謝海龍，陳艷華

(南華大學(xué) 1.衡陽(yáng)醫(yī)學(xué)院腫瘤研究所 腫瘤細(xì)胞與分子病理學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2.附屬第二醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，湖南省衡陽(yáng)市 421001)

腫瘤是在機(jī)體自身遺傳因素和外界致瘤因素共同作用下形成的。首先局部組織由于細(xì)胞基因表達(dá)失調(diào)形成生長(zhǎng)不受控制的異常增生，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化后形成惡性腫瘤破壞組織、器官的結(jié)構(gòu)和功能，引起壞死、出血及感染等，最終通過(guò)血液及淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)移形成轉(zhuǎn)移灶，導(dǎo)致多臟器的損害，嚴(yán)重危害身體健康。腫瘤產(chǎn)生的原因十分復(fù)雜，全面系統(tǒng)地闡明腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制將有助于生物醫(yī)藥研究工作者以及臨床專(zhuān)家找到腫瘤形成過(guò)程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，為腫瘤的治療提供理論基礎(chǔ)和更為有效的靶點(diǎn)。

1 腫瘤形成的一般過(guò)程

從單個(gè)基因突變到腫瘤形成需要經(jīng)歷一系列的過(guò)程，一般認(rèn)為某些基因突變是腫瘤的起始。使細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤的誘變劑稱(chēng)為引發(fā)劑(initiators)，在引發(fā)劑及宿主自身遺傳改變的作用下引起某些基因發(fā)生永久改變，并且這些改變會(huì)隨著細(xì)胞分裂而傳遞到子代細(xì)胞中[1]。轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞以不受控制的方式增長(zhǎng)，在此過(guò)程中，基因表型發(fā)生更多變化使細(xì)胞和組織變得無(wú)序。隨著轉(zhuǎn)化細(xì)胞的增多，一些細(xì)胞發(fā)生“去分化”，具備了干細(xì)胞的生物學(xué)特性，被稱(chēng)為腫瘤干細(xì)胞[2]。隨著腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)速率和遷移速率的增加，腫瘤在不斷生長(zhǎng)的過(guò)程中細(xì)胞間的連接減少并變得更為松散。伴隨著浸潤(rùn)深度的增加，腫瘤細(xì)胞逐漸突破基底層，侵入淋巴管及血管進(jìn)入淋巴循環(huán)和血液循環(huán)到達(dá)遠(yuǎn)處器官，在血管生成的作用下形成了新的腫瘤，實(shí)現(xiàn)了腫瘤轉(zhuǎn)移[3]。在分子水平上，脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)、核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)以及蛋白等眾多生物大分子均參與其中。如低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白11(low density lipoprotein receptor-related protein 11,LRP11)在宮頸癌組織中高表達(dá)且與人乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染相關(guān)，其過(guò)表達(dá)可促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖和侵襲[4]。在細(xì)胞水平上，細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞凋亡和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)在此過(guò)程中發(fā)揮重要作用。有研究表明，肌動(dòng)蛋白樣蛋白8(actin like 8,ACTL8)通過(guò)激活EMT過(guò)程促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移[5]。由此可見(jiàn)，腫瘤的發(fā)展是一個(gè)紛繁復(fù)雜的過(guò)程，深入闡明腫瘤發(fā)展的分子機(jī)制對(duì)腫瘤的預(yù)防和治療具有重要意義。

2 miRNA在腫瘤發(fā)展、治療及診斷中的作用

2.1 miRNA調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)展進(jìn)程的分子機(jī)制

