微小RNA-21在非小細胞肺癌中診療作用的研究進展

程萬里 汪俊其 劉 鑫 任文俊 王 平

肺癌已成為世界上最常見的惡性腫瘤之一，其發生率和病死率均很高，亦是我國主要癌癥相關死因。非小細胞肺癌(non-small cell lung，NSCLC)患者數量占所有肺癌患者的80%～85%，其中大部分患者被發現時已是中晚期，治療方法雖已有精進，但是患者的5年生存率卻不足20%。目前臨床上所面臨的主要挑戰則是早期發現、有效治療和生存期預測手段的缺乏。肺癌患者的復發和轉移也是導致總生存期較差的重要因素。miRNA作為無創的生物學標志物，對判斷NSCLC的診斷、治療以及預后具有重要意義。NSCLC是一個多因素、多步驟、編碼基因和非編碼基因復雜漸進的疾病。其中miR-21的表達水平與NSCLC的發生、增殖、遷移以及侵襲有著密切關系。通過測定miR-21的表達水平可能在NSCLC早期診斷、治療效果、預后預測方面發揮著重要作用，也為探尋NSCLC的生物學標志物提供了一個全新思路。

一、microRNA-21

microRNA(miRNA)是一種內源性小RNA，參與轉錄后基因調節和表達。miRNA通過結合其目標信使RNA(mRNA)的3′-未翻譯區域而發揮功能。在人類癌癥中，許多miRNA被證實通過上調或下調來參與腫瘤的生長。因此，作為基因表達關鍵調控因子，miRNA有著巨大的生物學標志物潛力。miR-21是miRNA家族中的一員，成熟的miR-21由內源性19～22個核苷酸的非編碼RNA分子組成，隨后被納入RNA誘導的沉默復合體，通過與mRNA不完全堿基配對，靶向結合到各種mRNA的3′-未翻譯區域而發揮作用。miR-21參與多種癌癥相關過程，高表達的miR-21常出現在多種癌癥中，如乳腺癌、食管癌、胃癌、肺癌、結直腸癌。既往研究也表明，miR-21是一種致癌miRNA。抑制miR-21表達可降低結直腸癌、胃癌、肺癌的增殖、遷移和侵襲。

近年來一些研究表明，具有致癌作用的miR-21在NSCLC中表達上調，通過作用于各種靶點如磷酸酶和張力素同源物等調控NSCLC癌細胞的生長、轉移以及凋亡或者作為下游調控因子被環狀RNA等進行調控，證實其在NSCLC中的促癌作用。如今，關于miR-21相關的前景也正在被挖掘，其作為生物學標志物的作用也在逐漸被證實。雖然miR-21在NSCLC中的具體機制還尚未完全闡明，但既往研究表明，miR-21在NSCLC診斷、治療及預后預測方面具有潛在價值，也為miR-21作為新型癌癥生物學標志物提供了依據。

二、miR-21在NSCLC中的診斷作用

NSCLC是世界范圍內最常見的肺癌亞型。雖然治療手段有所進步，但高病死率不可避免，主要原因是早期NSCCL癥狀不明顯，大多數確診的NSCLC患者(約75%)已處于中晚期，其臨床上主要弊端是早期診斷手段有限。因此對于NSCLC而言，開發一種新的生物學標志物已是迫在眉睫。研究表明，在NSCLC的早期診斷中通過分析腫瘤源性miRNA可能作為非入侵性、高敏感度和無創性早期NSCLC診斷生物學標志物的候選者。

