血清miRNAs作為診斷胰腺癌新型生物標志物的研究進展

朱徽胤 李馳 葛毅 夏佳琪

胰腺癌是消化系統(tǒng)中常見的惡性程度較高,預后較差的腫瘤之一[1]。預計到2030年,胰腺癌將成為全球癌癥相關死亡的第二大常見原因[2]。胰腺癌根據(jù)發(fā)生部位進行分類,分為外分泌源性胰腺癌和胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(PNETs)[3],大約95%的外分泌源性胰腺癌最常見的是胰腺導管腺癌(PDAC)[4],胰腺導管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤(IPMN)是胰腺導管腺癌(PDAC)發(fā)生的前兆[5]。若能在發(fā)生PDAC前診斷出IPMN便可及時預防和阻止PDAC的進一步轉(zhuǎn)移或侵襲。胰腺導管腺癌的近5年生存率極低,為3%～5%[1]。由此可見胰腺癌的分類分析對其早期診斷有重大意義。80%～85%的患者在診斷時出現(xiàn)局部晚期或轉(zhuǎn)移性不可切除的胰腺癌,由于缺乏準確的檢測測試,目前尚不清楚哪種單獨測試或聯(lián)合測試最適合診斷胰腺癌,在早期階段檢測胰腺癌仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)[6]。胰腺癌的診斷依賴于影像學檢查方式,如計算機斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)和內(nèi)鏡超聲(EUS),但這些檢查與組織采集一起使用[7]。血清癌抗原19-9(CA19-9)是美國食品藥品監(jiān)督管理局批準用于胰腺癌常規(guī)治療的惟一標志物[8],但由于其敏感性低,無法滿足實踐中的臨床診斷需求[9]。CA19-9的低陽性預測值意味著其在無癥狀患者的大規(guī)模篩查中無顯著作用,僅適用于監(jiān)測治療反應和作為疾病復發(fā)的標志物[10]。所以急需要找出更加準確的臨床治療診斷標志物。

1 血清miRNA

miRNAs是一種由18～22個核苷酸組成的非編碼RNA分子,在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[11]。由于其重要的生物學功能,miRNAs是一類有應用前景的新型生物標志物,可用于診斷重大疾病,并監(jiān)測疾病進展[12]。許多在調(diào)節(jié)細胞凋亡中起作用的miRNA也與各種腫瘤過程的啟動和進展有關[13]。利用血清和體液中的miRNAs顯著穩(wěn)定性[14]以及疾病條件下miRNAs的表達失調(diào),許多研究已經(jīng)提出miRNAs作為診斷和預后生物標志物[15]。更有研究證明了血清中miRNA的水平是穩(wěn)定的,可重復的,并且在同一物種的個體之間是一致的,還確定了血清miRNA對肺癌、結(jié)直腸癌和糖尿病的特定表達模式,并通過一系列的分析得知血清miRNA可以作為檢測各種癌癥和其他疾病的潛在生物標志物[16]。基于血清miRNA的生物標志物將使全面分析腫瘤成為可能[17]。

2 血清miRNA在胰腺癌中的研究

大量研究證實血清中miRNA的異常表達與胰腺癌密切相關。Mao等[18]發(fā)現(xiàn)血清miRNA let-7a水平可為胰腺癌的診斷和術后監(jiān)測提供參考。Zou等[19]在胰腺癌患者血清中鑒定出六種顯著上調(diào)的miRNA:let-7b-5p,miR-192-5p,miR-19a-3p,miR-19b-3p,miR-223-3p和miR-25-3p。Liu等[17]在血清中展示了7種miRNA(miR-20a,miR-21,miR-24等)可能是胰腺癌診斷的一種新的無創(chuàng)方法。Wei等[20]發(fā)現(xiàn)血清miR-1290和miR-1246可能是胰腺癌診斷的有希望的生物標志物。Shi等[21]研究發(fā)現(xiàn)血清miR-629可以有效地從健康對照中篩查胰腺癌患者(AUC=0.765),表明血清miR-629可能是胰腺癌診斷和預后的潛在生物標志物。血清miRNA作為腫瘤診斷和預后分子標志物不僅具有創(chuàng)傷小、方法準確、便捷的優(yōu)勢而且還可改進疾病診斷、腫瘤分類、預后估計、療效及復發(fā)預測的精度[22],所以本研究總結(jié)了它們在各亞型中現(xiàn)有的作用,以便為未來研究血清miRNA在具體某一類胰腺癌中起到早期診斷作用而提供便利。

