微小RNA對結腸癌調控機制的研究進展*

程鈞 綜述 李汛 審校

(1.湖北醫(yī)藥學院，湖北 十堰 442000；2.蘭州大學第一醫(yī)院普外二科，甘肅 蘭州 730000； 3.甘肅省生物治療與再生醫(yī)學重點研究實驗室，甘肅 蘭州 730000)

結腸癌是消化系統(tǒng)中最為常見的惡性腫瘤之一。根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，結腸癌是導致美國第3大非常常見的癌癥及死亡原因之一[1]，而在我國結腸癌的發(fā)病率位于惡性腫瘤的第3位[2]，其嚴重威脅了人類的健康。近幾年來，隨著分子生物學技術的迅猛發(fā)展，結腸癌發(fā)病機制研究的熱點聚集在基因的研究方向，而微小RNA(miRNA)是和腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程密切相關的一類RNA小分子，微小RNA的異常表達對結腸癌發(fā)生、發(fā)展、預后具有非常重要的作用[3]。因此，研究微小RNA對腫瘤作用及相關機制可以為結腸癌臨床診治提供更科學的理論依據(jù)，具有十分重要的意義。

1 微小RNA的結構與功能

微小RNA是由17～25個核苷酸所組成，為單鏈小分子的RNA[4]，長度為18～25nt，起源于基因組中非編碼蛋白質的基因轉錄產(chǎn)物，是在眾多真核細胞及病毒中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA家族。微小RNA基因經(jīng)過RNA聚合酶Ⅱ轉錄合成pri-miRNA，然后經(jīng)過Drosha酶切后形成發(fā)夾樣前體miRNA(pre-miRNA)，長度為70～100nt。再經(jīng)過輸出蛋白5(Exportin-5，一種位于細胞核中miRNA運輸?shù)鞍?和GTP酶結合將pre-miRNA從細胞核運輸至細胞質中，pre-miRNA被Dicer酶(另一核糖核酸酶ⅢDicer1)加工成長度為21～25個堿基的miRNA雙螺旋結構，從而形成成熟的miRNA[5-6]。在微小RNA家族中，一部分是癌性基因可促進腫瘤生長，而一部分是抑癌基因可抑制腫瘤生長[7-8]。而經(jīng)過降低抑癌基因表達或加強癌性基因表達會促進腫瘤的發(fā)生。

