miRNA在肺癌診斷、治療及預后判斷中的應用進展

王新穎，顧玉海(青海大學研究生院，西寧 80007；青海省人民醫院)

miRNA在肺癌診斷、治療及預后判斷中的應用進展

王新穎1，顧玉海2(1青海大學研究生院，西寧 810007；2青海省人民醫院)

肺癌是常見的惡性腫瘤，因早期診斷標志的缺乏，有較高的病死率。微小RNA(miRNA)是一類長約22～23個堿基組成的非編碼的RNA小分子，有易檢出性和極端特異性。miRNA參與了所有細胞途徑的調節過程，包括癌癥相關細胞的分化、增殖、存活等，其在肺癌早期診斷中發揮重要作用。近年來對于miRNA生物途徑功能機制在肺癌治療中的作用研究有了很大的進展，利用基因轉染技術對部分表達下調和缺失的基因進行基因改良，再次激活并使其發揮作用，可使腫瘤的轉移、擴散等得到有效控制。目前，肺癌的病死率居高不下，尋找判斷肺癌預后的生物標志物至關重要，多項研究表明miRNA與肺癌的預后密切相關，其可作為肺癌治療預后判斷的有效指標。

肺腫瘤；小細胞肺癌;非小細胞肺癌;微小RNA

文獻[1]報道，肺癌的發病率及病死率均居惡性腫瘤首位。肺癌具有“三高一低”的特點，即發病率高、增長率高、病死率高及治愈率低[2]。目前，尚缺乏特定的生物標志物用于檢測或監測肺癌，況且單一的標記物診斷肺癌的靈敏度和特異度較低。微小RNA(miRNA)是非編碼的小分子RNA，可作為基因表達的主監管機構，調節幾乎所有的生物過程，并保持細胞內環境的穩態。miRNA表達失調與基因異常表達有關，可導致細胞病理生理改變。有證據表明，對miRNA的深入研究及其在肺癌中的作用機制，將有助于肺癌的診斷并提供治療策略。而且最近一些以miRNA為研究基礎的藥物已被引入臨床，可能為其成為一種有效的治療劑提供依據[3]。現將miRNA在肺癌診斷、治療及預后判斷中的應用進展情況綜述如下。

1 miRNA在肺癌診斷中的應用

肺癌每年超過20萬新發病例，為全球人類癌癥死亡的主要原因之一[4]。肺癌分為兩大類亞型，即小細胞肺癌(SCLC)和非小細胞肺癌(NSCLC)[5]。miRNA參與了所有細胞途徑的調節過程，包括癌癥相關細胞的分化、增殖和存活等過程。

miR-let7是第一個被報道的在肺癌中異常表達的小分子RNA。HRAS、KRAS、NRAS是RAS GTP酶家族的成員，其3′-UTR中的互補結合位點含有多個let-7，因此let-7被認為是RAS致癌基因家族的負調節因子[6]，let-7的下調在肺癌患者中可引起RAS蛋白的上調。let-7也可以調節涉及G1/S轉換的其他原癌基因，如CDC25a、CDK16和細胞周期蛋白D的表達[7]。此外有研究顯示，let-7靶向指導的Bcl-2是一種參與調節凋亡的原癌基因。

文獻[8]報道，miR-451在NSCLC中呈低表達，且這種表達與肺癌的低存活率呈正相關。miRNA-126在NSCLC中的過表達可靶向PI3KR2 mRNA，通過抑制蛋白產物調節PI3K-Akt通路來降低細胞增殖和腫瘤細胞生長[9]。miR-21是在NSCLC患者中過表達的一種miRNA，它的過表達與NSCLC患者總體生存率呈負相關[10]。miR-21調節腫瘤細胞的抑制基因，諸如4′-程序性細胞，使得在肺癌患者中表達上調。miR17-92簇的成員在肺癌患者中的過表達，可促進細胞生長，抑制細胞凋亡。相比之下，miR-34在肺腫瘤中表達降低。miR-34的轉錄是由腫瘤抑制基因P53直接誘導來應答DNA的損傷，抑制不適當細胞的增殖[11]。在A549細胞、腺癌(H2009)細胞中，miR-1、miR-133b表達水平降低。也有報道顯示，miRNA-218在肺癌組織中表達下調。

