胃癌相關性microRNA的研究進展

梁先春 黃秋林

南華大學附屬第一醫院，湖南省衡陽市 421001

胃癌(Gastric cancer，GC)是亞洲最常見的惡性腫瘤之一，具有高發病率和死亡率。盡管目前在早期GC的檢測和管理方面取得了一些進展，但大多數患者仍是處于晚期階段才被診斷出來，隨著胃癌侵襲性入侵或淋巴轉移，盡管采用傳統療法，如手術、放療、化療或中藥等聯合治療的方式加強治療效果，胃癌的治療效果仍不理想[1]。因此，進一步了解該病的分子發病機制、鑒定新的分子生物標志物對于早期診斷胃癌及改善目前胃癌的療法具有重要意義。

miRNA是內源性非編碼小分子RNA，長度為19～24核糖核苷酸的一個子集。首先是在線蟲秀麗隱桿線蟲中發現了miRNA，然后在植物和動物中發現許多這樣的分子。在活細胞中，miRNA分子被Drosha和Dicer酶修飾，誘導轉錄后靶向mRNA的降解或沉默，從而抑制蛋白質的合成。據預測，人體中大約30%的mRNA是miRNA靶標，并且每種miRNA可以調節數百種基因。它們在器官發育、分化和功能以及腫瘤形成、進展、侵襲和轉移中起作用[2]。miRNA功能的研究證明它們可能是癌基因或腫瘤抑制基因。miRNA的作用取決于其靶基因，靶向致癌基因的miRNA可以充當腫瘤抑制因子，而靶向腫瘤抑制因子可能是一種潛在的致癌基因。同時，miRNAs的表達和功能受基因序列、磷酸化水平、miRNA修飾酶等多種因素的調控。最近許多關于miRNA的研究揭示了其參與包括胃癌在內的不同腫瘤的發病機制。

1 miRNA在胃癌的作用及機制

1.1 miRNA對胃癌細胞增殖、凋亡的作用 在正常組織或細胞與腫瘤中具有差異表達的miRNA主要可分為抑制腫瘤細胞增殖的腫瘤抑制因子和促進腫瘤晚期生長和細胞增殖的癌基因。miR-17-5p、miR-20a、miR-21、miR-92、miR-106-a和miR-155的異常表達與致瘤性相關，并且在許多類型的癌癥中可檢測到其升高的水平[3]。一些miRNA可以通過直接或間接調節癌基因或腫瘤抑制基因來促進胃癌的發展。在胃癌中miR-17、miR-18a/b、miR-19a、miR-20a/b、miR-21、miR-106-a/b、miR-340、miR-421和miR-658是高表達的，且其功能具有相關性，都是通過降低腫瘤抑制基因Rb和PTEN(磷酸酶和蛋白同源物)的水平來促進腫瘤生長，這些miRNA可能在加速胃癌的發展中發揮著作用[4]。

另一方面，部分miRNA則發揮著腫瘤抑制作用。最近的研究表明miRNA在胃癌中的關鍵調節作用和胃癌細胞中microRNA-141(miR-141)的異常表達[5]。研究者招募了30名胃癌患者進行miR-141水平檢測，隨訪115周。用miR-141模擬物或抑制劑轉染人腺癌細胞系AGS，用于細胞活力，集落形成和細胞周期測定。通過導入轉染miR-141的AGS細胞構建胃癌小鼠模型。胰島素樣生長因子1受體(IGF1R)在AGS細胞中過表達以研究miR-141機制。結果顯示miR-141在胃癌組織中顯著下調(P<0.001)；miR-141抑制AGS細胞活力(P<0.01)、集落形成P<0.01)和細胞周期(P<0.05)，導入miR-141模擬物細胞的小鼠腫瘤體積明顯變小(P<0.01)，提示miR-141的抗增殖作用。磷酸化和總IGF1R蛋白水平均被miR-141抑制，而IGF1R過表達逆轉了miR-141在AGS細胞增殖中的作用。以上研究表明miRNA可通過特異性的靶基因調節腫瘤細胞的增殖，從而密切參與GC的發展和進展。

1.2 miRNA對胃癌細胞遷移、侵襲的作用 局部侵襲和淋巴，血源性和腹膜轉移是胃癌擴散的主要途徑。胃癌患者轉移的常見部位是淋巴結、肝、腹膜和網膜。最近的研究表明，多種miRNA與GC轉移過程有關。GC轉移的過程包括幾個步驟，例如遷移/侵襲、EMT等，在這些過程中涉及許多miRNA的調控。

