miRNA-200c 在結(jié)直腸癌發(fā)展中作用機制的研究進展

吳建波，陳穎虎，雷勇剛#

中國人民解放軍南部戰(zhàn)區(qū)海軍第二醫(yī)院1普通外科，2衛(wèi)勤處，海南 三亞 572000

結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）是最常見的惡性腫瘤之一，2010 年全球因CRC 死亡的患者715 000 例。CRC 是美國第二大常見的惡性腫瘤死亡原因。在中國，CRC 是第四大常見的惡性腫瘤死亡原因，也是第五大常見的惡性腫瘤。盡管近年來開發(fā)了新的治療和早期篩查方法，但CRC患者的預后并未得到明顯改善。此外，近年來中國CRC 的發(fā)病率迅速上升。因此，迫切需要具有臨床價值的新型生物標志物以提高診斷準確性。微小RNA（microRNA，miRNA）-200 家族在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用一直備受關(guān)注，其中尤以miRNA-200c 的作用較為廣泛。本文就miRNA-200c 在CRC 中作用機制的研究進展進行綜述。

1 CRC

CRC 是世界上常見的胃腸道惡性腫瘤之一，包括結(jié)腸癌和直腸癌，早期無癥狀或癥狀不明顯，隨著腫瘤發(fā)展，癥狀逐漸出現(xiàn)，表現(xiàn)為大便習慣改變、腹痛、便血、腹部包塊、腸梗阻等，嚴重威脅患者生命健康。CRC 的發(fā)病原因包括遺傳和環(huán)境諸多因素。學者們正在從信號通路異常、癌基因和抑癌基因功能、表觀遺傳改變、腸癌干細胞、腸道菌叢、炎性腫瘤轉(zhuǎn)變機制、免疫等多個途徑探討CRC 的發(fā)生發(fā)展機制，為CRC 的治療奠定了基礎(chǔ)。手術(shù)、化療和放療是目前CRC 的主要治療方法。盡管在診斷和治療方面取得了長足進步，但CRC的病死率仍然很高。因此，找到合適的生物標志物用于及時發(fā)現(xiàn)和治療CRC是非常有必要的。

一項Meta 分析納入了9 項研究共1882 例CRC患者的臨床數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)miRNA-200 高表達的患者具有較差的無復發(fā)生存（relapse free survival，RFS）情況（HR=1.13，95%CI：1.04～1.23）。此外，樣本類型的亞組分析顯示，血漿中miRNA-200 高表達與較差的總生存（overall survival，OS）情況（HR=1.23，95%CI：1.08～1.41）和RFS（HR=2.39，95%CI：1.20～4.77）情況有關(guān)。表明miRNA-200 家族可作為CRC 的生物標志物評估患者預后。

2 miRNA-200c 的生物學作用

miRNA 已經(jīng)成為細胞在生理或病理壓力下進行應答的重要介質(zhì)。miRNA 介導的基本生物學過程，例如細胞增殖和凋亡與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。腫瘤普遍存在miRNA表達模式失調(diào)情況，可以為腫瘤分類和預后提供有用的信息。miRNA 及其靶標在腫瘤標本中的病理生理相關(guān)性難以解釋，因為它們的異常表達可能與腫瘤內(nèi)異質(zhì)性混淆，從而阻礙了在miRNA 靶標水平與惡性腫瘤表型之間建立因果關(guān)系。

miRNA-200 家族主要由兩個子家族構(gòu)成，分別為miRNA-200a/200b/429 和miRNA-200c/141。其中miRNA-200a/200b/429 位于人類1 號染色體1p36.33，而miRNA-200c/141 位于人類12 號染色體12p13.310。miRNA-200 家族成員參與了生物體的多種病理生理過程。miRNA-200c 是miRNA-200家族的一個重要基因，對各種生物學過程都有影響。miRNA-200c 是一種腫瘤抑制因子，可抑制多種惡性腫瘤（如腎細胞癌、卵巢癌、膀胱癌和CRC）的增殖、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）、遷移和侵襲，并誘導細胞凋亡和化療敏感性。