2 微小RNA與結腸癌的關系

微小RNA在結腸癌發(fā)生、發(fā)展中具有重要的調控作用。Clain等[9]于2002年研究發(fā)現(xiàn)在染色體13q14上有2個微小RNA的基因存在，分別為miR-15與miR-16，并且首次提出了微小RNA和腫瘤之間具有非常密切的關系。相關研究發(fā)現(xiàn)，微小RNA在結腸癌中具有異常表達的存在[10-11]。到目前為止，在結腸癌的腫瘤組織中與正常的組織中研究發(fā)現(xiàn)具有約100余種微小RNA的特異性表達[12]。李偉偉等[13]應用熒光定量PCR檢測技術對不同階段結腸炎相關的結腸癌小鼠模型中的結腸組織進行檢測并研究，發(fā)現(xiàn)miR-155在癌變過程中的表達量呈現(xiàn)上升趨勢，而在慢性炎癥中則無任何變化，提示miR-155參與結腸癌的進展過程。石忱長等[14]對miR-21基因敲除小鼠和參照組小鼠腸道炎癥損傷及誘導成瘤的情況進行研究分析，發(fā)現(xiàn)miR-21基因敲除小鼠腸道炎癥損傷的程度和成瘤的數(shù)量均低于參照組小鼠，提示miR-21在腸道炎癥中具有過表達，可促進炎癥逐漸加重和腫瘤的進展。沈克等[15]觀察并檢測34例結腸癌組織和正常組織，研究發(fā)現(xiàn)有13條miRNA在結腸癌組織中具有異常表達，其中miR-139-3P在結腸癌組織和癌細胞株HCT116，HCT8，LS174T,SW480中均呈現(xiàn)過低表達，且miR-139-3P不僅影響癌細胞的浸潤轉移，還可以與基因Notch-1結合，導致Notch-1蛋白的合成減少，從而增加了癌細胞對抗腫瘤藥物的敏感性，提示miR-139-3P表達的降低利于腫瘤發(fā)生轉移和耐藥性的發(fā)生。相關研究表明，位于染色體5q32中的miRNA-145在結腸癌等多種腫瘤細胞中表達下調，在結腸癌[16]中miRNA-145為YES與STAT1靶點的負調節(jié)劑，并且兩者都具有促進細胞存活及生長的作用。邱實等[17]應用real-time RT-PCR等檢測方法對正常人與結腸癌患者的血樣標本進行檢測分析，研究結果提示結腸癌患者的miRNA-21表達水平明顯高于正常人的血清，并且發(fā)現(xiàn)結腸癌患者的血清內(nèi)miRNA-21的表達和癌組織中的表達呈正相關性。張志勇等[18]應用免疫熒光、RT-PCR等技術檢測結腸癌高低轉移細胞系SW480與SW620的EMT表型及miR-185的表達水平，結果提示miR-185可以逆轉腫瘤細胞中EMT的表型，從而影響其轉移侵襲力，且抑制結腸癌的發(fā)展。相關研究已表明，在結腸癌細胞系與轉移的結腸癌組織中miR-23a的高表達及MTSSI蛋白的低表達為結腸癌發(fā)生癌浸潤和轉移的重要生物學標志[19]，提示微小RNA在結腸癌的進展過程中具有非常重要的作用。因此，在結腸癌發(fā)生、發(fā)展過程中微小RNA始終參與重要的角色。

3 微小RNA在診治結腸癌中的作用

微小RNA在結腸癌中的作用主要包括早期監(jiān)測診斷、靶向治療、預后判斷等方面。而結腸癌的早期監(jiān)測、篩查可以使結腸癌的發(fā)病率及死亡率大大下降。Wu等[20]研究表明，大便中的miR-135b在結腸癌、晚期腺瘤中具有高表達，而經(jīng)過手術切除治療后，再次進行檢測，大便中表達量則顯著下降，提示miR-135b可以作為非侵入性的生物標記物用于結腸癌、晚期腺瘤的檢測中。Li等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在結腸癌患者大便標本中miR-143、miR-145的表達水平明顯低于正常的人群。因此，大便miRNA可作為結腸癌早期監(jiān)測、篩查的一項檢測指標。

