miR-21與結直腸癌的相關性研究進展

伍怡穎, 張仲林(成都醫學院藥理學教研室,成都 610083)

·綜 述·

miR-21與結直腸癌的相關性研究進展

伍怡穎, 張仲林*
(成都醫學院藥理學教研室,成都 610083)

miR-21；結直腸癌；相關性

結直腸癌是嚴重危害人類健康的消化道惡性腫瘤,其發病率及病死率在癌癥中排前3位。全球每年約有100多萬人新發結直腸癌,約有50萬人死于結直腸癌。近年來,隨著經濟發展,居民生活方式和飲食結構改變,我國結直腸癌發病率和病死率均呈上升趨勢,現已高于世界平均水平。結直腸癌早期診斷率低、復發轉移率高及缺乏有效治療手段是導致患者高病死率的主要原因[1-3]。而尋找結直腸癌發病機制中的關鍵調控分子,是提高其臨床診治水平的關鍵。MicroRNAs(miRNAs)是新發現的一類內源性表達的小分子非編碼單鏈RNA,通過與靶mRNA 3'UTR互補結合,在轉錄后水平調控蛋白編碼基因,是腫瘤形成和轉移的重要調節因子[4]。其中位于染色體脆性區域17q23.2的miR-21是人類基因組中最早發現的miRNAs之一,也是唯一在幾乎所有人類惡性腫瘤中均表達上調的miRNAs[5,6]。研究[7]顯示,miR-21在結直腸癌的發生、發展、轉移、耐藥等多種生物學行為中發揮著重要作用,提示miR-21很可能在結直腸癌早期診斷、臨床治療及預后評估中具有廣闊的應用前景。本文通過檢索近年來國內外miR-21與結直腸癌的相關研究文獻,對miR-21在結直腸癌的發生、轉移、預后、治療及耐藥等環節中的作用進行綜述。

1 miR-21在結直腸癌中具有異常表達特性

近年來,隨著分子生物學實驗技術的發展,研究者們通過基因芯片、定量PCR及Northern雜交等方法進行研究,結果顯示,miR-21在結直腸腫瘤中異常高表達,且發現在結直腸癌細胞系中miR-21的表達也較高。Schetter等[8]先后從美國及中國香港分別收集了84例及113例結直腸癌組織樣本,利用基因芯片檢測了兩組腫瘤樣本的miRNAs表達譜,發現miR-21在結直腸癌組織中高表達。近來Schee K等[9]利用qRT-PCR方法檢測193例結直腸癌腫瘤組織中miR-21、miR-31、miR-92a、miR-101、miR-106a 及 miR-145等6種miRNAs的表達水平,結果發現miR-21在結直腸癌中表達升高最明顯。同時隨著循環miRNAs的發現及其在臨床非創傷性檢查中的應用,結直腸癌患者體液中miR-21的表達也受到研究者廣泛關注。Toiyama等[10]分別檢測了186例結直腸癌患者血清及腫瘤組織的miR-21表達量,包括64例切除術后患者以及43例晚期結直腸腺瘤患者,結果發現miR-21在結直腸癌及腺瘤患者血清中的高表達狀態與腫瘤組織一致,且與腫瘤大小、遠端轉移及不良預后均呈正相關,在腫瘤切除術后其表達水平有所下降。Kanaan等[11]從結直腸癌組織中篩選出表達明顯異常的miRNAs,再經血漿檢測后發現miR-21是唯一在結直腸癌患者血漿中仍呈現出高度特異性及敏感性的miRNAs。另外,Wu等[12]發現在結直腸癌患者糞便中也存在miR-21的異常高表達,在腫瘤切除術后其表達有所降低,而在結直腸息肉患者糞便中miR-21表達并無異常。miR-21在結直腸癌的異常表達情況(見表1)提示,miR-21可作為結直腸癌臨床診斷的生物標志分子,具有很好的應用前景。

2 miR-21與結直腸癌的發生、轉移及預后的關系

結直腸癌是從結直腸腺瘤性息肉逐步發展起來的,然而并不是所有的息肉都會發展成癌。防止息肉發展為惡性腫瘤最好的方法就是準確判斷出可能癌變的息肉,及早切除并給予治療。Hogan等[13]發現miR-21、miR-31、miR-96、 miR-221、miR-191、miR-19a及miR-135b在結直腸腺瘤中表達明顯升高。Yamamichi等[14]證實miR-21在結直腸癌前腺瘤就開始出現高表達,而在非致瘤性息肉中表達并無異常,提示在早期腺瘤中miR-21的表達升高預示癌癥進程的開始,miR-21的表達隨著腫瘤病程演進持續升高。伍怡穎等[15]以105例結直腸癌組織標本為對象,證實miR-21在腫瘤組織中的高表達與腫瘤的臨床分期、分化、局部浸潤、淋巴結轉移及CEA水平高低呈正相關。另外發現,miR-21在血清中的高表達與結直腸腫瘤的遠處臟器轉移呈正相關[16]。由此可見,miR-21對癌基因的調控作用覆蓋了結直腸癌發生、發展以及轉移等病理過程。研究也發現,miR-21與腫瘤的臨床分期、轉移情況及結直腸癌患者的預后密切相關。Nugent等[17]發現,miR-21、miR-320、miR-498、miR-106a及miR-200c的異常表達均與結直腸癌患者無病存活率及總生存期有關。Faltejskova等[18]在結直腸癌組織中同樣發現miR-21高表達與腫瘤惡性程度及患者較短存活期呈正相關。Schetter等[8]在結直腸癌異常表達的miRNAs中篩選發現,miR-21是唯一與較差存活率及不良治療效果有關的miRNAs。Xia等[19]收集近年來關于miR-21的高表達與結直腸癌預后相關性的文獻,篩選出1 174個病例數據,通過Meta分析發現miR-21的高表達與結直腸癌患者的不良預后有關。miR-21異常表達與結直腸癌發生發展的相關性(見表1)。綜合上述研究數據提示,miR-21可作為結直腸癌臨床診斷及預后評估的標志物。

