微小核糖核酸21与肺癌的研究进展

陈少婷 综述，陈发林 审校(.福建中医药大学研究生院,福州 350000;.福建省立医院检验科，福州 350000)



微小核糖核酸21与肺癌的研究进展

陈少婷1综述，陈发林2审校(1.福建中医药大学研究生院,福州 350000;2.福建省立医院检验科，福州 350000)

microRNA； 肺癌； 调控机制； 临床运用

多年来肺癌一直是医学研究的难题，其发病率及病死率居高不下。目前，尽管手术切除、放疗以及辅助化疗等医疗技术的不断提高,然而小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)患者的5年生存率分别只有6%和17%[1]。提高肺癌患者生存率和生存质量是当前研究的目的。微小核糖核酸(microRNA)作为一种重要的生物分子，几乎参与所有细胞生物学过程,包括个体发育、细胞分化、增殖、凋亡等[2]。随着 microRNA 表达谱研究的深入，发现其与肿瘤的发生、发展存在密切的关系。作为 microRNA家族的重要成员之一，microRNA 21与肺癌的关系逐渐引起学者的关注。现对 microRNA 21在肺癌中的调控机制及其临床应用价值的研究进展作一综述。

1 microRNA 21简介

microRNA是一种长度约为22个核苷酸的内源性非编码的小分子核糖核酸,其通过部分或完全结合目标mRNA的3′端非翻译区，抑制mRNA翻译或降解靶mRNA,从而抑制转录后的基因表达，表明microRNA可影响多种生理学、病理学过程。有研究报道，人类超过半数microRNA位于肿瘤相关的基因区域或脆性位点，具有明显的肿瘤组织特异性与表达稳定性，参与了包括肺癌在内的多种恶性肿瘤的发生、发展过程[3]。microRNA 21的基因位于蛋白质基因间隔区，定位于17q23.2染色体上，存在一个常见的断裂位点FRA17B上，这一区域常在肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤中出现扩增，是由72个核苷酸的茎环结构前体剪切加工成熟的、具有自主转录单位的microRNA[4]。microRNA 21与多数 microRNA的不同点在于拥有自己独立的启动子，表达不受重叠蛋白编码基因启动子调控，这也提示microR 21在基因表达调节中可能起着重要作用。全基因组microRNA表达谱研究表明，与相应的邻近正常组织相比，多种恶性肿瘤组织都出现了显著的microRNA 21高表达，显示其与肿瘤的发生、发展密切相关。

2 microR 21在肺癌中的调控机制

由于miRNA与靶mRNA 3′-UTR结合位点无需完全配对，因此通常一个miRNA有多种靶基因。目前，基因分析系统预测出PTEN、PDCD4、MTAP、maspin、SOX5等多个因子的mRNA 3′-UTR含有microRNA 21结合位点，是microRNA 21的靶基因。在这些靶基因中，相当一部分具有抑制肿瘤细胞增殖、浸润的作用。microRNA 21可通过作用于靶基因，参与信号传递，进而影响肿瘤的发生和发展，发挥着类似于原癌基因或抑癌基因的功能。

其中，PDCD4在多项研究中被证实是microRNA 21作用于肺癌的靶基因。PDCD4能作用于真核细胞启动因子A4，从而抑制蛋白合成，能阻断AP-1依赖性启动子，同时PDCD4能被Ark磷酸化抑制，是一个重要的抑癌基因。PDCD4在肺癌组织中的缺失率可达83%，与肿瘤的恶性程度、TNM分期以及预后具有显著的相关性[5]。Matsushima[6]认为，肺癌中高表达的miRNA 21对肺癌预后的影响是通过对PDCD4转录后水平的降解来实现。兰海和林丛尧[7]通过实验研究表明，microRNA 21高表达是NSCLC发生的一个重要致癌基因，其癌基因功能的实现主要通过抑制抑癌基因PDCD4。同时研究还显示，抑制PDCD4的表达并不能完全抵消抑制microRNA 21引起的细胞凋亡，说明microRNA 21可能还通过其他靶基因来调控细胞凋亡。Zhang等[8]在研究中发现，晚期NSCLC患者的肿瘤组织中,microRNA 21高表达，其靶基因为张力蛋白同源(PTEN)，是一个具有双特异性磷酸酶活性的抑癌基因，抑制细胞生长或细胞存活,可以负向调节PKB-AKT通路，在NSCLC的转移过程中发挥着重要的作用。Krichvsky和Gabriely[9]表示，microRNA 21在肺腺癌中过表达,其调控抑癌基因TMP1和PTEN，并作用于下游Let-7家族,能够增强肿瘤生长、侵袭、转移能力。

