microRNA在胃癌中的研究进展

方 威，刘乃杰，胡国章*

(吉林大学中日联谊医院 1.急救医学科;2.神经外科,吉林 长春130033)

microRNA在胃癌中的研究进展

方 威1，刘乃杰2，胡国章1*

(吉林大学中日联谊医院 1.急救医学科;2.神经外科,吉林 长春130033)

世界卫生组织2012年的一项全球调查显示，胃癌(GC)的发生率世界排名第5，但在恶性肿瘤病死率排名为第3[1]。虽然相对于之前胃癌全球总发病率有所下降，但是胃癌的病例分布主要在发展中国家，胃癌仍是我国最常见的恶性肿瘤之一。胃癌的发病机制复杂，包括遗传、饮食、环境等多种因素，迄今为止，手术仍然是胃癌的主要治疗手段。MicroRNA(miRNA)是一类存在于真核生物体内的非编码内源性小RNA，长度约为21-25nt，结构高度保守，不参与蛋白质的编码，但对真核生物的基因表达起着非常重要的调控作用。越来越多的数据显示，miRNA可作为包括肿瘤在内的机体病理状态的生物标志物，而相关miRNA作为抗击肿瘤的一种靶向分子，为人类研究肿瘤治疗提供了新的思路。miRNA与胃癌的发生以及预后密切相关。下面我们将从miRNA的基本生物学特征，与胃癌发生发展的相关性，几种与胃癌研究密切的miRNA的研究进展几个方面综述如下。

1 microRNA

1.1 miRNA简介

1993年，lee[2]等人在线虫中发现了时间特异性表达的lin-4，同时也是第一个被发现的miRNA，进一步研究发现lin-4与线虫发育密切相关。之后随着对miRNA研究的不断深入，更多的miRNA被发现与研究，迄今为止在生物中被报道的miRNA达8000余种，在人类中约5000余种。据报道在人类中约有30%基因蛋白的表达要受到miRNA的调节。随着microRNA的研究热潮的出现，人们发现miRNA广泛参与到机体的多种生理或病理过程中，如细胞凋亡、细胞增殖、氧化应激等[3]。并广泛参与到肿瘤的发生发展，发挥抑癌基因或促癌基因的作用，如参与到DNA损伤导致肿瘤发生的多种机制、肿瘤的放化疗的耐药性、肿瘤细胞的增殖与凋亡等[4,5]，

1.2 miRNA的生物学特征

miRNA行使基因调控有其独特的方式，主要包括以下几个方面的特性[6-8]：(1)一种miRNA可能同时参与多个靶基因的调控，同时参与多个生理或病理过程中，而不同的miRNA在功能与作用上则会有重叠性；(2)miRNA的表达具有时间特异性与组织特异性，即同一miRNA在生物体内不同的发育阶段或者不同的组织部位中，miRNA的表达谱可能具有差异性。这种差异性的表达分布也侧面反应了组织细胞在行使某些功能的特异性。同时也进一步提示miRNA对基因调控的复杂性和广泛性；(3)miRNA基因序列没有开放阅读框架，不能表达蛋白质，其中大多数基因序列位于基因间区，也可位于内含子上，以单拷贝或多拷贝的基因簇形式存在于基因组中，而非随机排列，这种基因簇的表达往往具有协同性；(4)在多种物种中miRNA的核酸序列具有高度的进化保守性，其中最具典型的是let-7RNA，主要在两侧对称的生物体中广泛存在。miRNA的这种特性进一步提示miRNA在生物体内功能的重要性，也为生物进化的同源性提供了一定的理论依据。

2 miRNAs与胃癌的研究进展

2.1 miR-155与胃癌

miR-155定位在人体21号染色体短臂21位点，由B细胞整合素基因(BIC)的第3个外显子保守区域编码，受到B细胞整合素转录水平和相关的miRNA加工的调控[9]。在人体中miR-155主要表达在胸腺和脾脏，其他组织中少量表达。研究提示miR-155与免疫系统功能相关，高表达miR-155的转基因小鼠可产生淋巴瘤，在多例B淋巴瘤患者中则可发现miR-155表达增高[10]。同时越来越多的研究发现miR-155在胃癌中表达异常，并与胃癌的发生发展有密切联系。Liu[11]选取了20例石蜡固定的胃癌组织，用特定引物通过 PCR方法 检测miR-21、 miR-145 和miR-155的表达情况，结果表明miR-21和 miR-155表达明显上调，而 miR-145表达下降，但是miR-145表达下降没有临床统计意义。Cheng[12]发现miR-155在胃癌细胞系中低表达，而使miR-155转染GC-7901 和MKN-45胃癌细胞，使胃癌细胞高表达miR-155后，结果发现细胞侵袭能力显著增强。用荧光素酶报告基因进一步确定miR-155是通过靶向结合SMAD2基因来发挥抑制肿瘤的作用，并且认为miR-155在胃癌细胞系中的低表达可能是由于DNA甲基化作用导致。Feng[13]等也通过同样的转染实验发现过表达miR-155的MKN-45和BGC-823胃癌细胞中SMAD1、STAT1、CAB39、CXCR4 和 CA9蛋白表达水平上调，推测这些蛋白质其中有可能包含miR-155的靶基因，但是还需要进一步的实验证明。为了进一步明确不同miRNA在胃相关疾病的表达差异，Link[14]分别与胃正常黏膜对比评估了胃窦和胃黏膜从慢性非萎缩性胃炎(CNAG)、萎缩性胃炎(AG)到胃癌的发展过程中miR-21、miR-155和miR-223的表达情况，其中在胃癌组织中miR-21 和 miR-223表达增加，而miR-155的表达量与对照组相比没有统计学意义。另外还发现胃部不同部位同一miRNA、同一miRNA在不同的胃癌发展进程均具有差异性。进一步反应了miR-155在胃癌研究中的复杂性。并且提示我们miRNA可以作为胃癌癌前病变的潜在生物标志物，但是不同部位之间的表达差异因素还需要在研究中加以考虑。

