微小核糖核酸與胃癌發生、發展關系的研究進展

孫宗科 李玉明

濱州醫學院附屬醫院胃腸外科，山東 濱州 256603

胃癌（gastric cancer，GC）是迄今為止世界上第四大常見的癌癥，超過70%的病例發生在發展中國家，超過50%的病例發生在東亞地區，GC 是全球癌癥死亡的第二大主要原因，在亞洲，GC 是僅次于乳腺癌和肺癌的第三大常見癌癥，且是僅次于肺癌的第二大常見的癌癥死亡原因，盡管在亞洲許多國家，發病率和病死率正在緩慢下降，但是GC 仍然是一個重大的公共衛生問題[1-2]。GC 的發生是由于宿主與環境和細菌因素之間復雜的相互作用所致，這導致致癌基因和腫瘤抑制基因的遺傳和表觀遺傳失調。微小核糖核酸（microRNA，miRNA）是一類小的非編碼RNA，可在轉錄后調節近30%的人類基因，它們在各種疾病的發生和發展中起著至關重要的作用，特別是惡性腫瘤。積累的證據記錄了基因序列的變化和表觀遺傳修飾，這些會導致GC 中miRNA 的異常表達，并通過調節相關靶基因促成惡性表型而導致作為癌基因或抑癌基因的miRNA 失控。miRNA 在體液中表達的這種改變很可能為GC 患者的診斷和預后提供新的生物標志[3]。

1 miRNA的概述

miRNA 是小的內源性RNA，長度為20 ～24 個核苷酸，通過完全或不完全堿基互補配對原則與特定靶基因的靶信使RNA（mRNA）的3’或5’-UTR區結合，起到抑制mRNA 翻譯或直接降解其特定mRNA 的作用。其在細胞內具有多種調節作用。單個miRNA 可以靶向數百個mRNA 并影響許多參與功能相互作用的基因的表達。幾十年來，在人類基因組中發現了近3000 個miRNA。miRNA 已被證明參與正常的細胞生長以及疾病的發生和發展[4]。

2 miRNA與GC

基因表達的改變是引起人類疾病（包括癌癥）病理過程的主要分子機制。miRNA 是在轉錄后參與，并結合到其mRNA 的3’-UTR 從而抑制表達。miRNA 的功能異常會干擾致癌或抑癌靶基因的表達，這與癌癥的發病機制有關。因此，已發現大量的miRNA 在人類癌癥中被下調或上調，并具有作為癌基因或抑癌基因的功能。值得注意的是，最近發現了癌癥中miRNA 表達失調的分子機制。miRNA 基因組的遺傳缺失或擴增，表觀遺傳甲基化以及轉錄因子介導的原代miRNA 調控通常會改變癌癥中miRNA 表達的格局。成熟的miRNA 生物發生過程中多個加工步驟的失調也可能會導致癌癥中miRNA 表達的改變。對miRNA 在癌癥中的調控機制詳細了解和深入研究對于理解其生理作用以及與癌癥相關的功能障礙和調節異常的含義至關重要[5]。

2.1 miR-187與GC

miR-187 是一種新型的癌癥相關miRNA，它可以通過抑制Bcl-6 促進非小細胞肺癌的發展[6]。涉及乳腺癌的研究表明，miR-187 增加乳腺癌細胞對吉西他濱的敏感度[7]。有研究發現miR-187 在GC組織和細胞系中的表達顯著增加。此外，關聯分析顯示miR-187 與GC 患者不良的臨床特征和不良預后相關。在體外功能測定中顯示的miR-187 的過表達可促進SGC-7901 細胞的增殖和轉移能力，而miR-187 的抑制降低增殖和SGC-7901 細胞的侵襲能力。此外，體內實驗證實miR-187 不僅在體外促進GC 細胞的增殖和侵襲能力，同時也加強了GC 在裸鼠中的生長和肺轉移。總之，這些數據有力地證明了miR-187 通過促進GC 細胞的生長和轉移在GC 中發揮致癌作用。FOXA2 基因是Fox 家族的一員，定位于人類染色體20p11，長度為45 kb。它包含3 個外顯子和2 個內含子，并且其蛋白質產物具有457 個氨基酸。有報道FOXA2 在許多腫瘤組織中表達異常，異常FOXA2 參與多種腫瘤的增殖、侵襲和轉移以及上皮間質轉化（EMT）過程。研究顯示FOXA2 是miR-187 的潛在下游靶點，并且研究表明FOXA2 在GC 組織中的表達降低，可以在體外和體內抑制GC 的發生和進展。FOXA2 的過表達消除了miR-187 模擬物對GC 細胞增殖和轉移的促進作用，而FOXA2 的敲低逆轉了miR-187抑制劑對GC 細胞增殖和轉移的抑制作用。這些數據證實FOXA2 是GC 細胞中miR-187 的功能介質。因此，可以認為FOXA2 可介導miR-187 對GC 細胞的功能影響，miR-187 可能是GC 患者的生物標志物和治療靶點[8]。

