫瘤的生物學(xué)特性，使之能更準(zhǔn)確地對(duì)肺癌進(jìn)行早期診斷并有效地判斷其轉(zhuǎn)移及預(yù)后，使醫(yī)生和患者獲得巨大的益處。期望在不久的將來，miRNA檢測(cè)將真正惠利于患者與醫(yī)生，而不僅僅是在各種研究中。

1 姚曉軍，劉倫旭．肺癌的流行病學(xué)及治療現(xiàn)狀［J］．現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué)，2014，22（8）：1982－1986．

2 Parkin DM，Bray F，F(xiàn)erlay J，et al．Global cancer statistics，2002 ［J］．CA Cancer J Clin，2005，55（2）：74－108．

3 Fiorucci G，Chiantore MV，Mangino G，et al．Cancer regulator microRNA：potential relevance in diagnosis，prognosis and treatment of cancer［J］．Curr Med Chem，2012，19（4）：461－74．

4 Chen X，Hu Z，Wang W，et al．Identification of ten serum microRNAs from a genome－wide serum microRNA expression profile as novel noninvasive biomarkers for nonsmall cell lung cancer diagnosis［J］．Int J Cancer，2012，130（7）：1620－1628．

5 Farazi TA，Spitzer JI，Morozov P，et al．miRNAs in human cancer［J］．J Pathol，2011，223（2）：102－115．

6 Bartel DP．MicroRNAs：genomics，biogenesis，mechanism，and function［J］．Cell，2004，116（2）：281－297．

7 Ambros V．The functions of animal microRNAs［J］．Nature，

2004，431（7006）：350－355．

8 Esquela－Kerscher A，Slack FJ．Oncomirs－microRNAs with a role in cancer［J］．Nat Rev Cancer，2006，6（4）：259－269．

9 Calin GA，Croce CM．MicroRNA signatures in human cancers ［J］．Nat Rev Cancer，2006，6（11）：857－866．

10 Liu X，Sempere LF，Ouyang H，et al．MicroRNA－31functions as an oncogenic microRNA in mouse and human lung cancer cells by repressing specific tumor suppressors［J］．J Clin Invest，2010，120（4）：1298－1309．

11 Zen K，Zhang CY．Circulating microRNAs：a novel class of biomarkers to diagnose and monitor human cancers［J］．Med Res Rev，2012，32（2）：326－348．

12 Weber JA，Baxter DH，Zhang S，et al．The microRNA spectrum in 12body fluids［J］．Clin Chem，2010，56（11）：1733－1741．

13 Wang K，Zhang S，Weber J，et al．Export of microRNAs and microRNA－protective protein by mammalian cells［J］．Nucleic Acids Res，2010，38（20）：7248－7259．

14 Zubakov D，Boersma AWM，Choi Y，et al．MicroRNA markers for forensic body fluid identification obtained from microarray screening and quantitative RT－PCR confirmation［J］．Int J Legal Med，2010，124（3）：217－226．

15 Hanson EK，Lubenow H，Ballantyne J．Identification of forensically relevant body fluids using apanel of differentially expressed microRNAs［J］．Anal Biochem，2009，387（2）：303－314．

16 Li J，Smyth P，F(xiàn)lavin R，et al．Comparison of miRNA expression patterns using total RNA extracted from matched samples of formalin－fixed paraffin－embedded（FFPE）cells and snap frozen cells［J］．BMC Biotechnol，2007，7（1）：36．

17 Chen X，Ba Y，Ma L，et al．Characterization of microRNAs in serum：a novel class of biomarkers for diagnosis of cancer and other diseases［J］．Cell Res，2008，18（10）：997－1006．

18 Hunter MP，Ismail N，Zhang X，et al．Detection of microRNA expression in human peripheral blood microvesicles［J］．PLoS One，2008，3（11）：e3694．

19 趙娟芳，李鋒．miRNA表達(dá)檢測(cè)方法的研究進(jìn)展［J］．農(nóng)墾醫(yī)學(xué)，2011，33（1）：76－79．

20 Shen J，Liu Z，Todd NW，et al．Diagnosis of lung cancer in individuals with solitary pulmonary nodules by plasma microRNA biomarkers［J］．BMC Cancer，2011，11（1）：374．

