miRNA 在胰腺癌中的研究進展

陳旭，王飛，趙海平

（內蒙古醫科大學附屬醫院，內蒙古自治區 呼和浩特 010000）

0 引言

胰腺癌是一種不可治愈的實體惡性腫瘤，在世界范圍內對人類健康構成嚴重威脅。因為其早期缺乏典型的臨床癥狀，極易通過神經、血管侵犯周圍組織器官，并通過淋巴管快速遠處轉移；大部分在臨床確診前已發生轉移，僅有10%～20%患者在確診時有手術切除機會；即使手術，約90%患者在術后12～18 個月內可復發[1]。因此，尋找胰腺癌發生發展、早期診斷及預后相關的新的標記，對早期發現胰腺癌并改善胰腺癌預后有重要意義。盡管近年來對其分子發病機制的了解有了新進展，但仍缺乏有效的治療方法來治療這種致命的疾病。

微小RNA（miRNAs）是一種小的（19-24 個核苷酸）、單鏈的內源性非編碼RNA。其通過與靶基因 mRNA 3′端的非編碼區（UTR）結合，降解或抑制 mRNA 翻譯導致基因沉默，同時通過多種途徑對多基因進行微調，并改變疾病相關信號通路，參與調節細胞生長發育、增殖、凋亡、自噬等多種細胞生物活動。研究表明，至少有50%的miRNAs 在腫瘤中異常表達，作為轉錄后調節因子發揮重要作用，并通過直接與靶mRNAs 結合發揮致癌或抑癌功能[2]。因此研究這些miRNAs有利于從不同角度理解胰腺癌發病機制，并為其診治的探索提供新思路。

細胞增殖和分化受許多激素、生長因子和細胞因子的調節。這些分子與細胞受體相互作用，并通過細胞內信號通路網絡與細胞核溝通。在癌細胞中，這些途徑的關鍵成分可能被癌基因通過過表達或突變而改變，導致細胞信號失調，抑制凋亡，轉移和細胞增殖。這些異常信號通路的成分是腫瘤細胞特有的，代表了新抗癌療法的潛在選擇性靶點。這些潛在的靶點包括配體、細胞受體、細胞內第二信使和核轉錄因子[3]。本文將從miRNA 通過各種信號傳導通路對胰腺癌的影響做如下綜述。

1 MAPK/KRAS 信號通路

Kirsten 大鼠肉瘤病毒基因（KRAS）是RAS 家族中最重要的基因，它在GTP 約束的活躍態和GDP 約束的非活躍態之間循環，其發生突變后，會喪失GTP 水解酶活性，使原本的GTP 結合狀態通過喪失內在的催化活性或者是通過 GTPase喪失而最終激活蛋白，并啟動復雜信號網絡，持續激活下游RAS-RAF-MEK-MAPK 細胞信號通路，促使細胞持續增殖而至癌變。至少90%的胰腺癌中存在KRAS 的突變形式，誘導下游信號級聯的組成性激活。

相關研究發現，通過鎖定核酸原位雜交和實時定量聚合酶鏈反應，與相應的正常胰腺組織相比，在76.2%的PDAC 組織和所有PDAC 細胞系中miR-217 的表達是下調的，雙熒光素酶報告子檢測顯示KRAS mRNA 是miR-217 體外直接作用的靶點。在PDAC 細胞系中miR-217 的過度表達降低了KRAS 水平，降低了下游信號轉導子AKT 的組成性磷酸化，并抑制了細胞增殖[4]。

miR-155 為多西環素誘導系統中激活K-Ras 后上調幅度最大的miRNA，提示miR-155 可能是胰腺癌的候選致癌基因。進一步研究表明，K-Ras 通過MAPK 和NFκB 途徑上調miR-155 的表達，miR-155 通過抑制Foxo3a 的表達而增加ROS 水平，從而促進胰腺癌細胞的增殖，揭示miR-155 是K-Ras 致癌信號與氧化還原調節之間的一個機制性聯系[5]。

Xie 等研究表明：miR-143-3p 在PDAC 組織和細胞中的表達下調，而KRAS 為其直接靶基因。此外通過westernblot發現miR-143-3p 能使下游ERK 信號通路失活，ERK 信號轉導途徑在細胞增殖和存活中起著核心作用，其會激活細胞核內的轉錄因子，調節細胞增殖和存活，以及血管生成和遷移。因此，過表達miR-143-3p 可能通過下調KRAS 抑制ERK 信號的激活進而抑制胰腺癌細胞的增殖、轉移和侵襲能力，但具體機制還需要進行實驗驗證[6]。

