microRNA-34a應用于消化道腫瘤治療的研究進展

韓懿存，范修琦，陳玉龍，王 歌，郭蘭偉，石 變，高啟龍

1)河南中醫藥大學 鄭州450018 2)鄭州大學附屬腫瘤醫院中西醫結合科 鄭州 450003

消化道腫瘤是指發生在食管、胃、肝臟、大腸、小腸等部位的一類腫瘤。最新癌癥統計數據[1-2]顯示，我國消化道腫瘤的發病率明顯高于世界平均水平，且多為惡性腫瘤，由于早期癥狀隱匿，此類腫瘤被發現時往往處于晚期[3]。手術、放化療等標準治療方案具有一定局限性，目前已達治療瓶頸，迫切需要開發更多的癌癥治療策略，以改變現狀。

microRNA是一種具有多種功能的微小非編碼RNA，幾乎在所有已知的癌癥中都有發現[4]。microRNA-34a(miR-34a)最先被描述為潛在的腫瘤抑制因子[5]，屬于包括miR-34b和c在內的腫瘤抑制基因miR-34簇，由位于1p36的基因編碼，是腫瘤抑制蛋白P53的直接轉錄靶點[6]。miR-34a在靶基因序列中的短結合基序有利于其同時靶向多個促腫瘤轉錄物，負調控數百個基因的mRNA，具有廣譜靶點的特點，目前已有超過77個靶點被挖掘，如細胞周期蛋白依賴性激酶4(CDK4)、CDK6、MET、c-Myc、E2F3/5、Bcl-2、Notch-1等[7-9]。近年來有研究[10-14]證實miR-34a與放化療聯合具有協同增效作用。此外，其在惡性程度更高、侵襲性更強的晚期癌組織中表達更低[15-17]，有望成為輔助早期診斷、評估預后的生物標志物[16,18]，為臨床提供指導。

本文主要針對miR-34a在消化道腫瘤治療中的作用機制和研究進展進行了綜述。

1 miR-34a在消化道腫瘤治療中可能的作用及機制

1.1阻滯細胞周期眾所周知，細胞周期受到機體多種因素的嚴格調控，周期蛋白異常可導致細胞惡性增殖，從而繼發腫瘤。研究[19-20]證實，miR-34a模擬物可使結直腸癌細胞在G0/G1期聚集，使處于S期的細胞數量明顯減少；轉染miR-34a抑制劑可逆轉miR-34a對細胞周期的阻滯作用；其具體機制可能為miR-34a通過直接調節CDK4和CyclinD1的表達，從而達到調節細胞周期的目的。在肝癌HepG2細胞中，miR-34a可下調細胞周期相關蛋白CyclinD1、CDK4、CDK6的表達水平[21]。上述研究結果表明miR-34a可能起到類似CDK4/6抑制劑的作用，通過阻滯細胞周期，抑制腫瘤細胞的無限增殖。

1.2促進腫瘤細胞凋亡腫瘤細胞周期被阻滯后可誘導細胞凋亡，該過程在生物體內發揮著積極作用，但發生機制較為復雜，其中凋亡因子Caspase及凋亡抑制因子Bcl-2家族至關重要。研究[22-23]表明,轉染miR-34a模擬物后，食管鱗狀細胞癌細胞內PARP、Bax、Caspase-3和Caspase-7的表達水平升高，而Bcl-2表達水平降低，miR-34a可通過調節凋亡蛋白的表達促進食管癌細胞凋亡。Survivin作為Caspase的上游基因能直接抑制Caspase-3和Caspase-7的活性；miR-34a能直接抑制胃癌細胞中Survivin的表達，從而釋放Caspase活性,促進細胞凋亡；miR-34a還可抑制Rb磷酸化，阻滯細胞G1/S期轉換，啟動凋亡，從而抑制腫瘤細胞增殖[24-25]。miR-34a的促凋亡作用在直腸癌中也得到了證實[26]。

