MiR-20a在胃癌中的作用及其诊断价值探讨

林梦娟 余保平武汉大学人民医院消化内科(430060)

MiR-20a在胃癌中的作用及其诊断价值探讨

林梦娟*余保平#
武汉大学人民医院消化内科(430060)

胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，早期诊断和早期干预是改善胃癌患者预后的关键。MiR-20a在胃癌患者癌组织、循环血液以及胃癌细胞株中的表达均明显上调，并与肿瘤临床病理特征和预后密切相关。MiR-20a可通过多种机制促进胃癌细胞增殖，调控胃癌干细胞自我更新，诱导化疗耐药产生。血清/血浆miR-20a单独或与其他miRNAs联合检测有助于胃癌的早期诊断以及疾病进展、复发和预后的预测，有可能成为新的非侵入性胃癌生物学标记物。

微RNAs； MiR-20a； 胃肿瘤； 诊断

胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，东亚尤其是中国胃癌发病率较高。尽管近年来对胃癌发生机制和临床特征的了解越来越深入，其诊治策略亦随之取得较大进步，但胃癌患者的预后仍较差，主要原因在于早期发现和诊断率低，大部分患者确诊时已处于中晚期，35%已有远处转移，约90%存在淋巴结转移[1]。因此，提高早期胃癌的诊断率，实施早期干预以增加根治性切除的可能性，是改善胃癌患者预后的关键。临床实践中，胃癌的诊断主要依靠胃镜检查联合病理活检，但该方法具有侵入性，且成功率受操作者经验的影响较大。加之胃镜检查费用较高，不适用于在高危人群中进行大规模筛查。而非侵入性血清学肿瘤标记物如CA19-9、CEA在无症状患者中的敏感性和特异性均较低。因此，急需寻找新的、可靠的胃癌早期诊断生物学标记物，以利于早期干预，最终改善患者预后。

近年来，微RNAs(microRNAs, miRNAs)的组织特异性和疾病特异性表达特征引起了研究者的关注。MiRNAs为短链非编码RNA，大小一般为20～24 nt，通过识别并结合靶基因mRNA的3’-非翻译区(3’-UTR)形成沉默复合物，从而降解该mRNA或抑制其翻译，参与基因表达的转录后调控。MiRNAs在人类恶性肿瘤中具有促癌和抑癌的双重作用[2]，越来越多的证据表明miRNAs与胃癌的发生、进展和预后相关。Xiao等[3]的研究发现，胃癌组织中miRNA-106a(miR-106a)表达显著上调，并与肿瘤分期、病灶大小、肿瘤细胞分化程度、肿瘤浸润深度以及淋巴结和远处转移密切相关。Ueda等[4]对胃癌和非癌组织标本行miRNAs表达谱检测，并以多元回归分析差异表达miRNAs与预后的关系，结果显示胃癌组织中let-7g低表达和miR-214高表达与预后不良独立相关。最近研究发现，miR-20a与胃癌发生、进展密切相关，能通过多种机制促进胃癌细胞生长、增殖，诱导化疗耐药产生；与其他miRNAs联合检测有助于诊断早期胃癌，并能预测疾病进展、预后和复发风险，准确性高于CA19-9、CEA等传统血清学肿瘤标记物，有可能成为胃癌早期诊断新的、有价值的非侵入性生物学标记物。本文就miR-20a在胃癌中的作用及其诊断价值作一综述。

一、MiR-20a概述

MiR-20a为miR-17-92簇成员，是一种在多种恶性肿瘤组织 如前列腺癌(雄激素受体阳性)[5]、乳腺癌[6]、结直肠癌[7]、肺癌[8]、膀胱癌[9]中广泛上调的miRNA，在肿瘤发生、进展中起重要作用，血清miR-20a检测有助于肿瘤诊断已在鼻咽癌[10]、星形细胞瘤[11]中得到证明。Guo等[12]采用微流体芯片技术行胃癌组织miRNAs表达谱分析，发现癌组织中的miR-20a表达较毗邻非癌组织显著上调。纳入胃癌组织与毗邻非癌组织miRNAs表达谱研究的系统综述表明，miR-20a在入选研究中一致表现为在胃癌组织中表达上调，这一结果通过对胃癌组织的real-time PCR检测得到验证，验证研究还发现miR-20a表达与胃癌临床病理特征显著相关[13]。有研究[14]对进展期胃癌患者的癌组织标本行real-time PCR检测，发现miR-20a高表达与淋巴结转移密切相关。此外，miR-20a表达上调还被发现是消化道恶性肿瘤预后不良的独立危险因素[15]。

