microRNA生物標(biāo)志物在結(jié)直腸癌診療中的應(yīng)用

楚治良，常宏宇，龔慧，趙光

1 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九八九醫(yī)院科研部/全軍肛腸外科研究所/全軍重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南洛陽 471000

2 中國人民解放軍火箭軍特色醫(yī)學(xué)中心兒科 北京 100088

3 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九八九醫(yī)院檢驗(yàn)輸血科 河南洛陽 471000

結(jié)直腸癌是最常見的癌癥之一。在全球范圍內(nèi)，結(jié)直腸癌發(fā)病率位居所有惡性腫瘤的第三位，死亡率高居第二位[1]。結(jié)直腸癌是否發(fā)生轉(zhuǎn)移是預(yù)測結(jié)直腸癌患者生存預(yù)后的重要因素，與Ⅱ期結(jié)直腸癌患者（無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移）相比，Ⅲ期結(jié)直腸癌患者（腫瘤引流淋巴結(jié)中存在癌細(xì)胞）的5年生存率下降幅度超過20%[2]。由于結(jié)直腸癌患者在疾病早期階段無明顯癥狀或癥狀缺乏特異性，部分患者難以得到及時(shí)診斷和有效治療[3]。

MicroRNA（miRNA）是由約22個(gè)核苷酸組成的非編碼小RNA，參與多種生物信號通路的調(diào)節(jié)[4]。目前有研究表明，miRNA與多種惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展存在著密切聯(lián)系，包括腦癌、肺癌、乳腺癌、肝癌、前列腺癌和結(jié)直腸癌等[5]。miRNA通過與其靶mRNA的3’端非翻譯區(qū)完全或不完全堿基配對，誘導(dǎo)靶mRNA降解或阻遏其蛋白的表達(dá)，從而在轉(zhuǎn)錄后水平對基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、侵襲和遷移等細(xì)胞生物學(xué)過程[6]。miRNA的表達(dá)具有組織特異性，在人體的血清或血漿中相對穩(wěn)定，因此可以作為研究結(jié)直腸癌患者診斷及治療效果課題的一種重要分子工具[7]。miRNA表達(dá)譜有助于根據(jù)患者的易感因素、腫瘤分期、治療效果、化療敏感性或耐藥性，以及復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)對結(jié)直腸癌患者進(jìn)行分類[8-9]。本文就miRNA作為生物標(biāo)志物在結(jié)直腸癌診斷、預(yù)后評估及治療方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，與同道交流。

1 miRNA在結(jié)直腸癌中的表達(dá)及其意義

miRNA在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中的表達(dá)及其調(diào)控機(jī)制的研究已經(jīng)取得了一些重要成果，它們上調(diào)靶基因時(shí)可作為原癌基因，下調(diào)靶基因時(shí)可作為腫瘤抑制因子。例如，miR-494、miR-598和miR-17-3p可促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，而miR-18a、miR-155和miR-205-5p則可抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[10]。miR-106a與結(jié)直腸癌細(xì)胞的凋亡有關(guān)，而miR-7則與結(jié)直腸癌細(xì)胞的凋亡抵抗有關(guān)[11-12]。miR-221和miR-214可以削弱結(jié)直腸癌細(xì)胞的自噬作用[13-14]。miR-192/215和miR-19b-1在結(jié)直腸癌細(xì)胞代謝途徑中具有調(diào)節(jié)作用[15-16]。

隨著高通量全基因組測序技術(shù)的發(fā)展，科研工作者發(fā)現(xiàn)了更多的miRNA和多個(gè)與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的miRNA—mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。2018年，Du等[17]報(bào)道從不同疾病分期的結(jié)直腸癌患者中篩選出368個(gè)差異表達(dá)的miRNA靶基因，其中上調(diào)基因275個(gè)，下調(diào)基因93個(gè)，這些miRNA參與了結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展過程，并且miRNA表達(dá)譜在不同疾病分期的結(jié)直腸癌組織中明顯不同。同年，Xu等[18]報(bào)道通過對miRNA和mRNA表達(dá)數(shù)據(jù)的綜合分析，確定了多個(gè)與結(jié)直腸癌相關(guān)的miRNA—mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，這將有助于尋找潛在的結(jié)直腸癌生物標(biāo)志物。此外，miRNA介導(dǎo)的信號通路與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展也有一定的關(guān)聯(lián)。例如，miR-101表達(dá)下調(diào)可激活Wnt/β-catenin信號通路促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖[19]，miR-29b能夠間接激活PI3K/AKT信號通路調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和遷移[20]，miR-486-5p可以通過激活PLAGL2/IGF2/β-catenin信號通路促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和遷移[21]。這些研究提示，多個(gè)miRNA及其作用靶點(diǎn)與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，這些miRNA有可能成為早期診斷結(jié)直腸癌的新型分子標(biāo)志物。

