miRNA與結(jié)腸癌化療敏感性關(guān)系的研究進(jìn)展

祝丹希， 孟祥軍

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院消化內(nèi)科，上海 200233

miRNA與結(jié)腸癌化療敏感性關(guān)系的研究進(jìn)展

祝丹希， 孟祥軍

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院消化內(nèi)科，上海 200233

結(jié)腸癌是目前世界范圍內(nèi)發(fā)病率排第四的腫瘤，我國結(jié)腸癌發(fā)病率和死亡率都處于上升趨勢(shì)。對(duì)于結(jié)腸癌的治療目前主要是外科手術(shù)加藥物化療，但化療效果并不讓人滿意。研究發(fā)現(xiàn)miRNA與結(jié)腸癌化療敏感性存在密切關(guān)系。增強(qiáng)關(guān)于miRNA與結(jié)腸癌藥物敏感性的相關(guān)認(rèn)識(shí)將幫助新型藥物的開發(fā)、臨床用藥方案的合理制定。本文就miRNA對(duì)結(jié)腸癌化療敏感性的影響作一概述。

miRNA；結(jié)腸癌；化療敏感性

1 結(jié)腸癌治療與miRNA關(guān)系

1.1 結(jié)腸癌的治療現(xiàn)狀根據(jù)GLOBOCAN 2012項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)腸癌是世界范圍內(nèi)發(fā)病率排第四位的腫瘤，且結(jié)腸癌的發(fā)病率和死亡率仍呈上升趨勢(shì)。目前，結(jié)腸癌的治療方式主要為外科手術(shù)，而對(duì)于進(jìn)展期患者則主要采用化療方式延長(zhǎng)生存期。過去20年，隨著化療技術(shù)的不斷進(jìn)步，靶向治療藥物如伊立替康等的開發(fā)與應(yīng)用，進(jìn)展期結(jié)腸癌患者的中位生存期已由6個(gè)月提高到24個(gè)月。然而，即使如今對(duì)于結(jié)腸癌的診斷和治療方式不斷改進(jìn)，結(jié)腸癌患者的5年生存率仍僅為40%左右，約有50%的患者死于遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[1]。由于癌細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)水平是造成對(duì)同一化療藥物不同敏感性的主要原因之一，如能根據(jù)患者癌細(xì)胞基因型制定個(gè)性化化療方案，應(yīng)當(dāng)能改善結(jié)腸癌患者化療效果不理想的問題。

1.2 miRNA的功能及其與結(jié)腸癌細(xì)胞耐藥性的關(guān)系miRNA是一種廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)、序列高度保守的非編碼RNA，長(zhǎng)度約為19～25個(gè)核苷酸。盡管目前通過實(shí)驗(yàn)證明存在于人體的miRNA僅占人類基因的2%左右，但卻能靶向調(diào)控約30%的mRNA[2]。單鏈成熟miRNA可以特異性結(jié)合到RNA誘導(dǎo)的基因沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex，RISC)上，形成非對(duì)稱RISC復(fù)合物(asymmetric RISC assembly)，然后通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)機(jī)制參與一系列重要調(diào)控過程[3]。

癌細(xì)胞的耐藥性包括原發(fā)性耐藥和獲得性耐藥，而多數(shù)癌細(xì)胞的耐藥性屬于獲得性耐藥，即由化療藥物的作用誘導(dǎo)產(chǎn)生。一旦癌細(xì)胞產(chǎn)生獲得性耐藥，原先敏感的化療藥物可能就不再起作用從而導(dǎo)致化療效果差、副作用明顯、患者生存率下降。而結(jié)腸癌細(xì)胞產(chǎn)生這種獲得性耐藥的趨勢(shì)較為明顯，故結(jié)腸癌患者通?；熜Ч患眩媛矢纳撇幻黠@。癌細(xì)胞獲得耐藥性的方式很多，如：DNA突變、藥物靶點(diǎn)的過表達(dá)、藥物不能表現(xiàn)出活性及藥物清除機(jī)制的加速。鑒于miRNA表達(dá)水平的改變可以改變靶基因表達(dá)水平從而影響靶蛋白的表達(dá)，如果這些蛋白恰好參與癌細(xì)胞對(duì)藥物的代謝，即可影響癌細(xì)胞藥物吸收、代謝與分布，造成藥物化療敏感性差異問題。