研究發現，通過反轉錄定量聚合酶鏈式反應對129例早期NSCLC患者和83例健康對照分析發現，早期NSCLC血漿樣本中表達相對于健康對照組血漿miR-21表達顯著升高(<0.05)，進一步經過手術治療后發現NSCLC患者miR-21表達水平有所降低。表明腫瘤源性的miR-21可作為NSCLC的早期非侵襲性生物學標志物診斷手段。有研究者研究miR-21與肺癌分期的關系時通過檢測miR-21的表達發現Ⅲ/Ⅳ期肺癌患者較Ⅰ/Ⅱ期肺癌患者的miR-21表達水平顯著上調(<0.05)。這也說明miR-21對肺癌患者的分期診斷提供依據，也為后續治療提供了參考。另一項研究發現，在肺癌中miR-21表達水平與肺癌病理類型也存在著聯系，利用實時熒光定量PCR技術檢測小細胞肺癌21例、肺腺癌18例、肺鱗癌22例以及正常對照26例，發現肺腺癌患者血清miR-21水平明顯高于其他兩種類型，其次肺癌患者血清中的miR-21表達水平顯著高于正常對照組(<0.001)。這也說明miR-21除在肺癌中具有診斷價值以外，可能對腫瘤的病理類型的區分也會起到有一定的提示作用。

有研究者在研究循環miRNA對NSCLC的診斷作用時，通過對30例NSCLC患者和30例健康對照血清樣本中提取總RNA，反轉錄為cDNA并進行RNA定量，來檢測miR-21的表達水平，再通過統計學分析發現，NSCLC患者miR-21的表達水平顯著高于健康組。這說明miR-21可以通過液體活檢檢測其表達從而發揮出診斷NSCLC的潛力。當然，這一發現還需要更大的樣本量去驗證miR-21診斷的準確性。也有研究表明，miR-21聯合miR-210、miR-1290和miR-150可提高NSCLC的診斷準確性。這一組miRNA可以應對復雜分子對于NSCLC的起始和發展的影響，也降低了單個miRNA診斷的局限性。Yang等研究發現，通過比較miR-21與miR-let-7a的比例值來作為NSCLC與良性腫瘤鑒別診斷的手段，NSCLC患者組的miR-21與miR-let-7a比值則顯著高于良性腫瘤組(<0.05)。這些證據均都表明，miR-21作為非入侵性生物學標志物在NSCLC早期診斷具有相當大的前景。

三、miR-21 在NSCLC中的治療作用

NSCLC的主要治療手段則是手術和化療，但大部分晚期患者對于化療不敏感或者較早出現耐藥性嚴重影響患者生存期限。近年來研究表明，miR-21表達水平的降低可作為肺癌治療的良性指標。一項研究發現，具有促癌作用的miR-21其表達可被miR-21抑制劑(miR-21 inhibitor，miR-21i)抑制。miR-21i與化療藥物阿霉素聯合治療NSCLC可有協同作用，進而研究發現了一種磷酸鈣聚合物包被的納米顆粒配方，與阿霉素共同遞送miR-21i，不僅下調了NSCLC中的miR-21的表達，也提高了阿霉素的療效。這種基于RNA干擾和化療結合的治療方法也具有巨大前景。近年來，有研究發現，miR-21與長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)之間可能存在著潛在的相互作用關系。

Chen等研究發現，在lncRNA生長抑制特異性轉錄本5 (growth arrest specific transcript 5，lncRNA GAS5)與miR-21/PTEN/Akt軸之間存在相互作用關系，lncRNA GAS5過表達或抑制miR-21的表達可使PTEN水平升高，Akt磷酸化水平降低，進而提高了NSCLC細胞(A549細胞株)對放射治療的敏感度。這也表明了miR-21在NSCLC的放射治療中也有著重要潛在作用。另一項研究發現，lncRNA母系表達基因3(maternally expressed gene 3，lncRNA MEG3)作為一種腫瘤抑制因子可以抑制miR-21的表達，進而影響PIK/Akt通路來抑制NSCLC細胞的遷移和轉移。