小RNA(micro ribonucleic acid，miRNA)是一類(lèi)19～25個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA分子。它可以通過(guò)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex，RISC)結(jié)合到靶mRNA上，并與mRNA序列的3′非編碼區(qū)配對(duì)結(jié)合，引導(dǎo)mRNA降解，抑制靶基因的表達(dá)。miRNA的主要功能是調(diào)節(jié)機(jī)體生長(zhǎng)、發(fā)育、細(xì)胞分化。隨著對(duì)腫瘤分子機(jī)制研究的深入，人們逐漸認(rèn)識(shí)到miRNA參與腫瘤細(xì)胞增殖、分化以及細(xì)胞凋亡，對(duì)腫瘤的形成和發(fā)展具有重要作用[6]。劉倩峰等[7]對(duì)口腔鱗癌的研究表明，miR-365-3p在口腔鱗癌細(xì)胞中的高表達(dá)能下調(diào)CDK-10表達(dá)，抑制細(xì)胞增殖。盡管miRNA是通過(guò)抑制靶基因表達(dá)而發(fā)揮作用的，但是不同miRNA對(duì)腫瘤的作用不盡相同，根據(jù)其作用可以分為抑癌miRNA和致癌miRNA。研究人員對(duì)乳腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，抑癌miRNA(miR-200c、miR-200b-3p和miR-300)的表達(dá)下調(diào)，而致癌miRNA(miR-103/107、miR-10b、miR-221/222和miR-21)表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而激活EMT過(guò)程促進(jìn)乳腺癌的發(fā)展進(jìn)程[8]。作為一種致癌miRNA，miR-21是眾多癌癥中研究最多的miRNA之一。最近的研究證實(shí)，在RAS轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中，miR-21和程序性細(xì)胞死亡蛋白4(programmed cell death protein 4,Pdcd4)介導(dǎo)了一個(gè)新的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)來(lái)控制AP-1的活性；在許多被miR-21下調(diào)的mRNA中存在一些編碼細(xì)胞周期檢查點(diǎn)調(diào)控因子，這表明miR-21在RAS誘導(dǎo)的致癌細(xì)胞增殖中發(fā)揮重要作用[9-10]。

2.2 miRNA在腫瘤治療中的應(yīng)用探索

miRNA可通過(guò)調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)影響腫瘤發(fā)展進(jìn)程，這一特性也促進(jìn)了miRNA在腫瘤治療領(lǐng)域中的研究。miRNA一般在治療方面分為miRNA模擬物和miRNA拮抗劑兩類(lèi)[11]。miRNA模擬物是以化學(xué)合成的方式模擬內(nèi)源性miRNA的小片段RNA，以提升內(nèi)源性miRNA的功能。研究表明，利用納米生物可降解多聚物載體連接miR-26a和miR-122構(gòu)建的載藥系統(tǒng)能明顯抑制肝癌細(xì)胞HepG2的增殖、遷移侵襲以及克隆形成能力，促進(jìn)細(xì)胞凋亡并增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的化療敏感性[12]。miR-101抑制髓細(xì)胞白血病因子-1(myeloid cell leukemia-1,Mcl-1)的表達(dá)不僅降低了肺癌細(xì)胞A549的增殖和遷移，并且促進(jìn)肺癌細(xì)胞對(duì)ABT-737的化療敏感性[13]。雖然miRNA在腫瘤治療中展示出良好的應(yīng)用前景，但是，將miRNA模擬物和抑制劑輸送到特定的靶器官仍然是一個(gè)治療上的挑戰(zhàn)。令人振奮的是，一種基于脂質(zhì)體的miR-34模擬物(MRX34)是首個(gè)進(jìn)入晚期肝癌患者Ⅰ期臨床試驗(yàn)的癌癥靶向miRNA藥物；另外，使用EnGeneIC Delivery Vehicle包裝的miR-16 miRNA模擬物納米顆粒通過(guò)靶向EGFR表達(dá)的癌細(xì)胞也作為復(fù)發(fā)性惡性胸膜間皮瘤和非小細(xì)胞肺癌患者二線或三線治療藥物進(jìn)入了Ⅰ期試驗(yàn)中[14]。隨著靶向載藥系統(tǒng)發(fā)展，筆者相信miRNA做為一種新興的抗腫瘤藥物具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 循環(huán)miRNA在腫瘤診斷中具有廣闊的應(yīng)用前景