2 miRNA在結(jié)直腸癌診斷和預(yù)后評估中的作用

miRNA在結(jié)直腸癌診斷和預(yù)后評估中具有重要的臨床價(jià)值。目前有臨床研究表明，一些特異性miRNA是結(jié)直腸癌患者疾病診斷、腫瘤分期和預(yù)后評估的有用標(biāo)志物。2019年，Gao等[22]通過實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）技術(shù)，對363名結(jié)直腸癌患者和156名健康對照的血清標(biāo)本中miR-142-3p表達(dá)水平進(jìn)行定量檢測，并分析了血清中miR-142-3p表達(dá)水平與生存預(yù)后的相關(guān)性。結(jié)果顯示結(jié)直腸癌患者的miR-142-3p表達(dá)水平明顯低于健康對照，并且miR-142-3p的低表達(dá)與結(jié)直腸癌腫瘤分期密切相關(guān)。生存分析結(jié)果表明，血清miR-142-3p表達(dá)水平低的患者5年總生存率低于血清miR-142-3p表達(dá)水平高的患者（67.4%vs.76.9%），認(rèn)為血清miR-142-3p可以作為結(jié)直腸癌診斷和預(yù)后評估的潛在標(biāo)志物。

此外，有多項(xiàng)研究結(jié)果提示將miR-31作為結(jié)直腸癌患者診斷和預(yù)后評估的標(biāo)志物是具有應(yīng)用前景的。2012年，Schee等[23]評估了316名結(jié)直腸癌患者的手術(shù)切除標(biāo)本中6種miRNA（miR-21、miR-31、miR-92a、miR-101、miR-106a和miR-145）的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)miR-31表達(dá)水平升高與較晚的腫瘤分期和較低的腫瘤分化程度有關(guān)。2019年，Zhang等[24]通過RT-PCR技術(shù)，對Ⅰ/Ⅱ期結(jié)直腸癌患者、Ⅲ/Ⅳ期結(jié)直腸癌患者及健康對照的血漿樣本中miR-31表達(dá)水平進(jìn)行分析，結(jié)果提示miR-31在血漿中的高表達(dá)可以作為診斷結(jié)直腸癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（LNM）的生物標(biāo)志物。同年，Peng等[25]對miR-31在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中的分子機(jī)制進(jìn)行了研究，體外實(shí)驗(yàn)表明miR-31-5p的上調(diào)可以抑制內(nèi)吞銜接蛋白Numb，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。另外，miR-31與5-氟尿嘧啶耐藥性及結(jié)直腸癌腫瘤分期有關(guān)[26]，miR-31-5p可作為研究奧沙利鉑耐藥性課題的生物標(biāo)志物[27]。

2020年，Barisciano等[28]研究結(jié)果提示miR-27a在三種結(jié)直腸癌細(xì)胞系（HCT116、SW480和HT29）中的高表達(dá)與線粒體活性受損、氧化磷酸化功能障礙和mTOR信號傳導(dǎo)增強(qiáng)有關(guān)，這促進(jìn)了結(jié)直腸癌細(xì)胞的能量生成、無限制增殖和化療耐藥性。因此，miR-27a可能作為結(jié)直腸癌細(xì)胞代謝重編程調(diào)控因子，在結(jié)直腸癌早期診斷和化療耐藥性評估方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值。在另一項(xiàng)研究中，Cui等[29]通過對30名結(jié)直腸癌患者的臨床資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)miR-27a和miR-31的表達(dá)水平與結(jié)直腸癌患者的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、腫瘤分期有關(guān)，與患者的生存時(shí)間呈正相關(guān)，具有較高的診斷臨床應(yīng)用價(jià)值。

3 miRNA在結(jié)直腸癌治療中的相關(guān)研究

盡管醫(yī)療水平不斷提升、改善，但結(jié)直腸癌的治療仍然是一項(xiàng)臨床挑戰(zhàn)。如果在治療過程中結(jié)直腸癌患者對傳統(tǒng)化療藥物（如5-氟尿嘧啶）存在耐藥性或無效性，仍需制定新的治療策略以提高治療效果[30-31]。miRNA可以通過靶向與耐藥性有關(guān)的細(xì)胞信號通路，從而影響耐藥性，已有研究針對干細(xì)胞樣結(jié)腸癌細(xì)胞進(jìn)行探討[30]。miRNA抑制劑或類似物或可成為未來治療結(jié)直腸癌的有效方法。

