miR-301a與消化系統(tǒng)腫瘤

駱廣濤，湯為香，裘正軍

胃癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、食管癌及肝癌等消化系統(tǒng)腫瘤均是臨床上常見的惡性腫瘤。我國(guó)常見消化系統(tǒng)腫瘤的整體發(fā)病率和病死率均位居前列，其總體治愈率近年來(lái)并未得到顯著提高。消化系統(tǒng)腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)和診斷存在一定難度，其易轉(zhuǎn)移和預(yù)后差等特性仍是現(xiàn)階段需要攻克的難題。microRNAs(miRNAs)是一類長(zhǎng)度為18～22個(gè)核苷酸的非編碼RNA，通過(guò)與靶基因mRNA的3′UTR互補(bǔ)配對(duì)誘導(dǎo)靶基因mRNA降解或抑制靶基因mRNA翻譯，在轉(zhuǎn)錄后水平對(duì)靶基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控[1]。已經(jīng)證實(shí)，miRNA發(fā)生突變、缺失或異常表達(dá)與包括惡性腫瘤在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[2]。2007年，美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的學(xué)者Lee等[3]首次發(fā)現(xiàn)miR-301a在胰腺癌組織中特異性高表達(dá)。隨后，人們?cè)诮Y(jié)直腸癌、胃癌、肝癌、乳腺癌等惡性腫瘤均發(fā)現(xiàn)了miR-301a的異常表達(dá)。近年miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤的作用日趨受到關(guān)注，其有望成為消化系統(tǒng)腫瘤治療的標(biāo)志物和新靶點(diǎn)(圖1)。本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)就miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤的研究進(jìn)展作一綜述。

圖1 miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤中的功能及靶基因

1 miR-301a的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能

miR-301a定位于人類第17號(hào)染色體q22-q23.1區(qū)，與編碼絲粒蛋白的SKA2基因的第一個(gè)內(nèi)含子區(qū)域重合[4]，其序列為：5′-CAGUGCAAUAGUAUUGUCAAAGC-3′。miR-301a和miR-130/454/721同屬miR-301家族，具有相同的3′UTR結(jié)合種子序列。已有研究證實(shí)，miR-301a在多種惡性腫瘤組織中高表達(dá)[3,5-7]。Sun等[5]發(fā)現(xiàn)miR-301a在膠質(zhì)瘤組織中高表達(dá)；高表達(dá)的miR-301a通過(guò)靶向調(diào)控ZNRF3進(jìn)而活化Wnt/β-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。曾小芳等[6]的研究結(jié)果表明miR-301a通過(guò)活化PI3K/Akt/mTOR通路促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移。Zheng等[7]發(fā)現(xiàn)miR-301a的高表達(dá)與乳腺癌患者的不良預(yù)后呈正相關(guān)。丁洪基等[8]報(bào)道了miR-301a在腫瘤微環(huán)境調(diào)控中的作用。腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞類型多樣、異質(zhì)性強(qiáng)，并通過(guò)分泌多種細(xì)胞因子，共同形成了抑制性的腫瘤免疫微環(huán)境。Li等[9]通過(guò)基因編輯技術(shù)建立miRNA-301a敲除小鼠模型，發(fā)現(xiàn)miR-301a缺失可通過(guò)負(fù)向調(diào)節(jié)其下游靶基因RUNX3，促進(jìn)腫瘤微環(huán)境中浸潤(rùn)性T細(xì)胞的募集，增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤免疫反應(yīng)，進(jìn)而抑制肺癌的發(fā)生、發(fā)展。上述研究結(jié)果表明，miR-301a可通過(guò)調(diào)控特定靶點(diǎn)及相關(guān)信號(hào)通路并“馴化”微環(huán)境的免疫細(xì)胞，重塑腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

