胃癌耐藥形成中微小RNA作用機(jī)制的研究進(jìn)展

檀碧波,李 勇

檀碧波,李勇,河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院外三科 河北省石家莊市 050011

核心提要： 胃癌(gastric cancer,GC)耐藥是導(dǎo)致治療失敗的重要原因,GC耐藥的藥物不但包括化療藥物,也包括靶向治療藥物.因此探討GC耐藥機(jī)制并進(jìn)行逆轉(zhuǎn)對(duì)于改善GC治療效果有重要的臨床價(jià)值.

0 引言

胃癌(gastric cancer,GC)是我國(guó)常見(jiàn)的消化系統(tǒng)惡性腫瘤,其發(fā)病率和死亡率均居惡性腫瘤第二位,給患者及家庭帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)[1].由于GC無(wú)特異性癥狀,大多數(shù)患者就診時(shí)已處于進(jìn)展期[2],40%的GC患者首次就診時(shí)就已處于晚期(局部不可切除或已存在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移)[3].這些患者的綜合治療措施中藥物治療(化療藥物和靶向治療藥物)是重要的手段,但腫瘤耐藥性的存在常導(dǎo)致治療失敗、腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移,這是GC患者預(yù)后差的重要原因[4,5].因此,探討GC的耐藥的分子機(jī)制對(duì)改善GC的綜合治療效果有重要價(jià)值.

1 微小RNA簡(jiǎn)介

微小RNA(microRNA,miRNA)是非編碼RNA(noncoding RNA,ncRNA)之一,是一種小分子的單鏈RNA,由21-23個(gè)堿基組成.miRNA不具有編碼蛋白質(zhì)的功能,其主要作用是在轉(zhuǎn)錄水平通過(guò)與靶基因的mRNA特定序列進(jìn)行互補(bǔ)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)阻止靶基因的mRNA翻譯或誘導(dǎo)其剪切,因此miRNA發(fā)揮著多種生物學(xué)功能[6].研究表明,在多種腫瘤中miRNA都發(fā)揮著重要的調(diào)控作用,與腫瘤的進(jìn)展關(guān)系密切.有報(bào)道顯示,miRNA-487a、miRNA-485、miRNA-384與食管癌、肺癌、胰腺癌的增殖、侵襲有關(guān)[7-9].臨床研究顯示,高表達(dá)的miRNA-141是前列腺癌的復(fù)發(fā)的高危因素[10]; miRNA-200c可作為多種實(shí)體腫瘤的預(yù)后評(píng)價(jià)因素[11].這些研究都證實(shí)miRNA與惡性腫瘤關(guān)系密切,在包括腫瘤藥物抵抗形成等各個(gè)方面都發(fā)揮了重要作用.

2 miRNA在GC經(jīng)典耐藥途徑中發(fā)揮的作用

miRNA在GC耐藥中的研究已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn),循環(huán)miRNA的檢測(cè)對(duì)于GC的診斷及治療有良好的潛在應(yīng)用價(jià)值[45].研究miRNA在GC耐藥形成中的機(jī)制有可能為GC綜合診治研究提供新的思路.但該領(lǐng)域的研究還存在較多不完善的方面.一是miRNA與GC耐藥的研究雖然已有較多報(bào)道,但大多結(jié)論都是由基礎(chǔ)研究得到,臨床研究相關(guān)報(bào)道還不多見(jiàn).二是由于GC耐藥機(jī)制復(fù)雜,耐藥形成是在多種分子間網(wǎng)絡(luò)調(diào)控模式作用下發(fā)生的,因此miRNA在其中的具體機(jī)制還不明確.三是miRNA的種類(lèi)繁多,且受其調(diào)節(jié)的基因也多,當(dāng)前研究多存在研究范圍較廣而研究深度不足的問(wèn)題.

3 miRNA在GC凋亡相關(guān)耐藥途徑中發(fā)揮的作用

在江漢油田涪陵頁(yè)巖氣公司，有個(gè)爆紅的“小米現(xiàn)象”—頁(yè)巖氣公司技術(shù)中心的技術(shù)員們來(lái)的最早、走的最晚，辦公樓幾乎夜夜燈火通明。而這個(gè)現(xiàn)象起源于技術(shù)員米瑛……

