王小星 李建生 張金平 李東穎

鄭州大學第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)一科，鄭州450052

m icroRNA在結(jié)直腸癌中的研究進展

王小星 李建生#張金平 李東穎

鄭州大學第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)一科，鄭州450052

結(jié)直腸癌是我國常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率較高，相關發(fā)病機制的研究日益增多。M icroRNA（m iRNA）廣泛參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸，探討其在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸、預后中的作用及將其作為結(jié)直腸癌早期診斷和預后評估腫瘤標志物的可能性，對結(jié)直腸癌的診療實踐均具有重要的意義。

microRNA；結(jié)直腸癌；研究進展

結(jié)直腸癌是全球最常見的惡性腫瘤之一。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的報道，結(jié)直腸癌的發(fā)病率居男性惡性腫瘤發(fā)病情況的第3位、居女性第2位，2008年全球約有120萬結(jié)直腸癌的新發(fā)病例，占所有惡性腫瘤的8%[1]。結(jié)直腸癌也是我國最常見的惡性腫瘤之一，2009年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國結(jié)直腸癌的發(fā)病率約為29.44/10萬[2]，且結(jié)直腸癌的發(fā)病率還在不斷攀升。

結(jié)直腸癌的發(fā)病是多因素、多步驟的過程，與基因多態(tài)性、腫瘤相關調(diào)節(jié)因子及m iRNA等因素密切相關。關于m iRNA的既往研究表明，miRNA在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。miRNA是一類廣泛存在于真核生物中的內(nèi)源性非編碼小RNA，繼1993年Lee等[3]在研究線蟲發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)第1個m iRNA-let4以來，有1000余種miRNA相繼被發(fā)現(xiàn)。m iRNA通過發(fā)揮與癌基因及抑癌基因類似的作用參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。已發(fā)現(xiàn)有多種m iRNA與結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移和預后有關。

1 m iRNA的結(jié)構(gòu)及功能

1.1 m iRNA的結(jié)構(gòu)

miRNA是一類在進化上保守的內(nèi)源性非蛋白質(zhì)編碼的RNA分子，能夠與特定的mRNA結(jié)合，并在轉(zhuǎn)錄后負調(diào)控基因的表達。m iRNA的產(chǎn)生及生物性能各不相同，其在細胞核內(nèi)的生成過程如下[4]：編碼m iRNA的基因片段在RNA聚合酶Ⅱ或聚合酶Ⅲ的作用下被轉(zhuǎn)錄成初級m iRNA（pri-m iRNA）；pri-m iRNA被核酸酶Drosha剪切后，形成前體m iRNA（pre-m iRNA）；pre-m iRNA在轉(zhuǎn)運蛋白Exportin-5的作用下從核內(nèi)轉(zhuǎn)運至細胞質(zhì)中，從而被另一種核酸酶Dicer進一步切割成約22個核苷酸的雙鏈m iRNA；該雙鏈解旋為兩條m iRNA，其中一條為成熟的m iRNA，另一條通常被降解。

成熟的m iRNA分子可與其他蛋白質(zhì)一起組成RNA-誘導沉默復合體（RNA-induced silencing complex，RISC），從而與靶mRNA分子3′端的非編碼區(qū)域（3′-UTP）以完全或不完全匹配的方式進行結(jié)合，誘導靶分子mRNA的降解或遏制其翻譯，并在轉(zhuǎn)錄后沉默基因的表達。已報道的1000余種m iRNA分子均具有高度保守性、時相性和組織特異性。例如，不同的m iRNA可以對同一條mRNA分子進行調(diào)控，且同一條m iRNA也可以調(diào)控多個mRNA分子；在線蟲發(fā)育中，miR-lin-4和m iR-let-7具有階段特異性[5]；在小鼠的胚胎干細胞中，m iR-290和m iR-295處于高表達狀態(tài)，而在成熟細胞中幾乎不表達。