21 Shen J，Todd NW，Zhang H，et al．Plasma microRNAs as potential biomarkers for non－small－cell lung cancer［J］．Lab Invest，2011，91（4）：579－587．

22 Hennessey PT，Sanford T，Choudhary A，et al．Serum microRNA biomarkers for detection of non－small cell lung cancer［J］．PLoS One，2012，7（2）：e32307．

23 Zheng D，Haddadin S，Wang Y，et al．Plasma microRNAs as novel biomarkers for early detection of lung cancer［J］．Int J Clin Exp Pathol，2011，4（6）：575－586．

24 Foss KM，Sima C，Ugolini D，et al．miR－1254and miR－574－5p：serum－based microRNA biomarkers for early－stage non－small cell lung cancer［J］．J Thorac Oncol，2011，2011，6（3）：482－488．

25 Bianchi F，Nicassio F，Marzi M，et al．A serum circulating miRNA diagnostic test to identify asymptomatic high－risk individuals with early stage lung cancer［J］．EMBO Mol Med，2011，3（8）：495－503．

26 Boeri M，Verri C，Conte D，et al．MicroRNA signatures in tissues and plasma predict development and prognosis of computed tomography detected lung cancer［J］．Proc Natl Acad Sci U S A，2011，108（9）：3713－3718．

27 Wu R，Jiang Y，Wu Q，et al．Diagnostic value of microRNA－21 in the diagnosis of lung cancer：evidence from a meta－analysis involving 11studies［J］．Tumour Biol，2014，35（9）：8829－8836．

28 Lin Q，Mao W，Shu Y，et al．A cluster of specified microRNAs in peripheral blood as biomarkers for metastatic non－small－cell lung cancer by stem－loop RT－PCR［J］．J Cancer Res Clin Oncol，2012，138（1）：85－93．

29 Heegaard NH，Schetter AJ，Welsh JA，et al．Circulating micro－RNA expression profiles in early stage nonsmall cell lung cancer．International journal of cancer［J］．Int J Cancer，2012，130（6）：1378－1386．

30 Yu SL，Chen HY，Chang GC，et al．MicroRNA signature predicts survival and relapse in lung cancer［J］．Cancer Cell，2008，13（1）：48－57．

31 Silva J，Garcia V，Zaballos A，et al．Vesicle－related microRNAs in plasma of nonsmall cell lung cancer patients and correlation with survival［J］．Eur Respir J，2011，37（3）：617－623．

32 Hu Z，Chen X，Zhao Y，et al．Serum microRNA signatures identified in a genome－wide serum microRNA expression profiling predict survival of non－small－cell lung cancer［J］．J Clin Oncol，2010，28（10）：1721－1726．

Research progress of role of blood miRNA in diagnosis of lung cancer

Ding Qichen，Zheng Min．Department of Thoracic Surgery，Tongren Hospital，Shanghai Jiao Tong University School of Medicine，Shanghai 200050，China

Zheng Min，Email：zhengmin8010＠126．com

Objective MicroRNA（miRNA）is a newly discovered family of non－coding small RNAs，which are involved in a series of human physiological and pathological processes．The abnormal expression of miRNA may serve as oncogenes or tumor suppressor genes for tumor occurrence and development．Lung cancer has a high incidence and poor prognosis，which is an important cancer hazard to human health．Recent studies have revealed that blood miRNA may participate in the development and treatment of lung cancer．

Lung cancer； MicroRNA

2015－03－22）

（本文編輯：周珠鳳）

10．3877／cma．j．issn．2095－8773．2015．02．004

上海市科委醫(yī)學(xué)引導(dǎo)項(xiàng)目（124119b1900）

200050 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬同仁醫(yī)院胸外科

鄭敏，Email：zhengmin8010＠126．com

丁琦晨，鄭敏．血液miRNA在肺癌診斷中作用的研究進(jìn)展［J／CD］．中華胸部外科電子雜志，2015，2（2）：94－97．