外泌體miRNAs 在結直腸癌中的研究進展

舒 密

（湖南醫藥學院第一附屬醫院消化內科，湖南 懷化 418000）

隨著生活水平及飲食結構的不斷提高，結直腸癌（colorectal cancer，CRC)的發生率、死亡率在不斷提高。我國2017 年的《中國大腸癌流行病學及預防和篩查白皮書》顯示，CRC 在惡性腫瘤中的發病率排名第3，死亡率排名第5[1]。診斷和治療結直腸癌的技術方法呈現多元化，但由于CRC 的早期癥狀不典型，多數確診為癌時已處于中晚期，極大程度降低了患者的生存幾率和生活質量，雖在診斷和治療CRC 等方面已取得了進展，但CRC 尤其是出現轉移和復發的CRC 患者的5 年總生存率仍較低，因此，早發現、早診斷、早治療對于改善患者的預后尤為重要[2]，從分子學角度研究結直腸癌的發生發展過程，探索出能夠早期診斷和治療結直腸癌的方法是近幾年關注的焦點。外泌體（Exosomes）能將內含的脂質、mRNA 和microRNAs（miRNAs）等特異生物活性分子運送至相應的靶細胞，進而介導細胞間物質轉導和信息交流。其中，血清外泌體的miRNAs 富集存在并穩定性強，外泌體中的miRNAs 異常表達與腫瘤的發生、侵襲、轉移及預后極大相關，被認為是一種具有重要價值的新的診斷標志物，可用于腫瘤的診斷和治療[3，4]。因其在體內具有廣泛性以及研究對象的獲取便捷，目前已作為一種新型的研究熱點，以期成為診治各種疾病潛在的高效途徑。因此，本文就血清外泌體中的miRNAs 與結直腸癌的相關性的最新研究進展做一簡要綜述。

1 外泌體和miRNAs 的生物學特征和功能

1.1 外泌體的生物學特征和功能 來源于細胞內體的外泌體，最初被發現時研究者認為其為一種細胞的廢棄物。但近幾年，研究者發現在這些微小膜泡中含有很多細胞特異性的蛋白、核酸和脂質、miRNAs、mRNA、糖類等物質，這些物質可作為信號分子把信息傳遞至其他細胞，參與細胞間信號的傳導和物質交換過程，進而改變或影響其他細胞的生物學功能[5]。其中最值得注意的是，外泌體可通過受體細胞的內化作用把生物活性分子傳遞至受體細胞，從而參與細胞間信號傳導過程[6-8]，進一步調節機體的免疫應答、細胞分化、腫瘤的發生發展、增殖、侵襲、遷移等生物學過程，并與腫瘤的微環境形成有關[9-11]。不同細胞中分泌的外泌體的組成成分和功能具有特異性，且具有脂質雙層膜結構，可使被其包裹的物質穩定存在，且能靶向特定細胞或組織，因此，其可能成為一種高效的靶向給藥途徑。

1.2 miRNAs 的生物學特征和功能 miRNAs 是一種長度為21～25 個核苷酸組成的內源的單鏈的非蛋白編碼的RNA，其可通過與靶區的mRNA 的3’UTR 進行互補并結合，然后在轉錄后水平上調控基因的表達，從而抑制mRNA 的翻譯過程或其可與RNA 誘導的沉默復合物（RNA-induced silencing complex，RISC）進行結合從而促使RNA 的降解，也可抑制翻譯的過程導致某些基因沉默，影響蛋白質表達和功能[12-15]。

2 miRNAs 介導腫瘤的發生和進展過程

研究顯示，miRNAs 的失調與腫瘤的發生發展密切相關，其在各種體液中穩定存在，可作為致癌基因或抑癌基因在腫瘤中起作用。膀胱癌中miR-223-5p 表達下調，通過直接調控其靶基因ANLN的表達，起著抑癌基因的作用，抑制腫瘤的生長、增殖等過程[16]，使之成為了膀胱癌發生發展過程中的重要介質。miR-148a 在宮頸癌中表達顯著上調，而miR-143 在宮頸癌中表達顯著下調[17]。因此，這些特異性的miRNAs 可能是診斷某些腫瘤的特異性生物指標。

