lncRNA和miRNA在胃癌中的研究進(jìn)展

高銘 楊春宇 王彤 樸俊杰 李柏 任香善

(1延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室 腫瘤研究中心，吉林 延吉 133002；2吉林大學(xué)第一醫(yī)院肛結(jié)直腸外科)

胃癌(GC)是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一〔1〕。幽門螺桿菌感染、年齡、高鹽攝入及飲食中蔬菜水果的攝入量少是誘發(fā)GC的重要因素〔2〕。手術(shù)被認(rèn)為是目前唯一的根治性治療方法〔3〕，但是由于缺乏有效的早期診斷標(biāo)志物，很多患者發(fā)現(xiàn)時已為晚期，錯過了最佳手術(shù)時間。盡管目前新輔助化療、靶向治療及免疫治療等方法不斷發(fā)展和進(jìn)步，但其治療效果及預(yù)后仍不理想〔4〕。近年來，隨著基因組學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，長鏈非編碼RNA(lncRNA)和非編碼單鏈RNA(miRNA)被發(fā)現(xiàn)與癌癥的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，有望成為GC診斷的重要標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)，為GC患者生存期延長及改善預(yù)后帶來了希望。本文對lncRNA和miRNA在GC診斷、治療和預(yù)后中的作用進(jìn)行綜述，以期為后續(xù)研究提供參考。

1 lncRNA概述

lncRNA是一類長度超過200個核苷酸的非編碼RNA轉(zhuǎn)錄本，具有有限的蛋白質(zhì)編碼功能〔5〕。按照它在基因組中的位點(diǎn)可分為反義lncRNA、內(nèi)含子非編碼RNA、基因間lncRNA、正義lncRNA和雙向lncRNA〔6〕。它在染色質(zhì)相互作用、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、mRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和表觀遺傳調(diào)控等多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用〔7〕。lncRNA也被認(rèn)為是近年來促進(jìn)癌癥起始和進(jìn)展的新興參與者，作為致癌或抑癌基因在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用〔8～11〕。有研究表明lncRNA的異常表達(dá)、缺失或突變與GC的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)〔12〕。lncRNA可能成為GC診斷和預(yù)后的重要標(biāo)志物及新的治療靶點(diǎn)。

2 lncRNA在GC中的作用

2.1lncRNA在GC診斷中的作用 目前臨床上常用的GC診斷標(biāo)志物主要是癌胚抗原(CEA)、碳水化合物抗原(CA)19-9、CA72-4、CA125、CA24-2和CA50及胃蛋白酶原和甲胎蛋白，但是它們對GC患者的檢出率均低于20%，不足以用于GC早期診斷和患病人群篩查〔13〕。而lncRNA在多種腫瘤中異常表達(dá)且具有癌癥特異性，許多l(xiāng)ncRNA或其經(jīng)過處理的片段在體液中十分穩(wěn)定，在患者的血漿和尿液中均可檢測到。它們的表達(dá)水平能顯示出疾病的嚴(yán)重程度，對GC患者的檢出率也超過60%，因此lncRNA有作為GC診斷新型生物標(biāo)志物的潛能〔14〕。向萬平等〔15〕對78例老年GC患者的GC組織和癌旁組織中SLC7A11-AS1的表達(dá)水平進(jìn)行檢測并對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SLC7A11-AS1在GC組織中的表達(dá)水平(0.857±1.384)明顯低于癌旁正常組織(2.560±3.767)。而且它對GC診斷的特異性和敏感性更強(qiáng)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)CEA和CA 19-9對GC的檢出率分別為19.23%和15.8%，兩種聯(lián)合時的檢出率為24.35%，明顯低于lncRNA SLC7A11-AS對GC的檢出率66.67%?，F(xiàn)有的診斷標(biāo)志物主要來自血清，對胃液標(biāo)志物的研究較少。而胃液是GC腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，胃液中某些lncRNA能夠快速地診斷GC。LINC00152是GC中一種異常表達(dá)的基因間lncRNA〔16〕。它可在胃液中檢測到，能幫助區(qū)分GC患者與良性胃病患者〔17〕。Ba等〔18〕研究發(fā)現(xiàn) lncRNA AC093818.1在轉(zhuǎn)移性GC組織中的表達(dá)顯著提高，ROC曲線分析結(jié)果表明它對轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性GC的診斷靈敏度為78.8%，特異性為100%，因此它可用于判斷GC是否已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移，進(jìn)而確定治療策略。

