microRNAs与结直肠癌

谢学成 邱海 综述 覃宇周审校

作者单位：530021 南宁△广西医科大学附属肿瘤医院胃肠外科；广西医科大学研究生学院

综述

microRNAs与结直肠癌

谢学成 邱海 综述 覃宇周△审校

作者单位：530021 南宁△广西医科大学附属肿瘤医院胃肠外科；广西医科大学研究生学院

microRNAs（miRNAs）是一类长度为18~24 nt的内源性非编码单链RNA，研究证实miRNAs的表达失调与多种类型肿瘤的发生、发展及预后密切相关，其中在结直肠癌（colorectal cancer，CRC）中表现尤为突出。本文就miRNAs作为生物标志物与CRC诊断、预后评估、疗效评价及新治疗靶点等进展作一综述。

结肠肿瘤；直肠肿瘤；microRNAs；生物标志物

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是世界上第四大常见癌症相关死亡原因［1］。目前CRC的治疗已取得了较大进展，但疗效仍未十分满意，因此识别新的生物标志物尤为重要。microRNAs（miRNAs）是具有调控基因表达功能的微小（长度为18～24 nt）非编码RNA。研究发现miRNAs具有癌基因或抑癌基因作用，在肿瘤生物学过程中，包括肿瘤形成、进展、侵袭、转移等均发挥重要作用［2］，可能成为CRC新的诊断和预后评估生物标志物［3］。本文将简要阐述miRNAs在CRC的表达及其相关靶基因，并讨论miRNAs作为生物标志物在CRC诊断、预后评估、疗效评价中的作用及其作为新治疗靶点的前景，以期阐明miRNAs与CRC的关联，指导CRC早期诊断及治疗。

1 miRNAs的生成、功能及作用机制

miRNAs的合成过程较复杂。最初，miRNA在细胞核内通过RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ转录成初级miRNA（primiRNA），随后pri-miRNA在核酸酶Drosha和其他辅助因子DGCR8/Pasha的作用下剪切成约70 nt、具有茎环结构的前体miRNA（pre-miRNA），它从细胞核运输到细胞质且被专一的核糖核酸内切酶（Dicer酶）装饰成约22 nt、不成熟的双链miRNA［4］。最终，pre-miRNA中的一条链被降解，而另一条链则变为成熟且具有功能的miRNA。

在各类小分子RNA中，miRNAs具有最广泛的基因调节功能，通常一种miRNA可以调控多种mRNAs靶点，而一种mRNA亦可受多种miRNAs共同作用，人类约30%的蛋白质编码基因受到miRNAs调控［5］。miRNAs通过细胞内复杂网络状调控体系参与调节细胞周期、凋亡、分化、发育、代谢及免疫调控等重要的生物学过程，在肿瘤的发生、发展中起着关键的癌基因或致癌基因作用［2］。

成熟的miRNAs主要以RISC复合体形式结合于靶基因mRNA而发挥基因表达负性调控作用［6］。主要有两种机制：⑴在植物中，如果miRNA与靶基因mRNA完全互补或几乎完全互补，miRNA可引导具有核酸内切酶活性的阿格蛋白-2（Ago-2）对靶基因mRNA进行特异性切割。⑵在人体中，miRNA主要通过与靶基因mRNA的3′端非编码区（3′UTR）不完全互补结合抑制mRNA的翻译。

2 miRNAs在CRC中的表达及其靶基因

近年来，许多基于CRC组织的miRNAs表达谱及相关研究，试图明确其在CRC发生、发展中的作用（见表1）。Michael等［7］报道相对正常组织，miR-143和miR-145在CRC组织中表达降低（P＜0.05）。Chen等［8］通过基因芯片和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）发现41个miRNAs的表达上调（SAM＞2），31个miRNAs的表达下降（SAM＜-2），并验证miR-143可通过抑制Kras基因翻译而抑制结直肠癌细胞生长。Nagel等［9］研究发现miR-135a在结直肠腺瘤和癌中高表达（P＜0.001，P=0.02），并可作用于APC基因的3′端非编码区抑制其表达，诱导其下游Wnt信号通路活性。Liu等［10］发现miR-137在结直肠癌中表达下调，通过荧光素酶报告系统确认miR-137直接作用于Cdc42 3′端非编码区抑制其活性，增强miR-137的表达可减少Cdc42蛋白表达水平（P=0.013），且在抑制结直肠癌细胞增殖、侵袭方面与敲除Cdc42作用相似。