2 miRNA表達(dá)水平與結(jié)腸癌化療敏感性關(guān)系的研究進(jìn)展

目前已有多項(xiàng)研究表明相關(guān)miRNA的上調(diào)將影響結(jié)腸癌化療敏感性。

2.1 miR-23aShang等[4]發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌患者在接受基于5-FU的化療方案治療后miR-23a上調(diào)，且miR-23a可以導(dǎo)致結(jié)腸癌細(xì)胞對(duì)于5-FU的化療耐藥性。在體外實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)miR-23a antisense處理的細(xì)胞在接受5-FU的處理時(shí)半胱氨酸蛋白酶(caspase)-3、7、9的活力增加，細(xì)胞活力顯著降低50%左右，細(xì)胞凋亡增加約25%。此外，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)APAF-1可能是miR-23a的靶基因，并正向調(diào)節(jié)5-FU誘導(dǎo)的線粒體介導(dǎo)細(xì)胞凋亡途徑。在該團(tuán)隊(duì)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，盡管接受5-FU處理的miR-23a antisense組與其相對(duì)應(yīng)的陰性對(duì)照組都較未接受5-FU治療組表現(xiàn)出相對(duì)低的腫瘤生物熒光強(qiáng)度，但在接受5-FU處理的兩組之間，生物熒光強(qiáng)度并未表現(xiàn)出明顯差異，即抑制移植瘤中mir-23a的表達(dá)并不能抑制腫瘤在體內(nèi)的發(fā)展。可能的解釋是癌細(xì)胞的化療耐藥性由許多miRNA共同介導(dǎo)產(chǎn)生，聚集在一起的miRNA可能相互合作從而發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能，而miR-23a-27a-24-2簇在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和增殖時(shí)或許需相互協(xié)調(diào)發(fā)揮作用。

2.2 miR-10bNishida等[5]的實(shí)驗(yàn)指出，miR-10b的高表達(dá)除了與結(jié)腸癌細(xì)胞淋巴侵襲相關(guān)、并能作為患者生存期的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子外，還與癌細(xì)胞對(duì)5-FU的化療耐藥性相關(guān)。miR-10b的靶基因之一是BIM，BIM作為一種促凋亡因子，可能通過與BCL-2家族交互作用從而抑制BCL-2的抗凋亡作用。值得注意的是miR10b并不是BIM的唯一調(diào)節(jié)因子，BIM還接受其他原癌基因如miR-17-92a、miR-106b-25、miR-32及miR-181a的調(diào)節(jié)，mir-10b對(duì)于結(jié)腸癌細(xì)胞化療敏感性的影響過程中還包括其他mir及mRNA的相互調(diào)節(jié)[5]。這也再次證明了腫瘤細(xì)胞對(duì)于某種藥物產(chǎn)生耐藥的機(jī)制中可能有多種miRNA參與其中，并形成網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)調(diào)。

