微小核糖核酸與胃癌發(fā)生、發(fā)展關(guān)系的研究進展

孫宗科 李玉明

濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院胃腸外科，山東 濱州 256603

胃癌（gastric cancer，GC）是迄今為止世界上第四大常見的癌癥，超過70%的病例發(fā)生在發(fā)展中國家，超過50%的病例發(fā)生在東亞地區(qū)，GC 是全球癌癥死亡的第二大主要原因，在亞洲，GC 是僅次于乳腺癌和肺癌的第三大常見癌癥，且是僅次于肺癌的第二大常見的癌癥死亡原因，盡管在亞洲許多國家，發(fā)病率和病死率正在緩慢下降，但是GC 仍然是一個重大的公共衛(wèi)生問題[1-2]。GC 的發(fā)生是由于宿主與環(huán)境和細菌因素之間復雜的相互作用所致，這導致致癌基因和腫瘤抑制基因的遺傳和表觀遺傳失調(diào)。微小核糖核酸（microRNA，miRNA）是一類小的非編碼RNA，可在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)近30%的人類基因，它們在各種疾病的發(fā)生和發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，特別是惡性腫瘤。積累的證據(jù)記錄了基因序列的變化和表觀遺傳修飾，這些會導致GC 中miRNA 的異常表達，并通過調(diào)節(jié)相關(guān)靶基因促成惡性表型而導致作為癌基因或抑癌基因的miRNA 失控。miRNA 在體液中表達的這種改變很可能為GC 患者的診斷和預后提供新的生物標志[3]。

1 miRNA的概述

miRNA 是小的內(nèi)源性RNA，長度為20 ～24 個核苷酸，通過完全或不完全堿基互補配對原則與特定靶基因的靶信使RNA（mRNA）的3’或5’-UTR區(qū)結(jié)合，起到抑制mRNA 翻譯或直接降解其特定mRNA 的作用。其在細胞內(nèi)具有多種調(diào)節(jié)作用。單個miRNA 可以靶向數(shù)百個mRNA 并影響許多參與功能相互作用的基因的表達。幾十年來，在人類基因組中發(fā)現(xiàn)了近3000 個miRNA。miRNA 已被證明參與正常的細胞生長以及疾病的發(fā)生和發(fā)展[4]。

2 miRNA與GC

基因表達的改變是引起人類疾?。òò┌Y）病理過程的主要分子機制。miRNA 是在轉(zhuǎn)錄后參與，并結(jié)合到其mRNA 的3’-UTR 從而抑制表達。miRNA 的功能異常會干擾致癌或抑癌靶基因的表達，這與癌癥的發(fā)病機制有關(guān)。因此，已發(fā)現(xiàn)大量的miRNA 在人類癌癥中被下調(diào)或上調(diào)，并具有作為癌基因或抑癌基因的功能。值得注意的是，最近發(fā)現(xiàn)了癌癥中miRNA 表達失調(diào)的分子機制。miRNA 基因組的遺傳缺失或擴增，表觀遺傳甲基化以及轉(zhuǎn)錄因子介導的原代miRNA 調(diào)控通常會改變癌癥中miRNA 表達的格局。成熟的miRNA 生物發(fā)生過程中多個加工步驟的失調(diào)也可能會導致癌癥中miRNA 表達的改變。對miRNA 在癌癥中的調(diào)控機制詳細了解和深入研究對于理解其生理作用以及與癌癥相關(guān)的功能障礙和調(diào)節(jié)異常的含義至關(guān)重要[5]。

2.1 miR-187與GC

miR-187 是一種新型的癌癥相關(guān)miRNA，它可以通過抑制Bcl-6 促進非小細胞肺癌的發(fā)展[6]。涉及乳腺癌的研究表明，miR-187 增加乳腺癌細胞對吉西他濱的敏感度[7]。有研究發(fā)現(xiàn)miR-187 在GC組織和細胞系中的表達顯著增加。此外，關(guān)聯(lián)分析顯示miR-187 與GC 患者不良的臨床特征和不良預后相關(guān)。在體外功能測定中顯示的miR-187 的過表達可促進SGC-7901 細胞的增殖和轉(zhuǎn)移能力，而miR-187 的抑制降低增殖和SGC-7901 細胞的侵襲能力。此外，體內(nèi)實驗證實miR-187 不僅在體外促進GC 細胞的增殖和侵襲能力，同時也加強了GC 在裸鼠中的生長和肺轉(zhuǎn)移?？傊?，這些數(shù)據(jù)有力地證明了miR-187 通過促進GC 細胞的生長和轉(zhuǎn)移在GC 中發(fā)揮致癌作用。FOXA2 基因是Fox 家族的一員，定位于人類染色體20p11，長度為45 kb。它包含3 個外顯子和2 個內(nèi)含子，并且其蛋白質(zhì)產(chǎn)物具有457 個氨基酸。有報道FOXA2 在許多腫瘤組織中表達異常，異常FOXA2 參與多種腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移以及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）過程。研究顯示FOXA2 是miR-187 的潛在下游靶點，并且研究表明FOXA2 在GC 組織中的表達降低，可以在體外和體內(nèi)抑制GC 的發(fā)生和進展。FOXA2 的過表達消除了miR-187 模擬物對GC 細胞增殖和轉(zhuǎn)移的促進作用，而FOXA2 的敲低逆轉(zhuǎn)了miR-187抑制劑對GC 細胞增殖和轉(zhuǎn)移的抑制作用。這些數(shù)據(jù)證實FOXA2 是GC 細胞中miR-187 的功能介質(zhì)。因此，可以認為FOXA2 可介導miR-187 對GC 細胞的功能影響，miR-187 可能是GC 患者的生物標志物和治療靶點[8]。

