microRNA-34a應(yīng)用于消化道腫瘤治療的研究進(jìn)展

韓懿存，范修琦，陳玉龍，王 歌，郭蘭偉，石 變，高啟龍

1)河南中醫(yī)藥大學(xué) 鄭州450018 2)鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科 鄭州 450003

消化道腫瘤是指發(fā)生在食管、胃、肝臟、大腸、小腸等部位的一類腫瘤。最新癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1-2]顯示，我國(guó)消化道腫瘤的發(fā)病率明顯高于世界平均水平，且多為惡性腫瘤，由于早期癥狀隱匿，此類腫瘤被發(fā)現(xiàn)時(shí)往往處于晚期[3]。手術(shù)、放化療等標(biāo)準(zhǔn)治療方案具有一定局限性，目前已達(dá)治療瓶頸，迫切需要開(kāi)發(fā)更多的癌癥治療策略，以改變現(xiàn)狀。

microRNA是一種具有多種功能的微小非編碼RNA，幾乎在所有已知的癌癥中都有發(fā)現(xiàn)[4]。microRNA-34a(miR-34a)最先被描述為潛在的腫瘤抑制因子[5]，屬于包括miR-34b和c在內(nèi)的腫瘤抑制基因miR-34簇，由位于1p36的基因編碼，是腫瘤抑制蛋白P53的直接轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)[6]。miR-34a在靶基因序列中的短結(jié)合基序有利于其同時(shí)靶向多個(gè)促腫瘤轉(zhuǎn)錄物，負(fù)調(diào)控?cái)?shù)百個(gè)基因的mRNA，具有廣譜靶點(diǎn)的特點(diǎn)，目前已有超過(guò)77個(gè)靶點(diǎn)被挖掘，如細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4(CDK4)、CDK6、MET、c-Myc、E2F3/5、Bcl-2、Notch-1等[7-9]。近年來(lái)有研究[10-14]證實(shí)miR-34a與放化療聯(lián)合具有協(xié)同增效作用。此外，其在惡性程度更高、侵襲性更強(qiáng)的晚期癌組織中表達(dá)更低[15-17]，有望成為輔助早期診斷、評(píng)估預(yù)后的生物標(biāo)志物[16,18]，為臨床提供指導(dǎo)。

本文主要針對(duì)miR-34a在消化道腫瘤治療中的作用機(jī)制和研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 miR-34a在消化道腫瘤治療中可能的作用及機(jī)制

1.1阻滯細(xì)胞周期眾所周知，細(xì)胞周期受到機(jī)體多種因素的嚴(yán)格調(diào)控，周期蛋白異?？蓪?dǎo)致細(xì)胞惡性增殖，從而繼發(fā)腫瘤。研究[19-20]證實(shí)，miR-34a模擬物可使結(jié)直腸癌細(xì)胞在G0/G1期聚集，使處于S期的細(xì)胞數(shù)量明顯減少；轉(zhuǎn)染miR-34a抑制劑可逆轉(zhuǎn)miR-34a對(duì)細(xì)胞周期的阻滯作用；其具體機(jī)制可能為miR-34a通過(guò)直接調(diào)節(jié)CDK4和CyclinD1的表達(dá)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的目的。在肝癌HepG2細(xì)胞中，miR-34a可下調(diào)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白CyclinD1、CDK4、CDK6的表達(dá)水平[21]。上述研究結(jié)果表明miR-34a可能起到類似CDK4/6抑制劑的作用，通過(guò)阻滯細(xì)胞周期，抑制腫瘤細(xì)胞的無(wú)限增殖。

1.2促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡腫瘤細(xì)胞周期被阻滯后可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，該過(guò)程在生物體內(nèi)發(fā)揮著積極作用，但發(fā)生機(jī)制較為復(fù)雜，其中凋亡因子Caspase及凋亡抑制因子Bcl-2家族至關(guān)重要。研究[22-23]表明,轉(zhuǎn)染miR-34a模擬物后，食管鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞內(nèi)PARP、Bax、Caspase-3和Caspase-7的表達(dá)水平升高，而B(niǎo)cl-2表達(dá)水平降低，miR-34a可通過(guò)調(diào)節(jié)凋亡蛋白的表達(dá)促進(jìn)食管癌細(xì)胞凋亡。Survivin作為Caspase的上游基因能直接抑制Caspase-3和Caspase-7的活性；miR-34a能直接抑制胃癌細(xì)胞中Survivin的表達(dá)，從而釋放Caspase活性,促進(jìn)細(xì)胞凋亡；miR-34a還可抑制Rb磷酸化，阻滯細(xì)胞G1/S期轉(zhuǎn)換，啟動(dòng)凋亡，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖[24-25]。miR-34a的促凋亡作用在直腸癌中也得到了證實(shí)[26]。

