李敬华(综述) 王萍玉(审校)
滨州医学院公共卫生与管理学院流行病学教研室 烟台 264003
·综述·
microRNA及SNP在非小细胞肺癌治疗和预后中的作用*
李敬华(综述)王萍玉(审校)
滨州医学院公共卫生与管理学院流行病学教研室烟台264003
MicroRNA;单核苷酸多态性;非小细胞肺癌;治疗;预后
近年来,肺癌发病率和病死率呈逐年递增和年轻化趋势,肺癌已成为世界范围内最具有致命性的恶性肿瘤之一[1]。据统计,2012年全世界肺癌患者高达180万人,占所有肿瘤的13%,每年约有150万人死于肺癌,占所有肿瘤死亡总数的23%[2]。肺癌按生物学行为分为小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)和非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)两种类型。NSCLC是肺癌的主要类型,进一步分为腺癌(adenocarcinoma, ADC)、鳞癌(squamous cell carcinoma, SCC)和大细胞癌(large cell carcinoma, LCC)三种细胞组织类型。尽管NSCLC的手术、放化疗等技术在临床上已取得很大进步,但每年新确诊肺癌患者中有85%是NSCLC患者,并且初次治疗时约有70%是晚期患者,预后差,5年生存率低,且复发率高[3]。因此研究NSCLC的发病机制,寻找精准化的治疗方案,改善预后状况、降低复发率尤为重要。
miRNA是一类具有蛋白翻译调控功能且长度为18~23个碱基,内源性非编码的小分子RNA,参与机体的正常发育及人类多种疾病。近年来,miRNA与NSCLC的关系成为研究的热点,单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)是第三代遗传的标志,对NSCLC相关miRNA基因及其相关SNP进行研究,有利于阐述肺癌的发生、发展机制,明确肺癌的致病机制,更有助于肺癌的精准化诊治,进一步提高患者的生存率。
NSCLC的手术、放化疗等技术在临床上虽已取得很大进步,但NSCLC的不良预后和高复发率仍未得到改善。因此寻找有效治疗NSCLC的新方法迫在眉睫。近年来,随着新的miRNA及其相关SNP的生物功能不断被发现和阐释,也给NSCLC的治疗提供了新的思路和方法。
1.1癌基因和抑癌基因相关miRNA与NSCLC治疗的关系在NSCLC的发生发展过程中,miRNA作为癌基因或抑癌基因参与NSCLC的各个阶段。因此针对NSCLC的治疗可以从抑制癌基因的表达或促进抑癌基因的表达方面进行。研究发现[4],在小鼠中抑制miR-10b的表达可提高Hoxd10的表达水平,有效抑制NSCLC的转移。给小鼠静脉注射反寡义核苷酸,研究显示其相应组织细胞的miR-16、miR-122、miR-192及miR-194的表达均受到明显抑制,这种应用反寡义核苷酸技术治疗肺癌的方法具有高效、特异、持久的特点。最新报道发现[5],将miR-34c-3p的前体转染入NSCLC细胞中,其表达水准明显下调,NSCLC细胞的生长和凋亡受到明显影响。Xi等[6]研究发现Wnt信号通路受miR-487b表达水平的影响,Wnt通路的阻断抑制肿瘤细胞的生长和侵袭,降低NSCLC细胞的体内转移率。Tominaga等[7]发现,miR-100的靶细胞可以下调Slug,抑制上皮细胞表型细胞转化成肺癌细胞。实验证实,在高转移能力的NSCLC A549细胞中,miR-100能够抑制内源性IGF2在其3'端非翻译区(3'-untranslated region,3'TUR) SNP位点的表达,使该基因发挥类似抑癌基因作用,降低了NSCLC的易感性[8]。
1.2miRNA与NSCLC传统治疗的关系化疗治疗是目前NSCLC的主要诊治方法之一,但并未明显提高疗效和改善生存,癌细胞对其药物产生了耐药性是化疗方案失败的主要原因。NSCLC的耐药机制形成很复杂,不仅与药理学机制有关,而且还受细胞相关蛋白及信号通路的影响。增加抑癌miRNA表达和减少致癌miRNA的表达可调节癌变中的生物学特性,突显miRNA在NSCLC治疗中室温作用。有研究发现下调let-7、miR-6以及miR-21的表达,可减弱NSCLC A549细胞系对NSCLC类抗癌药物的耐药性。Feng等[9]研究发现,miR-200 b可以抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡和改变G2/M期细胞周期,并且非正常表达miR-200b还可以促进SPC-A1/DTX肺腺癌细胞逆转。而低表达的miR-200b减弱了多西紫杉醇的敏感性,使NSCLC细胞对多西紫杉醇的耐药性增强。上调miR-200b的靶基因E2F3表达,降低了癌细胞的耐药性。Qiu等[10]研究发现,miR-503在正常A549细胞表达比人肺腺癌耐药株中表达水平高,Bo1-2是miR-503的靶基因,肺癌耐药株对顺铂的敏感性的强弱可通过miR-503调节靶基因改善。因此,可以说明miRNA参与NSCLC化疗耐药性/敏感性的调节,也提示通过对miRNA的处理来调节NSCLC对化疗的耐药问题。