表1 miR-21異常表達與結直腸癌臨床的相關性

3 miR-21與結直腸癌的治療及耐藥

目前結直腸癌的治療主要采用以手術切除為主,放化療為輔的綜合治療模式；而術后高復發和轉移率以及傳統放化療的巨大毒副作用都是導致患者死亡的主要原因。因此,現急需尋找針對性更強、敏感性更高的有效治療靶點。miR-21很可能是其臨床治療的重要靶點,在基因治療及新藥開發中具有潛在價值。多項研究[21-23]顯示,通過轉染反義miR-21,降低結直腸癌細胞內miR-21表達,可明顯抑制腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲以及血管生成等惡性生物學行為。同樣,在以miR-21為靶點的藥物研究[24,25]中發現,姜黃素可通過結合AP-1轉錄因子,抑制結直腸癌細胞內miR-21表達,升高抑癌基因PTEN、PDCD4表達水平,從而抑制腫瘤的生長、侵襲及轉移,還可增強化療藥物的抗癌作用。此外,結直腸癌中miR-21的表達與腫瘤的化療敏感性有關。Liu等[26]檢測了42例術前接受FOLFOX4方案(奧沙利鉑+氟尿嘧啶+甲酰四氫葉酸鈣)輔助化療的結直腸癌患者腫瘤組織中miR-21的表達,并通過組織病理學方法比較化療前后改變,結果發現,化療敏感的患者腫瘤組織中miR-21的表達水平明顯低于不敏感的患者。Yu等[27]通過體外細胞實驗發現,miR-21在化療耐藥的結直腸癌細胞中表達明顯升高,且抑制miR-21表達后能有效增加耐藥細胞對5-氟尿嘧啶(5-FU)等化療藥物的敏感性。上述研究表明,miR-21不僅是監測和預測臨床治療效果的理想標準物,也是結直腸癌治療的有效靶點。

4 miR-21調控靶基因及其對結直腸癌細胞的調控作用

為進一步認識miR-21在結直腸癌發生發展中的調控作用及機制,研究者將研究重點擴展到對其下游靶點以及信號通路的研究。Asangani等[22]利用熒光素酶報告檢測系統在結直腸癌細胞中首次發現PDCD4為miR-21的靶基因。研究者將RKO細胞轉染反義miR-21后,PDCD4蛋白表達升高,細胞侵襲性降低,雞胚尿囊膜轉移實驗結果顯示的血管浸潤及肺轉移減少,表明miR-21可能通過抑制PDCD4蛋白表達從而誘導結直腸癌腫瘤的侵襲轉移。隨后,Chang等[28]也在結直腸癌組織標本上證實了miR-21與PDCD4蛋白表達的負相關性。另外,有研究[29]證實,miR-21的表達升高伴隨PDCD4的表達降低與炎性腸道疾病的癌變有關。Ferraro等[30]發現miR-21的高表達與結直腸癌細胞的上皮間質轉化(EMT)有關。miR-21可通過調節Integrin-β4表達,影響結直腸癌細胞的遷移能力,且發現在結直腸癌腫瘤組織中, miR-21的表達升高伴Integrin-β4的表達降低與腫瘤轉移有關。同樣,Xiong等[23]在結直腸癌組織及細胞系中發現,miR-21與PTEN蛋白表達呈負相關,miR-21可通過抑制PTEN,誘導結直腸癌細胞凋亡,抑制細胞的增殖、周期轉化、遷移及侵襲力。此外,研究[31,32]證實CCL20及RhoB均為miR-21在結直腸癌細胞中的調控靶點,與細胞的增殖、凋亡及侵襲力調節有關。由此可見,miR-21通過調控多靶點,調節結直腸癌細胞增殖、周期轉化、凋亡及侵襲力,影響腫瘤的生長及轉移。

綜上,miR-21通過對靶基因的調控參與調節結直腸癌細胞的增殖、侵襲、轉移和耐藥。miR-21對結直腸癌的臨床診斷、治療及預后監測都有著非常重要的潛在價值。目前,對miR-21的生物學功能方面研究很多,但對其作用機制及治療方面的應用研究仍較少。隨著分子生物學深入研究,miR-21作為重要的調控因子必將在結直腸癌的診斷、治療及預后評估中發揮重要作用,具有廣闊的應用前景。

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成都醫學院校基金(NO：CYZ13-005)

張仲林,E-mail：zhlzhang2007@163.com

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1705.R.20140415.1048.005.html

10.3969/j.issn.1674-2257.2014.02.033

R735.3

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