1.3影響腫瘤上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition,EMT)EMT的發(fā)生預(yù)示腫瘤的惡性進(jìn)程，是腫瘤轉(zhuǎn)移機(jī)制的重點(diǎn)。發(fā)生EMT的細(xì)胞獲得遷移和侵襲能力后，可從周圍微環(huán)境中擴(kuò)散出來(lái)并降解，從而釋放大量間充質(zhì)蛋白，如波形蛋白、纖維連接蛋白、N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、MMP等，從而導(dǎo)致腫瘤進(jìn)一步發(fā)展[27]。目前有證據(jù)[23, 28]證實(shí)miR-34a參與了EMT進(jìn)程，通過(guò)抑制EMT相關(guān)蛋白的表達(dá)，負(fù)調(diào)控多條信號(hào)通路，發(fā)揮抗腫瘤作用，常見(jiàn)的信號(hào)通路有TGF-β/Smad、Wnt、Notch及PI3K/AKT/mTOR[29-30]。Qiao等[17]證實(shí)過(guò)表達(dá)miR-34a可以通過(guò)TGF-β/Smad信號(hào)通路使EMT誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子Snail蛋白表達(dá)水平降低，抑制肝癌細(xì)胞的EMT進(jìn)程。Notch1及其配體Jagged1的激活可誘導(dǎo)EMT并促進(jìn)大腸癌細(xì)胞的侵襲和擴(kuò)散，miR-34a則可與Notch1、Jagged1相互拮抗，提示miR-34a與Notch1/Jagged1通路在腫瘤EMT進(jìn)程中關(guān)系密切[31-32]。miR-34a影響EMT的作用機(jī)制眾多,如負(fù)調(diào)控CD44抑制腫瘤細(xì)胞的黏附能力[33]、負(fù)調(diào)控與炎癥相關(guān)的IL-6R/STAT3/miR-34a 反饋環(huán)[34]等，在抑制癌細(xì)胞惡性遷移方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

1.4抑制腫瘤干細(xì)胞的自我更新和分化腫瘤干細(xì)胞假說(shuō)為腫瘤治療提供了一個(gè)重要思路。成功的癌癥治療不僅應(yīng)針對(duì)增殖的癌細(xì)胞，還應(yīng)針對(duì)靜止的腫瘤干細(xì)胞[35]。Wang等[36]和Jang等[37]發(fā)現(xiàn)miR-34a可通過(guò)下調(diào)原癌基因B細(xì)胞特異性小鼠白血病病毒整合位點(diǎn)1(BMI-1)和CD44的表達(dá)，負(fù)性調(diào)控胃癌細(xì)胞的干細(xì)胞樣特性，抑制腫瘤干細(xì)胞分化，阻止腫瘤的發(fā)展和擴(kuò)散。miR-34a還可通過(guò)Notch信號(hào)通路調(diào)控結(jié)腸癌干細(xì)胞的分裂進(jìn)程[38]。關(guān)于此類作用機(jī)制的報(bào)道尚不完善，但可以推測(cè)miR-34a在腫瘤干細(xì)胞自我更新和分化中起到了積極作用，這還需進(jìn)一步找尋靶點(diǎn)深入研究。

1.5調(diào)控腫瘤免疫隨著腫瘤免疫療法的興起，研究者們也開(kāi)始關(guān)注miRNA的免疫學(xué)效應(yīng)。首個(gè)miR-34a脂質(zhì)體模擬物(MRX34)的Ⅰ期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示：MRX34增加了腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的數(shù)量，減少了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)的數(shù)量,降低了PD-1和PD-L1的表達(dá)，提示miR-34a可能在免疫治療中直接發(fā)揮作用[39]。其機(jī)制有以下幾個(gè)方面：miR-34a直接靶向PD-L1抑制其表達(dá)[40]，促進(jìn)T細(xì)胞活化[41]，激活核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)信號(hào)通路調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能[42]，靶向CCL22趨化因子抑制其招募Tregs[43]，促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞成熟[44]等，從而防止腫瘤的免疫逃逸?？梢?jiàn)以miR-34a作為干預(yù)靶點(diǎn)調(diào)節(jié)T細(xì)胞的免疫反應(yīng)性、抑制免疫逃逸可能是一個(gè)全新的抗腫瘤思路[45]。作為T(mén)細(xì)胞調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的主要環(huán)節(jié)，miR-34a在腫瘤免疫逃逸方面的作用值得深入探究。

2 miR-34a在消化道腫瘤治療中的新進(jìn)展

2.1miR-34a與放化療結(jié)合miR-34a與腫瘤放療的結(jié)合：放療是治療消化道腫瘤的有效方法之一，但經(jīng)過(guò)多次放療后的輻射抵抗是治療失敗的主要誘因。miR-34a可通過(guò)抑制PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路逆轉(zhuǎn)食管癌Ec109細(xì)胞的輻射抗性，顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[46]。Liu等[47]證實(shí)miR-34a過(guò)表達(dá)可明顯增加小鼠對(duì)γ輻射治療的敏感性，其機(jī)制可能與miR-34a直接靶向人類癌細(xì)胞放射敏感性的關(guān)鍵分子Bcl-2有關(guān)。Lacombe等[48]詳細(xì)介紹了miR-34a在消化道腫瘤放療中的作用，認(rèn)為無(wú)論是在癌細(xì)胞中作為輻射增敏劑，還是在正常細(xì)胞中作為輻射防護(hù)劑，miR-34a均發(fā)揮了重要作用。miR-34a有望為未來(lái)消化道腫瘤更精確的放療做貢獻(xiàn)。