2.3 miR-21據(jù)Faltejskova等[6]的研究，結(jié)腸癌細(xì)胞中miR-21的表達(dá)存在顯著增強(qiáng)并與患者生存期較短相關(guān)。在DLD1結(jié)腸癌細(xì)胞中瞬時(shí)轉(zhuǎn)染anti-miR-21后使miR-21表達(dá)量下降約70%后，細(xì)胞遷移能力下降近30%。此外，抑制miR-21后再使用5-FU處理細(xì)胞時(shí)會(huì)出現(xiàn)凋亡細(xì)胞數(shù)目的增多。另據(jù)Sayed等[7]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，miR-21可靶向作用于PTEN(phosphatase and tensin homolog)和FasL并抑制其功能，從而使AKT通路激活、抑制細(xì)胞凋亡，與此同時(shí)miR-21還能抑制caspase-8的活性。另實(shí)驗(yàn)[8]報(bào)道m(xù)iR-21的靶基因之一是腫瘤抑制蛋白BTG2，BTG2的缺乏使對(duì)細(xì)胞周期G1/S的轉(zhuǎn)變控制減弱，造成癌細(xì)胞失控性增殖?？傊?，miR-21的高表達(dá)可能同時(shí)作用于其下游多個(gè)靶基因，通過多條信號(hào)通路共同作用，使癌細(xì)胞周期調(diào)控發(fā)生紊亂而影響化療藥物的作用。

2.4 miR-140Song等[9]的實(shí)驗(yàn)表明miR-140的表達(dá)增強(qiáng)與腫瘤細(xì)胞對(duì)MTX和5-FU的耐藥性增強(qiáng)相關(guān)。在結(jié)腸癌HCT 116(wildtype-p53)細(xì)胞中，miR-140的過表達(dá)對(duì)細(xì)胞增殖的抑制率約為81%，并使細(xì)胞周期停滯在G1和G2期的細(xì)胞量分別增加3倍及2倍以上，但在HCT 116(null-p53)細(xì)胞中該抑制率約為22%、細(xì)胞周期停滯不明顯，這提示miR-140可能通過p53依賴性途徑抑制細(xì)胞增殖、影響腫瘤細(xì)胞對(duì)5-FU和MTX的敏感性。故高表達(dá)miR-140的結(jié)腸癌細(xì)胞對(duì)5-FU等耐藥的可能解釋之一是部分癌細(xì)胞通過高表達(dá)miR-140而減少S期細(xì)胞量、減慢腫瘤增殖速度從而逃避化療藥物的殺傷作用。然而也有報(bào)道[10]指出，miR-140表達(dá)水平的減弱可能導(dǎo)致趨化因子CXCL12表達(dá)增強(qiáng)，而CXCL12具有促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的作用。因此，miRNA對(duì)癌細(xì)胞發(fā)生發(fā)展及藥物代謝的作用機(jī)制可能是一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并可能存在正、負(fù)兩種調(diào)節(jié)效應(yīng)，仍需進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)以完善對(duì)其調(diào)控機(jī)制的解讀。

2.5 miR-19bKurokawa等[11]經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)miR-19b在5-FU耐藥的結(jié)腸癌細(xì)胞株中呈高表達(dá)。在這些5-FU耐藥的細(xì)胞中，細(xì)胞周期不隨藥物濃度變化而變化?；趯?duì)信號(hào)通路相關(guān)內(nèi)容的現(xiàn)有認(rèn)識(shí)，他們預(yù)測(cè)SFPQ和MYBL2可能作為miR-19b的靶基因參與到細(xì)胞周期的調(diào)控并與5-FU對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的殺傷有關(guān)，但具體機(jī)制仍未知。

3 總結(jié)與展望

miRNA作為一種能夠在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)的小分子非編碼RNA，其在預(yù)測(cè)結(jié)腸癌細(xì)胞對(duì)于特定藥物化療敏感性方面具有重要價(jià)值，這預(yù)示著將來我們可以通過判斷患者癌細(xì)胞的基因型而選擇性地用藥、針對(duì)性地制定化療方案。同時(shí)，我們也能夠通過開發(fā)新的靶向治療藥物、調(diào)節(jié)患者體內(nèi)miRNA表達(dá)水平，改善患者對(duì)于現(xiàn)有常用化療藥物的敏感性來改善患者生存率、提高生活質(zhì)量。miRNA也許能夠與mRNA和其他分子標(biāo)志物一樣，在幫助患者個(gè)性化用藥、選擇最佳治療方案方面作出貢獻(xiàn)。因此，若能加強(qiáng)對(duì)特定miRNA調(diào)節(jié)機(jī)制及細(xì)胞凋亡通路的認(rèn)識(shí)，必將對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞化療耐藥現(xiàn)象提供合理的解決方案，為結(jié)腸癌的治療提供一條新的途徑。