随着序列预测和基因表达调控研究的深入，不仅是下游的靶基因，其上游调控因子及信号通道也相继被发现。有学者研究显示，编码microRNA 21基因的调节区被上游含有2个Stat3结合位点的增强子所调控，预测microRNA 21的信号通道可能为IL-6/Stat3抗凋亡信号通道[10]。此外，骨形态生成蛋白-6(BMP-6)在骨发育中起着重要作用，可通过阻断癌细胞从上皮向间质转移而发挥作用。基因分析系统发现miPPR-21存在激活物为δEF1和c-Fos/c-Jun的E2-BOX和AP-1结合位点。分析证明，BMP-6通过抑制δEF1和c-Fos/c-Jun表达及与miPPR-21上E2-BOX和AP-1结合，间接抑制microRNA 21的表达。骨是肺癌最常见的转移部位，尤其是SCLC和分化较差的NSCLC，发生率在30%～70%。但其与BMP-6的关系还未见报道，有待进一步研究证实。

3 microRNA 21与肺癌的临床应用价值

microRNA在特定组织和特定的发育阶段表达具有组织特异性和时序性，在血清中存在具有稳定性，加之检测无创性、可多次重复进行，提示其将可能成为临床新型生物学指标[11]。microRNA 21在肺癌中表达的异常，对肺癌的诊断、治疗和预后评估具有重要的临床意义。

3.1 microRNA 21与肺癌的诊断 肺癌患者生存率的提高，关键在于及时、有效的诊断。然而，目前临床中缺乏有效的早期诊断方法，且大多数患者在早期无明显症状，待确诊时已发展为中晚期，错过了最佳的治疗时间，降低了患者的生存率。因此，提高准确、有效的诊断方法至关重要。由于在肺癌发生的早期,microRNA的表达谱即可发生改变，所以通过检测无临床症状的高危患者microRNA可达到筛查和早期诊断的目的。microRNA 21在多项研究中被证实在肺癌中过表达，且不受肺癌类型影响。Lodes等[12]表示血清中microRNA的分布对肺癌的早期诊断具有重要作用。Boeri等[13]通过螺旋CT对吸烟人群进行肺癌筛查，发现CT未提示影像学异常时，血浆microRNA早期诊断肺癌的灵敏度为80%，特异度90%；而提示异常时，血浆microRNA诊断肺癌的灵敏度为75%，特异度100%。Wei等[14]通过RT-PCR检测NSCLC患者和健康对照者血浆，表明NSCLC患者microRNA 21的表达显著高于健康对照者(灵敏度为76.2%，特异度70.0%)。该研究提示，microRNA 21可作为NSCLC诊断的特异性标志物。同时，血清检测结果显示microRNA 21与肺癌的TNM分期具有相关性，microRNA 21表达在T3、T4患者高于T1、T2患者，Ⅲ、Ⅳ期患者表达高于Ⅰ、Ⅱ期患者。NSCLC 患者痰液中microRNA 21 的表达上调,检测microRNA 21 表达对NSCLC 诊断的灵敏性和特异性分别为69.66%和100.00%,高于痰细胞学检测[15]。Shen等[16]通过联合检测血浆microRNA 21、microRNA 126、microRNA 210、microRNA-486-5p 水平,发现其区分NSCLC患者和健康对照者的灵敏性和特异性分别为86.22%和96.55%;鉴别Ⅰ期NSCLC 患者中的灵敏性和特异性分别达到73.33%和96.55%。Saito[17]采用RT-PCR对NSCLC患者microRNA 21进行检测，结果显示肺癌越晚期，microR 21的表达水平越高。说明microRNA 21对NSCLC的分期具有临床作用。