3 miRNA-200c 對CRC 的影響

3.1 miRNA-200c 通過作用于E 盒鋅指結(jié)合蛋白1影響EMT 并抑制CRC 發(fā)展

EMT 是一個復雜的生物學過程，通過各種生化改變使上皮細胞獲得間充質(zhì)細胞表型，導致細胞極性損失和遷移能力增加。EMT 在胚胎發(fā)育、傷口愈合、組織再生和纖維化、惡性腫瘤進展的所有階段以及抗細胞毒性治療等過程中均發(fā)揮重要作用。EMT 已在惡性腫瘤中進行了深入研究，其中涉及獨特的分子過程，包括EMT 轉(zhuǎn)錄因子（EMT-transcription factor，EMT-TF）的誘導、細胞表面蛋白表達模式的變化、細胞骨架重組、細胞外基質(zhì)降解以及特異性miRNA 表達改變等。E盒鋅指結(jié)合蛋白（zinc finger E-box binding homeobox，ZEB）、鋅指轉(zhuǎn)錄因子SNAIL 和TWIST 家族的EMT-TF 具有最廣泛的研究，其具有多效性功能，包括細胞入侵和傳播，但也影響細胞命運、腫瘤干細胞可塑性、致癌轉(zhuǎn)化、治療抗性、免疫力和腫瘤微環(huán)境。

有學者提出，miRNA-200 家族在惡性腫瘤EMT 的調(diào)節(jié)中具有核心作用，miRNA-200 家族最突出的基因靶標是

ZEB1

和

ZEB2

，它們是EMT 標志物E-鈣黏蛋白的直接阻遏物，參與EMT 過程和隨后的惡性腫瘤進展。研究表明，腫瘤細胞中miRNA-200c 和ZEB1 的表達呈負相關(guān)。據(jù)報道，miRNA-200c 和

ZEB1

基因間的分子作用機制包括雙重負反饋環(huán)。在這種機制中，miRNA-200c 通過直接與

ZEB1

的3'非翻譯區(qū)（3' untranslation region，3'UTR）結(jié)合而抑制ZEB1 的表達，然而，ZEB1 也通過與miRNA-200c 啟動子結(jié)合來抑制miRNA-200c的轉(zhuǎn)錄。Karimi Dermani 等報道白藜蘆醇可以在轉(zhuǎn)染細胞中通過靶向ZEB1 和波形蛋白而上調(diào)miRNA-200c 的表達并促進EMT 向間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化（mesenchymal-epithelial transition，MET）轉(zhuǎn)換。該研究表明白藜蘆醇通過上調(diào)HCT-116 CRC 細胞中的miRNA-200c 抑制細胞增殖、侵襲及與EMT 相關(guān)的基因表達。Hur 等研究表明，與正常對照組相比，miRNA-200c 在CRC 患者的組織標本中高表達，EMT相關(guān)基因的表達受CRC 細胞系中miRNA-200c 的負調(diào)控，miRNA-200c 基因靶標的功能表征顯示，miRNA-200c 過表達可通過對其基因靶標

ZEB1

負調(diào)控而上調(diào)E-鈣黏蛋白并下調(diào)波形蛋白的表達，從而促進上皮細胞具有與CRC 細胞相同的可以進行MET 過程的功能。該研究突出了miRNA-200c在CRC 細胞轉(zhuǎn)移中的關(guān)鍵作用，并提出miRNA-200c 將可能作為CRC 患者的潛在診斷生物標志物和治療靶標。