與此同時(shí)，仍有很多問題需要解決。首先，由于在miRNA與靶mRNA不完全互補(bǔ)時(shí)，也可以發(fā)揮其抑制作用而產(chǎn)生基因沉默效應(yīng)，這在帶來較強(qiáng)治療作用的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)，也可能由此造成藥物作用特異性低的問題；其次，由于miRNA可雙向作用于基因表達(dá)調(diào)控過程，故其作用機(jī)制可能相當(dāng)復(fù)雜，miRNA藥物可能在引發(fā)正向調(diào)節(jié)效應(yīng)的同時(shí)產(chǎn)生相反的負(fù)調(diào)節(jié)，關(guān)于如何使特定藥物在體內(nèi)特異性地結(jié)合到某一靶向位點(diǎn)而不引發(fā)其他效應(yīng)的措施還有待發(fā)現(xiàn)，這就使相關(guān)藥物的開發(fā)面臨了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；此外還有文獻(xiàn)指出，miRNA可能在染色體上聚集成簇，每個(gè)mRNA可能由多個(gè)miRNA共同調(diào)節(jié)[12]，故癌細(xì)胞的化療耐藥性可能由許多miRNA共同介導(dǎo)產(chǎn)生，聚集在一起的miRNA可能相互合作從而發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能，這意味著用于輔助治療的某一miRNA并不是單一的，而是聚集在一起發(fā)揮協(xié)同作用的一簇，這也對(duì)miRNA的研究工作和藥物的開發(fā)提出了高要求；最關(guān)鍵的是，迄今為止所有實(shí)驗(yàn)均為細(xì)胞實(shí)驗(yàn)或者異種移植物模型試驗(yàn)，并不曾將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于人體，對(duì)于miRNA能否發(fā)揮預(yù)期效果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，將miRNA與其他化療藥物一起用于人體的安全性及有效性仍有待考證。總之，將miRNA應(yīng)用于臨床可能還需要大量的研究與實(shí)驗(yàn)。

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(責(zé)任編輯：李 健)

Advances on the researches of miRNA and chemotherapy sensitivity of colon cancer

ZHU Danxi, MENG Xiangjun

Department of Gastroenterology, Shanghai Jiao Tong University Affiliated Sixth People’s Hospital, Shanghai 200233,

China

Nowadays colon cancer has become the fourth most common malignant tumor worldwide. However, the incidence rate and the mortality rate of colon cancer keep rising in China. To deal with it, we usually appeal to surgical operations and chemotherapies, which are accompanied with unsatisfactory outcomes. Some researches have shown us that microRNA(Mir) is closely related to the chemotherapy sensitivity of colon cancer. The knowledge of the relationship between mirs and the chemotherapy sensitivity will obviously help us with the clinical therapy and the development of new drugs. In this paper, we review the progress on the correlation with miRNAs and chemotherapy sensitivity of colon cancer.

miRNA; Colon cancer; Chemotherapy sensitivity

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.09.002

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81272745)

祝丹希，醫(yī)學(xué)碩士，研究方向：結(jié)腸癌細(xì)胞中miRNA表達(dá)與凋亡及耐藥的研究。E-mail：zhudx91@126.com

孟祥軍，醫(yī)學(xué)博士，主任醫(yī)師，教授，研究方向：結(jié)腸癌耐藥機(jī)制、凋亡機(jī)制研究。E-mail: meng_xiangjun@yahoo.com

R735.3+5

A 文章編號(hào)：1006-5709(2016)09-0965-03

2015-11-06