1.3miRNA与NSCLC靶向治疗的关系靶向治疗为NSCLC治疗添加了新的领域,也为NSCLC患者的个性化治疗带来了新的希望。随着分子生物学的发展,分子靶向治疗在临床应用中的地位日益突出,并成为恶性肿瘤治疗的一种新方案,将促使人们开发出更有效和毒性更小的抗NSCLC治疗的药物。一些靶向治疗NSCLC的药物开发和应用技术将会日趋成熟。探索NSCLC有效治疗方法仍是当前NSCLC基础研究领域的当务之急。有研究发现[11],miR-21是肺癌靶向治疗的有效靶点,EGFR-TKI治疗联合miR-21基因剔除可以诱使癌细胞凋亡。Cho等[12]研究发现,肿瘤抑制基因miR-145的修复对EGFR激活突变的腺癌细胞有抑制作用。
NSCLC的恶性程度高,发病隐匿,早期不易发现,预后差,5年生存率低。为了合理有效的治疗,侵袭性的生物学诊断标记物在识别和检测NSCLC的预后或正确定义其临床治疗的有效性方面发挥着重要作用。目前,许多研究发现,miRNA及其SNP与NSCLC的预后密切相关,并且成为NSCLC预后的有效生物学标记物。
2.1不利NSCLC预后的miRAN及SNP2008年,Hu等[13]首次发现miR-196a SNP(rs11614913)位点与NSCLC预后密切相关,携带纯合子CC基因的NSCLC患者个体生存率显著降低,而且该SNP促进miR-196a的表达,影响miR-196a与其靶基因的结合,以上显示,该SNP有望成为新的NSCLC预后标记物。Rotunno等[14]研究了与miRNA生物合成有关基因的12个SNP与肺癌预后的关系,结果显示,RNASEN(Drosha)基因的一个单倍体不仅与肺癌患者的生存期缩短密切相关,而且还发现在ADC患者组织中该单倍体的SNP与RNASEN mRNA 基因的低表达以及已知的与肺癌相关的miRNA(如let-7家族、miR-21、miR-25、miR-126和miR-15a)的表达有关。因此,发生在miRNA生物加工合成过程的遗传变异特异性影响肺癌患者的预后生存率。研究发现,位于XPO5 3'UTR区域的miR-SNP rs11077不仅与NSCLC的化疗敏感性相关,还可以预测NSCLC患者不良临床后果[15]。
2.2有利NSCLC预后的miRAN及SNP2011年,Hu等[16]人再次进行miRNA SNP与NSCLC预后的研究,起初筛选出11个SNP,但验证阶段,仅发现miR-30c-1 rs928508 与NSCLC的预后有关,而且rs928508的GG/AG基因型可以改善早期患者和手术治疗患者的预后。Campayo等[17]研究了miR-SNP与手术切除治疗的NSCLC患者预后之间的关系,发现miR-SNP与术后复发率和复发时间有着密切联系,某些基因可以使术后复发的时间延长,复发率降低,如KRT81 rs3660 CG/CG、XPO5 rs11077 AC/AC等基因型;而且分层分析结果显示,KRT81 rs3660 CG/CG基因型和XPO5 rs11077 AC/AC基因型可以延迟SCC患者的预后复发时间,但在ADC患者中没有发现其有延缓预后复发的作用。总之,miR-SNP有望成为手术切除NSCLC患者临床结果的生物预测标记物。Yoon等[18]研究了手术切除治疗的NSCLC患者预后与7个miRNA的SNP之间的关系,其中5个SNP存在于前体miRNA (rs11614913/ miR-196-a2、rs2910164/miR-146a、rs6505162/ miR-423、rs2289030/ miR-492和rs895819/miR-27a)中,另外2个SNP存在于初级miRNA(rs7372209/miR-26a-1和rs213210/ miR-219-1)中。该研究表明,miR-146a的rs2910164和miR-196-a2 的rs11614913 SNP与被完全切除的NSCLC患者的预后有关,并且SNP位点的突变体显著延长了II、III期患者的预后生存时间。