4 miRNA在GC其他耐藥途徑中發(fā)揮的作用

關(guān)于GC中miRNA表達(dá)與腫瘤的關(guān)系已有一些臨床報(bào)道.Cheng等[41]的研究結(jié)果表明,miRNA-124和miRNA-29b與GC的進(jìn)展有關(guān),可作為GC分子分型及治療的依據(jù).還有報(bào)道發(fā)現(xiàn)外周血miRNA-196的檢測(cè)對(duì)早期GC的診斷有價(jià)值[42].Qi等[43]對(duì)92例存在轉(zhuǎn)移的GC患者進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其中25例患者存在化療耐藥,檢測(cè)miRNA-21表達(dá)與GC化療耐藥的關(guān)系,提示miRNA-21可作為腫瘤標(biāo)志物預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性GC的化療敏感性.還有研究顯示[44],血清miRNA-106、miRNA-15a、miRNA-93、miRNA-664檢測(cè)對(duì)鉑類(lèi)藥物化療的患者預(yù)后有價(jià)值.此類(lèi)研究還很不完善,仍有較多問(wèn)題沒(méi)有解決,需要深入探討.

5 miRNA在GC耐藥形成的信號(hào)通路調(diào)控中發(fā)揮的作用

在五原鹽堿地治理的過(guò)程中，各企業(yè)、院校、科研機(jī)構(gòu)以土地流轉(zhuǎn)的形式參與到鹽堿地治理中，其中以硅谷肥業(yè)尤為突出，共計(jì)流轉(zhuǎn)3000多畝土地，其中包括800多畝輕度鹽堿土地、1000多畝中度鹽堿土地、1200畝核心重度鹽堿土地。硅谷公司采取多種肥料結(jié)合，多種施肥方案，多種作物種植等方式，針對(duì)流轉(zhuǎn)區(qū)域進(jìn)行改良，并取得顯著成效。同時(shí)，硅谷肥業(yè)還在五原的豐裕辦事處、新公中鎮(zhèn)、復(fù)興鎮(zhèn)等實(shí)施惠農(nóng)措施，并開(kāi)展了多個(gè)鹽堿治理示范園區(qū)。硅谷有機(jī)硅功能肥在五原縣鹽堿地改良治理的成功獲得了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕保中心和多個(gè)省、市、地區(qū)的農(nóng)業(yè)技術(shù)及相關(guān)部門(mén)、科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

6 miRNA在GC靶向藥物耐藥形成中的作用

靶向藥物應(yīng)用是近年來(lái)在腫瘤治療中受到關(guān)注的熱點(diǎn),但由于GC的分子靶點(diǎn)(主要是Her2基因)陽(yáng)性表達(dá)率不高,因此GC的靶向治療應(yīng)用不及乳腺癌及肺癌廣泛.在我國(guó)GC治療中應(yīng)用較為廣泛的靶向藥物有曲妥珠單抗(trastuzumab)和甲磺酸阿帕替尼(apatinib mesylate),這些藥物目前僅用于晚期GC的治療.雖然應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng),但已有研究顯示GC細(xì)胞對(duì)曲妥珠單抗存在耐藥現(xiàn)象.Huang等[38]研究發(fā)現(xiàn),在對(duì)曲妥珠單抗存在耐藥的GC細(xì)胞中有包括miRNA-29b、miRNA-124等在內(nèi)的多種miRNA表達(dá)差異,提示這些miRNA可能參與了GC細(xì)胞對(duì)曲妥珠單抗的耐藥形成.Eto等[39]等研究的結(jié)果顯示,miRNA-21能通過(guò)抑制PTEN調(diào)節(jié)HER2陽(yáng)性的GC細(xì)胞對(duì)曲妥珠單抗的敏感性.Zhou等[40]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-200c能夠調(diào)控ZEB1和ZEB2而改變GC細(xì)胞對(duì)曲妥珠單抗的敏感性.這些研究初步證實(shí)miRNA在GC細(xì)胞曲妥珠單抗耐藥中發(fā)揮了作用.但本領(lǐng)域研究尚處于起步階段,具體機(jī)制還不明確.關(guān)于阿帕替尼、貝伐單抗、雷莫單抗、瑞格非尼等藥物在GC中耐藥形成及miRNA作用的報(bào)道目前尚未發(fā)現(xiàn),需要在這些藥物有一定推廣應(yīng)用規(guī)模后再行評(píng)價(jià).