2.2 miR-874與GC

隨著科技的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)許多微小核糖核酸與各種人類癌癥有關(guān)，發(fā)揮腫瘤抑制或致癌功能[9]。miR-874 可以作為抑癌基因在GC 生長增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移及預后過程發(fā)揮重要作用。miR-874 過表達顯著抑制了GC 細胞系BGC-823、MGC-803 和MKN-45的細胞增殖。miR-874 直接靶向氣相色譜細胞中的SPAG9，SPAG9 過表達顯著促進細胞增殖，并抑制GC 細胞凋亡，miR-874 通過改變SPAG9 的表達來調(diào)節(jié)GC 的進展[10]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)miR-874 在腫瘤血管生成中也起到重要作用，腫瘤血管生成取決于腫瘤與相關(guān)內(nèi)皮之間的通信[11]。內(nèi)皮細胞的遷移、侵襲、增殖和管形成是腫瘤血管生成的重要過程[12]。GC 細胞中miR-874 的消耗在體外促進GC細胞增殖、遷移、侵襲和血管形成，并在體內(nèi)增加微血管密度。相反，miR-874 過表達抑制了這些作用。進一步的研究表明，miR-874 可通過下調(diào)血管生長因子VEGF-A 的表達來減弱腫瘤的血管生成。這些結(jié)論表明，miR-874 的下調(diào)可增強GC 的發(fā)生發(fā)展。研究表明，miR-874 通過與3’-UTR 內(nèi)的特定靶位點結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平上對STAT3（一種在人類GC 血管生成中起著重要作用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子）[13-14]產(chǎn)生負調(diào)控。人GC 細胞系中miR-874 的過表達在翻譯水平上抑制STAT3 和p-STAT3 的產(chǎn)生，而STAT3 的異位表達有效地逆轉(zhuǎn)了miR-874過表達引起的GC 細胞增殖，遷移，侵襲和VEGF-A表達的抑制。另外，STAT3 shRNA 損害了由miR-874敲低引起的增強的血管生成。研究結(jié)果顯示，miR-874 可通過STAT3/VEGF-A 途徑抑制血管生成[15]。

2.3 miR-1296b與GC

miR-1269b 屬于miR-1269 家族，在很多種癌癥的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[16]。miR-1269b在順鉑耐藥的非小細胞肺癌組織和細胞系中表達上調(diào)，可通過調(diào)節(jié)PTEN/PI3K/AKT 通路增強癌細胞對順鉑的耐藥性[17]；miR-1269b 可通過PI3K/Akt 信號通路下調(diào)SVEP1 的表達，從而加速肝癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[18]。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)與相鄰正常胃黏膜組織中的表達水平相比，miR-1269b 在GC 組織和細胞中的表達顯著降低。在功能上，miR-1269b過表達抑制了GC 細胞的惡性生物學行為，而抑制miR-1269b 則相反。這表明miR-1269b 可能是GC 中的腫瘤抑制因子。METTL3 為來自HeLa 細胞裂解物的70 kDa 蛋白質(zhì)，含有兩個結(jié)合S-腺苷甲硫氨酸（SAM）和催化m6A 形成的結(jié)構(gòu)域，具有獨立催化RNA 的m6A 修飾的活性。近年來研究表明其為惡性腫瘤的重要調(diào)節(jié)因子[19]。實驗證實，METTL3 是miR-1269b 在GC 細胞中的下游靶點，并且miR-1269b 可以在蛋白質(zhì)和mRNA 水平上負調(diào)節(jié)METTL3 的表達。同時實驗證明METTL3 在GC 組織中高表達。此外，METTL3 促進了GC 細胞的惡性生物學行為，并減弱了miR-1269b 過表達引起的抑制作用。這些發(fā)現(xiàn)表明miR-1269b 可以通過下調(diào)METTL3 來抑制GC 細胞的增殖、遷移和侵襲。這表明miR-1269b 有可能成為GC 診斷和預后的生物標志物[20]。