1.2 m iRNA的功能

有研究表明，人類的許多疾病均存在著m iRNA的異常表達，其在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移及血管生成中起著重要作用[6]。例如，m iRNA可以沉默基因的表達。有資料表明[7]：在表觀遺傳學方面，miRNA的調(diào)控主要發(fā)生在啟動子區(qū)域，包括抑癌基因的高甲基化失活和癌基因的低甲基化失活，miRNA通過沉默抑癌基因的表達來促進腫瘤細胞的增殖和抑制凋亡進程，從而促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。同樣，降低抑癌m iRNA分子的表達也具有促進腫瘤發(fā)生的作用[8]。m iRNA分子在腫瘤的進展及浸潤和轉(zhuǎn)移過程中也同樣發(fā)揮著重要作用，其作用機制主要是通過調(diào)控血管的生成來促進腫瘤的進展。例如，Lages發(fā)現(xiàn)[9]m iRNA的表達與KRAS和c-myc基因突變有關，而上述基因有潛在的促血管生成作用，從而促進結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移。

2 m iRNA與結(jié)直腸癌的關系

2.1 m iRNA在結(jié)直腸癌中的表達

2.1.1 m iRNA在結(jié)直腸癌組織中的表達 2003年，M ichael等[10]第一次在結(jié)直腸癌組織中發(fā)現(xiàn)miRNA的異常表達，即m iR-143和m iR-145，且發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌中m iR-143和m iR-145的表達比在正常組織中呈下降趨勢。隨后，在結(jié)直腸癌組織中便不斷發(fā)現(xiàn)新的異常表達的m iRNA分子。例如，有研究[11]顯示，m iRNA-146a在結(jié)腸癌組織中表達下調(diào)，并且下調(diào)表達的情況與腫瘤增殖情況相一致，其表達與患者腫瘤大小、臨床分期密切相關。另有研究[12]發(fā)現(xiàn)，m iRNA-451在結(jié)直腸癌組織中及結(jié)腸癌細胞株中均出現(xiàn)低表達，且m iRNA-451的表達差異和分化程度與結(jié)直腸癌的組織學類型密切相關，其在黏液腺癌和低分化腺癌中表達水平最低。關于結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移組織的研究表明，m iRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移灶中也出現(xiàn)表達異常。例如，關于miRNA-223的研究[13]中顯示，m iRNA-223在結(jié)直腸癌組織中表達上調(diào)，在伴有淋巴轉(zhuǎn)移和遠處轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移組織中也出現(xiàn)表達上調(diào)；進一步研究表明，m iRNA-223甚至可促進結(jié)直腸癌細胞的侵襲和體內(nèi)成瘤。而關于m iRNA-195的研究表明[14]，在結(jié)直腸癌組織中m iRNA-195的表達相對于癌旁組織下調(diào)，且m iRNA-195的低表達與腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及臨床分期也密切相關。

2.1.2 m iRNA在結(jié)直腸癌患者血清中的表達 已有多項研究表明，外周血中存在m iRNA。相對于組織中的miRNA，外周血中m iRNA的表現(xiàn)更加穩(wěn)定。Chen等[15]的研究發(fā)現(xiàn)：健康人群和結(jié)直腸癌患者血清中的m iRNA檢測量不一致，并且已測出69種只能在結(jié)直腸癌患者血清中表達的miRNA，且在非小細胞肺癌患者血清中m iR-134、m iR-146a等也同樣表達；在這些異常表達的m iRNA中，有些具有腫瘤的特異性。例如，在結(jié)直腸癌患者血清中m iR-17-3p和m iR-92的表達上調(diào)，但在手術切除腫瘤病灶后，患者血清中的相關m iRNA指標便明顯下降。另外，m iRNA-21在結(jié)直腸癌患者血清中的表達水平顯著高于健康人，且其在癌組織中的表達水平亦高于癌旁組織[16]。有研究表明[17]，m iR-224在結(jié)直腸癌組織中的表達較在正常癌旁組織中明顯上調(diào)，且在術前結(jié)直腸癌患者血清中的表達水平較在健康人群中明顯升高，而術后血清中的miR-224表達水平較術前有所下降。因此，外周血游離的m iRNA分子可對結(jié)直腸癌的早期診斷提供幫助，甚至對于早期結(jié)直腸癌的診斷和治療也具有重大的意義。

