駱廣濤，湯為香，裘正軍

胃癌、結腸癌、胰腺癌、食管癌及肝癌等消化系統(tǒng)腫瘤均是臨床上常見的惡性腫瘤。我國常見消化系統(tǒng)腫瘤的整體發(fā)病率和病死率均位居前列，其總體治愈率近年來并未得到顯著提高。消化系統(tǒng)腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)和診斷存在一定難度，其易轉移和預后差等特性仍是現(xiàn)階段需要攻克的難題。microRNAs(miRNAs)是一類長度為18～22個核苷酸的非編碼RNA，通過與靶基因mRNA的3′UTR互補配對誘導靶基因mRNA降解或抑制靶基因mRNA翻譯，在轉錄后水平對靶基因表達進行調控[1]。已經(jīng)證實，miRNA發(fā)生突變、缺失或異常表達與包括惡性腫瘤在內的多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關[2]。2007年，美國俄亥俄州立大學的學者Lee等[3]首次發(fā)現(xiàn)miR-301a在胰腺癌組織中特異性高表達。隨后，人們在結直腸癌、胃癌、肝癌、乳腺癌等惡性腫瘤均發(fā)現(xiàn)了miR-301a的異常表達。近年miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤的作用日趨受到關注，其有望成為消化系統(tǒng)腫瘤治療的標志物和新靶點(圖1)。本文結合相關文獻就miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤的研究進展作一綜述。

圖1 miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤中的功能及靶基因

1 miR-301a的結構特點與功能

miR-301a定位于人類第17號染色體q22-q23.1區(qū)，與編碼絲粒蛋白的SKA2基因的第一個內含子區(qū)域重合[4]，其序列為：5′-CAGUGCAAUAGUAUUGUCAAAGC-3′。miR-301a和miR-130/454/721同屬miR-301家族，具有相同的3′UTR結合種子序列。已有研究證實，miR-301a在多種惡性腫瘤組織中高表達[3,5-7]。Sun等[5]發(fā)現(xiàn)miR-301a在膠質瘤組織中高表達；高表達的miR-301a通過靶向調控ZNRF3進而活化Wnt/β-catenin信號通路，促進腫瘤進展。曾小芳等[6]的研究結果表明miR-301a通過活化PI3K/Akt/mTOR通路促進卵巢癌細胞增殖、侵襲及轉移。Zheng等[7]發(fā)現(xiàn)miR-301a的高表達與乳腺癌患者的不良預后呈正相關。丁洪基等[8]報道了miR-301a在腫瘤微環(huán)境調控中的作用。腫瘤微環(huán)境中的免疫細胞類型多樣、異質性強，并通過分泌多種細胞因子，共同形成了抑制性的腫瘤免疫微環(huán)境。Li等[9]通過基因編輯技術建立miRNA-301a敲除小鼠模型，發(fā)現(xiàn)miR-301a缺失可通過負向調節(jié)其下游靶基因RUNX3，促進腫瘤微環(huán)境中浸潤性T細胞的募集，增強機體抗腫瘤免疫反應，進而抑制肺癌的發(fā)生、發(fā)展。上述研究結果表明，miR-301a可通過調控特定靶點及相關信號通路并“馴化”微環(huán)境的免疫細胞，重塑腫瘤微環(huán)境，促進腫瘤進展。

2 miR-301a與消化系統(tǒng)腫瘤

2.1 miR-301a與胰腺癌胰腺癌是一種預后極差的消化系統(tǒng)腫瘤，5年總生存率僅為9%[10]。胰腺癌起病隱匿，患者在就診時往往已處于局部晚期或已發(fā)生遠處轉移。Lee等[3]首先發(fā)現(xiàn)miR-301a在胰腺癌組織中特異性高表達(上調34.2倍)。Xia等[11]研究結果亦表明miR-301a在胰腺癌組織中高表達；此外，miR-301a高表達與胰腺癌患者不良預后呈正相關。miR-301a可通過靶向調控TGF-β信號通路的核心信號轉導分子Smad4增強胰腺癌侵襲、轉移及克隆形成能力[11]。Hu等[12]報道SOCS5是miR-301a的下游靶基因，也是miR-301a在胰腺癌侵襲轉移調控中的功能性靶基因。Xia等發(fā)現(xiàn)miR-301a對胰腺癌細胞增殖能力無明顯影響，這與Chen等[13]研究結果不一致，即miR-301a通過抑制Bim等的表達，促進胰腺癌細胞增殖。兩種研究結果的不同可能與采用不同胰腺癌細胞系及實驗方法有關。Pandit等[14]的體內實驗結果亦證實miR-301a促進腫瘤生長。

