microRNA在胃癌中的研究進(jìn)展

張 雪， 李學(xué)良

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，江蘇 南京 210029

通訊作者：李學(xué)良，博士生導(dǎo)師，主任醫(yī)師，教授，研究方向：消化道腫瘤的早期診斷和內(nèi)鏡下治療、功能性胃腸病、中樞及外周攝食調(diào)節(jié)因子對(duì)胃腸動(dòng)力的調(diào)整作用等

胃癌是一個(gè)全球性的健康問(wèn)題，盡管其發(fā)病率和死亡率在過(guò)去幾十年中有所下降，但它仍然是世界第五大最常見(jiàn)的癌癥類(lèi)型，也是第三大常見(jiàn)的癌癥死亡原因[1]。據(jù)估計(jì)，2018年全球共有1 033 701例胃癌新病例(占所有確診癌癥病例的5.7%)和782 685例胃癌相關(guān)死亡病例(占所有癌癥死亡人數(shù)的8.2%)[2]。胃癌患者的死亡率與其疾病分期密切相關(guān)，目前臨床常用的胃癌腫瘤標(biāo)志物如糖類(lèi)抗原(CA724、CA125、CA199)，癌胚抗原(CEA)，胃蛋白酶原(PGⅠ、PGⅡ)對(duì)其早期診斷以及預(yù)后判斷的價(jià)值較弱，許多患者在診斷時(shí)已處于晚期，手術(shù)及化療的療效有限，同時(shí)缺乏更多用于靶向治療的分子標(biāo)志物。因此，進(jìn)一步探索胃癌的發(fā)生機(jī)制，尋找新的分子標(biāo)志物，是降低胃癌死亡率的關(guān)鍵。

miRNA是一類(lèi)在生物體內(nèi)豐富存在的單鏈內(nèi)源性RNA，通過(guò)降解靶信使RNA(mRNA)或抑制其翻譯水平來(lái)控制基因表達(dá)。單個(gè)miRNA可以調(diào)控多達(dá)200個(gè)靶基因，這意味著人類(lèi)超過(guò)1/3的蛋白質(zhì)編碼基因受到miRNA的調(diào)控[3]。許多研究表明，miRNA參與了細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化、凋亡、血管生成、免疫應(yīng)答等重要生物學(xué)過(guò)程，對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、治療至關(guān)重要[4-5]。本文將著重介紹最新發(fā)現(xiàn)的幾種與胃癌發(fā)病相關(guān)的miRNA，并討論其作為生物標(biāo)志物及特定治療靶點(diǎn)的作用。

1 miRNA的生物特性與功能

成熟的功能性miRNA約有22個(gè)核苷酸，其生物發(fā)生涉及一系列復(fù)雜的步驟[3]。首先在細(xì)胞核中，RNA聚合酶Ⅱ從miRNA基因轉(zhuǎn)錄出一個(gè)具有幾百到幾千個(gè)堿基對(duì)的原代miRNA(pri-miRNA)，由Drosha酶及結(jié)合蛋白DGCR8，加工成約70個(gè)核苷酸的莖環(huán)前體(pre-miRNA)[6]，然后前miRNA被Ran-GTP依賴的核運(yùn)輸因子Exportin-5轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中，Dicer-DRBP復(fù)合物將其進(jìn)一步加工成包含成熟的miRNA鏈及互補(bǔ)鏈的RNA雙鏈[7-8]。最后，成熟的單鏈miRNA被整合到RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RISC)中，靶向mRNA的3’非翻譯區(qū)(3’-UTRs)的互補(bǔ)序列，通過(guò)降解目標(biāo)mRNA或阻斷其翻譯來(lái)發(fā)揮功能[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)，許多miRNA在胃癌組織細(xì)胞中的表達(dá)有不同程度的上調(diào)或下調(diào)，miRNA可通過(guò)與癌基因、抑癌基因、其他癌癥相關(guān)基因的相互作用，參與胃癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程[11-12]。近年最新研究的與胃癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的miRNA分子調(diào)控機(jī)制如表1所示。

表1 胃癌相關(guān)miRNA的功能特征Tab 1 Functional characterization of miRNA in gastric cancer