2 PI3K/AKT 信號通路

磷脂酰肌醇-3- 激酶(PI3K) 是一組蛋白多聚體，其被RTK 激活后產生PIP3 和PIP2。AKT 與這些磷脂相互作用，導致其移位到內膜，使之磷酸化并激活。激活的AKT 能調節多種底物的功能，這些底物參與調節細胞存活、細胞周期進程和細胞生長[7]。張力蛋白同源物基因（PTEN）為一種主要的神經元凋亡調節因素，具有蛋白磷酸酶與脂質磷酸酶雙重活性，作為脂質磷酸酶時，會抑制PI3K-AKT-mTOR 信號轉導，抑制細胞生長。

miR-221 在胰腺癌細胞系和腫瘤組織中的表達明顯高于正常胰管上皮細胞和正常胰腺組織。通過實驗發現，使用異黃酮混合物(G2535)或合成姜黃素類似物(CDF)處理胰腺癌細胞可以下調miR-221 的表達，而下調其表達會上調PTEN表達，從而抑制MiaPaCa-2 和PANC-1 細胞的增殖和遷移[8]。

miR-181a 是已報道的參與炎癥和疾病的重要miRNA之一，在胰腺癌中表達增加，而且炎癥刺激會顯著增加miR-181a 的表達[9]。通過miRNA 基因網絡分析和其他靶點預測程序預測了miR-181a 針對PTEN 靶點。并且研究發現胰腺癌組織中miR-181a 表達與PTEN 表達呈負相關。也就是說過表達miR-181a 后，則會抑制PTEN 的表達，進而促進胰腺癌細胞遷移[10]。

miR-375 和miR-200C 則作為腫瘤抑制因子發揮作用。PDK1 是PI3K 下 游 的 激 酶，其mRNA 是PDAC 中miR-375的直接靶點[11,12]。miR-375 通過AKT 信號通路抑制PDAC細胞的惡性表型。miR-200C 在PDAC 中的表達與上皮-間充質轉化(EMT) 和黏蛋白-4（MUC4）有關，MUC4 穩定HER2 并激活AKT，過表達miR-200C 導致MUC4mRNA 和蛋白表達顯著下調，抑制胰腺癌細胞的增殖與轉移[13,14]。

3 JAK/STAT 信號通路

Janus 激酶（JAK）/信號轉導子和轉錄活化因子（STAT）信號通路主要由三個成分組成，即酪氨酸激酶相關受體、JAK和STAT。JAK 家族是一類非受體型酪氨酸激酶，包括JAKl，JAK2，JAK3 和TYK2 四個成員。其能使與其結合的細胞因子受體磷酸化，又能磷酸化多個含特定SH2 結構域的信號。STAT 是一類具有信號轉導和轉錄因子作用的DNA 結合蛋白。該通路由生長因子和細胞因子觸發，激活JAK，其催化細胞因子受體上的酪氨酸殘基發生磷酸化修飾，并使其成為STAT 和其它細胞內信號分子的結合位點，集聚到該位點上的 STAT 在JAK 的作用下磷酸化而被激活，活化的STAT 蛋白以二聚體的形式進入細胞核內與靶基因結合，調控基因的轉錄[15]。

在PDAC 細胞中，miR-448 在胰腺癌細胞中下調，且Janus 激酶1(JAK1)是miR-448 的直接靶點。值得注意的是，JAK1 與miR-448 的水平呈負相關。研究發現：過表達miR-448 會下調JAK1 的表達，進一步抑制了PDAC 細胞在體內外的遷移和侵襲[16]。Wang 等研究表明miR-216a 在胰腺癌細胞中經常下調，而且JAK2 是miR-216a 的直接靶點，抑制JAK2 的表達可以減少腫瘤體積。此外，過表達miR-216a 會抑制PDAC 細胞中JAK/STAT 通路下游成分（如survivin）的生長和基因轉錄，并促進胰腺癌細胞的凋亡[17]。miR-130b在PDAC 中下調，直接與STAT3 的3'-UTR 結合，并與STAT3水平呈負相關。此外，miR-130b 的下調與預后不良和腫瘤進展相關，過表達miR-130b 會抑制PDAC 細胞的增殖[18]。

miR-155 與JAK/STAT 通路相關，是一種致癌miRNA。miR-155 負調控SOCS1 蛋白，它在JAK/STAT 信號中起到抑瘤作用。當miR-155 表達上調時，會抑制STAT3，使胰腺癌細胞的體外侵襲和遷移能力明顯增強[19]。miR-203 在胰腺癌組織中顯著升高。通過生物信息學分析表明miR-203 與SOCS3mRNA 的3'UTR 之間存在一個靶向結合位點，而細胞因子信號轉導抑制因子3(SOCS3)是JAK-STAT 的負性調節因子。此外，過表達miR-203 可以抑制SOCS3 的表達，影響JAK-STAT 通路的活性，促進胰腺癌細胞的侵襲與增殖[20]。miR-1225 在PC 組織和細胞系中上調，靶向JAK1 的3'-UTR，并且與JAK1 的水平呈負相關。而且下調miR-1225 的表達可以抑制PANC-1 和ASPC-1 細胞的活力和增殖，促進細胞凋亡[21]。