胰腺癌細胞存在多種上游因子參與對miR-301a的表達調控。Lu等[15]報道m(xù)iR-301a與NF-κB的正反饋調控環(huán)路：miR-301a靶向調控NF-κB抑制因子NKRF，緩解NKRF對NF-κB活性的抑制，導致NF-κB入核并激活下游靶基因；另一方面，miR-301a的啟動子區(qū)域存在NF-κB結合位點，活化的NF-κB入核后促進胰腺癌細胞miR-301a的轉錄表達，進而形成miR-301a/NKRF/NF-κB正反饋環(huán)路。已經(jīng)證實，胰腺癌是一種典型的乏氧性腫瘤。在低氧條件下miR-301a在胰腺癌細胞中表達上調。Zhang等[16]使用siRNA干擾技術下調低氧誘導因子HIF-1α/HIF-2α后，miR-301a表達降低，HIF-2α被敲低后miR-301a表達下降更為明顯。胰腺癌細胞中HIF-2α可能是通過直接結合miR-301a啟動子區(qū)促進miR-301a表達。此外，低氧條件下miR-301a通過靶向調控TP63促進胰腺癌上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)、侵襲轉移及化療耐藥[16-18]。Zhang等[16]的實驗結果亦證實胰腺癌中存在HIF-1α與miR-301a正反饋調控環(huán)路：低氧條件下敲低HIF-1α后，miR-301a表達降低；上調miR-301a表達后HIF-1α蛋白累積明顯增加，而使用CRISPR/Cas9技術敲除miR-301a后HIF-1α蛋白累積明顯減少。

外泌體作為信息傳遞的重要媒介，可通過其內部富集的miRNAs調控腫瘤的進展[19]。Wang等[20]發(fā)現(xiàn)低氧條件下胰腺癌細胞分泌的外泌體數(shù)量明顯增加。進一步研究發(fā)現(xiàn)低氧來源的外泌體miR-301a可通過激活PTEN/PI3Kγ信號途徑誘導巨噬細胞發(fā)生M2型極化，進而促進胰腺癌EMT及侵襲轉移。胰腺癌患者血漿外泌體miR-301a表達水平比健康人顯著升高，并與胰腺癌浸潤深度、淋巴結轉移和不良預后呈正相關[20]。綜上，外泌體miR-301a的表達水平可成為早期胰腺癌潛在的非侵入性診斷和篩查工具。

2.2 miR-301a與胃癌胃癌是全球范圍內第五大常見惡性腫瘤，東亞地區(qū)中國、日本、韓國均為胃癌高發(fā)國家。Lai等[21]在分析胃癌細胞miR-130b與RUNX3的靶向調控關系時，發(fā)現(xiàn)miR-130b同族的miR-301a與RUNX3的表達呈負相關。Wang等[22]的實驗結果證實miR-301a在胃癌組織中的表達水平高于癌旁組織；此外，miR-301a在胃癌細胞株中的表達水平顯著高于永生化胃黏膜GES-1細胞株。實驗進一步發(fā)現(xiàn)miR-301a通過調控下游靶基因RUNX3促進胃癌細胞的增殖和侵襲轉移。Dou等[23]的實驗結果證實miR-301a通過靶向調控TP53INP1促進胃癌進展。miR-301a可靶向調控NF-κB的抑制因子NKRF，促進NF-κB入核[24]。此外，miR-301a高表達預示胃癌患者預后較差[25]。

低氧微環(huán)境可促進胃癌細胞分泌富含miR-301a的外泌體[26]。Xia等[26]發(fā)現(xiàn)這些富集了miR-301a的外泌體在胃癌細胞間傳遞，通過靶向抑制脯氨酸羥化酶PHD3促進HIF-1α蛋白累積，進而促進胃癌EMT和侵襲轉移。染色質免疫共沉淀結果表明HIF-1α蛋白可直接與miR-301a的啟動子區(qū)結合促進miR-301a的表達。此外，胃癌患者外周血外泌體miR-301a表達水平與腹膜轉移呈正相關。低氧胃癌細胞來源的外泌體可通過miR-301a-HIF-1α環(huán)路為常氧細胞模擬低氧微環(huán)境，并維持低氧誘導的胃癌細胞EMT和侵襲轉移。

2.3 miR-301a與結直腸癌結直腸癌是一種常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一，其發(fā)病率與病死率呈逐年上升，并有年輕化趨勢[27]。Liu等[28]采用實時定量PCR技術檢測結腸癌組織及結腸癌細胞株中miR-130a/301a/454的表達，發(fā)現(xiàn)結腸癌組織及結腸癌細胞株中miR-301a均高表達。此外，Liu等實驗結果亦證實Smad4是miR-301a在結腸癌細胞增殖和侵襲轉移調控中的功能性靶基因。Zhang等[29]報道m(xù)iR-301a通過調節(jié)轉化生長因子β-II型受體(TGFBR2)的表達促進結腸癌細胞侵襲轉移。TGFBR2作為TGF-β信號通路的核心分子，與配體TGF-β結合后導致自身磷酸化并活化TGF-β信號通路。另外一項結腸癌的研究結果證實miR-301a可通過靶向調控DLC-1和RUNX3等抑癌基因，促進結腸癌細胞增殖及侵襲轉移[30]。