2.2 miR-874與GC

隨著科技的發展，人們發現許多微小核糖核酸與各種人類癌癥有關，發揮腫瘤抑制或致癌功能[9]。miR-874 可以作為抑癌基因在GC 生長增殖、侵襲、轉移及預后過程發揮重要作用。miR-874 過表達顯著抑制了GC 細胞系BGC-823、MGC-803 和MKN-45的細胞增殖。miR-874 直接靶向氣相色譜細胞中的SPAG9，SPAG9 過表達顯著促進細胞增殖，并抑制GC 細胞凋亡，miR-874 通過改變SPAG9 的表達來調節GC 的進展[10]。此外，還有研究發現miR-874 在腫瘤血管生成中也起到重要作用，腫瘤血管生成取決于腫瘤與相關內皮之間的通信[11]。內皮細胞的遷移、侵襲、增殖和管形成是腫瘤血管生成的重要過程[12]。GC 細胞中miR-874 的消耗在體外促進GC細胞增殖、遷移、侵襲和血管形成，并在體內增加微血管密度。相反，miR-874 過表達抑制了這些作用。進一步的研究表明，miR-874 可通過下調血管生長因子VEGF-A 的表達來減弱腫瘤的血管生成。這些結論表明，miR-874 的下調可增強GC 的發生發展。研究表明，miR-874 通過與3’-UTR 內的特定靶位點結合，在轉錄后水平上對STAT3（一種在人類GC 血管生成中起著重要作用的關鍵轉錄因子）[13-14]產生負調控。人GC 細胞系中miR-874 的過表達在翻譯水平上抑制STAT3 和p-STAT3 的產生，而STAT3 的異位表達有效地逆轉了miR-874過表達引起的GC 細胞增殖，遷移，侵襲和VEGF-A表達的抑制。另外，STAT3 shRNA 損害了由miR-874敲低引起的增強的血管生成。研究結果顯示，miR-874 可通過STAT3/VEGF-A 途徑抑制血管生成[15]。

2.3 miR-1296b與GC

miR-1269b 屬于miR-1269 家族，在很多種癌癥的發生發展過程中發揮重要作用[16]。miR-1269b在順鉑耐藥的非小細胞肺癌組織和細胞系中表達上調，可通過調節PTEN/PI3K/AKT 通路增強癌細胞對順鉑的耐藥性[17]；miR-1269b 可通過PI3K/Akt 信號通路下調SVEP1 的表達，從而加速肝癌細胞的增殖和轉移[18]。除此之外，研究發現與相鄰正常胃黏膜組織中的表達水平相比，miR-1269b 在GC 組織和細胞中的表達顯著降低。在功能上，miR-1269b過表達抑制了GC 細胞的惡性生物學行為，而抑制miR-1269b 則相反。這表明miR-1269b 可能是GC 中的腫瘤抑制因子。METTL3 為來自HeLa 細胞裂解物的70 kDa 蛋白質，含有兩個結合S-腺苷甲硫氨酸（SAM）和催化m6A 形成的結構域，具有獨立催化RNA 的m6A 修飾的活性。近年來研究表明其為惡性腫瘤的重要調節因子[19]。實驗證實，METTL3 是miR-1269b 在GC 細胞中的下游靶點，并且miR-1269b 可以在蛋白質和mRNA 水平上負調節METTL3 的表達。同時實驗證明METTL3 在GC 組織中高表達。此外，METTL3 促進了GC 細胞的惡性生物學行為，并減弱了miR-1269b 過表達引起的抑制作用。這些發現表明miR-1269b 可以通過下調METTL3 來抑制GC 細胞的增殖、遷移和侵襲。這表明miR-1269b 有可能成為GC 診斷和預后的生物標志物[20]。

