肺癌相關(guān)微小RNA 表達(dá)水平及作用機(jī)制的研究進(jìn)展

高冰，陳駿，周歡，程曄，宋金成，周金平，李秀華

大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院胸部腫瘤1科，遼寧 大連 116000

肺癌是常見的惡性腫瘤之一，據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，2018年全球新增1800余萬例惡性腫瘤患者，并有960余萬例患者死于惡性腫瘤，其中，肺癌的發(fā)病率和病死率居于首位。根據(jù)國(guó)家癌癥中心數(shù)據(jù)，2015年中國(guó)新增惡性腫瘤患者約4000萬例，并有2300余萬例死于惡性腫瘤，可見肺癌已成為嚴(yán)重危害人類健康的重要問題。惡性程度高、治療效果欠佳是一直困擾醫(yī)療界的難題，那么肺癌的早期診斷及預(yù)后的準(zhǔn)確評(píng)估顯得尤為重要。近年來，微小RNA（microRNA，miRNA）的相關(guān)研究日益受到關(guān)注，其異常表達(dá)在腫瘤的增殖、分化及凋亡中起到重要的調(diào)節(jié)作用。

1 miRNA與腫瘤

miRNA是一組長(zhǎng)21～25個(gè)核苷酸的非編碼小分子RNA，通過5'端核苷酸種子序列與其互補(bǔ)的目標(biāo)mRNA的3'端匹配序列相結(jié)合，誘導(dǎo)RNA降解，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化及凋亡過程。研究顯示，miRNA的異常表達(dá)與腫瘤的發(fā)生、侵襲及轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為密切相關(guān)，參與腫瘤細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)控，從而發(fā)揮促癌或抑癌作用。

2 肺癌相關(guān)miRNA 的表達(dá)水平及作用機(jī)制

2.1 抑癌作用miRNA 的表達(dá)水平及作用機(jī)制

2.1.1 miRNA-135a 與肺癌 Zhou等發(fā)現(xiàn)miRNA-135a在非小細(xì)胞肺癌組織中的表達(dá)水平較低，而胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）和磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）的表達(dá)水平均高于鄰近正常組織；體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與空白組相比，miRNA-135a模擬組細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力均受到抑制，蛋白表達(dá)水平降低，細(xì)胞凋亡能力增強(qiáng)，說明miRNA-135a通過IGF-1/PI3K信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和腫瘤血管生成。另外，Zhang和Wang的研究結(jié)果表明miRNA-135a過表達(dá)促進(jìn)了肺癌細(xì)胞株的存活、遷移和侵襲，抑制了細(xì)胞凋亡，通過上調(diào)Ras相關(guān)的C3肉毒素底物 1（Ras-related C3 botulinum toxin substate 1，RAC1）基因的表達(dá)水平，使非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株對(duì)吉非替尼產(chǎn)生耐藥性。因此，miRNA-135a可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

2.1.2 miRNA-126與肺癌 miRNA-126可抑制腫瘤的增殖和侵襲能力。Liu等發(fā)現(xiàn)miRNA-126通過調(diào)節(jié)靶基因細(xì)胞表面CC類趨化因子受體1（CC motif chemokine receptor 1，CCR1）的表達(dá)而發(fā)揮作用，過表達(dá)CCR1可以減弱miRNA-126-3p對(duì)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)、遷移和侵襲的抑制作用，而敲除CCR1能夠促進(jìn)miRNA-126-3p對(duì)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞進(jìn)程的抑制作用。Zhu等的研究結(jié)果表明，miRNA-126能夠?qū)ρ軆?nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和 PI3K等信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖及侵襲能力，一定程度上還可以增加化療藥物的敏感性。因此，miRNA-126可通過多種方式負(fù)性調(diào)控肺癌的發(fā)生、發(fā)展，在未來靶向治療及精準(zhǔn)治療中具有重大的應(yīng)用潛力。