3.2 miRNA-200c 通過抑制B 細胞特異性莫洛尼鼠白血病病毒插入位點1 的表達調(diào)節(jié)CRC 發(fā)展

B 細胞特異性莫洛尼鼠白血病病毒插入位點1（B lymphoma Mo-MLV insertion region 1，BMI1）是多梳抑制復合物1 的成員，在染色質(zhì)修飾、DNA 損傷修復、細胞周期調(diào)節(jié)和衰老中具有多種作用。此外，BMI1 參與了惡性腫瘤的發(fā)展。BMI1 異常表達已在幾種惡性腫瘤中報道，包括CRC、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、膠質(zhì)母細胞瘤和淋巴瘤。多項研究表明，BMI1 是miRNA-200c 在多種惡性腫瘤中的直接靶標。Karimi Mazraehshah 等采用了生物信息學工具（如miRanda、PiTtar 和TargetScan）證明

BMI1

的3'UTR 與miRNA-200c 具有高度保守的結(jié)合位點。該研究分析了miRNA-200c在CRC 組織中的表達及其是否通過靶向BMI1 蛋白影響CRC 細胞系。結(jié)果表明，與正常結(jié)腸組織相比，miRNA-200c 在CRC 組織中顯著下調(diào)，而BMI1 蛋白在CRC 組織中表達上調(diào)。在結(jié)腸癌細胞系中，鎖核酸（locked nucleic acid，LNA）-antimiRNA-200c 的轉(zhuǎn)染促進了

BMI1

基因和蛋白表達以及細胞侵襲。LNA 對miRNA-200c 的下調(diào)抑制了細胞凋亡。該研究結(jié)果表明，miRNA-200c 通過抑制BMI1 的表達而在CRC 中發(fā)揮抑癌作用。Xu等通過研究證明短鏈脂肪酸丁酸鈉通過增強miRNA-200c 的表達下調(diào)BMI1，從而抑制CRC 細胞遷移以及降低體內(nèi)腫瘤負荷。

3.3 miRNA-200c通過抑制驅(qū)動蛋白家族成員14的表達影響CRC 發(fā)展

已有研究報道許多類型的惡性腫瘤都存在驅(qū)動蛋白家族成員14（kinesin family member 14，KIF14）異常表達，KIF14 的致癌作用也多種多樣。KIF14 過表達可促進惡性腫瘤的發(fā)展，包括成膠質(zhì)細胞瘤、肺癌和卵巢癌。Wang 等研究顯示KIF14在CRC 中明顯過表達，體外和體內(nèi)研究結(jié)果表明，KIF14 通過激活蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）促進CRC 細胞增殖并加速細胞周期。此外，該研究分析了KIF14 在CRC 中過表達的潛在機制。生物信息學分析和驗證實驗包括逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈反應、蛋白質(zhì)印跡法和雙熒光素酶報告基因檢測，其結(jié)果證明除基因組擴增和轉(zhuǎn)錄激活外，KIF14 還受miRNA-200c 調(diào)控。研究進一步證明，miRNA-200c 表達降低可以促進KIF14 發(fā)揮其細胞增殖作用。CRC 標本中miRNA-200c 的表達與KIF14 呈負相關(guān)。此外，KIF14 過表達可誘導AKT 的Ser473 磷酸化，表明KIF14 可通過激活AKT 信號轉(zhuǎn)導通路促進細胞存活，這對于細胞周期的進展至關(guān)重要。由此說明，miRNA-200c 可以通過靶向抑制KIF14 的表達，抑制AKT 信號轉(zhuǎn)導，從而抑制CRC 的發(fā)展，此研究為治療CRC 提供了新的思路。

3.4 miRNA-200c 通過作用于性別決定區(qū)Y 框蛋白2 調(diào)節(jié)CRC 發(fā)展

性別決定區(qū)Y 框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）是

SOX

基因家族的成員，存在于人類染色體3q26.33。Lu 等研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-200c-SOX2 負反饋機制參與了CRC 細胞增殖和轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)。生物信息學分析結(jié)果表明，