MyomiR家族中miR-133、miR-206有組織特異性，在肺癌組織中特異表達，兩者在肺癌細胞中表達呈正相關性。miR-133、miR-206在肺癌組織中均呈低表達，且與EGFR表達水平呈負相關；這種低表達水平可激活EGFR，而EGFR可通過酪氨酸酶磷酸化、二聚體化，刺激下游信號通路，促進腫瘤細胞增殖、血管生成、腫瘤侵襲轉移及細胞凋亡抑制。miR-133和miR-206因其特異性、敏感性，可能成為一個新的肺癌早期診斷標志物。miR-9、miR-92b、miR-224、miR-183等為癌基因，可促進肺癌轉移。miR-101、miR-133a、miR-141等為抑癌基因，可顯著抑制肺癌細胞轉移。

miR-15、miR-16位于染色體13q14上，在肺癌等實體瘤細胞周期中起負向調節作用，這些miRNAs通過靶向不同的分子如CDC2、JUN、CCND1、MSH2、MCL1等參與細胞生長、周期性變化及凋亡調節[12]。同時有研究表明，miR-15與miR-16家族中的部分基因，可通過抑制Cyclin E基因調控E2F依賴的細胞增殖，繼而抑制G1/S期轉變。已有研究表明，miR-29家族腫瘤抑制因子包括miR-29a/b/c在NSCL中表達下調，其可通過甲基化作用控制腫瘤的發生。同時，miR-29還可抑制RNA結合蛋白TTP和MCL-1。

2 miRNA在肺癌治療中的應用

近年來，對于miRNA生物途徑功能機制在肺癌治療中的作用有很大進展，利用基因轉染技術對部分表達下調和缺失的基因進行基因改良，再次激活并使其發揮作用，可以使腫瘤的轉移、擴散等得到有效的控制。

一項新的研究發現，miR-373可通過辛二酰苯胺異羥肟酸(SAHA)來調節，SAHA可增強組蛋白脫乙酰酶的抑制作用，從而使miR-373在NSCLC組織、細胞系中表達下調。miR-373傳染入A549、Calu-6細胞中，減弱細胞的增殖、遷移和侵襲，miR-373傳染細胞可識別IRAK2和LAMP1這兩種靶標從而可計算出miR-373的表達情況，IRAK2表達量與NSCLC患者生存率有關。另研究表明，miR-1271通過HOXA5的下調作用調節細胞增殖和侵襲，因此可通過miR-1271的靶標來預測其在肺癌中的表達，從而也可通過靶標的作用來抑制癌細胞增殖、轉移和侵襲破壞。腫瘤抑制蛋白p53在肺癌患者的細胞系中表達，近年越來越多的證據表明p53調節集中mRNA的表達，p53直接作用于miR-34家族的表達，而這些miRNA表達的上調導致與之相關的基因下調，從而調控細胞周期及促進肺癌細胞凋亡。研究表明，miR-451在肺癌中的低表達與肺癌患者生存率呈低相關，ras相關表達蛋白可被miR-451抑制表達，這種低表達狀態使致癌基因逃避調節。Chen等[13]發現，miR-370在NSCLC組織及細胞系中顯著下調，被病毒感染過表達miR-370可顯著抑制細胞增殖并促進細胞凋亡。Gkirtzimanaki等[14]認為，miR-370轉染入肺腺癌A549細胞中，可加速肺癌細胞的轉移、侵襲作用從而提高患者病死率。此外，Nadal等[15]發現miR-370在復發腫瘤患者中表達上調，使肺腺癌患者生存率低。以上研究表明，調節miR-370可能成為治療NSCLC的研究方向。研究發現，miR-130a表達的增加可以抑制肺癌細胞體內外的增殖能力、遷移與侵襲能力，促使肺癌細胞凋亡，提示在肺癌增殖、侵襲和凋亡中miR-130a可能起重要作用。miR-130a和靶基因GOLPH3呈負相關，miR-130a可能是通過WNT/WIS通路影響肺癌的發生發展，進一步深入研究miR-130a則其有望成為肺癌基因治療的新靶點。