已有實驗證實，慢性炎癥與結腸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關[31]。在炎癥性腸病惡變?yōu)檠装Y相關性結腸癌(colitis-associated cancer)的過程中，慢性炎癥可以加速腫瘤的進展和轉移。NF-κB作為炎癥反應及免疫反應的重要調控分子，其與miR-301a的正反饋調控環(huán)路提示miR-301a可能通過調控NF-κB促進炎癥反應[15]。Ma等[32]通過構建促炎劑硫酸葡聚糖鈉(DSS)誘導的小鼠慢性結腸炎-結腸癌模型，發(fā)現(xiàn)miRNA-301a敲除小鼠(miR-301a-/-;KrasLA2mice)形成結腸癌的比例比野生型小鼠顯著降低；實驗進一步發(fā)現(xiàn)miR-301a通過活化NF-κB等炎癥相關信號通路促進結腸炎加速發(fā)展為結腸癌。He等[33]的研究結果進一步證實了上述結論?；顒悠谘装Y性腸病患者腸道上皮細胞中miR-301a的表達水平升高；動物模型發(fā)現(xiàn)miR-301a通過靶向調控BTG1的表達，降低腸道上皮的完整性并加重小鼠結腸炎癥，加速結腸癌的發(fā)生[33]。綜上，miR-301a在炎癥與腫瘤之間發(fā)揮橋梁作用，其介導的炎癥相關信號通路可能在結腸癌的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

2.4 miR-301a與其他消化系統(tǒng)腫瘤食管癌是常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一。放療作為局部晚期食管癌患者的主要治療手段，可提高腫瘤局控率和患者生存時間。目前有部分食管癌患者對放療不敏感，導致治療效果欠佳。Zhang等[34]采用實時定量PCR技術檢測47例食管癌組織及癌旁組織中miR-301a的表達，結果表明食管癌組織miR-301a的表達水平高于癌旁組織(上調3倍)。通過測定并比較食管癌組織中miR-301a的表達水平與臨床病理特征后發(fā)現(xiàn)，miR-301a的表達水平與腫瘤大小及臨床分期密切相關。實驗結果進一步證實miR-301a可通過靶向調控PTEN，活化PI3K/Akt信號通路，促進食管癌細胞的增殖。Su等[35]的實驗結果發(fā)現(xiàn)包括miR-301a在內的多種miRNAs與食管癌放療敏感性關系密切；miR-301a通過靶向Wnt1調控Wnt/β-catenin通路增強食管癌細胞放療敏感性。然而Su等[36]結果表明miR-301a抑制食管癌KYSE-150放療抵抗細胞株(KYSE-150R)增殖和遷移能力，這與之前報道的miR-301a在食管癌細胞中的功能不一致?？赡芘cSu等采用的食管癌KYSE-150細胞株特殊的遺傳背景有關。

Zhou等[37]檢測并比較分析25例原發(fā)性肝癌組織及其癌旁組織中miR-301a的表達差異，發(fā)現(xiàn)miR-301a在原發(fā)性肝癌組織中高表達，提示miR-301a在肝癌中可能發(fā)揮促癌作用。在肝癌細胞HepG2抑制miR-301a表達后，HepG2細胞的增殖和遷移侵襲能力降低。Zhou等進一步通過雙熒光素酶報告實驗證實Gax基因是miR-301a下游靶基因，miR-301a通過靶向調控Gax基因提高NF-κB的表達及轉錄活性；miR-301a、Gax及NF-κB三者可能共同參與調控肝癌細胞的生物學行為。Dong等[38]發(fā)現(xiàn)低氧條件下肝癌Huh7和Hep3B細胞株中miR-301a表達升高；此外，miR-301a通過靶向調控IRF-1促進腫瘤細胞的增殖，并抑制細胞凋亡。Dong等[38]進一步分析了20例肝癌患者的生存曲線，發(fā)現(xiàn)miR-301a高表達患者(9例)與miR-301a低表達患者(11例)的2年總生存期差異無顯著性，作者猜測可能與樣本量較小有關。

3 結語

作為近年來新發(fā)現(xiàn)的miRNA，miR-301a通過調控PTEN、Smad4、TP63等下游靶基因，影響消化系統(tǒng)腫瘤細胞的增殖、侵襲遷移和放化療抵抗(表1)。此外，越來越多的實驗證據(jù)亦表明miR-301a參與炎癥與腫瘤的轉化及腫瘤微環(huán)境的重塑過程。然而人們對miR-301a的認識尚未深入，現(xiàn)列舉一些miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤研究中尚待解決的問題：(1)超過90%的胰腺癌患者均存在KRAS突變[39]。胰腺癌組織中miR-301a的高表達是否由KRAS突變介導的？(2)miR-301a與NF-κB的正反饋調控環(huán)路是否參與慢性胰腺炎至胰腺癌的炎癌轉化過程？(3)外泌體miR-301a是否能通過重塑T細胞、NK細胞等免疫細胞促進腫瘤進展？

表1 miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤中的功能與靶點

消化系統(tǒng)腫瘤中異常表達的miRNAs，為我們進一步探討腫瘤發(fā)病機制并攻克腫瘤開辟了新思路。隨著miR-301a在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究不斷深入，將對消化系統(tǒng)腫瘤的診斷和預后評估產(chǎn)生重要影響，有望促進消化系統(tǒng)惡性腫瘤的個性化診療以及精準醫(yī)療的進步。