Pu等[19]研究miRNA相关基因的SNP与I 期和II期NSCLC患者预后的关系发现,FZD4基因的SNP(rs713065)位点的G等位基因可使手术治疗患者的死亡风险明显降低;DROSHA基因的SNP(rs6886834)位点A等位基因的突变可使手术治疗患者和所有患者预后复发率显著增加;FAS基因的SNP(rs2234978)位点的G等位基因可以延长手术治疗患者、手术和化疗联合治疗患者以及所有患者的生存期。FAS基因的SNP是miR-651的结合位点。综上所述,一些miRNA基因的SNP通过改变对其靶基因的调控作用来影响NSCLC的临床效果。
2.3NSCLC预后有争议的miRAN及SNPNSCLC的发生发展过程中,miR-126发挥的作用仍存在争议。Yang等[20]探讨miR-126与NSCLC之间的关系发现,裸鼠模型试验中,过表达的miR-126有抑制肿瘤细胞增殖的作用,而且过表的miR-126会延长NSCLC患者的生存时间。但是实验没有发现该基因的SNP(rs4636297)位点与NSCLC患者的预后之间有联系,而且也没有发现其在变异的3种基因型中的表达存在差异。因此,该研究显示,miR-126在NSCLC的发生发展过程中起肿瘤抑制作用,而且低表达的miR-126是NSCLC的不良预后预测因素。Zhan等[21]研究发现,has-miR-196-a2的SNP (rs11614913)与成熟miRNA表达和功能改变有关,并且将来有可能改善NSCLC患者预后。
miRNA 3'TUR 的SNP不仅与NSCLC的发生发展、诊断和治疗有关联,而且与NSCLC的预后也有着密切的联系。Nelson等[22]探讨let-7靶基因的KRAS-LCS6 3'UTR 的SNP与NSCLC的关系,但研究结果发现,该SNP不仅与KARS突变没有关系,而且与NSCLC的预后生存也没有显著性关联。还有研究发现SET8 3'UTR与miR-502结合位点的突变与肺癌的预后有着密不可分的联系,而且结合区的SNP(rs16917496)位点与NSCLC患者的预后有关联,同时多变量分析发现,携带CC+CT基因型的NSCLC患者的生存期有所延长,但是该SNP位点是否与NSCLC患者的预后有无关联尚未报道,miR-502在肺癌中的整体作用有待进一步研究[23]。
miR-27a是一种癌基因,在NSCLC的发生发展扮演着一个重要的角色,miR-27a的SNP影响has-miR-27a成熟或异常表达,增加了患NSCLC的风险和不良预后的发生率。Xu等[24]研究pre-miR-27a与NSCLC患者的预后关系发现,患者接受以铂为基础的化疗治疗时,pre-miR-27a的SNP (rs895819)位点的等位基因与化疗疗效有关,该SNP的G等位因型不仅显著性降低患者的化疗效果,也显著性增加了NSCLC患者的死亡风险,缩短了患者的生存期。最新研究发现,miR-27a SNP(rs895819)位点的G等位基因增加了患NSCLC的风险性,但没有发现该SNP的等位基因与NSCLC患者的预后有显著性联系[25]。该研究的结论与Xu等[24]研究结果不一致,有待进一步研究。
miRNA是近几年研究的热点,新的miRNA及其相关SNP的生物功能不断被发现和阐释,其在NSCLC表达异常也不断得到证实,并且大量研究已经证实miRNA及其相关SNP在NSCLC的发生发展、诊断、治疗及预后等方面起着重要作用,为研究NSCLC的发病机制,寻找精准化的治疗方案,改善预后状况、降低复发率开辟了一条新的途径,也为药物研发和联合用药等提供了崭新的思路。但至今为止,miRNA及其SNP与肺癌的研究仍处于试验阶段,还有大量工作需要进一步完善。肿瘤二级预防方面,miRNA用于NSCLC早期筛查、诊断、治疗尚未展开。针对不同分期和分型的NSCLC患者以及不同的患者个体,如何采用精准有效的个性化治疗方案有待进一步研究。miRNA在NSCLC中起致癌或抑癌作用,如何设计癌基因的反寡义核苷酸,进而将其安全导入体内并使其高效特异性表达以及免疫排斥等安全性要求仍是我们需要思考的问题。尽管NSCLC有手术、放化疗和靶向治疗的等多种治疗方法,但治疗效果不佳,主要原因是NSCLC抗肿瘤治疗之后产生了耐药性,而且关于耐药分子机制的最新研究还不是很多,仍需要科学家的不懈努力。科学研究发现NSCLC的预后生物学标记物意义重大,但具体结论要应用于临床实践中,仍然需要大量科学、严谨的实验论证。以上问题的研究不仅可以逐步阐明NSCLC的发生发展机制、miRNA及其相关SNP表达调节机制,同时更好地认识miRNA及其SNP在NSCLC的治疗和预后等方面的实际应用价值。
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王萍玉,E-mail: wpingyugirl@163.com
R734.2
B
1001-9510(2016)04-0285-04
2016-03-26)