腫瘤細胞的不斷增殖、遷移、侵襲是腫瘤復發和轉移的關鍵部分，而腫瘤細胞的遠處轉移又是造成腫瘤患者預后不良和死亡的重要原因。研究顯示，miR-223-3p 在乳腺癌中表達下調，其通過靶向并抑制ECT2 的表達，可抑制乳腺癌細胞的侵襲和遷移和復發，并促進細胞凋亡，miR-223-3p在乳腺癌中起保護作用，進一步通過CCK8 實驗證實miR-223-3p 的過表達或ECT2 表達的抑制可抑制乳腺癌細胞活力的增強并促進細胞凋亡，并通過Scratch 和transwell 實驗證實miR-223-3p 的過表達和ECT2 基因表達的抑制可抑制細胞遷移和侵襲[18]，以上研究結果為乳腺癌的分子靶向治療研究提供了理論基礎和新途徑，說明了miRNAs 可通過影響腫瘤生長的微環境，繼而介導腫瘤的發生發展的過程。

3 外泌體源性的miRNAs 參與調控腫瘤發生發展的機制

由于外泌體miRNAs 以穩定形式存在，因此其如何介導腫瘤的發生發展過程的研究是近幾年從分子生物學角度探索腫瘤發病機制的重要方面。浸潤性乳腺癌患者血清外泌體中miR-223-3p 的表達明顯升高，通過分析miR-223-3p 的表達水平與乳腺癌患者的臨床病理的特征關系，結果顯示其表達水平與腫瘤患者的組織學類型，pT 分期，pN 分期，病理分期呈顯著相關，故可能外泌體源性的miR-223-3p 為乳腺癌患者的特異性指標[19]。外泌體中hsa-miR199a-3p 的表達在神經母細胞瘤中的表達增加，且與患者的嚴重程度相關，體內體外實驗顯示hsa-miR199a-3p 作為促癌基因通過調控NEDD4 表達促進腫瘤增殖和遷移，且可導致預后不良，初步探索出了神經母細胞瘤發生和發展的新分子機制，同時表明外泌體hsa-miR199a-3p 可作為一種快速、簡便且無創的檢測生物標志物，也為探索神經母細胞瘤治療提供新策略[20]。肝細胞癌外泌體中miR-451a 是下調的，外泌體中miR-451a 可誘導肝細胞癌細胞和內皮細胞凋亡而起腫瘤抑制作用，同時，體內體外實驗研究均顯示miR-451a 可抑制肝細胞癌細胞生長和腫瘤血管的生成，miR-451a 功能障礙與肝細胞癌相關的內皮細胞的形成和血管通透性有關，此外miR-451a 還可通過抑制與細胞內信號傳導途徑相關的靶基因發揮功能，進一步研究顯示miR-451a 的功能與體內脂質代謝因子LPIN1 有關，起腫瘤抑制劑的作用，這可能證實miR-451a 是肝細胞癌診斷和基因治療的潛在靶標，為肝細胞癌的機制研究提供新的思路[21]。此外還有研究顯示血清外泌體中得miR-224 在肝癌細胞中表達上調，通過直接調控其靶基因GNMT 促進肝癌細胞的發生發展過程，進一步觀察外泌體源性的miR-224 與患者的臨床特征的關系，結果顯示外泌體miR-224 的表達水平與腫瘤的大小和分期呈正相關，這可用作肝細胞癌診治的生物標志物和判斷患者預后的生物因子[22]。以上研究結果進一步證明了外泌體miRNAs介導腫瘤發生發展過程。

4 外泌體源性的miRNAs 介導結直腸癌進展的調控機制

4.1 介導發生發展過程 外泌體源性的miRNAs 是攜帶遺傳信息的，且不同腫瘤細胞分泌的外泌體攜帶的遺傳信息是不同的。Karimi N 等[23]檢測了25 例CRC 患者和13 例與之年齡、性別相匹配的無CRC 的正常人的血清外泌體miRNAs 的表達情況，結果顯示與正常對照組相比，結直腸癌患者的血清外泌體中miR-301a 和miR-23a 高表達，這為進一步研究miR-301a 和miR-23a 在CRC 形成中的作用提供了基礎以及將它們作為CRC 早期檢測的潛在非侵入性生物學指標提供了證據。Hu HY等[24]研究顯示，與健康組相比，血清外泌體中的miR-1229 在原發性CRC 患者的血清外泌體中顯著升高，但腫瘤術后其表達水平下調，進一步分析血清外泌體中的miR-1229 與CRC 患者臨床病理特征的關系，結果顯示高表達的外泌體源性的miR-1229 與CRC 患者的腫瘤大小，淋巴轉移和TMN 分期顯著相關，通過Kaplan-Meier 分析顯示高表達的miR-1229 患者的總體生存率較差；通過生物信息數據庫和熒光素酶報告基因分析結果顯示外泌體源性的miR-1229 通過抑制其靶基因HIPK2 蛋白的表達進而激活VEGFA，VEGFR1 和p-AKT 途徑從而促進人臍靜脈內皮細胞的血管生成，最終影響腫瘤的發生發展過程，這提示外泌體源性的miR-1229 可能是CRC 潛在的新型生物標志物和治療靶點。Zhao YJ 等[25]研究顯示，與健康對照組相比，CRC 患者的血清外泌體中的miR-99b-5p 和miR-150-5p 顯著下調，通過比較術前和術后患者的miR-99b-5p 和miR-150-5p 表達水平，結果顯示術后miR-99b-5p 和miR-150-5p 的表達水平顯著增加，這被認為是CRC 診斷潛在的臨床診斷生物標志物。因此，分析腫瘤患者血清中外泌體源性的miRNAs 介導結直腸癌發生發展過程，這可能為結直腸癌的早期診斷提供生物學指標。