隨著研究的深入，lncRNA MEG3對miR-21的抑制作用會逐漸清晰，其也可能成為NSCLC治療的一種新的方案。有研究顯示，作為麻醉藥物的異丙酚作用于體外肺腺癌A549細胞時，異丙酚可有效地下調miR-21的表達，進而通過miR-21/PTEN/Akt通路抑制癌細胞的生長和增殖并且促進細胞凋亡。這提示著對于肺腺癌患者手術治療時使用異丙酚作為麻醉劑可能更為適合。這些證據均表明miR-21具有作為NSCLC治療的潛在價值，對于miR-21而言其本身也可作為藥物開發的靶點發揮作用，這些隱藏的價值則需要更加深入的探索和驗證。

四、miR-21在NSCLC的預后預測作用

越來越多的研究探討了miR-21的表達在NSCLC預后的價值。miR-21也有望成為NSCLC預后判斷的生物學標志物。有研究發現，在NSCLC患者3年生存率跟蹤隨訪分析中發現，血漿中miR-21高表達組中的患者生存率相較于低表達組的患者3年生存率明顯降低(<0.05)。進一步通過多變量分析得出miR-21的表達與淋巴結轉移、TNM分期以及分化水平均相關(<0.05)。這也使得miR-21有望成為NSCLC預后的良好指標。該研究中miR-21的表達與預后關系已較為明朗，當聯合檢測PTEN和P27表達水平時亦可增加預后預測的效率。另外，有報道稱，在Ⅰ/Ⅱ期的NSCLC中miR-21的過表達可達到最高值，但是在Ⅲ/Ⅳ期中的NSCLC lncRNA H19的表達程度會較miR-21的幅度更加明顯。此外，還發現當miR-21和lncRNA H19的表達均升高時，患者的總生存期會降低。提示miR-21在預后預測中聯合lncRNA H19的表達，不僅能評估出NSCLC的進展，對總生存期預測也有著一定的價值。

有研究者在分析miR-21在NSCLC預后中的作用時發現，miR-21表達水平升高與總生存期縮短相關。NSCLC中的復發和轉移也是常見的挑戰。另外一項研究發現，復發組的miR-21的表達水平(8.18±2.71)明顯高于初診斷組(5.33±1.96)血漿中的miR-21表達水平(<0.01)。還有研究者研究胸腔灌洗液細胞學檢查時發現，細胞外囊泡(extracellular vesicles，EV)中miR-21(EV-miR-21)的表達水平和原發部位肺腺癌預后不良呈正相關，且與胸膜浸潤程度也有著一定關系。說明通過檢測EV-miR-21表達水平有助于預測NSCLC患者的腫瘤復發和預后。另一項研究表明，晚期NSCLC患者血漿中的miR-21表達水平與化療療效存在聯系。肺鱗癌和肺腺癌患者分別使用吉西他濱+順鉑與培美曲塞+順鉑方案治療兩個周期(2周/周期)后檢測miR-21的相對表達量，發現miR-21的表達較治療之前明顯降低。這也提示了miR-21在晚期NSCLC化療治療療效中扮演了重要角色，不僅預測NSCLC的化療預后，還評估了化療的療效。以上證據表明，miR-21在NSCLC中是具有預后預測價值的生物學標志物，而且這些發現同時對于NSCLC診斷方面也有一定程度上的支持。

五、展 望

隨著近年來研究者對miR-21 研究的深入，越來越多的研究證據表明了miR-21在NSCLC中具有巨大的臨床價值，在NSCLC的診斷、治療及預后的研究領域中取得了巨大的成果。雖然miR-21的研究有著相當的成就，但至今為止臨床上的應用卻是極少。盡管miR-21與NSCLC診療方面的潛在聯系逐漸被證實，但是仍然面臨著很多的挑戰。例如與miR-21相關的具體機制未完全闡明，miR-21是否能成為簡單易行、低成本高效益、快速高敏感度的生物學標志物，能否成為安全、有效、具可行性的靶向治療的目標等問題還需要大量的臨床研究來驗證。miR-21存在于多種腫瘤之中，這之間是否會存在一些異常改變現象，這也是頗具有挑戰性的問題。即便如此，相信隨著研究者對miR-21研究的深入和實驗技術的進步，這些問題將會逐一解決。