2.1.3 m iRNA在結(jié)直腸癌患者大便中的表達 在篩查結(jié)直腸癌的指標中，大便習慣的改變和隱血實驗陽性是主要指標。已有部分研究人員將結(jié)直腸癌的早期篩查延伸至m iRNA水平。Li等[18]的研究表明，在結(jié)直腸癌患者的大便中，miR-143和m iR-145的表達比在健康人中的低；Wu等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-92a在結(jié)直腸癌患者大便中的表達與健康人差異很大。因此，大便中m iRNA的檢測或可成為結(jié)直腸癌的早期篩查指標。

2.2 m iRNA在結(jié)直腸癌中的作用

2.2.1 m iRNA在結(jié)直腸癌中的致癌作用 結(jié)直腸癌的演變多從良性息肉進展至腺癌，并發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移。m iRNA的表達異常與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移密切相關。m iRNA主要對結(jié)直腸癌的相關信號通路及基因進行調(diào)控。例如，有研究[20]表明，m iR-31和m iR-182可與SATB2的3′-UTR區(qū)特異性結(jié)合，從而在結(jié)直腸癌細胞中負向調(diào)控SATB2的表達。因此，m iRNA具有促進結(jié)直腸癌細胞增殖的能力。也有研究[21]發(fā)現(xiàn)，癌基因KRAS是m iR-let-7的直接靶基因，m iR-let-7通過抑制KRAS的表達來抑制細胞的增殖。m iR-143[22]在結(jié)直腸癌中呈低表達，通過調(diào)控KRAS的表達來抑制結(jié)腸癌的發(fā)生。

m iRNA基因的甲基化與結(jié)直腸癌的發(fā)生也密切相關，其機制是m iRNA基因啟動子高甲基化導致其表達下調(diào)，從而影響靶基因的調(diào)節(jié)，進一步導致腫瘤的發(fā)生。Bandres等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)直腸癌組織中，m iR-9-1、m iR-129-2、m iR-137的基因甲基化率顯著高于其在癌旁正常組織中的，提示miRNA的基因甲基化與結(jié)直腸癌的發(fā)生相關。

2.2.2 m iRNA在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展、浸潤及轉(zhuǎn)移中的作用 miRNA在結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移過程中也起關鍵作用。Feng等[24]的研究顯示，在轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌細胞中m iR-106a呈高表達，m iR-106a主要是通過調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子β受體2（transform ing grow th factor beta receptorⅡ，TGFβ-R2）的表達來促進腫瘤轉(zhuǎn)移的。有研究[25]表明，m iR-339-5p通過影響ERK信號通路的活化，來調(diào)控靶基因PRL-1表達，進而抑制結(jié)直腸癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。亦有研究[26]發(fā)現(xiàn)，m iR-499-5p通過影響靶向基因FOXO4和PDCD4的表達來促進結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移，并加速結(jié)直腸癌細胞的擴散。因此，抑制m iR-499-5p的表達或許可作為結(jié)直腸癌晚期的潛在治療方案之一。還有研究[27]發(fā)現(xiàn)：用m iR-139-5p轉(zhuǎn)染結(jié)直腸癌DLD1和HCT116細胞后，兩種腫瘤細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力明顯降低；而用m iR-139-5p抑制物處理兩種細胞后，兩種細胞的侵襲能力明顯增強。其機制可能是m iR-139-5p通過調(diào)節(jié)Notch1的表達而抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移與侵襲。關于m iR-146a的研究[11]發(fā)現(xiàn)：m iR-146a在結(jié)腸癌中的表達下降，且下降的情況與腫瘤增殖情況相一致；m iR-146a高表達患者比低表達患者的生存時間明顯延長；提示miR-146a表達與結(jié)腸癌患者的預后明顯相關。研究結(jié)腸癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時發(fā)現(xiàn)[28]，血清miR-141在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組患者中的表達明顯上升，且其與結(jié)腸癌的分化程度相關，分化程度越低，miR-141的表達越高；而在結(jié)腸癌術后，血清中miR-141的表達卻明顯下降，可能機制為m iR-141通過負性抑制抑癌基因或控制細胞分化凋亡途徑來抑制結(jié)腸癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。