1.3影響腫瘤上皮細胞-間充質轉化(epithelial mesenchymal transition,EMT)EMT的發生預示腫瘤的惡性進程，是腫瘤轉移機制的重點。發生EMT的細胞獲得遷移和侵襲能力后，可從周圍微環境中擴散出來并降解，從而釋放大量間充質蛋白，如波形蛋白、纖維連接蛋白、N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、MMP等，從而導致腫瘤進一步發展[27]。目前有證據[23, 28]證實miR-34a參與了EMT進程，通過抑制EMT相關蛋白的表達，負調控多條信號通路，發揮抗腫瘤作用，常見的信號通路有TGF-β/Smad、Wnt、Notch及PI3K/AKT/mTOR[29-30]。Qiao等[17]證實過表達miR-34a可以通過TGF-β/Smad信號通路使EMT誘導轉錄因子Snail蛋白表達水平降低，抑制肝癌細胞的EMT進程。Notch1及其配體Jagged1的激活可誘導EMT并促進大腸癌細胞的侵襲和擴散，miR-34a則可與Notch1、Jagged1相互拮抗，提示miR-34a與Notch1/Jagged1通路在腫瘤EMT進程中關系密切[31-32]。miR-34a影響EMT的作用機制眾多,如負調控CD44抑制腫瘤細胞的黏附能力[33]、負調控與炎癥相關的IL-6R/STAT3/miR-34a 反饋環[34]等，在抑制癌細胞惡性遷移方面發揮了至關重要的作用。

1.4抑制腫瘤干細胞的自我更新和分化腫瘤干細胞假說為腫瘤治療提供了一個重要思路。成功的癌癥治療不僅應針對增殖的癌細胞，還應針對靜止的腫瘤干細胞[35]。Wang等[36]和Jang等[37]發現miR-34a可通過下調原癌基因B細胞特異性小鼠白血病病毒整合位點1(BMI-1)和CD44的表達，負性調控胃癌細胞的干細胞樣特性，抑制腫瘤干細胞分化，阻止腫瘤的發展和擴散。miR-34a還可通過Notch信號通路調控結腸癌干細胞的分裂進程[38]。關于此類作用機制的報道尚不完善，但可以推測miR-34a在腫瘤干細胞自我更新和分化中起到了積極作用，這還需進一步找尋靶點深入研究。

1.5調控腫瘤免疫隨著腫瘤免疫療法的興起，研究者們也開始關注miRNA的免疫學效應。首個miR-34a脂質體模擬物(MRX34)的Ⅰ期臨床試驗結果顯示：MRX34增加了腫瘤浸潤淋巴細胞的數量，減少了調節性T細胞(Tregs)的數量,降低了PD-1和PD-L1的表達，提示miR-34a可能在免疫治療中直接發揮作用[39]。其機制有以下幾個方面：miR-34a直接靶向PD-L1抑制其表達[40]，促進T細胞活化[41]，激活核轉錄因子κB(NF-κB)信號通路調節T細胞功能[42]，靶向CCL22趨化因子抑制其招募Tregs[43]，促進樹突狀細胞成熟[44]等，從而防止腫瘤的免疫逃逸。可見以miR-34a作為干預靶點調節T細胞的免疫反應性、抑制免疫逃逸可能是一個全新的抗腫瘤思路[45]。作為T細胞調控網絡的主要環節，miR-34a在腫瘤免疫逃逸方面的作用值得深入探究。

2 miR-34a在消化道腫瘤治療中的新進展

2.1miR-34a與放化療結合miR-34a與腫瘤放療的結合：放療是治療消化道腫瘤的有效方法之一，但經過多次放療后的輻射抵抗是治療失敗的主要誘因。miR-34a可通過抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路逆轉食管癌Ec109細胞的輻射抗性，顯著抑制腫瘤細胞的生長[46]。Liu等[47]證實miR-34a過表達可明顯增加小鼠對γ輻射治療的敏感性，其機制可能與miR-34a直接靶向人類癌細胞放射敏感性的關鍵分子Bcl-2有關。Lacombe等[48]詳細介紹了miR-34a在消化道腫瘤放療中的作用，認為無論是在癌細胞中作為輻射增敏劑，還是在正常細胞中作為輻射防護劑，miR-34a均發揮了重要作用。miR-34a有望為未來消化道腫瘤更精確的放療做貢獻。