2.1.3 miRNA-218與肺癌 miRNA-218作為抑癌基因，在多種惡性腫瘤的分化及凋亡等過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。Yang等發(fā)現(xiàn)miRNA-218在肺癌組織中的表達(dá)明顯下調(diào)，并通過直接靶向白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）受體和 Janus激酶 3（Janus kinase 3，JAK3）基因mRNA的3'端來負(fù)調(diào)控IL-6受體和JAK3基因的表達(dá)，減弱細(xì)胞的增殖及侵襲能力，抑制腫瘤生長(zhǎng)。Xie等的研究發(fā)現(xiàn)miRNA-218表達(dá)的上調(diào)可以改變細(xì)胞周期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，通過靶向核心結(jié)合因子α1（core binding factor alpha 1，CBFα1，也稱RunX2）調(diào)控非小細(xì)胞肺癌對(duì)順鉑的化學(xué)敏感性，為臨床提高化療效果提供參考。

2.1.4 miRNA-206與肺癌 miRNA-206作為抑癌基因，在結(jié)直腸癌、腎癌和乳腺癌中均異常表達(dá)，在非小細(xì)胞肺癌中則與腫瘤的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Liao和Peng發(fā)現(xiàn)miRNA-206在肺癌細(xì)胞中的表達(dá)下調(diào)，且通過負(fù)調(diào)控冠蛋白1C（coronin 1C，CORO1C）基因的表達(dá)從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲，為臨床靶向治療提供了新的思路。Watt等發(fā)現(xiàn)在肺腺癌細(xì)胞中，miRNA-206通過限制自分泌轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的產(chǎn)生，抑制 Smad3蛋白的表達(dá)水平，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)。

2.1.5 miRNA-125與肺癌 miRNA-125通過抑制表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）及其下游參與EGFR信號(hào)通路的基因的表達(dá)，從而抑制肺癌細(xì)胞的侵襲和遷移。Amri等發(fā)現(xiàn)miRNA-125的表達(dá)水平與EGFR靶向藥物耐藥密切相關(guān)，認(rèn)為miRNA-125可以降低EGFR相關(guān)miRNA的表達(dá)水平，并呈時(shí)間依賴性，可抑制細(xì)胞的增殖及自發(fā)凋亡過程，從而克服EGFR靶向藥物耐藥，提示miRNA-125可能成為肺癌的潛在治療佐劑。Zhong等還發(fā)現(xiàn)miRNA-125可以直接與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）的3'非翻譯區(qū)結(jié)合，過表達(dá)的miRNA-125可以明顯抑制STAT3蛋白的表達(dá)，從而使肺癌組織中miRNA-125的表達(dá)水平低于正常組織，提示上調(diào)miRNA-125的表達(dá)可明顯降低肺癌細(xì)胞的存活、增殖及侵襲能力，促進(jìn)肺癌細(xì)胞凋亡。

2.2 促癌作用miRNA 的表達(dá)水平及作用機(jī)制

2.2.1 miRNA-21與肺癌 miRNA-21是第一個(gè)被鑒定的致癌基因。有研究表明，miRNA-21表達(dá)水平的升高可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移能力，影響TGF-β的表達(dá)，促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT）的發(fā)生。miRNA-21通過調(diào)節(jié)WNT、JAK/STAT和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)通路等，持續(xù)激活STAT3，誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生、發(fā)展。Xue等發(fā)現(xiàn)miRNA-21和miRNA-155有約30%的預(yù)測(cè)靶基因相同，通過下調(diào)細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制蛋白1（suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1）、細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制蛋白6（suppressor of cytokine signaling 6，SOCS6）和人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因（phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN）的表達(dá)可以促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的發(fā)展，拮抗miRNA-21和miRNA-155可有效抑制非小細(xì)胞肺癌動(dòng)物模型腫瘤的進(jìn)展?？傊琺iRNA-21在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要作用，在臨床治療中具有重要價(jià)值。