微小RNA在結腸癌組織中的表達不同于正常組織，在血液中的微小RNA可以穩(wěn)定存在，也可以作為一種特異性標志物應用于結腸癌的早期診斷中。Cheng等[22]通過研究102例血清標本，研究發(fā)現(xiàn)了miR-141的表達和結腸癌的發(fā)生、發(fā)展具有相關性，且miR-141和癌胚抗原(CEA)相互結合進行檢測，可以使結腸癌的診斷精確性得到進一步加強。樊麗君等[23]研究認為，hsa-miR-200c與患者生存率是密切相關的，說明其可以作為一種特異性標志物對結腸癌患者的預后進行評估。近幾年來，通過對微小RNA的研究為新型抗腫瘤藥物的研發(fā)提供了新的研究方向，其可作為抗癌劑的輔助劑用于減小腫瘤耐藥的敏感性[24]。而miR-143可以增強結腸癌細胞對5-FU化療的敏感性程度，相關研究證明miR-143和奧沙利鉑在結腸癌細胞中相互結合，可以對DNMT1、DNMT3a及DNMT3b基因進行抑制，從而對DNA的甲基化水平產(chǎn)生影響，并且對結腸癌的發(fā)生、發(fā)展也產(chǎn)生影響[25]。miR-143還可以與靶目標己糖激酶2(HK2)的3'端非翻譯區(qū)的相互聯(lián)合對結腸癌細胞的糖代謝產(chǎn)生影響，從而抑制了結腸癌細胞的增殖、生長[26]。Guo等[27]發(fā)現(xiàn)miR-143在結腸癌細胞中阻礙了TLR2的信號通路，為結腸癌患者的治療提供了新的方法。且miR-143在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的過程中通過不同靶點和調控途徑發(fā)揮重要作用[28]。Agostini等[29]研究發(fā)現(xiàn)miR-20和結腸癌進展具有相關性。Huang等[30]研究提示結腸癌根治術后患者血漿中miR-92與miR-17-3p水平將呈現(xiàn)下降趨勢。龍衛(wèi)國等[31]發(fā)現(xiàn)miR-21抑制劑和5-FU相結合應用于結腸癌細胞時，PTEN的表達水平會更高，AKT磷酸化水平會更低，結腸癌細胞對5-FU敏感性將會進一步增強，而增殖活力將被抑制。而有關研究發(fā)現(xiàn)通過對miR-124與PKM1/HNF4α正反饋回路的破壞對結腸癌的治療可能會成為一個新型的治療方法[32]。因此，微小RNA的表達譜可以對結腸癌患者的治療效果進行有效評估[33]。

4 微小RNA在結腸癌預后判斷中的應用

目前結腸癌診斷主要通過組織病理學及影像檢查來判斷，而相關研究已提示，微小RNA表達和疾病預后及轉歸密切相關。Link等[34]研究發(fā)現(xiàn)高表達miR-21的結腸癌患者預后最差，miR-29a高表達表明腫瘤侵襲性最強、淋巴結轉移最多。Schetter等[35]對113例結腸癌患者進行研究分析，結果提示miR-21高表達的患者預后最差，且其預測獨立于腫瘤臨床分期。Schepeler等[36]經(jīng)過Cox比例風險模型研究發(fā)現(xiàn)患者血漿中miR-221高表達提示其生存率最低。而研究發(fā)現(xiàn)建立針對多種腫瘤的微小RNA表達譜特征庫有利于癌癥的診斷及治療[37]。

相關研究提示微小RNA可能為一種化療藥物發(fā)揮抗腫瘤作用且用于對結腸癌根治術后化療敏感性進行評估[38]。Yin等[39]研究發(fā)現(xiàn)miR-122可下調Bcl-2及Bcl-XL表達，增加p53在BEL-7402/5-FU細胞中的活性，進而提高BEL-7402/5-FU對5-FU的敏感性。隨著對微小RNA進一步研究，對結腸癌高危轉移患者術后敏感性化療可能成為一種常規(guī)診治對策。

5 小結與展望

微小RNA的異常表達與結腸癌的癌變、腫瘤分期、惡性程度、侵襲轉移、耐藥性等密切相關，其對結腸癌患者早期診斷、治療具有非常重要的臨床價值。相關研究[40]表明，微小RNA及其靶基因多態(tài)性可能導致結腸癌發(fā)病風險受到影響，但目前國內(nèi)外相關的研究仍然較少。因此，可以更深入研究分析微小RNA在結腸癌中表達的特異性，并將其作為標志物利用微小RNA芯片等高新技術應用于結腸癌患者的早期診斷中，便于臨床醫(yī)生有針對性地為患者實施個體化的治療方案，從而改善患者預后。

通過對微小RNA的有關文獻情況可以看出，微小RNA和疾病的相關研究由“提出假設”到“實踐證明”過程中的蛻變。將微小RNA應用于臨床診療實踐中或成為轉化醫(yī)學和精準醫(yī)學的新亮點。相信隨著科學研究技術的不斷發(fā)展，微小RNA將會給醫(yī)學界和科學界帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)。

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