2 miR-301a與消化系統(tǒng)腫瘤

2.1 miR-301a與胰腺癌胰腺癌是一種預(yù)后極差的消化系統(tǒng)腫瘤，5年總生存率僅為9%[10]。胰腺癌起病隱匿，患者在就診時(shí)往往已處于局部晚期或已發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。Lee等[3]首先發(fā)現(xiàn)miR-301a在胰腺癌組織中特異性高表達(dá)(上調(diào)34.2倍)。Xia等[11]研究結(jié)果亦表明miR-301a在胰腺癌組織中高表達(dá)；此外，miR-301a高表達(dá)與胰腺癌患者不良預(yù)后呈正相關(guān)。miR-301a可通過(guò)靶向調(diào)控TGF-β信號(hào)通路的核心信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子Smad4增強(qiáng)胰腺癌侵襲、轉(zhuǎn)移及克隆形成能力[11]。Hu等[12]報(bào)道SOCS5是miR-301a的下游靶基因，也是miR-301a在胰腺癌侵襲轉(zhuǎn)移調(diào)控中的功能性靶基因。Xia等發(fā)現(xiàn)miR-301a對(duì)胰腺癌細(xì)胞增殖能力無(wú)明顯影響，這與Chen等[13]研究結(jié)果不一致，即miR-301a通過(guò)抑制Bim等的表達(dá)，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞增殖。兩種研究結(jié)果的不同可能與采用不同胰腺癌細(xì)胞系及實(shí)驗(yàn)方法有關(guān)。Pandit等[14]的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦證實(shí)miR-301a促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

胰腺癌細(xì)胞存在多種上游因子參與對(duì)miR-301a的表達(dá)調(diào)控。Lu等[15]報(bào)道m(xù)iR-301a與NF-κB的正反饋調(diào)控環(huán)路：miR-301a靶向調(diào)控NF-κB抑制因子NKRF，緩解NKRF對(duì)NF-κB活性的抑制，導(dǎo)致NF-κB入核并激活下游靶基因；另一方面，miR-301a的啟動(dòng)子區(qū)域存在NF-κB結(jié)合位點(diǎn)，活化的NF-κB入核后促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞miR-301a的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，進(jìn)而形成miR-301a/NKRF/NF-κB正反饋環(huán)路。已經(jīng)證實(shí)，胰腺癌是一種典型的乏氧性腫瘤。在低氧條件下miR-301a在胰腺癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。Zhang等[16]使用siRNA干擾技術(shù)下調(diào)低氧誘導(dǎo)因子HIF-1α/HIF-2α后，miR-301a表達(dá)降低，HIF-2α被敲低后miR-301a表達(dá)下降更為明顯。胰腺癌細(xì)胞中HIF-2α可能是通過(guò)直接結(jié)合miR-301a啟動(dòng)子區(qū)促進(jìn)miR-301a表達(dá)。此外，低氧條件下miR-301a通過(guò)靶向調(diào)控TP63促進(jìn)胰腺癌上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)、侵襲轉(zhuǎn)移及化療耐藥[16-18]。Zhang等[16]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦證實(shí)胰腺癌中存在HIF-1α與miR-301a正反饋調(diào)控環(huán)路：低氧條件下敲低HIF-1α后，miR-301a表達(dá)降低；上調(diào)miR-301a表達(dá)后HIF-1α蛋白累積明顯增加，而使用CRISPR/Cas9技術(shù)敲除miR-301a后HIF-1α蛋白累積明顯減少。

外泌體作為信息傳遞的重要媒介，可通過(guò)其內(nèi)部富集的miRNAs調(diào)控腫瘤的進(jìn)展[19]。Wang等[20]發(fā)現(xiàn)低氧條件下胰腺癌細(xì)胞分泌的外泌體數(shù)量明顯增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)低氧來(lái)源的外泌體miR-301a可通過(guò)激活PTEN/PI3Kγ信號(hào)途徑誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞發(fā)生M2型極化，進(jìn)而促進(jìn)胰腺癌EMT及侵襲轉(zhuǎn)移。胰腺癌患者血漿外泌體miR-301a表達(dá)水平比健康人顯著升高，并與胰腺癌浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后呈正相關(guān)[20]。綜上，外泌體miR-301a的表達(dá)水平可成為早期胰腺癌潛在的非侵入性診斷和篩查工具。

2.2 miR-301a與胃癌胃癌是全球范圍內(nèi)第五大常見惡性腫瘤，東亞地區(qū)中國(guó)、日本、韓國(guó)均為胃癌高發(fā)國(guó)家。Lai等[21]在分析胃癌細(xì)胞miR-130b與RUNX3的靶向調(diào)控關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)miR-130b同族的miR-301a與RUNX3的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。Wang等[22]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)miR-301a在胃癌組織中的表達(dá)水平高于癌旁組織；此外，miR-301a在胃癌細(xì)胞株中的表達(dá)水平顯著高于永生化胃黏膜GES-1細(xì)胞株。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)miR-301a通過(guò)調(diào)控下游靶基因RUNX3促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲轉(zhuǎn)移。Dou等[23]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)miR-301a通過(guò)靶向調(diào)控TP53INP1促進(jìn)胃癌進(jìn)展。miR-301a可靶向調(diào)控NF-κB的抑制因子NKRF，促進(jìn)NF-κB入核[24]。此外，miR-301a高表達(dá)預(yù)示胃癌患者預(yù)后較差[25]。