在已知的miRNA中，miR-135a已被證實為幾種癌癥類型中的腫瘤抑制劑，而其在胃癌中的作用和機制仍然很不清楚。因此有研究者通過進行定量PCR(qPCR)以檢測配對的GC組織以及細胞系中miR-135a的表達，進行傷口愈合和transwell檢測以確定miR-135a在GC細胞遷移中的作用，雙熒光素酶報告基因測定，qPCR和蛋白質印跡分析用于驗證miR-135a靶向TRAF5和隨后的NF-κB途徑，并通過進一步實驗解釋TRAF5參與介導miR-135a在GC細胞中的抗遷移作用。最后，在配對的GC組織中檢查TRAF5的表達。結果表明miR-135a在GC組織和細胞系中表達減少，過表達miR-135a抑制了GC細胞的遷移，miR-135a靶向TRAF5和下游NF-κB途徑是它在GC細胞遷移中發揮抑制作用的一種機制[6]。

同樣的，研究者為了證實miR-103的臨床意義，并探討其在GC中的生物學作用和潛在機制。通過實時定量PCR顯示miR-103在GC組織和細胞系中高度表達，臨床特分析顯示miR-103表達與腫瘤大小、Lauren分類和淋巴結轉移密切相關。體外實驗用miR-103抑制劑轉染下調miR-103顯著抑制體腫瘤細胞的遷移和侵襲。此外，miRNA靶標數據庫和熒光素酶報告基因測定證實Krüppel樣因子-4(KLF4)是GC中miR-103的直接靶標，并且GC組織中miR-103和KLF4表達之間存在顯著的負相關，而KLF4下調可以抑制miR-103對GC細胞遷移和侵襲的致癌作用。因此，這些結果表明miR-103過表達可促進胃癌的進展，其機制可能與抑制KLF4的表達有關[7]。以上研究證實miRNA與GC遷移/侵襲的過程有關。

1.3 miRNA對胃癌細胞上皮—間質轉化(EMT)的作用 腫瘤細胞中上皮—間質轉化(EMT)的表達水平與腫瘤細胞的能力如遷移、侵襲和轉移有關，而許多miRNA與各種類型的癌癥中的EMT表型相關，這其中也包括胃癌。如有研究者發現miR-7在高轉移性GC細胞系和轉移組織中顯著下調。 功能獲得和功能喪失實驗均顯示增加的miR-7表達顯著降低了GC細胞的遷移和侵襲，而miR-7表達的降低顯著增強了細胞遷移和侵襲。體內轉移測定還證明miR-7的過表達顯著抑制GC轉移。胰島素樣生長因子-1受體(IGF1R)癌基因經常在人類癌癥中突變或擴增并且作為細胞生長和腫瘤侵襲的重要調節劑，被鑒定為miR-7的直接靶標。使用小干擾RNA(siRNA)沉默IGF1R與miR-7的抑制腫瘤細胞轉移具有一致功能，而恢復IGF1R表達減弱了miR-7在GC細胞中的功能。該研究發現miR-7通過靶向IGF1R抑制Snail，上調E-鈣粘蛋白的表達部分逆轉上皮—間質轉化(EMT)。 并且，對GC中miR-7和IGF1R水平的分析揭示miR-7與IGF1R表達呈負相關。該研究提供了miR-7在EMT和腫瘤轉移中特定生物學行為的見解。靶向這種新型miR-7/IGF1R/Snail軸可能是阻斷GC轉移的一種有效治療方法[8]。miR-200b通過促進E-cadherin的轉錄抑制因子ZEB2表達來抑制GC細胞中的EMT。而miR-204的下調通過激活SIRT1-LKB1途徑促進EMT和GC細胞的侵襲[9-10]。以上相關文獻表明miRNA對EMT的作用也是其參與調控胃癌遷移、侵襲和轉移的一種作用方式。