與經(jīng)典耐藥途徑有關(guān)的化療藥物多為植物堿類(lèi)藥物,其他一些藥物如鉑類(lèi)藥物、氟尿嘧啶(fluorouracil,FU)類(lèi)藥物的GC耐藥機(jī)制則有所不同,腫瘤細(xì)胞存在的凋亡抵抗能力在對(duì)這些藥物的耐藥形成中發(fā)揮了重要作用.在此過(guò)程中,已發(fā)現(xiàn)一些miRNA能夠通過(guò)調(diào)控腫瘤細(xì)胞的凋亡相關(guān)基因表達(dá)而改變其對(duì)對(duì)化療藥物的耐藥性.本課題組的研究發(fā)現(xiàn),增強(qiáng)GC細(xì)胞株MGC803中的miRNA-185表達(dá)能夠促進(jìn)GC細(xì)胞凋亡[21].我們的研究還表明,miRNA-185與GC細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑(oxaliplatin,L-OHP)的耐藥形成有關(guān)[14],證實(shí)miRNA-185在鉑類(lèi)藥物的耐藥形成中發(fā)揮了作用.還有證明顯示,線粒體途徑的凋亡基因Bcl-2和Bcl-xL與GC對(duì)酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors,TKI)的耐藥形成有關(guān)[22].Jiang等[23]的研究顯示,增強(qiáng)miRNA-200c能提高順鉑抵抗的GC細(xì)胞SGC7901/DDP對(duì)順鉑的敏感性.有的miRNA在GC鉑類(lèi)耐藥中具有導(dǎo)致耐藥形成的作用.Yan等[24]的研究發(fā)現(xiàn),miRNA-135a能夠促進(jìn)GC細(xì)胞對(duì)L-OHP的耐藥形成,提示miRNA在GC細(xì)胞的凋亡相關(guān)耐藥形成中發(fā)揮著多種作用.FU類(lèi)藥物是GC化療中的一線藥物,GC細(xì)胞對(duì)FU同樣存在耐藥,研究發(fā)現(xiàn)miRNA-429能夠通過(guò)調(diào)控Bcl-2而增強(qiáng)FU對(duì)腫瘤細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)能力,改善化療效果[25].這些結(jié)果都表明miRNA通過(guò)凋亡調(diào)控參與了GC對(duì)一些化療藥物的耐藥形成,調(diào)控這些miRNA的表達(dá)可能逆轉(zhuǎn)GC對(duì)這些藥物的耐藥性.

信號(hào)通路在GC細(xì)胞的各種生物學(xué)行為中發(fā)揮了重要作用,信號(hào)通路指能將細(xì)胞外的分子信號(hào)經(jīng)細(xì)胞膜傳入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮效應(yīng)的一系列酶促反應(yīng)通路.研究顯示[34],上調(diào)GC細(xì)胞中miR-34a可以改善細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性,在該過(guò)程中,PI3K/Akt和Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與其中并發(fā)揮了重要作用.Zhang等[35]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-939具有抑癌基因的功能,能夠通過(guò)調(diào)控SLC34A2/Raf/MEK/ERK信號(hào)通路而影響GC細(xì)胞的耐藥形成.Chen等[36]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-26通過(guò)調(diào)控GC細(xì)胞中MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)到通路的活性促進(jìn)了細(xì)胞凋亡并減輕了腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性.Li等[37]則發(fā)現(xiàn)miRNA-495具有影響mTOR信號(hào)通路活性的作用,能夠通過(guò)該作用增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性.這些研究反映出miRNA雖然只能在轉(zhuǎn)錄水平通過(guò)調(diào)節(jié)其靶基因的mRNA表達(dá)而發(fā)揮作用,但該作用能夠間接影響多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路.這些結(jié)果進(jìn)一步提示GC耐藥機(jī)制的復(fù)雜性和多樣性,同時(shí)也顯示出miRNA在GC化療藥物耐藥中發(fā)揮了重要作用.