目前已經(jīng)有研究評估了腫瘤抑制因子miRNA在結(jié)直腸癌中的治療效果。2020年，Morimoto等[32]報(bào)道在miR-4711-5p的綜合研究中發(fā)現(xiàn)，該miRNA可以抑制結(jié)腸癌干細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)和細(xì)胞G1期進(jìn)程。miR-4711-5p與TFDP1的結(jié)合引發(fā)細(xì)胞G1期阻滯，miR-4711-5p與MDM2的結(jié)合對于誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡有促進(jìn)作用（調(diào)節(jié)p53表達(dá)水平），同時(shí)發(fā)現(xiàn)miR-4711-5p對裸鼠模型移植瘤也有抑制作用，且無明顯不良反應(yīng)[32]。相比之下，miR-4711-5p的抑瘤潛力大于miR-34a[32]。miR-34a受TP53的調(diào)控并參與TP53信號通路，它可以通過靶向抑制多個(gè)TP53信號通路關(guān)鍵分子基因的表達(dá)，發(fā)揮抑瘤作用[33]。2017年，Wang等[34]研究發(fā)現(xiàn)，SERPINE1、KLF4、SE?MA4B、PPARG、CDC45和KIAA0101等基因可能是miR-34a的靶基因，是結(jié)直腸癌的潛在治療靶點(diǎn)。

抑制oncomiR（致癌的miRNA）可能對結(jié)直腸癌患者的治療具有積極的意義。例如，miR-21抑制劑LNA-anti-miR-21可以通過靶向程序性細(xì)胞死亡因子4（PDCD4），抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞LS174T的遷移和細(xì)胞簇的形成[35]，而miR-155抑制劑MSN-anti-miR-155@PDA-Apt則可通過下調(diào)結(jié)直腸癌細(xì)胞SW480中miR-155的表達(dá)來增強(qiáng)體內(nèi)外靶向治療效果，此外，它還可以通過抑制miR-155來增強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞SW480對5-氟尿嘧啶的化療敏感性[36]。而miR-532-3p可以作為結(jié)直腸癌化療藥物的增敏劑，通過激活p53凋亡信號通路，誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞早期凋亡[37]，miR-32-5p則可以通過靶向TOB1基因調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞放射治療敏感性和遷移、侵襲能力[38]，且部分miRNA具有針對結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的潛在治療價(jià)值[39]。

然而，miRNA臨床應(yīng)用中的主要難點(diǎn)在于缺乏安全有效的遞送系統(tǒng)來保護(hù)miRNA分子免受核酸酶降解，并將其遞送至靶細(xì)胞而不產(chǎn)生明顯不良反應(yīng)[40]。目前已有研究評估了多種miRNA遞送系統(tǒng)在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的功效。2020年，Liang等[40]發(fā)現(xiàn)工程化外泌體可以同時(shí)將miR-21抑制劑和5-氟尿嘧啶遞送至結(jié)腸癌細(xì)胞，具有逆轉(zhuǎn)結(jié)腸癌細(xì)胞耐藥性的潛在作用。同年，Li等[41]首次報(bào)道了將新型聚合物混合膠束作為藥物載體的化療—miRNA聯(lián)合療法，該療法為結(jié)直腸癌的化療—基因聯(lián)合治療提供了一個(gè)新思路，他們通過將伊立替康和腫瘤抑制因子miR-34a共同包被到聚合物膠束中，然后遞送至結(jié)直腸癌細(xì)胞，可以提高miR-34a的表達(dá)水平并調(diào)節(jié)其下游相關(guān)基因的表達(dá)，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡。相信隨著miRNA應(yīng)用研究技術(shù)的不斷深入，它在結(jié)直腸癌中的治療作用會愈發(fā)凸顯。

4 小結(jié)與展望

miRNA作為癌基因或者抑癌基因，在結(jié)直腸癌細(xì)胞和組織中的表達(dá)存在特異性，這可為結(jié)直腸癌的診斷和治療提供新的靶點(diǎn)。越來越多的研究表明，miRNA可以作為非侵入性生物標(biāo)志物，具有應(yīng)用于結(jié)直腸癌的診斷、預(yù)后評估和治療的潛在價(jià)值。但臨床方面的研究仍有待進(jìn)一步展開探討，以提供更為可靠的充分的臨床應(yīng)用價(jià)值參考。在應(yīng)用miRNA治療結(jié)直腸癌方面，安全有效的遞送系統(tǒng)仍是影響療效的主要因素。相信隨著miRNA相關(guān)研究的不斷深入，有望為結(jié)直腸癌患者的診斷、預(yù)后評估和治療提供更多的新的思路。

利益沖突聲明 全體作者均聲明不存在與本文相關(guān)的利益沖突。