SOX2

的3'UTR 是miRNA-200c 的靶點，而且

SOX2

占據(jù)了miRNA-200c 的啟動子區(qū)域，進而降低了miRNA-200c 的表達，這很可能導致SOX2 的重新激活。以前的研究表明，miRNA-200c-SOX2反饋回路有助于細胞周期退出和神經(jīng)干/祖細胞的神經(jīng)元分化?？偠灾?，miRNA-200c 可能受

SOX2

轉(zhuǎn)錄激活/抑制的獨特作用調(diào)節(jié)。miRNA-200c 的敲低顯著增強了CRC 細胞系的增殖、遷移和侵襲，而miRNA-200c 的上調(diào)則表現(xiàn)出相反的作用。而且，增加SOX2 的表達可以下調(diào)miRNA-200c 的表達。另外，miRNA-200c 的減少增加了CRC 干細胞標志物的表達和CRC 細胞系的球形形成能力。miRNA-200c 可通過抑制SOX2 的表達阻斷磷脂酰肌醇-3-羥 激 酶（phosphatidylinositol 3- hydroxy kinase，PI3K）-AKT 信號通路。此研究表明，miRNA-200c可以通過抑制SOX2 的表達抑制CRC 的發(fā)展。盡管基于miRNA 的治療方法仍處于起步階段，但miRNA-200c 可能是抑制CRC 生長和轉(zhuǎn)移的治療靶標。

3.5 miRNA-200c通過抑制周期蛋白依賴性激酶2的表達調(diào)節(jié)CRC 細胞增殖與凋亡

周期蛋白依賴性激酶2（cyclin dependent kinase 2，CDK2）屬于周期蛋白依賴性激酶（cyclindependent kinase，CDK）絲氨酸/蘇氨酸激酶家族成員，是細胞G/S 期轉(zhuǎn)換過程中的重要調(diào)控因子。Gao 等進行了熒光素酶報告基因檢測，并確認miRNA-200c 和CDK2 之間存在一定的關(guān)系。當miRNA-200c 過表達時，CDK2 蛋白表達水平顯著降低，表明miRNA-200c 能夠通過直接靶向CDK2調(diào)控

CDK2

的轉(zhuǎn)錄后水平。與癌旁正常組織比較，CDK2 在CRC 組織中的表達明顯升高，且其在CRC 細胞系SW620、Lovo、HCT116 和SW480 中的表達水平均高于正常結(jié)腸上皮細胞NCM460。miRNA-200c 抑制劑能夠使CDK2 的表達增加，而轉(zhuǎn)染miRNA-200c 模擬劑的細胞中CDK2 的表達強度顯著減弱。此外，研究表明CDK2 逆轉(zhuǎn)了miRNA-200c 對Lovo 和SW420 細胞系活力和增殖的增強作用。總之，miRNA-200c/CDK2 信號轉(zhuǎn)導可促進CRC 細胞增殖并抑制其凋亡，這可能為診斷和治療CRC 提供了有效的方法。

4 小結(jié)與展望

目前關(guān)于miRNA-200c 在CRC 中作用的研究已經(jīng)較為深入和廣泛，miRNA-200c 可以通過抑制ZEB1 的表達調(diào)節(jié)EMT 過程并抑制CRC 的發(fā)展，也可以通過抑制BMI1 的表達調(diào)節(jié)CRC 發(fā)展；miRNA-200c 還可以通過靶向抑制KIF14 的表達，抑制AKT 信號轉(zhuǎn)導，從而抑制CRC 的發(fā)展；miRNA-200c 能夠抑制SOX2 的表達，從而阻斷PI3K-AKT信號通路，抑制CRC 的發(fā)展；miRNA-200c/CDK2信號轉(zhuǎn)導可促進CRC 細胞增殖并抑制其凋亡。由此可見，miRNA-200c 作為抑癌基因在CRC 中具有不可替代的作用。但是，目前對于miRNA-200c 調(diào)節(jié)CRC 主要機制的研究并不深入，進一步的臨床和機制研究有待開展，從而為miRNA-200c 作為CRC 的腫瘤標志物提供更多的理論支持。