3 血清miRNA作為胰腺癌診斷標志物

3.1 血清miRNA作為胰腺導管腺癌診斷標志物 胰腺導管腺癌(PDAC)是最常見的胰腺癌類型,是癌癥相關死亡的主要原因[23]。在臨床實踐中,早期發(fā)現(xiàn)PDAC仍然是一個挑戰(zhàn),尋找更敏感的診斷生物標志物對早期檢測PDAC和預測侵襲或轉(zhuǎn)移具有重要意義[24]。盡管此前在PDAC中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千種miRNA,但對其臨床價值的研究相對不夠[25]。更準確的miRNAs生物標志物應有助于PDAC早期診斷,有助于區(qū)分預期壽命長或短的患者,從而允許更有針對性的治療方法[26]。

Jiang等[25]研究了miR-607在PDAC組織和血清樣本中的臨床意義,ROC曲線分析顯示,miR-607(AUC=0.785)比CA19-9和CEA更能區(qū)分PDAC患者和健康對照組。但值得注意的是,miR-607、CA19-9和CEA聯(lián)合使用的診斷價值優(yōu)于單獨使用,凸顯miR-607可能是診斷PDAC的潛在生物標志物,且術后PDAC患者血清miR-607表達增加確定miR-607作為預后生物標志物。

Wang等[27]收集了PDAC患者、健康個體和良性胰腺病變患者共13份血清樣本,高通量分析PDAC中miRNA表達模式的改變,通過qRT-PCR分析候選血清外泌體miRNA的進化和驗證,發(fā)現(xiàn)miR-1226-3p(AUC=0.74)在預測PDAC方面具有可接受的性能,是診斷和預測PDAC腫瘤侵襲或轉(zhuǎn)移的潛在生物標志物。還發(fā)現(xiàn)與PDAC相比,胰腺良性病變患者血清外泌體miRNA-1226-3p的表達顯著升高,提示miRNA-1226-3p可能是PDAC患者和胰腺良性病變患者之間分化的生物標志物。

Ada等[28]的研究發(fā)現(xiàn)一系列血清miRNAs對PDAC的早期診斷和預后有潛在的幫助,通過利用微陣列芯片分析2 549個miRNA,在血清中鑒定哪些是能夠診斷早期PDAC的miRNA。發(fā)現(xiàn)miR-4516在PDAC中表達上調(diào),對miR-4516進行了qRT-PCR驗證,結(jié)果表明PDAC與健康對照組之間miR-4516差異有統(tǒng)計學意義(P=0.0330)。通過使用DAVID網(wǎng)絡工具對假定靶點進行KEGG通路分析發(fā)現(xiàn)其假定的靶點包括一系列參與癌癥進展和傳播的關鍵途徑的基因,證實了差異表達的血清miR-4516參與了PDAC的發(fā)病機制。

Huang等[29]使用TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫分析miR-429的表達和預后價值,與健康志愿者相比,PDAC患者血清中miR-429水平有所下降,這表明miR-429可能作為PDAC的血清診斷標志物,還發(fā)現(xiàn)miR-429抑制PDAC細胞增殖、侵襲和遷移,這支持其在PDAC中潛在的腫瘤抑制作用。此外,7種低水平表達的循環(huán)miRNAs(hsa-miR-6126、hsa-miR-2392、hsa-miR-4327、hsa-miR-939-5p、hsa-miR-4655-3p、hsa-miR-371b-5p、hsa-miR-313-5b)僅在PDAC患者血清中被發(fā)現(xiàn),而在健康對照組中未發(fā)現(xiàn),這表明它們可能作為該癌癥類型的新興生物標志物[28]。