以上研究均證明lncRNA能夠成為無創(chuàng)的、特異性和靈敏度更強(qiáng)的GC診斷標(biāo)志物。然而，要想把lncRNA用于GC的臨床診斷，還需要在提取、定量、探針富集和評價方法等方面進(jìn)行深入的研究和改進(jìn)〔14〕。

2.2lncRNA在GC治療中的作用 目前，手術(shù)是唯一的根治性治療方法，而對于不能手術(shù)的患者化療、靶向治療及免疫治療是常用的治療手段。但是往往因?yàn)槎靖弊饔么?、脫靶等原因其治療效果未能達(dá)到預(yù)期，因此找到新的有效的治療方法對于提高GC患者生存質(zhì)量具有重要意義〔3,19〕。lncRNA中存在大量調(diào)控相互作用的位點(diǎn)，能為新型抗癌藥物的研發(fā)提供廣闊的平臺。MT1JP是GC組織中表達(dá)下調(diào)的一種lncRNA，與腫瘤表型和患者生存期密切相關(guān)。有研究顯示，它作為一種競爭性內(nèi)源性RNA，介導(dǎo)miR-92a-3p對F-box與WD重復(fù)域包含(FBXW)7進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而抑制GC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，促進(jìn)GC細(xì)胞凋亡，因此它能作為GC治療的新靶點(diǎn)〔20〕。此外，lncRNA還參與多種與癌癥進(jìn)展相關(guān)的信號通路并在癌癥組織中特異性表達(dá)〔21〕。lncRNA MEG3通過p53信號通路抑制GC細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移〔22〕。AK023391通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶(Akt)信號通路發(fā)揮致癌作用〔23〕。AOC4P通過促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路影響GC細(xì)胞的生物學(xué)行為〔24〕。因此，靶向lncRNA進(jìn)而調(diào)控GC的發(fā)生和發(fā)展成為GC治療的新策略。由于表觀遺傳的改變，化療耐藥是目前GC治療的最大障礙。Zhu等〔25〕研究發(fā)現(xiàn)ARHGAP5-AS1是一種在GC化療耐藥細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)的lncRNA，其表達(dá)下調(diào)能逆轉(zhuǎn)化療耐藥，增加藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。因此，靶向ARHGAP5-as1 /ARHGAP5軸可能成為克服GC化療耐藥的一種治療策略。綜上，lncRNA能夠成為GC治療的新靶點(diǎn)。但大多數(shù)lncRNA的結(jié)構(gòu)和功能信息尚未確定，而且它在不同物種間的保守性較差，因此，利用體外實(shí)驗(yàn)和動物模型實(shí)驗(yàn)開發(fā)出的治療方法無法直接應(yīng)用于人類，仍需要進(jìn)行更詳細(xì)的臨床前研究。

2.3lncRNA在GC預(yù)后中的作用 GC是一種常見的預(yù)后不良的胃腸道腫瘤。傳統(tǒng)的預(yù)后指標(biāo)如TNM分期，病理分級和Ki67指數(shù)等無法準(zhǔn)確預(yù)測GC患者的預(yù)后。因此，仍有必要確定新的預(yù)測指標(biāo)來改善預(yù)后。Zheng等〔26〕研究顯示lncRNA UCA11的高表達(dá)與GC分化程度、腫瘤大小、浸潤深度和TNM分期相關(guān)。Kaplan-Meier分析結(jié)果顯示，UCA1的高表達(dá)導(dǎo)致GC患者總生存期和無病生存期較差。進(jìn)一步通過多因素生存分析也得出UCA1是一個獨(dú)立的預(yù)后指標(biāo)。LINC01133是miR-106a-3p的競爭性內(nèi)源性RNA，通過調(diào)控腺瘤性結(jié)腸息肉病(APC)表達(dá)和Wnt/β-catenin通路來抑制GC的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。LINC01133的低表達(dá)與GC患者預(yù)后不良顯著相關(guān)，因此它能夠成為預(yù)測GC預(yù)后的lncRNA〔27〕。許多l(xiāng)ncRNA 在腫瘤中差異表達(dá)且與腫瘤的大小、TNM分期和生存期相關(guān)，能有效的反映患者的預(yù)后情況。Miao等〔28〕通過對TCGA數(shù)據(jù)庫中379例老年GC患者差異lncRNAs表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素和多因素Cox比例風(fēng)險回歸分析后發(fā)現(xiàn)了4個lncRNA (LINC01018、LOC553137、MIR4435-2HG和TTTY14)與GC患者總生存率相關(guān)，能夠作為老年GC預(yù)后監(jiān)測的生物標(biāo)志物(圖1)。