7 在GC耐藥形成中miRNA的臨床應(yīng)用

GC對(duì)化療藥物的耐藥形成機(jī)制復(fù)雜,GC細(xì)胞對(duì)一種藥物可能存在多種耐藥機(jī)制; 同樣,每個(gè)耐藥途徑可能涉及多種藥物的耐藥.除了經(jīng)典耐藥途徑及凋亡相關(guān)耐藥途徑外,還有一些其他途徑在GC化療藥物的耐藥形成中發(fā)揮了作用,在這些途徑中miRNA也發(fā)揮了作用.Ge等[26]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-320a能夠通過(guò)抑制ADAM10的表達(dá)而增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性.Huang等[27]的結(jié)果表明,miRNA-874能夠抑制腫瘤細(xì)胞的自噬,還可以通過(guò)調(diào)節(jié)自噬相關(guān)基因ATG16L1表達(dá)而增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性.Wang等[28]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-17-5p能通過(guò)抑制增殖調(diào)控基因p21而促進(jìn)GC的耐藥形成.Cao等[29]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),miRNA-647可直接抑制AKN2,這條miRNA647-ANK2通路可緩解GC細(xì)胞的耐藥性,還可抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移.He等[30]發(fā)現(xiàn)在順鉑耐藥的GC細(xì)胞株中miRNA-25表達(dá)增高,miRNA-25通過(guò)抑制FOXO3a而增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性,miRNA-25可能成為GC順鉑耐藥形成的治療靶基因.還有研究顯示[31],在GC細(xì)胞中增強(qiáng)miRNA-31的表達(dá)可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)FU的敏感性,其機(jī)制與miRNA-31抑制RhoA表達(dá)有關(guān).類(lèi)似研究發(fā)現(xiàn)miRNA-149、miRNA-493也均與GC細(xì)胞的耐藥性形成有關(guān)[32,33].這些研究豐富了miRNA與GC化療耐藥形成的關(guān)系及機(jī)制,具有較好的臨床價(jià)值.但這些研究目前仍較為分散,系統(tǒng)性不強(qiáng),且缺乏臨床轉(zhuǎn)化的實(shí)踐研究,在這些方面應(yīng)進(jìn)一步深入研究.

8 目前GC耐藥形成中miRNA研究的不足及前景

在GC化療耐藥的經(jīng)典途徑中,多藥耐藥基因1(multidrug resistance 1,MDR1)是最早受到關(guān)注的基因,該基因編碼的蛋白質(zhì)為P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)[12],能通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的耗能方式將藥物從細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外,導(dǎo)致耐藥.Zou等[13]研究表明,miRNA-495能夠通過(guò)抑制MDR1基因的表達(dá)而增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)阿霉素和紫杉醇的敏感性.我們的研究也發(fā)現(xiàn),鋅指蛋白139(zinc finger protein 139,ZNF139)可抑制miRNA-185的表達(dá),miRNA-185可抑制MDR1等多個(gè)MDR的表達(dá)而抑制GC細(xì)胞的耐藥性[14].Jin等[15]的研究顯示,miRNA-21可通過(guò)調(diào)控P-gp的表達(dá)而影響GC細(xì)胞對(duì)紫杉醇的耐藥性.多藥耐藥蛋白1(multidrug resistance protein 1,MRP1)是GC經(jīng)典耐藥途徑中的另一個(gè)重要基因,其主要功能與MDR1類(lèi)似[16].Nie等[17]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-195能夠通過(guò)調(diào)控MRP1的表達(dá)而參與GC細(xì)胞耐藥的形成.谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione S-transferase,GST)能通過(guò)解毒作用使進(jìn)入GC細(xì)胞的藥物代謝成無(wú)毒的物質(zhì),從而導(dǎo)致耐藥[18].本課題組研究發(fā)現(xiàn)miRNA-185能夠抑制GC細(xì)胞中的GST表達(dá)而增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性[14].拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱα(topoisomerase Ⅱα,TOPO Ⅱα)是許多化療藥物的作用靶點(diǎn),其表達(dá)的變化也是GC耐藥形成的原因之一[19,20],但尚未見(jiàn)GC細(xì)胞中miRNA直接調(diào)控TOPO Ⅱα的報(bào)道,miRNA是否存在調(diào)控TOPO Ⅱα的功能還有待進(jìn)一步研究.

9 結(jié)論

miRNA由于其具有分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作用效果廣泛的優(yōu)勢(shì),因此有良好的應(yīng)用前景.在今后關(guān)于miRNA與GC耐藥性關(guān)系的研究中,應(yīng)當(dāng)注重將基礎(chǔ)研究的成果進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化及驗(yàn)證; 對(duì)于重點(diǎn)miRNA分子應(yīng)當(dāng)深入研究,探討其作用機(jī)制,分析該miRNA作為耐藥預(yù)測(cè)指標(biāo)及靶點(diǎn)的可能性.通過(guò)這些研究,闡明miRNA與GC耐藥的關(guān)系,從而達(dá)到逆轉(zhuǎn)GC耐藥、改善GC綜合診治水平的目的.

在掃描電鏡測(cè)試的同時(shí)，通過(guò)X射線能譜(EDS)對(duì)納米粒子(4、5)的表面元素組成進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)試結(jié)果如圖5所示，納米粒子(4，5)中的主要元素均為硅和氧，這是因?yàn)檫@些納米粒子的主要成分為二氧化硅所致。部分元素的含量如碳、氮也相當(dāng)可觀，另外圖中還顯示了一些關(guān)鍵性元素如S的存在。