腫瘤標(biāo)志物的研究是腫瘤學(xué)研究的重點(diǎn)之一。尋找特異性好、靈敏度高的腫瘤標(biāo)志物不僅對(duì)腫瘤的早期診斷具有重要意義，而且能延長(zhǎng)患者生存時(shí)間。體液中DNA、RNA、蛋白質(zhì)等生物大分子物質(zhì)是腫瘤標(biāo)志物的來(lái)源。例如：血清降鈣素原(serum procalcitonin,PCT)表達(dá)水平可以用于肺腺癌化療后腫瘤轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)[15]。程序性死亡配體-1(programmed death ligand-1,PD-L1)在非小細(xì)胞癌組織中表達(dá)上調(diào)，與非小細(xì)胞癌發(fā)生、不良預(yù)后相關(guān)[16]。在血清、唾液以及尿液等體液中也有miRNA的存在，這種miRNA被稱(chēng)為循環(huán)miRNA，循環(huán)miRNA的來(lái)源主要有3種：①破裂的細(xì)胞或受損的組織被動(dòng)釋放；②經(jīng)由外泌體主動(dòng)分泌；③不被外泌體包裹，而是與RNA結(jié)合蛋白結(jié)合被分泌[17]。有研究顯示,循環(huán)miRNA可作為腫瘤標(biāo)志物用于腫瘤的早期檢測(cè)。結(jié)直腸癌患者血清中miR-21-5p和miR-29-3p，肝癌患者血清中miR-122-5p和miR-223-3p，胰腺癌患者血清中miR-22-3p和miR-196a-5p等均顯示異常表達(dá)，對(duì)這些miRNA進(jìn)一步的評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，血清miRNA有望成為十分有潛力的腫瘤標(biāo)志物[18]。血漿中7個(gè)miRNA(miR-103a-3p、miR-127-3p、miR-151a-5p、miR-17-5p、miR-181a-5p、miR-18a-5p以及miR-18b-5p)的表達(dá)監(jiān)測(cè)在結(jié)直腸癌的診斷中顯示出較高的診斷價(jià)值[19]。此外，循環(huán)miRNA檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)一步促進(jìn)了miRNA在腫瘤診斷中的應(yīng)用。研究者利用短熒光DNA探針與其目標(biāo)miRNA結(jié)合的方式定量分析前列腺癌病人血清中生物標(biāo)志物miR-141的表達(dá)，為前列腺癌的診斷提供幫助[20]。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)在腫瘤分子機(jī)制研究中的應(yīng)用