Reid等［11］使用包含621个人类miRNAs探针的微阵列及qRT-PCR测定40例CRC和相应正常组织中的miRNAs表达谱，发现共有23个miRNAs在CRC组织中差异表达（P＜0.05），其中miR-31的表达水平与CA199呈正相关（r=0.39，P=0.018），miR-1可以作为肿瘤抑制因子直接下调癌基因METmRNA和蛋白的表达水平（P均＜0.05）。Ng等［12］研究表明在结直肠癌中miR-143的表达下降水平最显著（P＜0.001），并靶向作用于DNA甲基转移酶（DNMT）3A而抑制癌细胞生长（P均＜0.05）。越来越多的研究［13～20］证明miRNA在结直肠癌中差异表达，且通过作用于相关靶点起着癌基因或者抑癌基因的作用。

表1 microRNAs在CRC中的差异表达情况、意义及其相关靶基因

（续表）

3 miRNAs作为诊断CRC的标志物

结肠镜检查和粪便隐血试验（fecaloccultblood test，FOBT）是CRC主要的两种筛查方法。结肠镜检查是CRC检查的金标准，可在检查过程中摘除癌前息肉，但该法操作复杂，具有侵入性，费用较高；FOBT是早期发现结肠癌且使用较为广泛的方法，但敏感性和特异性均较低，因此亟待探寻新的筛查方法及诊断标志物，以更好地对患者进行早期个体化治疗。

循环miRNAs可在血清或血浆中检测到，在血浆样品中稳定存在。Ng等［21］发现5个miRNAs在CRC患者血浆中高表达，其中miR-17-3p和miR-92差异具有统计学意义（P＜0.001）。进一步研究发现，miR-92能够产生88.5%的ROC面积，在相对RNU6B核内小RNA表达的临界值为240时，敏感性为89.0%，特异性为70.0%。Wang等［22］发现，miR-601和miR-760在CRC和高危腺瘤血浆中的表达水平较正常对照组显著下降（P=0.002，P＜0.001），可能成为早期诊断CRC的新标志物，敏感性分别为83.3%和72.1%，特异性分别为69.1%和62.1%。有研究［23］报道循环血浆中的miR-378是CRC可靠的早期诊断标志物，且不受血浆样本中血红蛋白水平差异的影响。

Koga等［24］通过对比197例CRC患者和119名健康者，证实了从粪便分离的结肠癌细胞中分析miRNAs的表达可能为CRC有效的筛查方法，联合检测miR-17-92群、miR-21以及miR-135的表达水平，其在CRC患者中的综合灵敏性为74.1%，在健康者中的综合特异性为79.0%。Kalimutho等［14］发现在28例CRC粪便样本中有21例（75%）miR-34b/c的启动子甲基化阳性，在12例高度异型增生组粪便样本中有2例（16.7%）miR-34b/c的启动子甲基化阳性，而在39名健康组粪便样本中只有5例（13%）阳性，提示在粪便分离的DNA中检测miRNAs甲基化水平可能成为CRC的一种筛查方法。在粪便中检测miRNAs诊断CRC为一种非侵入性方法，且miRNAs在粪便样本中大量存在，检测方便，具有可重复性。此外结肠黏膜细胞不断地从肠道和肿瘤组织处脱落，可能携带重要的基因和表观遗传信息。但是在粪便中检测miRNAs的表达或甲基化水平是否为CRC有效的筛查方法，单独还是联合FOBT检测等问题还需进一步验证。