2.2.2 miRNA-182與肺癌 miRNA-182在多種腫瘤中均存在差異性表達(dá)，miRNA182表達(dá)的上調(diào)可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲及轉(zhuǎn)移能力。Li等的研究表明miRNA-182的表達(dá)與腫瘤的生物學(xué)行為有關(guān)，在轉(zhuǎn)移活性高的細(xì)胞株中，miRNA-182啟動(dòng)子的甲基化程度高，去甲基化后miRNA-182的表達(dá)水平升高，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移。另有研究證實(shí)，miRNA-182可直接調(diào)控程序性死亡受體4（programmed cell death 4，PDCD4，也稱PD-4）、F框/WD重復(fù)域蛋白7（F-box and WD repeat domain containing 7，F(xiàn)BXW7）和 F框/WD重復(fù)域蛋白11（F-boxand WD repeat domain containing 11，F(xiàn)BXW11）的表達(dá)水平，從而促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞的增殖。代謝組學(xué)分析數(shù)據(jù)顯示，miRNA-182表達(dá)的上調(diào)可促進(jìn)糖代謝，并影響乳酸的釋放，且與缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α）表達(dá)的上調(diào)有關(guān)，可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的增殖能力。

3 miRNA 與肺癌早期診斷及預(yù)后的關(guān)系

miRNA在組織和血液中表達(dá)穩(wěn)定，不易降解，在不同組織中的表達(dá)水平不同，其表達(dá)水平直接影響著肺癌的早期診斷及預(yù)后情況。Singh等比較了肺腺癌、肺鱗狀細(xì)胞癌和健康對(duì)照者外周血中miRNA的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)miRNA-2114、miRNA-449c在肺腺癌中的表達(dá)上調(diào)，miRNA-2115在肺鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)上調(diào)，并在肺癌細(xì)胞株中得到證實(shí)，提示miRNA的差異性表達(dá)可用于肺癌的準(zhǔn)確診斷。Kumar等發(fā)現(xiàn)在印度人群中，肺鱗狀細(xì)胞癌中miRNA-375、miRNA-10b-5p的表達(dá)水平明顯降低，miRNA-320a、miRNA-25-3p和 miRNA-148a-3p的表達(dá)水平均與腫瘤分期有關(guān)，而miRNA的表達(dá)水平與治療效果無關(guān)，提示差異性表達(dá)的miRNA對(duì)非小細(xì)胞肺癌的診斷及預(yù)后具有重要作用。Zhang等從基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)（gene expession omnibus，GEO）和癌癥基因組圖譜（the cancer genome atlas，TCGA）數(shù)據(jù)庫(kù)下載miRNA的表達(dá)譜，對(duì)腫瘤組織及正常組織中差異性表達(dá)的miRNA進(jìn)行功能富集和生存分析，利用實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)對(duì)關(guān)鍵miRNA進(jìn)行驗(yàn)證及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)miRNA-21-5p、miRNA-31-5p與非小細(xì)胞肺癌的預(yù)后有關(guān)；多因素Logistic回歸分析結(jié)果提示 miRNA-21-5p、miRNA-193-3p、miRNA-210-3p、miRNA-31-5p可用于非小細(xì)胞肺癌的診斷，提示上述miRNA可能成為非小細(xì)胞肺癌重要的生物標(biāo)志物和診斷靶點(diǎn)。

4 小結(jié)與展望

近年來，隨著科技的進(jìn)步及醫(yī)療水平的發(fā)展，miRNA越來越受到醫(yī)學(xué)界的關(guān)注，肺癌領(lǐng)域相繼發(fā)現(xiàn)了許多差異性表達(dá)的miRNA，包括抑癌基因和致癌基因，通過參與多個(gè)信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)過程調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，影響腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和轉(zhuǎn)移過程，而且差異性表達(dá)的miRNA與肺癌的早期診斷及預(yù)后情況密切相關(guān)，直接影響著肺癌患者的總生存情況。但是，miRNA種類繁多，作用機(jī)制復(fù)雜，現(xiàn)階段miRNA的自我調(diào)節(jié)機(jī)制及其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的具體作用途徑仍不明確，需要進(jìn)一步探究；肺癌相關(guān)特異性miRNA仍未確定，若作為早期診斷及靶向治療的標(biāo)志物仍需大量檢測(cè)及大樣本的數(shù)據(jù)支持。總之，miRNA的應(yīng)用前景非常樂觀，相信隨著研究的深入，miRNA有望成為肺癌早期診斷的分子標(biāo)志物及靶向治療的重要靶點(diǎn)，在精準(zhǔn)治療及預(yù)后方面發(fā)揮重要作用。