2.4 miR-93與GC

miR-93 位于宿主基因Mcm7 的前13 位，位于染色體7q22[21]。miR-93 在GC 細胞和組織中高表達。同時，其高表達與GC 患者的臨床病理參數(shù)有關(guān)。此外，研究證實異位表達的miR-93 可能促進GC 細胞的增殖、遷移和侵襲，而被抑制的細胞在G1 期經(jīng)歷凋亡和細胞周期停滯。EMT 已被證明是與轉(zhuǎn)移進展相關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并能增強細胞遷移和侵襲能力。據(jù)報道，多種miRNA 參與這一過程[22-23]。通過EMT 過程中，轉(zhuǎn)化的細胞失去了上皮的功能和獲得的間充質(zhì)表型，這使得這些細胞對內(nèi)皮細胞訪問障礙，隨后進入血液循環(huán)和身體各部分。研究發(fā)現(xiàn)EMT 的關(guān)鍵分子標志物受miR-93 影響，通過對照，在miR-93 高表達的GC 細胞中，間充質(zhì)細胞標志物波形蛋白和N-鈣黏蛋白的表達上調(diào)，而上皮標志物E-鈣黏蛋白被下調(diào)。因此，證明了miR-93 可增強GC 細胞中的細胞遷移、侵襲并增強EMT。體外和體內(nèi)數(shù)據(jù)共同表明，miR-93 充當腫瘤進展的啟動子，并充當GC 患者的預測因子。除此之外，使用了生物信息學軟件來尋找miR-93 的靶基因。TIMP2 被確定為miR-93 的最高候選靶標。TIMP2 屬于TIMP 家族基因，其為編碼基質(zhì)金屬蛋白酶的天然抑制劑[24]。據(jù)報道，TIMP2 在調(diào)節(jié)惡性乳腺癌的細胞增殖和轉(zhuǎn)移中起著抑制劑的作用[25]。TIMP2 還可以通過負調(diào)控miR-20a 來顯著抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的侵襲能力[26]。GC 細胞中miR-93 上調(diào)后，TIMP2 的mRNA 和蛋白水平均下降，但通過抗miR-93、TIMP2 的mRNA 和蛋白水平上升。此外，TIMP2 沉默增強GC 細胞的遷移和侵襲能力。GC組織中miR-93 的表達與TIMP2 的表達呈負相關(guān)。這些結(jié)果證明TIMP2 是miR-93 的直接靶標，并通過介導miR-93 促進GC 進展[27]。

2.5 miR-154與GC

miRNA 已經(jīng)成為GC 發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。研究表明，miR-154 位于14q32 染色體上，是一種涉及多種癌癥的新型癌癥相關(guān)miRNA。研究發(fā)現(xiàn)，miR-154 的過表達抑制GC 細胞的生長和增殖。生物信息學分析和雙熒光素酶報告基因檢測數(shù)據(jù)表明，DIXDC1 為miR-154 的潛在靶基因，miR-154 直接靶向DIXDC1 的3’-非翻譯區(qū)。Dishevelled-Axin 域包含1（DIXDC1）是一種新穎的Disheveled-Axin 域包含的蛋白質(zhì)，可作為無翅相關(guān)整合位點（WNT）信號的正調(diào)節(jié)劑[28-29]。越來越多的證據(jù)表明DIXDC1 在許多類型的癌癥中均具有致癌作用，包括胰腺癌、非小細胞肺癌、前列腺癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤。在GC 組織中檢測到高水平的DIXDC1，這與組織學腸道類型、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤浸潤深度有關(guān)。DIXDC1 與β-catenin 在GC 組織中共定位，并通過激活WNT 信號傳導參與促進GC 細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[30-31]。miR-154 抑制DIXDC1 在GC 細胞中的表達。在GC 標本中還檢測到miR-154 與DIXDC1 之間呈負相關(guān)。而且，miR-154 通過靶向DIXDC1 抑制了WNT 信號的激活。DIXDC1 的增加顯著逆轉(zhuǎn)了miR-154 對GC 細胞生長和侵襲的抑制作用。表明miR-154/DIXDC1可能在GC 的發(fā)生和發(fā)展中起關(guān)鍵作用。miR-154對DIXDC1 的抑制作用可能代表了一種治療GC 的新治療策略[32]。

3 展望

在癌癥生物學中，miRNA 的重要作用得到了廣泛且深入的研究，miRNA 可通過不同的分子生物學機制調(diào)控編碼基因的表達，參與疾病相關(guān)信號通路，在包括癌癥在內(nèi)的多種疾病中發(fā)揮重要作用。檢測與GC 患者預后相關(guān)的miRNA 不僅有助于預測預后，而且有助于未來開發(fā)治療靶點。盡管現(xiàn)在對于miRNA 的研究已取得非常大的進展，但是目前仍缺乏多中心臨床研究數(shù)據(jù)，其在GC 發(fā)展的病理生理學和分子生物學行為中的具體作用仍不是很清楚。相信隨著研究的加深，miRNA 將廣泛用于GC 的診斷、治療和預后監(jiān)測，從而為GC 治療帶來巨大的進步，為GC 的早期診斷及治療預后開辟新視角。