4.2 介導增殖、轉移過程 外泌體miRNAs 介導結直腸癌的增殖、入侵、轉移等過程是目前關于結直腸癌進展機制的研究關注點。有研究者發現血清外泌體miR-548c-5p 在CRC 中的表達水平較健康對照組中的表達水平明顯下調[26]，隨后該團隊又研究發現血清外泌體miR-548c-5p 可抑制癌細胞的增殖，其表達水平的降低在晚期和出現轉移的患者中趨勢更明顯[27]。此外，有研究顯示[28]，血清外泌體中miRNAs 的表達水平與CRC 患者的腫瘤臨床進展程度相關，與健康對照相比，CRC 患者的血清外泌體中miR-6803-5p 顯著增加，且其表達水平與患者的分期，淋巴結轉移、肝轉移呈正相關。CRC患者的血清外泌體中miR-6869-5p 表達下調，它通過miR-6869-5p-TLR4-NF-κB 信號軸對細胞增殖具有抑制作用，并促進細胞凋亡，可作為CRC中的腫瘤抑制因子發揮腫瘤抑制作用[29]。

4.3 介導治療、預后過程 外泌體源性的miRNAs在臨床上的應用研究已經涉及了對結直腸癌的治療和預后方面。有研究已證實外泌體源性的miRNAs 對結直腸癌患者藥物治療具有一定的影響力。Gu YY 等[30]研究顯示miR-19b 通過調控TIA1基因促進結直腸癌中的細胞增殖和遷移，進一步通過在sw480 細胞中過度或敲低miR-19b 的表達，觀察奧沙利鉑敏感性，結果顯示與對照組相比，miR-19b 模擬物抑制了奧沙利鉑敏感性，而miR-19b 抑制劑則促進了奧沙利鉑敏感性，說明外泌體源性的miR-19b 可抑制sw480 細胞對奧沙利鉑的敏感性，這為研究結直腸癌藥物治療耐藥性的研究提供新機制。外泌體源性的miRNAs 的表達水平與結直腸癌患者預后存在極大關系，Zou SL等[31]研究顯示結直腸癌患者血清外泌體源性的miR-150-5p 水平顯著降低，術后其表達水平明顯上調，通過分析miR-150-5p 與臨床病理特征的關系顯示血清外泌體miR-150-5p 的低表達與腫瘤分化差，出現淋巴結轉移和晚期TNM 分期密切相關，且血清外泌體miR-150-5p 對于結直腸癌的特異性、診斷的準確性均優于CEA，與高表達的miR-150-5p 相比，低表達的miR-150-5p 患者的總生存期和無病生存期明顯更差，血清外泌體miR-150-5p 作為結直腸癌的治療和預后的生物標志物具有巨大潛力。由此可見將外泌體源性miRNAs 視為結直腸癌的治療和判斷預后的指標，是結直腸癌方面研究的一個新途徑。

5 總結與展望

近年來，外泌體和miRNAs 在腫瘤中的作用成為了科學家和臨床醫生的研究熱點。已有研究顯示腫瘤細胞來源的外泌體在腫瘤發生發展中起著關鍵作用，在早期診斷和治療中具有廣闊的應用前景。外泌體所包裹的miRNAs 被視為作為一種無創性的新型診斷消化道腫瘤生物標志物正被研究者們關注，但目前為止外泌體在結直腸癌發生、增殖及侵襲等方面研究還處于早期階段，仍有很多問題需進一步探索，如外泌體miRNAs 在結直腸發生發展過程中具體調控機制尚不明確，還需深入研究。同時，外泌體miRNAs 在結直腸癌發生的不同階段的表達是否相同，早期是否可通過干預手段從而逆轉結直腸癌癌變過程目前也尚未明確。但初步研究已顯示外泌體miRNAs 在結直腸癌發生發展中的重要作用，故對其進行深入的研究是有必要的，這可能為結直腸癌的早期診治和判斷預后提供新的思路和科學理論基礎。