3 m iRNA與結(jié)直腸癌化療的關系

化療是結(jié)直腸癌的治療方式之一，常用的有5-氟尿嘧啶、卡培他濱等，現(xiàn)有的資料表明[29]，m iRNA的表達水平可影響腫瘤對化療的敏感度，因此，m iRNA的表達可用于評估腫瘤化療療效。miRNA引起腫瘤細胞對化療藥物的敏感度可能與細胞周期異常有關。例如：Kurokawa等[30]在對氟尿嘧啶耐藥細胞系的研究中發(fā)現(xiàn)，m iR-19b存在過表達現(xiàn)象；而Nishida等[31]的研究也顯示，m iR-10b的高表達可能提示腫瘤對氟尿嘧啶耐藥，并且m iR-10b高表達與結(jié)直腸癌淋巴轉(zhuǎn)移也存在一定相關性。Chai等[32]發(fā)現(xiàn)，在對氟尿嘧啶、奧沙利鉑敏感的SW 480細胞中，m iR-20a的表達比在不敏感的SW 620細胞中的表達要低；上調(diào)m iR-20a的表達可使SW 480細胞對藥物的敏感度下降，下調(diào)m iR-20a的表達可使SW 620細胞對藥物的敏感度增加。由此可以看出，m iR-20a的表達與細胞對氟尿嘧啶、奧沙利鉑的敏感度相關。因此，研究m iRNA有助于對結(jié)直腸癌患者制定出更有針對性的治療方案。

4 m iRNA對結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)歸及預后的影響

m iRNA的表達水平與結(jié)直腸癌患者的轉(zhuǎn)歸及預后關系密切。關于m iR-146a的研究[11]顯示：在結(jié)直腸癌的腫瘤細胞中，m iR-146a的表達水平下降，且表達下調(diào)情況與腫瘤增殖情況相一致；m iR-146a表達還與患者的腫瘤大小、臨床分期密切相關；同時，m iR-146a表達較高的患者比表達較低的患者壽命更長。有研究[33]表明，miR-21在結(jié)直腸癌中的過表達與淋巴轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移和TNM分期等密切相關，高表達的m iR-21提示極低的生存時間、預后不良，以及較差的療效。miR-625在結(jié)直腸癌組織中較在癌旁組織中表達下調(diào)，且其低表達與結(jié)直腸癌患者晚期肝轉(zhuǎn)移、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關[34]；m iR-21低表達結(jié)直腸癌患者的5年生存率較低，預后較差。因此，m iRNA在結(jié)直腸癌組織中的表達水平或許可成為判斷預后及治療效果的指標；干預m iRNA表達水平，或許可成為臨床上延長患者生存時間、改善癥狀的一項重要措施。

5 展望

m iRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移中的作用仍然是研究的前沿；探討其作用的靶點基因和機制，可對結(jié)直腸癌的早期診斷及后期治療提供診療思路。如何有針對性地將m iRNA的激動劑及拮抗劑引入腫瘤細胞，以及如何利用m iRNA的表達譜為早期結(jié)直腸癌提供診斷依據(jù)，都是未來的研究方向。m iRNA或許可成為結(jié)直腸癌早期診斷、特異性治療及評估預后的標志物，也可能成為潛在的生物治療靶分子。因此，m iRNA在結(jié)直腸癌的診療中具有重要意義。

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R735.3

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2015.13.03.06

#通信作者（corresponding author），e-mail：wang1989xiaoxing@163.com

2014-11-25）