隨著人類(lèi)基因組計(jì)劃的完成，生命科學(xué)的研究從此進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代?；蚪M、蛋白質(zhì)組等組學(xué)的研究為研究者們提供了海量的數(shù)據(jù)信息，而數(shù)據(jù)庫(kù)也因此孕育而生。數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)無(wú)疑為研究者節(jié)約大量的時(shí)間和費(fèi)用，全世界的研究人員都可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)獲得已公開(kāi)的基因表達(dá)、RNA測(cè)序以及蛋白表達(dá)等相關(guān)信息，使得研究者們可以在前人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步尋找自己感興趣的基因或蛋白，縮小篩選范圍。目前，常用的數(shù)據(jù)庫(kù)包括TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)(The Cancer Genome Atlas，TCGA)、GEO數(shù)據(jù)庫(kù)(Gene Expression Omnibus Database，GEO)和Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)。TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)癌癥基因組計(jì)劃的標(biāo)志，它不僅包括了33種癌癥及正常樣本數(shù)據(jù)，而且涵蓋多組學(xué)數(shù)據(jù)，包括基因表達(dá)數(shù)據(jù)、miRNA表達(dá)數(shù)據(jù)、拷貝數(shù)變異、DNA甲基化等。GEO數(shù)據(jù)庫(kù)是由美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心(National Center for Biotechnology Information Search database，NCBI)建立的基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋基因芯片、二代測(cè)序以及其他高通量測(cè)序數(shù)據(jù)。多數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)合使用可以進(jìn)一步地確定miRNA有效靶點(diǎn)和作用網(wǎng)絡(luò)。Oncomine數(shù)據(jù)庫(kù)是目前世界上最大的癌基因芯片數(shù)據(jù)庫(kù)和綜合數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)之一，它整合了GEO、TCGA和已公開(kāi)的RNA和DNA測(cè)序數(shù)據(jù)，能夠幫助研究者進(jìn)一步篩選靶基因，或預(yù)測(cè)表型。有研究者對(duì)TCGA、GEO、TIMER數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，TRIM44在結(jié)腸癌患者中有明顯的差異表達(dá)并與不良預(yù)后相關(guān)，TRIM44可通過(guò)作用于M0和M2細(xì)胞影響CCL2表達(dá)通路，影響結(jié)腸癌的發(fā)生和發(fā)展[21]。馮嵩崴等[22]利用SEER數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)3 968例行滿(mǎn)意減瘤術(shù)者，采用時(shí)間依賴(lài)的COX回歸分析篩選獨(dú)立預(yù)后因素，并建立預(yù)測(cè)模型，LODDS分級(jí)是行滿(mǎn)意減瘤術(shù)后卵巢癌患者的獨(dú)立預(yù)后因素，LODDS分級(jí)的列線圖在預(yù)測(cè)患者生存率方面更具優(yōu)勢(shì)。Shi等[23]利用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中胰腺癌患者RNA-seq數(shù)據(jù)篩選與預(yù)后相關(guān)的標(biāo)志物，結(jié)果顯示，基于5種miRNA(hsa-miR-203、hsa-miR-424、hsa-miR-1266、hsa-miR-1293以及hsa-miR-4772)構(gòu)建的指標(biāo)能夠有效地預(yù)測(cè)胰腺癌患者生存期，并可作為胰腺癌患者預(yù)后評(píng)估的指標(biāo)。因此，有效利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)有助于研究者從復(fù)雜的基因網(wǎng)絡(luò)中找到與疾病相關(guān)的基因及潛在的調(diào)控方式。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

綜上所述，腫瘤的發(fā)生和發(fā)展歷經(jīng)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程，其分子機(jī)制目前尚不完全清楚。miRNA作為一種基因負(fù)調(diào)控的小分子RNA其作用越來(lái)越引人關(guān)注。大量的研究表明，誘導(dǎo)miRNA的表達(dá)可以通過(guò)抑制特定靶基因表達(dá)進(jìn)而降低腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移能力，延長(zhǎng)個(gè)體生存期?；谶@一特性，miRNA在抗腫瘤治療方面也展示出廣闊的前景?；瘜W(xué)合成miRNA類(lèi)似物以及以miRNA為核心的納米載藥系統(tǒng)在動(dòng)物模型試驗(yàn)中顯示出較好的抗腫瘤效果。另一方面，利用血清等體液樣本檢測(cè)循環(huán)miRNA也在腫瘤早期診斷及預(yù)后評(píng)估方面顯示出較好的應(yīng)用前景。隨著miRNA研究的深入，它在臨床領(lǐng)域中的應(yīng)用也將更加廣泛。數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)為腫瘤研究提供了很大的便利，多組數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)合使用可以有效的篩選與腫瘤相關(guān)的異常表達(dá)基因，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件預(yù)測(cè)可以進(jìn)一步預(yù)測(cè)對(duì)靶基因具有調(diào)控作用的miRNA，極大地縮小了篩選范圍。這不僅為研究者節(jié)約了大量的時(shí)間和費(fèi)用而且有助于研究人員尋找腫瘤的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，推動(dòng)腫瘤的分子機(jī)制研究。