2 胃癌組織中表達(dá)上調(diào)的miRNA

2.1 miR-374Xu等[13]首次證實(shí)，與GES-1細(xì)胞系和正常胃組織相比，胃癌組織細(xì)胞中的miR-374a表達(dá)明顯上調(diào)，抑制miR-374a的表達(dá)可抑制胃癌細(xì)胞的增殖。他們發(fā)現(xiàn)，SRCIN1是miR-374a在胃癌中的功能性調(diào)節(jié)因子，miR-374a可直接靶向SRCIN1 mRNA的3’-UTRs來(lái)促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲。Ji等[14]檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，胃癌患者血清中miR-374a-5p的表達(dá)水平明顯高于胃炎患者和健康對(duì)照組者(P<0.001)，術(shù)后組患者miR-374a-5p的水平較術(shù)前顯著降低(P<0.01)，這說(shuō)明miR-374a-5p可能是一個(gè)良好的胃癌預(yù)后指標(biāo)。另外奧沙利鉑化療后復(fù)發(fā)患者血清及耐藥胃癌細(xì)胞中miR-374a-5p表達(dá)增加(P<0.05)，提示miR-374a-5p在胃癌化療耐藥中發(fā)揮了重要作用。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究表明[14]，miR-374a-5p通過(guò)靶向Neurod1在體內(nèi)外增強(qiáng)了胃癌細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑的耐藥性，更重要的是外泌體介導(dǎo)的miR-374a-5p拮抗劑可以增加Neurod1的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制化療耐藥性。因此，miR-374a-5p的下調(diào)可能是提高胃癌細(xì)胞對(duì)化療敏感性的新途徑，有望為胃癌耐藥性治療提供新靶點(diǎn)。

2.2 miR-421miR-421是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的與胃癌發(fā)生相關(guān)的一種miRNA，位于人類(lèi)染色體1p34.23，是miR-200家族的重要成員之一[15]。Chen等[16]發(fā)現(xiàn)，在早期胃癌和胃癌前病變中miR-421的表達(dá)顯著上調(diào)，ROC分析表明，miR-421診斷胃癌的靈敏性、準(zhǔn)確性、特異性均優(yōu)于傳統(tǒng)腫瘤標(biāo)志物(CEA、CA153、CA50)。Yang等[17]研究提示，Claudin11(CLDN11)可作為miR-421的靶標(biāo)，miR-421直接與CLDN11 mRNA的3’-UTRs結(jié)合，下調(diào)其表達(dá)，從而作為癌基因促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲。Liu等[15]闡明了miR-421表達(dá)水平與胃癌進(jìn)展及預(yù)后的關(guān)系，他們認(rèn)為miR-421表達(dá)水平與胃癌患者的年齡、性別、腫瘤大小、部位、浸潤(rùn)深度、TNM分期、分化程度無(wú)相關(guān)性，而與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，生存分析表明miR-421高表達(dá)患者生存期明顯短于miR-421正?；颊?中位生存期分別為37.34個(gè)月和54.23個(gè)月，P<0.01)。Ge等[18]證實(shí)，miR-421在進(jìn)展期胃癌中的表達(dá)明顯高于局限性胃癌。通過(guò)靶向E-cadherin和caspase-3，miR-421的過(guò)表達(dá)可增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的遷移、侵襲能力，抑制細(xì)胞凋亡，并且誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性。綜上，miR-421可作為胃癌重要的診斷、預(yù)后指標(biāo)和潛在的治療分子靶點(diǎn)。

2.3 miR-452miR-452由人類(lèi)染色體Xq28區(qū)域編碼，有研究表明，其在不同腫瘤中的表達(dá)水平和作用并不一致，在肺鱗癌[19]、乳腺癌[20]等中miR-452的表達(dá)顯著降低，而在結(jié)直腸癌[21]中miR-452的表達(dá)明顯升高。He等[22]研究首次發(fā)現(xiàn)，與正常胃黏膜上皮細(xì)胞系相比，胃癌細(xì)胞系(SGC7901、MKN28、BGC823、AGS)中miR-452的表達(dá)水平顯著升高。并且通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告檢測(cè)證實(shí)miR-452能與抑癌基因EPB41L3的3’-UTRs互補(bǔ)結(jié)合發(fā)揮靶向調(diào)控功能。他們建立了胃癌裸鼠移植瘤模型，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)高水平miR-452在模型中可下調(diào)EPB41L3的表達(dá)，使得胃癌移植瘤體積、重量明顯增加。進(jìn)一步闡明miR-452的異常高表達(dá)促進(jìn)了胃癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為，通過(guò)靶向性負(fù)調(diào)控EPB41L3的mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)水平影響胃癌細(xì)胞的增殖和遷移能力。