3.2 血清miRNA作為胰腺導管內(nèi)乳頭狀黏液腫瘤診斷標志物 PDAC前體病變有兩種類型,即胰腺上皮內(nèi)腫瘤和黏液性囊腫,后者又進一步細分為胰腺導管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤(IPMNs)和黏液性囊性腫瘤(MCNs),特別是IPMN有很高的發(fā)展為PDAC的潛力,因此具有很高的臨床相關性[30]。Zhang等[30]發(fā)現(xiàn)了有效區(qū)分健康個體和惡性IPMN患者的生物標志物,并表明它們可能對早期無癥狀PDAC的檢測有用。因此在PDAC發(fā)生前對于IPMN的檢測和診斷是很有必要的,且得到敏感性和特異性更高的血清miRNA作為IPMN早期診斷標志物具有重大臨床意義。

Goto等[31]在研究中就提到有關的血清miRNA是有潛力成為診斷IPMN的生物標志物。他們對PDAC患者(n=32)或IPMN患者(n=29)和健康對照組(n=22)使用ExoQuick-TC進行富集分析,隨后又使用外泌體microRNA(ExmiRNA)序列分析和第二代測序分析了每組的ExmiRNA譜,再通過Kruskal-Wallis試驗,發(fā)現(xiàn)ExmiR-191、ExmiR-21和ExmiR-451a在IPMN組和PDAC組中的表達均顯著增加,使用qRT-PCR進一步評估這3個候選miRNA,結(jié)果顯示PDAC和IPMN患者中ExmiR-191、ExmiR-21和ExmiR-451a的表達明顯高于對照組,為了評價3種血清外泌體miRNA的診斷性能,采用ROC曲線分析,在3種血清外泌體miRNA中,發(fā)現(xiàn)ExmiR-21的AUC最大,診斷準確率最高(IPMN診斷:準確率= 78.0%,PDAC診斷:準確率= 80.8%),而在對照和IPMN之間的ROC分析中,血清外泌體miRNA的AUC(ExmiR-191 AUC=0.741、ExmiR-21 AUC=0.7、ExmiR-451 AUC=0.742)和診斷準確率優(yōu)于CA19-9和CEA,可看出 ExmiR-191、ExmiR-21和ExmiR-451a是診斷IPMN和早期PDAC的良好標志物,此外,對照組與早期PDAC之間的ROC分析顯示,血清外泌體miRNA的準確性優(yōu)于CEA,這些結(jié)果都表明血清外泌體miRNA是診斷IPMN和PDAC的更敏感的標記物。

從研究趨勢和進度來看,作為PDAC最常見囊性前體病變IPMN[32],更深入的研究和探索能夠準確診斷出IPMN的血清miRNA,并進行相關靶向治療改善其預后是有效避免PDAC發(fā)生的途徑之一。但是現(xiàn)有的研究較少,有關的研究結(jié)論不足以讓血清miRNA完全作為取代CA19-9或CEA的診斷標志物,仍需更加深入研究。

3.3 血清miRNA作為胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤診斷標志物 胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(PNETs)是胰腺第二常見的上皮性惡性腫瘤,由于激素分泌過多和整體腫瘤質(zhì)量偏低,導致發(fā)病率在過去幾十年里顯著增加,缺乏特異性的生物標志物抑制了早期診斷和臨床有效藥物的選擇,PNETs通常在疾病已經(jīng)進展或轉(zhuǎn)移的晚期才被診斷出來[33]?，F(xiàn)已存在不少有關PNETs的治療方案,但也需要盡快找出高敏感性和特異性的診斷標志物。大多數(shù)已批準的PNETs治療方案缺乏客觀反應,這表明對PNETs的生物學理解仍然存在空白[33]。miRNA能夠幫助各種胰腺病變的鑒別診斷,并將腫瘤樣本與健康對照區(qū)分開,也可以改變PNETs生物標志物的管理,可能有助于治療選擇或反應評估。