2.2 Let-7与胃癌

Let-7家族，是在线虫中发现的第二个miRNA，同时是第一个在人类中研究的miRNA。Let-7家族成员基因机构序列相似，在功能上也具有重叠性。参与调节细胞生长、分化和粘附作用、基因表达及胚胎的生长发育等过程[15]。同时大量研究提示let-7家族在多种肿瘤中表达下调，具有抑癌基因的作用。Ran[16]通过PCR实验对60例切除的胃癌组织和癌旁正常组织中的miR-let-7a和PKM2的表达情况进行了检测，发现PKM2表达量相对于正常对照组明显升高，miR-let-7a的表达则与之成负相关，在细胞系中也发现同样的结果，进一步的研究证实miR-let-7a通过Myc/hnRNPA1/PKM2途径参与胃癌的发展过程，即miR-let-7a通过下调PKM2的表达抑制了胃癌细胞的增殖与远处转移。HMGA2是一个重要促癌因子，在9例高表达HMGA2的胃癌组织和10例低表达HMGA2的胃癌组织中检测let-7 miRNA 家族成员的表达情况发现，与HMGA2高表达组相比，let-7a、let-7b和let-7c在HMGA2低表达组表达显著增高(P<0.05)。认为let-7a、 let-7b和let-7c有可能是通过负性调节HMGA2的表达，从而抑制胃癌的发生发展[17]。

2.3 miR-224与胃癌

目前，miR-224在多种肿瘤中得到广泛研究，多种研究认为miR-224在不同肿瘤中既可以表现出抑癌基因作用也可以表现出癌基因的作用，并影响着肿瘤对放化疗的敏感性[18-21]。在胃癌中miR-224多为表达上调，发挥致癌基因的作用。Liu[22]等在三种胃癌细胞株(SGC-7901、MGC80-3、MKN45)中研究发现，与正常胃黏膜上皮细胞相比，Raf 激酶抑制蛋白(Raf kinase Inhibitor Protein，RKIP)表达水平显著下调，通过转染实验构建高表达RKIP的胃癌细胞，研究发现高表达RKIP的胃癌细胞则能够逆转胃癌细胞的高增殖、侵袭能力。进一步研究发现miR-224通过靶向负性调节RKIP表达，促进胃癌的发生发展。利用同样原理，毛盛勋等[23]构建了转染 miR-224 的SGC7901 胃癌细胞，发现低表达miR-224后的胃癌细胞凋亡能力增加，与Liu的研究相一致。另外毛等人还检测了120例胃癌及癌旁正常组织中miR-224的表达情况，发现癌组织相比于癌旁正常组织，miR-224表达水平增高。将低表达miR-224的胃癌细胞接种于裸鼠皮下，发现与对照组相比，该组的肿瘤体积明显较小。进一步的研究提示miR-224 可能是通过调节 BCL-2 的表达影响细胞凋亡，但还需进一步验证。有研究[24]也发现miR-224在胃癌组织以及胃癌细胞系中高表达，并与胃癌的生存期具有相关性，进一步研究认为miR-224是通过靶向调节mTOR进一步影响胃癌细胞下游的增殖及凋亡信号从而促进胃癌细胞增殖和转移，抑制胃癌细胞凋亡。

近年来，多数研究认为miRNA具有成为预测肿瘤生长及预后的潜在生物学标志物。Smid D[25]等人选择了54名接受5-氟尿嘧啶(5-FU)或5-FU联合铂类衍生物的姑息化疗方案的胃癌患者，并检测其中的29种miRNA，研究发现miR-150、miR-342-3p、miR-181b、miR-221和miR-224的高表达和低水平的miR-520h与更短的肿瘤进展相关，而高水平的miR-150、miR-224、miR-192、miR-375和miR-342-3p则与更短的总生存期相关。因此该研究提示我们检测相关miRNA的表达水平可为胃癌患者接受姑息治疗的有效性提供一定的预测价值。

[1]Torre LA,Bray F,Siegel RL,et al.Global cancer statistics,2012[J].CA Cancer J Clin,2015,65(2):87.