2.4 miR-675miR-675在人體內(nèi)由lncRNA H19加工生成[23]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，H19和miR-675在胃癌細(xì)胞和組織中的表達(dá)水平明顯高于正常胃組織，在胃癌的發(fā)生發(fā)展中有著重要作用[23-27]。有研究發(fā)現(xiàn)，miR-675可通過(guò)靶向腫瘤抑制因子RUNX1來(lái)調(diào)控胃癌細(xì)胞的增殖，lncRNA H19/miR-675/RUNX1信號(hào)軸可作為潛在的預(yù)后標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)[24]。Yan等[25]發(fā)現(xiàn)了miR-675的另一個(gè)新靶點(diǎn)FADD，miR-675的上調(diào)顯著降低胃癌細(xì)胞中FADD mRNA和蛋白水平，lncRNA H19/miR-675通過(guò)直接靶向FADD抑制caspase-8和caspase-3的激活，從而參與調(diào)控胃癌細(xì)胞的增殖和凋亡。Liu等[26]評(píng)估了miR-675表達(dá)對(duì)胃癌患者總生存時(shí)間的影響，發(fā)現(xiàn)高水平的miR-675與較短的總生存期之間顯著相關(guān)(P=0.00069)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，miR-675可直接與PITX1的3’-UTRs結(jié)合負(fù)調(diào)控其表達(dá)，miR-675/PITX1軸通過(guò)調(diào)節(jié)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)過(guò)程和Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)胃癌的增殖和侵襲。Ghaedi等[27]對(duì)胃癌患者血清中l(wèi)ncRNA-miRNA共表達(dá)譜進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合檢測(cè)H19、MEG3、miR-675-5p的表達(dá)水平可區(qū)分正常對(duì)照者和胃癌患者，ROC分析顯示，其靈敏性和特異性分別為88.87%和85%，有望成為胃癌的潛在診斷指標(biāo)。

3 胃癌組織中表達(dá)下調(diào)的miRNA

3.1 miR-217Wang等[28]研究表明，miR-217在胃癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)降低，而且較低的表達(dá)水平與較高的胃癌分級(jí)和TNM分期相關(guān)。同時(shí)他們采用熒光素酶報(bào)告檢測(cè)和Western blotting證實(shí)glypican-5(GPC5)基因是miR-217的功能靶點(diǎn)。miR-217可能是胃癌中一種新的腫瘤抑制因子，通過(guò)下調(diào)GPC5的水平抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，降低胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲能力。此后，Dong等[29]發(fā)現(xiàn)，miR-217類(lèi)似物能有效地阻斷l(xiāng)ncRNA Hotair對(duì)胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的促進(jìn)作用。Hotair是哺乳動(dòng)物基因HOXC位點(diǎn)中的一種lncRNA[30]，在胃癌組織中的表達(dá)顯著上調(diào)，lncRNA Hotair可作為分子海綿結(jié)合miR-217，負(fù)調(diào)控其在胃癌中的表達(dá)，上調(diào)GCP5的水平，從而促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲、免疫逃避。Dong等[29]認(rèn)為，Hotair和miR-217水平可能是胃癌患者的預(yù)后指標(biāo)，Hotair/miR-217/GCP5軸是胃癌患者潛在的治療靶點(diǎn)。

3.2 miR-539Zhou等[31]發(fā)現(xiàn)，miR-539-3p在胃癌組織細(xì)胞中表達(dá)顯著下調(diào)，miR-539-3p過(guò)表達(dá)抑制了胃癌細(xì)胞增殖和侵襲，這提示miR-539可能是胃癌中的一種腫瘤抑制因子。他們通過(guò)篩選確定CTBP1是miR-539-3p的一個(gè)靶基因，CTBP1的外源性表達(dá)可逆轉(zhuǎn)miR-539-3p對(duì)胃癌細(xì)胞惡性增殖和侵襲的影響，而miR-539-3p過(guò)表達(dá)可通過(guò)抑制CTBP1調(diào)節(jié)胃癌的EMT過(guò)程。Ding等[32]也認(rèn)為，miR-539可負(fù)向調(diào)控胃癌細(xì)胞的增殖和遷移，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明SRY-box5(Sox5)是miR-539的靶基因，miR-539對(duì)胃癌的抑制作用可能是通過(guò)介導(dǎo)Sox5的表達(dá)間接調(diào)節(jié)EMT過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Zhao等[33]提出SRY-box9(Sox9)基因是miR-539的另一直接靶點(diǎn)，miR-539通過(guò)降低Sox9的表達(dá)抑制胃癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)特性。他們還發(fā)現(xiàn)lncRNA LINC00339可作為分子海綿結(jié)合miR-539調(diào)節(jié)Sox9基因的表達(dá)，LINC00339在胃癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)異常升高，并且與胃癌患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、浸潤(rùn)深度、TNM分期、總生存期明顯相關(guān)。LINC00339/miR-539/Sox9通路的研究將有助于理解胃癌發(fā)生的分子機(jī)制并為胃癌診斷、預(yù)后、治療提供潛在靶點(diǎn)。