miR-34a與腫瘤化療的結合：Zhang等[10]報道91例Ⅱ/Ⅲ期大腸癌患者接受了以氟尿嘧啶(5-FU)為基礎的輔助化療，高表達miR-34a的患者3 a復發率低于低表達患者；無論疾病分期如何，miR-34a高表達患者從以5-FU為基礎的化療中的獲益均大于miR-34a低表達患者；miR-34a可以使5-FU耐藥的結腸腺癌DLD-1細胞對5-FU重新增敏。后續報道[49-50]指出此種增敏機制可能是通過靶向高遷移率族蛋白1(HMGB1)抑制自噬和通過DLL1/Notch途徑抑制ABCG2實現的。此外，miR-34a與其他化學藥物的結合如奧沙利鉑、阿霉素、紫杉醇等也能達到增敏效果[21,51-53]。

2.2miR-34a與其他miRNA聯合不同的miRNA可通過共同的靶基因或通路協同發揮作用[54]。Jiang等[8]發現miR-34a/b/c同時缺失會促進腸腺瘤細胞增殖，抑制其凋亡，并伴有明顯的細菌浸潤；同時上調miR-34a/b/c表達，可抑制APC基因缺失所致的腫瘤細胞增殖，并且降低腫瘤細胞的化療耐藥性。Orellana等[55]通過對miRNA文庫的無偏篩選和信息學分析，尋找到5種與miR-34a聯合具有較高抗細胞增殖活性的miRNA：miR-6715b、miR-4664-3p、miR-3157-3p、miR-5100和let-7a-2-3p。其中let-7a與miR-34a在肝癌中具有協同抑瘤作用[54]。

2.3miR-34a作為診斷和預后預測標記物的潛力尋找可靠的生物標志物來預測預后，不僅有助于疾病診斷，而且有助于制定更適宜的治療方案。Jin等[18]認為可通過消化道腫瘤患者體內miR-34a水平評估預后。Lin等[56]對101例食管癌、31例良性疾病患者和97例健康對照者體內miR-34a表達水平進行了分析，結果顯示，血漿miR-34a水平可以用于識別早期(Tis+Ⅰ+Ⅱ期)食管癌，敏感度和特異度分別為66.47%和60.42%。與其他腫瘤標志物聯合檢測有利于食管癌的早期診斷[57]。不僅如此，有證據[51]表明miR-34a還可預測奧沙利鉑對大腸癌患者的治療療效，這種非入侵的診斷方法有利于在治療早期鑒別耐藥患者。

3 展望

miR-34a作為腫瘤標志物，有望廣泛應用于消化道腫瘤的診斷、預后判斷和療效評估，但還需擴大樣本量評價其特異度和敏感度。miR-34a作為潛在的腫瘤靶向治療候選基因，具有廣闊的應用前景[58]。Jia等[59]在溶瘤柯薩奇病毒B3(CVB3)基因組中插入miR-34a靶序列，該載體在荷瘤小鼠體內保持了很強溶瘤活性，且對正常組織的毒性很低，這種安全有效的抗癌方法有望應用于消化道腫瘤的治療。Gibori等[60]構建了miR-34a-siRNA復合物應用于胰腺導管腺癌，發現其可抑制腫瘤細胞癌基因myc的表達，展現出強大的抗腫瘤效應。此外，創新miR-34a藥物遞送系統，增加其抗腫瘤活性并減少其副作用[61-64]也是研究方向之一。未來，我們不僅要關注miR-34a本身，還要關注它與其他藥物聯合使用的治療潛力，與放化療結合增敏有望突破目前的治療瓶頸。近年來隨著抗PD-1/PD-L1單抗的應用，miR-34a與免疫治療之間的關系可能是一個很好的研究方向，有望在消化道腫瘤治療方面取得新的進展。