K?vesdi等[34]使用第二代測序(NGS)來確定miRNA表達譜,然后使用單獨的TaqMan檢測進行驗證,發(fā)現(xiàn)與對照組相比,在PNETs患者中觀察到miRNAs的整體下調(diào),其中的33種miRNAs的表達能夠區(qū)分腫瘤樣本與對照組。隨后又通過PubMed將收集到的研究結(jié)果里差異表達miRNA與他們目前的研究結(jié)果進行交叉引用,發(fā)現(xiàn)PNETs中的9個miRNA在血清中存在失調(diào),且僅有miR-203a-3p在PNETs組織和血清中均過表達,但是其在PNETs患者血清中的低豐度限制了其作為腫瘤標志物的廣泛臨床應用。他們還發(fā)現(xiàn)與單獨使用嗜鉻粒蛋白A(CgA)相比,聯(lián)合使用let-7b-5p或miR-143-3p的個體表達在健康對照組中產(chǎn)生了更好的辨別能力。另外,Kim等[35]通過與人抗原D競爭并下調(diào)p27表達,抑制周期蛋白依賴性激酶活性和細胞增殖,證明了miR-30a在PNETs中促進癌細胞生長的作用。Michael等[36]強調(diào)了miRNA參與PNETs腫瘤發(fā)生的動態(tài)性質(zhì),利用基因工程小鼠模型,他們分析了一組先前發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性PNETs中上調(diào)的miRNA,發(fā)現(xiàn)miR-137促進腫瘤生長和侵襲。Panarelli等[37]證實miRNA表達有助于神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的鑒別診斷。

盡管miRNA參與PNETs的研究數(shù)量較少,數(shù)據(jù)也不一致,但它們與PNETs發(fā)生有關,是有希望的診斷、預后和治療生物標志物[38]。最近有關研究結(jié)果提到的血清miRNA在PNETs中起到的作用也提示了其在早期診斷具有巨大潛力,值得我們深入挖掘與研究。本綜述將上述3種胰腺癌亞型研究中提到的血清miRNA經(jīng)ROC(受試者工作特征)分析得到的AUC(ROC曲線下的面積)值以及它們在患者中對比健康對照組的表達情況進行了整理和統(tǒng)計。見表1。

雖然筆者將以上血清miRNA的AUC值進行了整理和統(tǒng)計,但由于每個研究中所用的樣本量和樣本標準不一,且使用的計算方法可能也存在一定的區(qū)別,因此無法進行橫向比較所提及的血清miRNA。但是,可以清晰的看到表格中miRNA作為胰腺癌診斷標志物的潛力,為以后的研究提供參考。

血清miRNA作為胰腺癌診斷的新型生物標志物具有檢測靈敏、無創(chuàng)且易于獲得的優(yōu)勢并且大大提高了早期診斷的準確率,在預后分析和癌癥分型中有重要作用。但由于實驗研究尚不充分,并且miRNA參與腫瘤細胞轉(zhuǎn)移機制非常復雜需要進一步研究確定調(diào)控的確切機制,目前相關結(jié)論不足以說明血清miRNA可完全取代CA19-9或CEA作為新型生物診斷標志物。但是聯(lián)合多種miRNA組合或與其他類型腫瘤診斷標志物可使診斷準確性顯著提高。相信隨著胰腺癌中特異性miRNA的不斷發(fā)現(xiàn),血清miRNA作為診斷標志物將提高胰腺癌各種亞型的確診率,并為患者的早期治療提供便利。因此血清miRNA作為新型分子標志物作用在胰腺癌的診斷、預后、侵襲和轉(zhuǎn)移有極大的臨床前景。