4 miRNAs作为CRC预后评估的标志物

越来越多的证据表明，miRNAs生物标志物的使用可以细化CRC患者预后的评估，改善患者个体化治疗方案。其中，miR-21是所有在CRC表达失调的miRNAs中研究最多的miRNA之一。Schetter等［25］报道miR-21的表达升高与CRC预后密切相关。Xia等［26］通过纳入7个研究共1 174例患者进行Meta分析，证明了Ⅲ期或Ⅳ期CRC患者中miR-21的高表达提示较差的总生存率（HR=2.32；95%CI：1.82～2.97，P＜0.001）。除了miR-21，其他的miRNAs也表明与肿瘤生长、转移及患者的生存相关。Qian等［27］报道miR-16低表达组较高表达组的5年生存率差（31.2%vs 58.3%；P=0.0012），可作为CRC一个独立的预后因素（HR=1.67；95%CI：1.22～2.54；P=0.018）。Li等［17］发现miR-429的表达与CRC患者肿瘤大小、淋巴结转移及预后不良相关，进一步研究发现miR-429过度表达可通过直接作用于靶基因SOX2而抑制肿瘤细胞凋亡。Davalos等［19］研究发现miR-200家族，尤其是miR-200c在结直肠癌中可通过作用靶点转录抑制因子ZEB1抑制肿瘤细胞转移，miR-200c的表达水平降低提示预后不良。

5 miRNAs作为CRC疗效评价的标志物

临床上常通过检测CRC患者Kras基因突变状态以评估患者是否受益于西妥昔单抗治疗。miRNAs作为生物标志物在筛选适合的患者及疗效评价中也可能起重要作用。Ragusa等［28］发现miR-17的表达上调可作为西妥昔单抗耐药的标志物。Della等［29］研究发现在局部进展期直肠癌应用新辅助放化疗后，有13种miRNAs的表达与病理完全缓解明显相关，并认为这些miRNAs可能为直肠癌患者预测新辅助放化疗反应的标志物。Qian等［18］研究发现，miR-143过表达可直接作用靶标胰岛素样生长因子1受体（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF-1R），提高IGF-1R依赖的CRC细胞对奥沙利铂（oxaliplatin，L-OHP）的敏感性。最近研究［30］显示，循环血浆中miRNAs（miR-20a、miR-130、miR-145、miR-216及miR-372）的表达水平可预测化疗疗效，进一步支持了miRNAs作为疗效评价生物标志物的可能性。

6 miRNAs作为CRC新治疗靶点的前景

从临床的角度看，许多miRNAs的失调是CRC重要的诊断和预后评估因素，miRNAs有望成为治疗CRC的一种新方法。临床前模型已验证了两种常规的策略，即抑制作为致癌基因的miRNAs和恢复miRNAs的肿瘤抑制功能。第一种，研究人员在活体小鼠中通过反义寡核苷酸技术对目标miRNAs进行直接抑制。有研究［31］发现，miR-21拮抗剂不仅可以通过沉默致癌因子miR-21产生抗肿瘤效应，而且可以抑制与血管生成相关的致癌因子miR-30的表达而产生协同作用。第二种，恢复miRNAs包括重新合成miRNA模拟物或者表达能产生miRNA的载体。该策略已在临床前的小鼠模型中看到了希望，在CRC模型中，重新合成miR-145和miR-33a可以产生抗肿瘤效应［32］。

7 结语

综上，以miRNAs为基础指导CRC诊断、预后评估、疗效评价及新治疗靶点具有较大的发展潜力，但目前大多数有关miRNAs与CRC的研究均为回顾性的历史队列研究，两者间的相关性，还需大规模、多中心的前瞻性研究验证。另外，目前尚缺乏统一的miRNAs检测方法及有效的传递机制，CRC中最好的miRNA靶点也还未确定。今后还需进行长期深入研究，以期阐明miRNAs与CRC的关联，早日应用miRNAs为治愈CRC提供新策略。

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［2014-02-27收稿］［2014-08-12修回］［编辑 罗惠予］

R 735.3+5、735.3+7

A

1674-5671（2014）03-05

10.3969/j.issn.1674-5671.2014.03.21

广西教育厅科研基金资助项目（201012MS038）

覃宇周。E-mail：qyz402@126.com