3.3 miR-567此前有研究報(bào)道，miR-567能夠通過(guò)靶向FGF5抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲[34]，也可作為腫瘤抑制基因，抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展[35]。Zhang等[36]研究發(fā)現(xiàn)，miR-567在胃癌組織和細(xì)胞中的表達(dá)較癌旁組織和胃上皮細(xì)胞明顯下調(diào)，提示miR-567在胃癌進(jìn)展中起抑制作用。體外實(shí)驗(yàn)表明，miR-567不僅削弱了胃癌細(xì)胞的增殖能力，還增加了胃癌細(xì)胞對(duì)5-氟尿嘧啶(5-FU)和奧沙利鉑的化療敏感性。首次證明miR-567是一個(gè)與胃癌發(fā)生發(fā)展以及化療耐藥相關(guān)的抑制基因。同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)PIK3AP1在miR-567介導(dǎo)的抑制胃癌細(xì)胞行為中起著至關(guān)重要的作用，miR-567作為上游調(diào)控因子，通過(guò)直接靶向PIK3AP1阻斷了PI3K/AKT/c-Myc通路，c-Myc又可與miR-567基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄受阻，反向調(diào)節(jié)miR-567的表達(dá)，從而形成miR-567-PIK3AP1-PI3K/AKT-c-Myc反饋環(huán)。反饋環(huán)的存在解釋了miR-567作為抑癌基因的信號(hào)傳導(dǎo)并調(diào)控胃癌細(xì)胞增殖、耐藥的機(jī)制，有望為胃癌提供早期診斷及預(yù)后的生物標(biāo)志物，并解決化療耐藥問(wèn)題。

3.4 miR-618Shi等[37]檢測(cè)了90對(duì)胃癌組織和癌旁組織中miR-618的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)其在胃癌組織中的表達(dá)明顯下調(diào)，ROC曲線圖顯示，miR-618在胃癌組織中的表達(dá)水平對(duì)胃癌的診斷具有較高的特異性(72.5%)和靈敏性(60.4%)，且miR-618的表達(dá)水平與胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)(P<0.05)，與腫瘤直徑、分化程度、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、TNM分期無(wú)關(guān)。進(jìn)一步研究證實(shí)，miR-618對(duì)細(xì)胞周期或凋亡的影響不明顯，但可通過(guò)負(fù)向調(diào)節(jié)靶基因TGF-β2的轉(zhuǎn)錄水平抑制胃癌細(xì)胞侵襲、遷移能力。Xun等[38]發(fā)現(xiàn)，miR-618在胃癌組織細(xì)胞中表達(dá)明顯降低，與lncRNA Hotair和Krueppel-like factor12(KLF12)呈負(fù)相關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，KLF12可作為miR-618的直接靶點(diǎn)，miR-618通過(guò)靶向KLF12負(fù)調(diào)控胃癌細(xì)胞中的PI3K/ATK信號(hào)通路，發(fā)揮對(duì)胃癌細(xì)胞遷移、侵襲的抑制作用。而Hotair可通過(guò)海綿化miR-618促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，抑制細(xì)胞凋亡。Hotair/miR-618/KLF12/PI3K/ATK軸的發(fā)現(xiàn)有助于進(jìn)一步揭示胃癌的發(fā)生機(jī)制。Zhang等[39]探究胃癌順鉑耐藥的分子機(jī)制發(fā)現(xiàn)，miR-618可作為circRNA CCDC66的下游靶點(diǎn)，circCCDC66通過(guò)靶向miR-618顯著抑制BCL2 mRNA和蛋白水平從而誘導(dǎo)胃癌的順鉑耐藥性。