2.4 miR-93與GC

miR-93 位于宿主基因Mcm7 的前13 位，位于染色體7q22[21]。miR-93 在GC 細胞和組織中高表達。同時，其高表達與GC 患者的臨床病理參數有關。此外，研究證實異位表達的miR-93 可能促進GC 細胞的增殖、遷移和侵襲，而被抑制的細胞在G1 期經歷凋亡和細胞周期停滯。EMT 已被證明是與轉移進展相關的關鍵環節，并能增強細胞遷移和侵襲能力。據報道，多種miRNA 參與這一過程[22-23]。通過EMT 過程中，轉化的細胞失去了上皮的功能和獲得的間充質表型，這使得這些細胞對內皮細胞訪問障礙，隨后進入血液循環和身體各部分。研究發現EMT 的關鍵分子標志物受miR-93 影響，通過對照，在miR-93 高表達的GC 細胞中，間充質細胞標志物波形蛋白和N-鈣黏蛋白的表達上調，而上皮標志物E-鈣黏蛋白被下調。因此，證明了miR-93 可增強GC 細胞中的細胞遷移、侵襲并增強EMT。體外和體內數據共同表明，miR-93 充當腫瘤進展的啟動子，并充當GC 患者的預測因子。除此之外，使用了生物信息學軟件來尋找miR-93 的靶基因。TIMP2 被確定為miR-93 的最高候選靶標。TIMP2 屬于TIMP 家族基因，其為編碼基質金屬蛋白酶的天然抑制劑[24]。據報道，TIMP2 在調節惡性乳腺癌的細胞增殖和轉移中起著抑制劑的作用[25]。TIMP2 還可以通過負調控miR-20a 來顯著抑制神經膠質瘤的侵襲能力[26]。GC 細胞中miR-93 上調后，TIMP2 的mRNA 和蛋白水平均下降，但通過抗miR-93、TIMP2 的mRNA 和蛋白水平上升。此外，TIMP2 沉默增強GC 細胞的遷移和侵襲能力。GC組織中miR-93 的表達與TIMP2 的表達呈負相關。這些結果證明TIMP2 是miR-93 的直接靶標，并通過介導miR-93 促進GC 進展[27]。

2.5 miR-154與GC

miRNA 已經成為GC 發生和發展的關鍵調節劑。研究表明，miR-154 位于14q32 染色體上，是一種涉及多種癌癥的新型癌癥相關miRNA。研究發現，miR-154 的過表達抑制GC 細胞的生長和增殖。生物信息學分析和雙熒光素酶報告基因檢測數據表明，DIXDC1 為miR-154 的潛在靶基因，miR-154 直接靶向DIXDC1 的3’-非翻譯區。Dishevelled-Axin 域包含1（DIXDC1）是一種新穎的Disheveled-Axin 域包含的蛋白質，可作為無翅相關整合位點（WNT）信號的正調節劑[28-29]。越來越多的證據表明DIXDC1 在許多類型的癌癥中均具有致癌作用，包括胰腺癌、非小細胞肺癌、前列腺癌和神經膠質瘤。在GC 組織中檢測到高水平的DIXDC1，這與組織學腸道類型、淋巴結轉移和腫瘤浸潤深度有關。DIXDC1 與β-catenin 在GC 組織中共定位，并通過激活WNT 信號傳導參與促進GC 細胞的侵襲和轉移[30-31]。miR-154 抑制DIXDC1 在GC 細胞中的表達。在GC 標本中還檢測到miR-154 與DIXDC1 之間呈負相關。而且，miR-154 通過靶向DIXDC1 抑制了WNT 信號的激活。DIXDC1 的增加顯著逆轉了miR-154 對GC 細胞生長和侵襲的抑制作用。表明miR-154/DIXDC1可能在GC 的發生和發展中起關鍵作用。miR-154對DIXDC1 的抑制作用可能代表了一種治療GC 的新治療策略[32]。

3 展望

在癌癥生物學中，miRNA 的重要作用得到了廣泛且深入的研究，miRNA 可通過不同的分子生物學機制調控編碼基因的表達，參與疾病相關信號通路，在包括癌癥在內的多種疾病中發揮重要作用。檢測與GC 患者預后相關的miRNA 不僅有助于預測預后，而且有助于未來開發治療靶點。盡管現在對于miRNA 的研究已取得非常大的進展，但是目前仍缺乏多中心臨床研究數據，其在GC 發展的病理生理學和分子生物學行為中的具體作用仍不是很清楚。相信隨著研究的加深，miRNA 將廣泛用于GC 的診斷、治療和預后監測，從而為GC 治療帶來巨大的進步，為GC 的早期診斷及治療預后開辟新視角。