miR-34a與腫瘤化療的結(jié)合：Zhang等[10]報(bào)道91例Ⅱ/Ⅲ期大腸癌患者接受了以氟尿嘧啶(5-FU)為基礎(chǔ)的輔助化療，高表達(dá)miR-34a的患者3 a復(fù)發(fā)率低于低表達(dá)患者；無(wú)論疾病分期如何，miR-34a高表達(dá)患者從以5-FU為基礎(chǔ)的化療中的獲益均大于miR-34a低表達(dá)患者；miR-34a可以使5-FU耐藥的結(jié)腸腺癌DLD-1細(xì)胞對(duì)5-FU重新增敏。后續(xù)報(bào)道[49-50]指出此種增敏機(jī)制可能是通過(guò)靶向高遷移率族蛋白1(HMGB1)抑制自噬和通過(guò)DLL1/Notch途徑抑制ABCG2實(shí)現(xiàn)的。此外，miR-34a與其他化學(xué)藥物的結(jié)合如奧沙利鉑、阿霉素、紫杉醇等也能達(dá)到增敏效果[21,51-53]。

2.2miR-34a與其他miRNA聯(lián)合不同的miRNA可通過(guò)共同的靶基因或通路協(xié)同發(fā)揮作用[54]。Jiang等[8]發(fā)現(xiàn)miR-34a/b/c同時(shí)缺失會(huì)促進(jìn)腸腺瘤細(xì)胞增殖，抑制其凋亡，并伴有明顯的細(xì)菌浸潤(rùn)；同時(shí)上調(diào)miR-34a/b/c表達(dá)，可抑制APC基因缺失所致的腫瘤細(xì)胞增殖，并且降低腫瘤細(xì)胞的化療耐藥性。Orellana等[55]通過(guò)對(duì)miRNA文庫(kù)的無(wú)偏篩選和信息學(xué)分析，尋找到5種與miR-34a聯(lián)合具有較高抗細(xì)胞增殖活性的miRNA：miR-6715b、miR-4664-3p、miR-3157-3p、miR-5100和let-7a-2-3p。其中l(wèi)et-7a與miR-34a在肝癌中具有協(xié)同抑瘤作用[54]。

2.3miR-34a作為診斷和預(yù)后預(yù)測(cè)標(biāo)記物的潛力尋找可靠的生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)后，不僅有助于疾病診斷，而且有助于制定更適宜的治療方案。Jin等[18]認(rèn)為可通過(guò)消化道腫瘤患者體內(nèi)miR-34a水平評(píng)估預(yù)后。Lin等[56]對(duì)101例食管癌、31例良性疾病患者和97例健康對(duì)照者體內(nèi)miR-34a表達(dá)水平進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，血漿miR-34a水平可以用于識(shí)別早期(Tis+Ⅰ+Ⅱ期)食管癌，敏感度和特異度分別為66.47%和60.42%。與其他腫瘤標(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)有利于食管癌的早期診斷[57]。不僅如此，有證據(jù)[51]表明miR-34a還可預(yù)測(cè)奧沙利鉑對(duì)大腸癌患者的治療療效，這種非入侵的診斷方法有利于在治療早期鑒別耐藥患者。

3 展望

miR-34a作為腫瘤標(biāo)志物，有望廣泛應(yīng)用于消化道腫瘤的診斷、預(yù)后判斷和療效評(píng)估，但還需擴(kuò)大樣本量評(píng)價(jià)其特異度和敏感度。miR-34a作為潛在的腫瘤靶向治療候選基因，具有廣闊的應(yīng)用前景[58]。Jia等[59]在溶瘤柯薩奇病毒B3(CVB3)基因組中插入miR-34a靶序列，該載體在荷瘤小鼠體內(nèi)保持了很強(qiáng)溶瘤活性，且對(duì)正常組織的毒性很低，這種安全有效的抗癌方法有望應(yīng)用于消化道腫瘤的治療。Gibori等[60]構(gòu)建了miR-34a-siRNA復(fù)合物應(yīng)用于胰腺導(dǎo)管腺癌，發(fā)現(xiàn)其可抑制腫瘤細(xì)胞癌基因myc的表達(dá)，展現(xiàn)出強(qiáng)大的抗腫瘤效應(yīng)。此外，創(chuàng)新miR-34a藥物遞送系統(tǒng)，增加其抗腫瘤活性并減少其副作用[61-64]也是研究方向之一。未來(lái)，我們不僅要關(guān)注miR-34a本身，還要關(guān)注它與其他藥物聯(lián)合使用的治療潛力，與放化療結(jié)合增敏有望突破目前的治療瓶頸。近年來(lái)隨著抗PD-1/PD-L1單抗的應(yīng)用，miR-34a與免疫治療之間的關(guān)系可能是一個(gè)很好的研究方向，有望在消化道腫瘤治療方面取得新的進(jìn)展。