4 miRNA在胃癌中的作用

4.1 miRNA作為胃癌診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物發(fā)掘高靈敏性和特異性的新型生物標(biāo)志物，有助于改善對(duì)胃癌疾病的管理，包括胃癌的早期診斷、預(yù)后評(píng)估、復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)、療效評(píng)價(jià)。越來(lái)越多的研究探討了miRNA作為胃癌生物標(biāo)志物的價(jià)值，如Zhang等[39]研究證實(shí)，聯(lián)合檢測(cè)miR-221-3p和miR-122-5p的表達(dá)水平可用于診斷胃癌，其靈敏性為91.5%，特異性為82.7%。且這兩種miRNA的表達(dá)與胃癌的分化程度、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、浸潤(rùn)深度顯著相關(guān)，是胃癌術(shù)后獨(dú)立的預(yù)后因素。Li等[41]發(fā)現(xiàn)，miR-625-3p在胃癌組織中表達(dá)下調(diào)，低表達(dá)患者的淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率明顯增高，總生存率明顯降低，可作為預(yù)測(cè)胃癌預(yù)后的指標(biāo)。

循環(huán)miRNA是目前新興研究領(lǐng)域，腫瘤源性miRNA可以穩(wěn)定的形式存在于循環(huán)中，并且可以用較為便捷的方法檢測(cè)和量化，增強(qiáng)了外周血中miRNA作為胃癌非侵入性診斷標(biāo)志物的可行性。據(jù)報(bào)道[42]，胃癌患者血清游離miR-551b-5p水平明顯下調(diào)，ROC分析顯示，血清miR-551b-5p的表達(dá)可區(qū)分胃癌患者和健康對(duì)照組，其AUC值為0.84(靈敏性77.5%，特異性80.0%)，可作為胃癌早期診斷的血清學(xué)標(biāo)志物。

4.2 miRNA對(duì)胃癌的治療作用miRNA的失調(diào)與胃癌發(fā)生發(fā)展之間的關(guān)系說(shuō)明了miRNA作為胃癌治療靶點(diǎn)具有巨大的潛力。目前關(guān)于miRNA的治療研究，集中在利用反義技術(shù)拮抗靶miRNA的表達(dá)，或是恢復(fù)或加強(qiáng)特定miRNA的功能抑制某些蛋白編碼基因的表達(dá)。此外，化療耐藥是提高胃癌患者總體生存率及生活質(zhì)量的難題，許多研究表明miRNA可以調(diào)控胃癌細(xì)胞的耐藥性。如Bao等[43]發(fā)現(xiàn)，miR-101在耐藥胃癌細(xì)胞株中表達(dá)顯著降低，當(dāng)上調(diào)miR-101的表達(dá)時(shí)，其可通過(guò)靶向Annexin A2(ANXA2)抑制細(xì)胞活性和促進(jìn)細(xì)胞凋亡，逆轉(zhuǎn)耐藥胃癌細(xì)胞的耐藥性。Gong等[44]研究確定了miR-625是胃癌細(xì)胞多藥耐藥性(multidrug resistance，MDR)的新型調(diào)節(jié)劑，miR-625直接靶向ALDH1A1促進(jìn)細(xì)胞凋亡并逆轉(zhuǎn)MDR。但由于miRNA具有多靶點(diǎn)特性，治療有意外脫靶的風(fēng)險(xiǎn)，而靶基因的表達(dá)又受多個(gè)不同的miRNA調(diào)控，這對(duì)治療效果也會(huì)有影響。因此，在基于miRNA治療胃癌的應(yīng)用中，還有很多問(wèn)題亟待解決。

5 結(jié)論和展望

越來(lái)越多的研究證實(shí)miRNA在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為包括胃癌在內(nèi)的許多癌癥的診斷和治療提供了新的思路。但我們?nèi)匀幻媾R著許多挑戰(zhàn)，miRNA具有組織、時(shí)間和空間特異性，并且受到體內(nèi)外多種因素的影響，在復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，miRNA信號(hào)傳遞的準(zhǔn)確識(shí)別十分困難。希望隨著生物技術(shù)及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，我們能完整掌握miRNA的功能，開(kāi)發(fā)出特異有效的miRNA遞送系統(tǒng)，提高胃癌的診斷率，改善胃癌的治療水平。此外，miRNA在癌細(xì)胞自噬、腫瘤血管生成及腫瘤轉(zhuǎn)移、放療耐藥等中的作用還有待進(jìn)一步研究。