圖1 lncRNA在GC中的作用

上述研究表明lncRNA能夠成為判斷GC預(yù)后的標(biāo)志物。但是，目前對于lncRNA在GC發(fā)生、發(fā)展中的功能和作用機(jī)制研究有限，而且lncRNA數(shù)量龐大，只有小部分的功能和機(jī)制被闡明。因此仍需探索更多的、準(zhǔn)確度更高的生物標(biāo)志物作為GC預(yù)后指標(biāo)。

3 miRNA的概述

miRNA是一組內(nèi)源性、保守的非編碼單鏈RNA分子，長度為18～22個堿基〔31〕。它是關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄后負(fù)調(diào)控因子，能完全或部分結(jié)合靶mRNA3′-非翻譯區(qū)的互補(bǔ)位點(diǎn)〔32〕，通過調(diào)控單個mRNA的表達(dá)或同時調(diào)控多個mRNA分子的表達(dá)，抑制mRNA的翻譯或降解mRNA，進(jìn)而影響與細(xì)胞代謝相關(guān)的功能〔33〕。miRNA作為腫瘤抑制因子或致癌基因發(fā)揮作用，其表達(dá)失調(diào)能夠影響腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲、分化和腫瘤復(fù)發(fā)等多種功能，與腫瘤發(fā)生和癌癥進(jìn)展密切相關(guān)〔34～36〕。大量研究表明〔37～41〕，它的異常表達(dá)在GC的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。miRNA參與GC細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等多個過程，能夠成為GC早期診斷和預(yù)后監(jiān)測的有效指標(biāo)并被認(rèn)為是很有前景的治療靶點(diǎn)。

4 miRNA在GC中的作用

4.1miRNA在GC診斷中的作用 miRNA性質(zhì)穩(wěn)定，且容易從組織、血液和腹水中獲得，具有成為GC診斷生物標(biāo)志物的潛能〔42,43〕。許多miRNA的異常表達(dá)在GC的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)GC患者血清和外周血單核細(xì)胞中miRNA-21的水平明顯升高且陽性預(yù)測率在90%左右，而CA19-9和癌胚抗原(CEA)的陽性預(yù)測率在50%左右。此外，miR-21的水平也可用于區(qū)分I期和IV期GC〔44〕。Hung等〔45〕研究發(fā)現(xiàn)miR-376c在GC患者組織、血漿和尿液中表達(dá)上調(diào)且從GC早期就開始上調(diào)。而且它的高表達(dá)與GC細(xì)胞的增殖、遷移和非錨定生長相關(guān)。因此miR-376c可用于GC的早期診斷，便于盡早治療從而提高患者生存率。Li等〔46〕比較了miRNA-381與目前常用的血清腫瘤標(biāo)志物CA19-9，CA72-4和CEA在GC診斷中的特異性和敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在早期GC組與進(jìn)展期GC組中，CA19-9的特異性和敏感性分別為60.0%和80.0%；CA72-4的特異性和敏感性分別為87.5%和65.0%；CEA的特異性和敏感性分別為77.5%和68.75%，均低于miRNA-381的特異性和敏感性97.5%和83.75%。因此，miRNA-381能夠成為高特異性和敏感性的GC診斷標(biāo)志物。

臨床上常用的GC診斷方法是內(nèi)窺鏡檢查和活檢，但是這種方法依賴于操作者的技能，是創(chuàng)傷性的，且費(fèi)用昂貴，容易引起患者的不適和焦慮〔47〕。而miRNA在GC早期診斷方面具有無創(chuàng)性、穩(wěn)定性及高特異性和敏感性等優(yōu)點(diǎn)，有很大的應(yīng)用前景，值得深入研究。