[2]Lee RC,Feinbaum RL,Ambros V.The C.elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14[J].Cell,1993,75(5):843.

[3]Budhu A,Ji J,Wang XW.The clinical potential of microRNAs[J].J Hematol Oncol,2010,3(37):1.

[4]He M,Zhou W,Li C,et al.MicroRNAs,DNA Damage Response,and Cancer Treatment[J].Int J Mol Sci,2016,17(12):E2087.

[5]Lages E,Ipas H,Guttin A,et al.MicroRNAs:molecular features and role in cancer[J].Front Biosci (Landmark Ed),2012,17(6):2508.

[6]Vasudevan S,Tong Y,Steitz JA.Switching from repression to activation:microRNAs can up-regulate translation[J].Science,2007,318(5858):1931.

[7]Sonkoly E,Pivarcsi A.Advances in microRNAs:implications for immunity and inflammatory diseases[J].J Cell Mol Med,2009,13(1):24.

[8]Lagos-Quintana M,Rauhut R,Lendeckel W,et al.Identification of novel genes coding for small expressed RNAs[J].Science,2001,294(5543):853.

[9]Wan J,Xia L,Xu W,et al.Expression and Function of miR-155 in Diseases of the Gastrointestinal Tract[J].Int J Mol Sci,2016,17(5):709.

[10]Mashima R.Physiological roles of miR-155[J].Immunology,2015,145(3):323.

[11]Liu L,Chen Q,Lai R,et al.Elevated expression of mature miR-21 and miR-155 in cancerous gastric tissues from Chinese patients with gastric cancer[J].J Biomed Res,2010,24(3):187.

[12]Li CL,Nie H,Wang M,et al.microRNA-155 is downregulated in gastric cancer cells and involved in cell metastasis[J].Oncol Rep,2012,27(6):1960.

[13]Feng JA.Target research on tumor biology characteristics of mir-155-5p regulation on gastric cancer cell[J].Pak J Pharm Sci,2016,29(2 Suppl):711.

[14]Link A,Schirrmeister W,Langner C,et al.Differential expression of microRNAs in preneoplastic gastric mucosa[J].Sci Rep,2015,5(2):8270.

[15]Shamsuzzama,Kumar L,Haque R,et al.Role of MicroRNA Let-7 in Modulating Multifactorial Aspect of Neurodegenerative Diseases:an Overview[J].Mol Neurobiol,2016,53(5):2787.

[16]Tang R,Yang C,Ma X,et al.MiR-let-7a inhibits cell proliferation,migration,and invasion by down-regulating PKM2 in gastric cancer[J].Oncotarget,2016,7(5):5972.

[17]Motoyama K,Inoue H,Nakamura Y,et al.Clinical significance of high mobility group A2 in human gastric cancer and its relationship to let-7 microRNA family[J].Clin Cancer Res,2008,14(8):2334.

[18]Li Q,Ding C,Chen C,et al.miR-224 promotion of cell migration and invasion by targeting Homeobox D 10 gene in human hepatocellular carcinoma[J].J Gastroenterol Hepatol,2014,29(4):835.

[19]Ma D,Tao X,Gao F,et al.miR-224 functions as an onco-miRNA in hepatocellular carcinoma cells by activating AKT signaling[J].Oncol Lett,2012,4(3):483.

[20]Lin ZY,Huang YQ,Zhang YQ,et al.MicroRNA-224 inhibits progression of human prostate cancer by downregulating TRIB1[J].Int J Cancer,2014,135(3):541.

[21]Yuan K,Xie K,Fox J,et al.Decreased levels of miR-224 and the passenger strand of miR-221 increase MBD2,suppressing maspin and promoting colorectal tumor growth and metastasis in mice[J].Gastroenterology,2013,145(4):853.

[22]Liu H,Li P,Li B,et al.RKIP suppresses gastric cancer cell proliferation and invasion and enhances apoptosis regulated by microRNA-224[J].Tumour Biol,2014,35(10):10095.

[23]Mao S,He N,Xin L,et al.Effect of antisense miR-224 on gastric cancer cell proliferation and apoptosis[J].Zhonghua Zhong Liu Za Zhi,2014,36(2):92.

[24]Zhang Y,Li CF,Ma LJ,et al.MicroRNA-224 aggrevates tumor growth and progression by targeting mTOR in gastric cancer[J].Int J Oncol,2016,49(3):1068.

[25]Smid D,Kulda V,Srbecka K,et al.Tissue microRNAs as predictive markers for gastric cancer patients undergoing palliative chemotherapy[J].Int J Oncol,2016,48(6):2693.

*通讯作者

1007-4287(2017)09-1467-03

2016-12-20)