低氧微環(huán)境可促進(jìn)胃癌細(xì)胞分泌富含miR-301a的外泌體[26]。Xia等[26]發(fā)現(xiàn)這些富集了miR-301a的外泌體在胃癌細(xì)胞間傳遞，通過(guò)靶向抑制脯氨酸羥化酶PHD3促進(jìn)HIF-1α蛋白累積，進(jìn)而促進(jìn)胃癌EMT和侵襲轉(zhuǎn)移。染色質(zhì)免疫共沉淀結(jié)果表明HIF-1α蛋白可直接與miR-301a的啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合促進(jìn)miR-301a的表達(dá)。此外，胃癌患者外周血外泌體miR-301a表達(dá)水平與腹膜轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。低氧胃癌細(xì)胞來(lái)源的外泌體可通過(guò)miR-301a-HIF-1α環(huán)路為常氧細(xì)胞模擬低氧微環(huán)境，并維持低氧誘導(dǎo)的胃癌細(xì)胞EMT和侵襲轉(zhuǎn)移。

2.3 miR-301a與結(jié)直腸癌結(jié)直腸癌是一種常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一，其發(fā)病率與病死率呈逐年上升，并有年輕化趨勢(shì)[27]。Liu等[28]采用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)檢測(cè)結(jié)腸癌組織及結(jié)腸癌細(xì)胞株中miR-130a/301a/454的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌組織及結(jié)腸癌細(xì)胞株中miR-301a均高表達(dá)。此外，Liu等實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦證實(shí)Smad4是miR-301a在結(jié)腸癌細(xì)胞增殖和侵襲轉(zhuǎn)移調(diào)控中的功能性靶基因。Zhang等[29]報(bào)道m(xù)iR-301a通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β-II型受體(TGFBR2)的表達(dá)促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移。TGFBR2作為TGF-β信號(hào)通路的核心分子，與配體TGF-β結(jié)合后導(dǎo)致自身磷酸化并活化TGF-β信號(hào)通路。另外一項(xiàng)結(jié)腸癌的研究結(jié)果證實(shí)miR-301a可通過(guò)靶向調(diào)控DLC-1和RUNX3等抑癌基因，促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖及侵襲轉(zhuǎn)移[30]。

已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，慢性炎癥與結(jié)腸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[31]。在炎癥性腸病惡變?yōu)檠装Y相關(guān)性結(jié)腸癌(colitis-associated cancer)的過(guò)程中，慢性炎癥可以加速腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。NF-κB作為炎癥反應(yīng)及免疫反應(yīng)的重要調(diào)控分子，其與miR-301a的正反饋調(diào)控環(huán)路提示miR-301a可能通過(guò)調(diào)控NF-κB促進(jìn)炎癥反應(yīng)[15]。Ma等[32]通過(guò)構(gòu)建促炎劑硫酸葡聚糖鈉(DSS)誘導(dǎo)的小鼠慢性結(jié)腸炎-結(jié)腸癌模型，發(fā)現(xiàn)miRNA-301a敲除小鼠(miR-301a-/-;KrasLA2mice)形成結(jié)腸癌的比例比野生型小鼠顯著降低；實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)miR-301a通過(guò)活化NF-κB等炎癥相關(guān)信號(hào)通路促進(jìn)結(jié)腸炎加速發(fā)展為結(jié)腸癌。He等[33]的研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論?；顒?dòng)期炎癥性腸病患者腸道上皮細(xì)胞中miR-301a的表達(dá)水平升高；動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)miR-301a通過(guò)靶向調(diào)控BTG1的表達(dá)，降低腸道上皮的完整性并加重小鼠結(jié)腸炎癥，加速結(jié)腸癌的發(fā)生[33]。綜上，miR-301a在炎癥與腫瘤之間發(fā)揮橋梁作用，其介導(dǎo)的炎癥相關(guān)信號(hào)通路可能在結(jié)腸癌的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