3.2 microR-21与肺癌的治疗 microRNA 21与肺癌关系高度相关，可作为肺癌临床治疗的新思路，更多的研究致力探索其在临床治疗中应用的可能性。据相关报道，microRNA 21通过增加肿瘤辐射抗拒性和化疗耐受性而发挥其促癌作用。曾有研究者提出“microRNA的药物基因组学”的概念，认为通过研究microRNA的调控机制，可找出特定的microRNA来指导患者的个体化治疗。有研究表明，无论是否吸烟、EGFR 是否突变，低表达microRNA 21 联合EGFR-TKI 都可诱导肺癌细胞的凋亡，提示microRNA 21可能成为肺癌靶向治疗的有效靶点[18]。Zhu等[19]将转染anti-microRNA 21的细胞注入裸鼠体内，研究结果显示，该组裸鼠的肺部转移灶明显低于转染阴性对照的裸鼠。Meng等[20]研究发现，抑制miRNA 21可以增加肿瘤细胞对吉西他滨的敏感性，认为microRNA可能参与调节癌症对化疗药物的敏感性。Gao等[21]通过增加和降低A549细胞株中microRNA 21的表达发现，增加miRNA 21可促进细胞对铂类药物的耐药性，降低则减弱耐药性。同时也在铂类耐药的患者中发现了microRNA 21的高表达，肺癌患者中microR-21的表达可预测其对铂类化疗的反应。Wei等[14]对晚期NSCLC进行含铂方案化疗后进行疗效评估，结果表明化疗无效的患者，血清microRNA 2l表达明显高于化疗有效的患者。血清microRNA 21在化疗有效的患者与对照者之间差异无统计学意义(P>0.05),提示血清microRNA 21表达可能与NSCLC患者的化疗敏感性有关。

3.3 microRNA 21与肺癌的预后 肺癌的预后直接与患者的生存质量相关，为了避免过分或者不必要治疗，需要对肺癌患者的预后进行科学的评估，针对不同的评估结果采取个性化治疗手段。目前多项研究表明，microRNA 21对肺癌的预后评估具有重要的意义，有望作为肺癌预后判断的指标。刘风林[22]通过回顾性分析Ⅰ期肺癌手术患者标本，发现microRNA 21高表达组中，肺癌复发转移率52.4%,低表达组中，复发转移率为11．1%，2组差异有统计学意义(P<0.05)。生存分析显示microRNA 21高表达组比低表达组患者生存期明显降低。microRNA 21高表达与肺癌复发转移具有密切的关系，microRNA 21表达增高提示肺癌患者预后不良，其可作为肺癌复发转移及预后的重要标志。Wang等[23]研究表明，NSCLS患者血清microRNA 21表达明显升高，其高表达与肿瘤的淋巴结转移、淋巴结分期显著相关。microRNA 21在多种肿瘤中发挥关键性的作用，其高表达与Ⅰ期肺腺癌患者的疾病进展呈正相关，与无复发患者呈负相关，microRNA 21可以作为肺腺癌预后的生物标志物[17]。

4 结 语

microRNA 21与肺癌的关系被逐渐证实，为更好地认识和治疗肺癌提供了新的思路和更广阔的前景，存在重大的临床价值。虽然肺癌与microRNA的相关性研究取得了重大进展，但目前为止，仍然没有任何一种miRNA标志物进入临床阶段。microRNA 21在科研实践中被证实与肺癌的发生、发展密切相关，但仍面临着很多的问题，如microRNA 21调控机制并不十分明确，如何使microRNA 21作为无创的生物学标志物，从而具有更高的灵敏性、特异性和实用性，是否有更快捷易行、经济简便的检测方法，anti-microRNA 21靶向治疗的安全性和可行性问题。尽管如此，随着实验技术的成熟和研究的深入，microRNA 21的相关功能将对肺癌起到重要的作用。

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