雖然利用基因傳染作用可有望成為治療肺癌的新靶點，但使miRNA成為應用于肺癌的臨床療效標志物還有很多困難需要克服。這些困難包括miRNA藥物在體內的傳遞、藥物的穩定性及組織的特異性[16]。針對特異性靶向腫瘤細胞，如何保持miRNA在體液中的穩定性，如何穿透細胞膜，均是研究領域的熱點。miRNA應用于臨床治療的關鍵是提高對藥代動力學、藥效學的理解及最小的毒性作用和脫靶效應學。最新研究顯示有兩種策略被應用于恢復或阻斷miRNA功能，特別是靶向作用來抑制miRNA的功能。例如低甲基化劑地西他濱可應用于逆向的表觀遺傳沉默miRNA。miRNA能模擬合成、化學修飾的短雙鏈RNA，納米粒、脂質體也被用來提高miRNA的吸收能力[17]。例如let-7、miR-34利用中性脂肪乳劑來抑制小鼠肺癌的轉移，從而使肺癌細胞體積變小。在對轉移性黑色素瘤模型研究過程中，通過包衣納米粒miR-34可減少肺部轉移，miRNA對治療肺癌的影響可以通過腫瘤特異性抗體涂層納米實現。這些納米粒融入脂質體外殼，有效性很高，為治療肺癌提供了新的思路。

3 miRNA在肺癌預后判斷中的應用

目前，肺癌的病死率居高不下，尋找判斷肺癌預后的生物標志物至關重要。諸多研究表明，miRNA與肺癌的預后密切相關，其可作為肺癌治療預后判斷的有效指標。

在對肺癌的研究中，miRNA-21常作為致癌基因發揮作用。Chen等發現，miR-15b-5p在NSCLC患者組的表達明顯高于對照組，miR-15b-5p診斷NSCLC的特異度及敏感度均高于78%。因此，miR-15b-5p可以作為NSCLC治療預后的生物標志物。miRNA-21是目前已知與腫瘤有關的miRNA，其高表達與肺腺癌早期的疾病進展呈正相關，與無復發患者的生存率呈負相關。因此，miR-21可以作為肺腺癌治療預后的生物標志物。Guo等[18]認為，miRNA-21的上調可增加細胞的增殖能力，而COX-19與miRNA-21抑制細胞凋亡密切相關，COX-19的低表達可抑制細胞增殖，從而促進細胞凋亡。Markou等[19]發現，miR-21在NSCLC組織中過表達，且在復發NSCLC患者組織標本中miR-21表達顯著升高；同時還發現NSCLC死亡患者組織標本與正常組織miR-21表達明顯不一致。因此，miR-21也有望用于NSCLC預后的判斷。let-7的低表達與肺癌預后不良有關。研究[20]證實，let-7b低表達與肺癌預后不良嚴密相關。研究[21]表明，let-7家族的缺失與預后有關，肺癌中let-7表達下調多提示預后不良。目前很多證據表明，let-7是肺癌預后判斷的因子。miR-203基因位于染色體14q32.33上，該區域是染色體上的不穩定區域。研究[22]發現，miR-203表達下調可通過引起Survivin蛋白表達抑制肺癌細胞的生長和侵襲。在肺癌預后的研究中，利用Kaplan-Meier方法研究100列肺癌患者，結果顯示miR-203高表達組患者較miRNA-203低表達組患者生存期縮短。因此，miR-203有可能作為肺癌預后的生物標志物。Kaduthanam等[23]發現，肺腺癌患者miR-142-3p表達上調可能與術后早期復發相關。采用Kaplan-Meier方法分析miR-142-3p表達水平與NSCLC患者生存的相關性，并采用Log-rank檢驗比較生存率，結果顯示miR-142-3p高表達組患者生存期較低表達組明顯縮短，相關性結果提示miR-142-3p的表達水平與患者生存期呈負相關。miR-142-3p有可能作為NSCLC預后判斷的標志物。

綜上所述，miRNA不僅調節細胞的各種生理、生化功能，而且在應激反應和疾病進展過程中起重要作用。事實上，miRNA作為一種調節分子，基本上作用于所有的生物過程。由于其在腫瘤中的重要調節作用，miRNA將有望用于肺癌的早期診斷、治療以及預后的判斷。但miRNA對肺癌的調控作用是一種復雜網絡，受多因素調控，將miRNA作為一種肺癌的治療手段，尚有許多難題需要解決，研究miRNA與腫瘤的關系尚屬新的研究方向，需要更多研究闡明miRNA在腫瘤細胞內的關鍵功能，以指導腫瘤診斷及治療。目前，miRNA在腫瘤中的作用機制是目前研究的熱點，對miRNA表達調控的研究將會為肺腫瘤患者帶來新的希望，為其治療另辟蹊徑。

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青海省科學技術廳基礎研究資助項目(2016-ZJ-778)。

顧玉海(E-mail: qhguyuhai@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.31.034

R563.9

A

1002-266X(2017)31-0108-04

2017-03-14)