2.4 miR-301a與其他消化系統(tǒng)腫瘤食管癌是常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一。放療作為局部晚期食管癌患者的主要治療手段，可提高腫瘤局控率和患者生存時(shí)間。目前有部分食管癌患者對(duì)放療不敏感，導(dǎo)致治療效果欠佳。Zhang等[34]采用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)檢測(cè)47例食管癌組織及癌旁組織中miR-301a的表達(dá)，結(jié)果表明食管癌組織miR-301a的表達(dá)水平高于癌旁組織(上調(diào)3倍)。通過(guò)測(cè)定并比較食管癌組織中miR-301a的表達(dá)水平與臨床病理特征后發(fā)現(xiàn)，miR-301a的表達(dá)水平與腫瘤大小及臨床分期密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)miR-301a可通過(guò)靶向調(diào)控PTEN，活化PI3K/Akt信號(hào)通路，促進(jìn)食管癌細(xì)胞的增殖。Su等[35]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)包括miR-301a在內(nèi)的多種miRNAs與食管癌放療敏感性關(guān)系密切；miR-301a通過(guò)靶向Wnt1調(diào)控Wnt/β-catenin通路增強(qiáng)食管癌細(xì)胞放療敏感性。然而Su等[36]結(jié)果表明miR-301a抑制食管癌KYSE-150放療抵抗細(xì)胞株(KYSE-150R)增殖和遷移能力，這與之前報(bào)道的miR-301a在食管癌細(xì)胞中的功能不一致。可能與Su等采用的食管癌KYSE-150細(xì)胞株特殊的遺傳背景有關(guān)。

Zhou等[37]檢測(cè)并比較分析25例原發(fā)性肝癌組織及其癌旁組織中miR-301a的表達(dá)差異，發(fā)現(xiàn)miR-301a在原發(fā)性肝癌組織中高表達(dá)，提示miR-301a在肝癌中可能發(fā)揮促癌作用。在肝癌細(xì)胞HepG2抑制miR-301a表達(dá)后，HepG2細(xì)胞的增殖和遷移侵襲能力降低。Zhou等進(jìn)一步通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)證實(shí)Gax基因是miR-301a下游靶基因，miR-301a通過(guò)靶向調(diào)控Gax基因提高NF-κB的表達(dá)及轉(zhuǎn)錄活性；miR-301a、Gax及NF-κB三者可能共同參與調(diào)控肝癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。Dong等[38]發(fā)現(xiàn)低氧條件下肝癌Huh7和Hep3B細(xì)胞株中miR-301a表達(dá)升高；此外，miR-301a通過(guò)靶向調(diào)控IRF-1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖，并抑制細(xì)胞凋亡。Dong等[38]進(jìn)一步分析了20例肝癌患者的生存曲線，發(fā)現(xiàn)miR-301a高表達(dá)患者(9例)與miR-301a低表達(dá)患者(11例)的2年總生存期差異無(wú)顯著性，作者猜測(cè)可能與樣本量較小有關(guān)。

3 結(jié)語(yǔ)

作為近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的miRNA，miR-301a通過(guò)調(diào)控PTEN、Smad4、TP63等下游靶基因，影響消化系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲遷移和放化療抵抗(表1)。此外，越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)亦表明miR-301a參與炎癥與腫瘤的轉(zhuǎn)化及腫瘤微環(huán)境的重塑過(guò)程。然而人們對(duì)miR-301a的認(rèn)識(shí)尚未深入，現(xiàn)列舉一些miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤研究中尚待解決的問(wèn)題：(1)超過(guò)90%的胰腺癌患者均存在KRAS突變[39]。胰腺癌組織中miR-301a的高表達(dá)是否由KRAS突變介導(dǎo)的？(2)miR-301a與NF-κB的正反饋調(diào)控環(huán)路是否參與慢性胰腺炎至胰腺癌的炎癌轉(zhuǎn)化過(guò)程？(3)外泌體miR-301a是否能通過(guò)重塑T細(xì)胞、NK細(xì)胞等免疫細(xì)胞促進(jìn)腫瘤進(jìn)展？

表1 miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤中的功能與靶點(diǎn)

消化系統(tǒng)腫瘤中異常表達(dá)的miRNAs，為我們進(jìn)一步探討腫瘤發(fā)病機(jī)制并攻克腫瘤開辟了新思路。隨著miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究不斷深入，將對(duì)消化系統(tǒng)腫瘤的診斷和預(yù)后評(píng)估產(chǎn)生重要影響，有望促進(jìn)消化系統(tǒng)惡性腫瘤的個(gè)性化診療以及精準(zhǔn)醫(yī)療的進(jìn)步。