2 miRNA與胃癌的診斷標記物

胃癌早期檢測的診斷方法有限，尚沒有有效的篩查方案。大多數患者在就診時被診斷為晚期。因此，迫切需要尋找新的，特別是非侵入性的生物標志物以早期檢測GC。雖然miRNA的生物學功能尚未完全了解，但miRNA相關分析表明，與正常組織相比，多種腫瘤類型顯示出顯著不同的表達譜[11]。正如前面所述，miRNA參與調節不同的細胞途徑，例如細胞增殖、凋亡和遷移侵襲。miRNA參與腫瘤的發生，其表達在腫瘤的不同階段有所不同[12]。當身體組織中發生惡性腫瘤時，miRNA在不同腫瘤中的表達以及疾病的不同階段將會增加或減少。此外，miRNA是小的、內源的、單鏈的、非編碼RNA，其長度為17～25個核苷酸。其在新鮮制備的腫瘤組織，石蠟包埋組織和外周血中具有良好的穩定性。它們的穩定性和易于測試的長度使miRNA非常適合用作生物標記物。因此，miRNA作為高度組織特異性生物標記物被用于開發各種診斷測試。然而，目前尚不清楚哪種miRNA組合對于檢測早期GC最可靠，需要進一步更大規模的前瞻性研究。

3 miRNA與胃癌的預后

胃癌的預后主要取決于復發和轉移的可能性,大量研究表明，某些miRNA的表達水平可用于判斷胃癌的預后。有文獻報道在之前的研究中發現血漿和腫瘤組織中表達下調的4種miRNA(miR-26a、miR-142-3p、miR-148a和miR-195)被證實是有希望的非侵入性的胃癌診斷生物標志物。隨后研究者通過使用定量逆轉錄聚合酶鏈反應來檢測石蠟包埋的GC患者手術標本中4種miRNA的表達水平，應用Kaplan-Meier曲線和對數秩檢驗來預測miRNA與GC患者的累積總生存期(OS)之間的相關性。將石蠟包埋組織中miRNA表達的中位數用作截止值，以將患者分類為高表達組或低表達組。結果顯示miR-26a和miR-148a的下調與測試組中的GC患者的較短OS顯著相關。使用Cox回歸分析顯示miR-26a和miR-148a都是預測GC患者OS的獨立預后因素。這些發現支持miR-26a和miR-148a可作為GC的潛在預后生物標志物[13]。在腫瘤或血漿中miR-200c表達與臨床特征之間未發現顯著相關性，多變量分析證實，胃癌組織和血漿中miR-200c的過度表達與更長的無進展存活和總體存活相關[14]。此外，miR-335的表達也與組織學類型、腫瘤分期、病理性腫瘤和淋巴結轉移(pTNM)分期相關[15]。miRNA的表達與胃癌進展和轉移之間的聯系表明miRNA可用作預后監測工具。

4 miRNA在胃癌治療的應用前景

目前已有一些對miRNA作為抗癌療法的分子機制的研究。一系列實驗數據表明miR-148a-3p在抗順鉑(CDDP)的胃癌細胞系中下調，過表達miR-148a-3p可通過促進線粒體分裂和降低AKAP1表達水平，使CDDP抗性細胞對CDDP敏感，其中AKAP1通過抑制P53介導的DRP1去磷酸化在CDDP抗性中發揮作用[16]。miR-508-5p的潛在抗癌特性已被證明,其作用機制為其可靶向ABCB1和含鋅帶結構域1(ZNRD1)的3’-非翻譯區，從而使癌細胞對一系列已知的化療劑敏感[17]。此外，在細胞減滅術和腹腔熱灌注化療后的胃癌患者，檢測其治療前后的血清，可見具有明顯上調表達的microRNA，包括miR-218、miR-376a等19種microRNA，其中熱療通過上調miR-218抑制胃癌細胞遷移及提高胃癌細胞對順鉑的敏感性已有相關實驗驗證[18-19]。總的來說，這些數據表明miRNA不僅可作為抗癌治療方法的靶點，還可提高化療、熱療等治療的敏感性，可作為耐藥性和治療反應的預測標志物。

5 展望

以上研究表明，胃癌相關性miRNA與腫瘤發生、腫瘤增殖和轉移相關。雖然在miRNA可作為常規臨床試驗中的非侵入性篩查工具之前需要進行大規模驗證的進一步研究，但將其納入生物標志物的開發應用將增強胃癌診斷和預后檢測的靈敏度和特異性。且作為胃癌的治療靶點，通過使用有效的基因敲除、反義核苷酸和miRNA修飾來調節miRNA的表達，使它可能是一種有前途的抗癌療法之一。總之，近年來，胃癌與miRNA之間關系的研究取得了很大的進展，為臨床診斷和治療提供了一些新的方法，并對特定人群的發病風險和治療反應有一定的預測價值，有助于胃癌的預后評估和預防。