4.2miRNA在GC治療中的作用 目前，GC的治療主要是通過內(nèi)鏡或者手術(shù)切除惡性組織，但是這種治療方法對患者創(chuàng)傷比較大，且術(shù)后容易復(fù)發(fā)或發(fā)生全身轉(zhuǎn)移。因此需要從分子角度探究GC的發(fā)生機(jī)制，進(jìn)而對其進(jìn)行調(diào)控以達(dá)到治療目的。有研究發(fā)現(xiàn)許多miRNA作為致癌基因在GC的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，因此將它們作為治療靶點(diǎn)并抑制其表達(dá)有助于GC的治療。如miR-532是在GC組織和細(xì)胞中高表達(dá)的一種miRNA，通過激活Wnt/β-catenin通路發(fā)揮致癌作用，能成為GC治療的新靶點(diǎn)〔48〕?；熁蚍派淠退幨悄壳癎C治療的主要挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響了治療效果及患者的預(yù)后。Zhang等〔49〕研究表明化療耐藥與miR-132在GC患者中的高表達(dá)有關(guān)。Kaplan-Meier生存曲線顯示，低miR-132表達(dá)的患者生存時間明顯延長。而進(jìn)一步研究顯示，miR-132通過調(diào)控沉默信息調(diào)節(jié)因子(SIRT)1/環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)/三磷酸腺苷結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G超家族成員2抗體(ABCG2)信號通路促進(jìn)體內(nèi)外Lgr5+GC干細(xì)胞對順鉑的耐藥性，因此它能成為順鉑耐藥GC患者一種很有前景的治療方法。晚期GC患者無法通過手術(shù)切除腫瘤，且只能接受姑息性治療，但因個體差異治療效果因人而異，因此需要尋找一種精準(zhǔn)的療效預(yù)測因子，建立針對患者的個體化治療方案對提高患者生存質(zhì)量和改善預(yù)后具有重要意義。Smid等〔50〕對54例姑息性化療患者的GC組織標(biāo)本進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)了6個與癌癥進(jìn)展和總生存期相關(guān)的miRNA(miR-150、miR-181、miR-221、miR-224、miR-342-p和miR-520h)，它們可作為GC患者姑息治療有效性的預(yù)測因子來幫助確定最合適的治療方案。

miRNA為GC的治療帶來了新希望，但是它長度較小且數(shù)量眾多，研究起來較為困難。因此要想將它作為GC治療的靶點(diǎn)仍需深入研究并進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

4.3miRNA在GC預(yù)后中的作用 miRNA對GC患者的預(yù)后有良好的臨床評估價值，能有效地預(yù)測癌癥的進(jìn)展和生存時間。腫瘤大小、TNM分期及有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移被認(rèn)為是目前評估癌癥預(yù)后的常用指標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn)許多miRNA的異常表達(dá)與GC的分期和生存期相關(guān)，能成為GC的預(yù)后標(biāo)志物。Zhou等〔51〕研究顯示，GC組織中miR-145-5p的表達(dá)水平明顯低于癌旁正常組織且它的低表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。miR-145-5p低表達(dá)的患者總生存時間明顯短于高表達(dá)的患者。進(jìn)一步的單因素和多因素Cox分析也顯示它是GC的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)〔51〕。與癌旁正常組織相比，GC組織中miR-92a的表達(dá)升高了81.1%且它的高表達(dá)與較短的生存期相關(guān)。單因素分析也顯示，高miR-92a表達(dá)、腫瘤分期、腫瘤狀態(tài)、淋巴結(jié)狀態(tài)和腫瘤大小是GC患者預(yù)后不良的預(yù)測因子〔52〕。Chen等〔53〕在GC患者中發(fā)現(xiàn)了6個與預(yù)后生存相關(guān)的miRNA，其中包括miRNA-100、miRNA-374a、miRNA-509-3、miRNA-668、miRNA-549和miRNA-653。其在GC中異常表達(dá)且能夠有效地預(yù)測GC患者的死亡風(fēng)險及3年和5年總生存期，因此能夠成為判斷GC預(yù)后的生物標(biāo)志物(表1)。上述研究均證明miRNA在GC的預(yù)后判斷中具有良好的應(yīng)用價值，值得深入研究。

表1 miRNA在GC中的作用

綜上，GC是世界上常見且致命的惡性腫瘤之一〔67〕。該病患者預(yù)后差，可選擇的治療方法有限。目前用于胃癌診斷和預(yù)后監(jiān)測的生物標(biāo)志物敏感性和特異性較低〔68〕。非編碼RNAs在胃癌發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用，其中研究最多的是lncRNA和miRNA〔69〕。其在胃癌中表達(dá)異常、性質(zhì)穩(wěn)定、容易獲得且特異性和敏感性更高，作為新型生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景，但其臨床應(yīng)用仍面臨許多困難和挑戰(zhàn)，需要繼續(xù)深入研究。而且目前結(jié)構(gòu)和功能明確的lncRNA和miRNA非常有限，因此仍需尋找更多在胃癌組織和細(xì)胞中異常表達(dá)的非編碼RNAs，并要探究其在胃癌中的作用及具體機(jī)制，從而幫助診斷及治療胃癌〔70〕。