4 WNT/β-CATENIN 信號通路

WNT/β-catenin 信號通路在腫瘤細胞的增殖、分化、侵襲和遷移中具有重要作用。在正常組織細胞中，β-Catenin 與腫瘤抑制因子APC、Axin、GSK-3 結合形成降解復合物，GSK-3使β-Catenin 磷酸化后，導致WNT/β-CATENIN 信號通路處于關閉狀態。當有WNT 激活信號時，其與一種異二聚體受體復合物結合，該復合物由FZD 和LRP5/6 共受體組成。WNT的結合導致β-catenin 無法磷酸化而累積在細胞中并向細胞核移位，從而激活Wnt 靶基因的轉錄[22,23]。

研究發現miR-29c 直接靶向并抑制四個β-catenin 上游效應因子(FRAT2，LRP6，FZD4，FZD5) 的表達，從而抑制Wnt 信號，導致PANC 細胞轉移、侵襲和干細胞樣表型減少[24]。miRNA-27A 通過激活Wnt/β-catenin 通路促進人胰腺癌細胞增殖，抑制細胞凋亡[25]。miR-744 的表達在胰腺癌中顯著上調，并且與患者生存不良呈正相關。過表達miR-744 會通過直接靶向Wnt/β-catenin 通路的多個負調控因子，即SfrP1、Gsk3β 和Tle3，促進胰腺癌細胞的干細胞樣表型和腫瘤發生[26]。

Peng 等研究結果顯示miR-148a 在PDAC 中的表達明顯下調，而且Wnt10b（Wnt/β-catenin 信號通路的促進分子）通過雙熒光素酶報告實驗證明是miR-148a 的直接靶點。此外，miR-148a 負調控Wnt/β-catenin 信號通路的重要組成部分的表達,例如β-catenin、cyClinD1 和MMP9，進而影響胰腺癌的增殖與轉移[27]。在胰腺癌組織和細胞系中的microRNA-195被下調，過表達miR-195 會顯著抑制Wnt 信號傳導活性并降低c-myc（Wnt 信號的下游目標）的表達，抑制胰腺癌細胞的增殖和侵襲。相反，抑制miR-195 產生相反的效果[28]。

5 TGF-β 信號通路

TGF-β 信號轉導通路由TGF-β 超家族、TGF-β 受體和Smad 信號分子組成。

TGF-β 超家族是一組調節細胞生長和分化的蛋白，可以參與調節細胞增殖、分化、遷移和凋亡等多種細胞反應。TGF-β 受體屬于單跨膜受體, 其超家族具有絲/ 蘇氨酸蛋白激酶活性,分為Ⅰ型和Ⅱ型2 種類型。具體轉導機制為：TGF-β 與細胞膜表面TGF-β2 型受體結合，導致TGF-β1型受體磷酸化。磷酸化的TGF-β1 型受體依次使下游的SMAD2 和SMAD3 的磷酸化。磷酸化的SMAD2 和SMAD3與SMAD4 形成復合物，該復合物易位至細胞核，發揮轉錄調控作用,調控TGF-β 基因的轉錄,影響細胞生長、發育、增殖和凋亡等過程[29]。

Wu 等研究表明：當miRNA-21 在PDAC 細胞中過表達時，TGF-β1 表達水平下降；反之，當miRNA-21 在PDAC 中的表達被抑制時，TGF-β1 表達呈顯著增高的狀態。結合TGF-β1對PDAC 的影響，提示miRNA-21 是調控胰腺癌發生途徑中較為關鍵的一環[30]。

miR-193a 可以通過抑制TGFβ2/TGF-βR Ⅲ/SMADs/e2f 6/c-Myc 信號通路，加速胰腺癌細胞周期，刺激細胞增殖，甚至通過抑制TGF-β2/TGF-βR Ⅲ/ARHGEF15/ABL2 通路，破壞正常細胞間連接，促進轉移。此外，在胰腺癌細胞中敲除miR-193a 或恢復TGF-β2/TGF-βR Ⅲ信號可阻斷胰腺癌放療后的再增殖和轉移[31]。

研究表明：miR-15b 在胰腺癌中上調，且靶向SMURF2 mRNA 的3'-UTR，而SMURF2 已經被證實可以抑制正常胰腺細胞中TGF-β 介導的上皮間質轉化，此外，miR-15b 會降解胰腺癌細胞中的SMURF2，并且其過表達促進了胰腺癌的EMT，其表達與胰腺癌的轉移有關[32]。

6 小結

胰腺癌的發病率高居不下，關于胰腺癌發病機制的研究也在如火如荼的進行著，但大部分無實質性的進展。既往研究發現胰腺癌中存在多種異常表達的miRNA，而且異常表達的miRNA 可以通過影響細胞功能，如增殖、凋亡、轉移等等，在胰腺癌的發展和進展中起著關鍵作用。因此，隨著對胰腺癌中異常表達的miRNA 和信號通路的深入研究，可能使這種致命疾病的預防和治療成為現實。