二、MiR-20a介导胃癌进展的机制及其表达调控

据文献报道，miR-20a可促进肿瘤细胞生长、增殖，从而参与介导胃癌进展。研究[16]显示miR-20a能维持胃癌干细胞的自我更新，并通过靶向抑制具有细胞周期调控作用的E2F转录因子1(E2F1)基因表达促进胃癌细胞增殖。作为细胞有丝分裂中期向后期转变的关键调节分子的编码基因，泛素结合酶E2C(UBE2C)基因亦为miR-20a在胃癌细胞中的靶基因，其在胃癌组织中的mRNA和蛋白表达均受miR-20a调节；miR-20a表达上调可通过调节UBE2C促进胃癌细胞生长[17]。FBXO31为SCF泛素连接酶亚基，在DNA损伤反应和肿瘤发生中起关键作用。在胃癌细胞中，其过表达能明显减少细胞集落形成，并诱导细胞周期G1期阻滞，抑制细胞周期蛋白(cyclin)D1表达，抑制裸鼠移植瘤生成；胃癌组织中的FBXO31 mRNA和蛋白表达均显著下调，并与肿瘤大小、浸润深度、临床分级和患者预后密切相关。FBXO31基因是miR-20a在胃癌细胞中的又一靶基因，其在胃癌组织中的表达与miR-20a呈显著负相关，受miR-20a负向调控，miR-20a可通过调控FBXO31-cyclin D1信号通路促进胃癌进展[18]。MiR-20a可负向调控肿瘤抑制基因早期生长反应蛋白2(EGR2)表达，EGR2亦为miR-20a参与介导胃癌进展的重要靶基因。MiR-20a能促进胃癌细胞生长、迁移和侵袭，而过表达EGR2可显著减弱miR-20a的促癌效应[19]。综上，miR-20a可在转录后水平靶向调控肿瘤抑制相关基因表达，抑制相应蛋白功能，从而促进胃癌细胞生长、增殖，进而影响肿瘤大小、浸润深度、淋巴结转移和患者预后。

胃癌组织中miR-20a的表达受Wnt/β-catenin信号通路调控。Wnt/β-catenin信号通路异常激活在包括胃癌在内的多种恶性肿瘤的发生、进展中起重要作用，β-catenin蛋白表达水平与胃癌细胞分化程度、肿瘤部位、浸润深度、患者预后等临床病理特征密切相关，并可影响肿瘤细胞的生物学行为。研究[20]发现沉默β-catenin可抑制胃癌细胞增殖，促进其凋亡，弱化其侵袭能力并增加其对5-氟尿嘧啶的敏感性，此过程中伴有多个miRNAs表达改变，包括miR-20a-3p表达下调。因此，抑制Wnt/β-catenin信号通路以下调miR-20a表达可能成为胃癌治疗的重要途径。

三、MiR-20a诱导胃癌化疗耐药的机制

除参与介导胃癌发生、进展外，miR-20a与胃癌化疗耐药的产生亦密切相关。Zhu等[21]的研究发现miR-20a在顺铂(DDP)耐药胃癌患者的血浆和癌组织以及DDP-耐药胃癌细胞株SGC7901(SGC7901/DDP)中的表达均显著上调。进一步的机制研究表明，miR-20a系通过抑制其靶基因cylin-dromatosis(CYLD)表达而参与胃癌细胞化疗耐药。NF-κB信号通路持续激活在肿瘤化疗耐药中发挥重要作用。肿瘤抑制因子CYLD具有去泛素化酶活性，可将NF-κB信号通路中的关键分子肿瘤坏死因子受体相关因子2(TRAF2)上Lys63相互连接的多聚泛素链去除，从而阻断TRAF2信号传递，进而抑制NF-κB信号通路过度激活[22]。MiR-20a可直接抑制CYLD基因表达，导致NF-κB信号通路激活及其下游活素(livin)、存活素(survivin)基因转录、表达，从而诱导SGC7901细胞对DDP耐药；抑制miR-20a则可上调CYLD表达，进而下调NF-κB p65和livin、survivin表达，使SGC7901/DDP细胞凋亡比例显著增加[21]。该研究小组还发现，NF-κB抑制因子β(IκBβ)亦为miR-20a的靶基因，因此miR-20a还可通过直接抑制NFKBIB基因导致NF-κB持续激活，诱导胃癌细胞对DDP的耐药性[23]。因此，抑制miR-20a表达可能成为逆转胃癌化疗耐药的重要治疗策略。

四、MiR-20a对胃癌发生的影响

MiR-20a可通过影响癌前病变进展促进胃癌发生。慢性萎缩性胃炎为胃癌前病变，胃蛋白酶原(PG)表达水平及其类型(PGⅠ和PGⅡ)可反映胃黏膜功能状态，有胃黏膜“血清学活检”之称。研究[24]发现胃黏膜中的PGⅡ表达从正常胃黏膜、非萎缩性胃炎/胃溃疡、萎缩性胃炎/肠化生至胃癌依次降低，与胃黏膜病变的进展及其恶性程度密切相关。一项纳入萎缩性胃炎、胃癌和对照者的病例对照研究[25]显示，血清miR-20a-5p表达水平与PGⅠ/PGⅡ比值呈正相关，可间接反映胃黏膜功能状态。然而，关于miR-20a-5p系通过何种机制促进萎缩性胃炎胃黏膜病变进展以及如何影响PG表达，目前尚不清楚，有待进一步研究。

幽门螺杆菌(Hp)为胃癌致癌原已得到公认，研究发现Hp致癌过程中亦有miR-20a参与。Hp毒力因子CagA在Hp相关致癌机制中起关键作用，其可引起上皮细胞内Erk信号通路异常激活，进而抑制细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)抑制剂家族的重要成员p21Waf1/Cip1表达，而该抑制过程与癌基因c-Myc激活、诱导miR-17、miR-20a表达有关[26]。作为miR-17-92簇的靶基因，p21Waf1/Cip1具有肿瘤抑制作用，并可通过抑制CDKs复合物活性协调细胞周期、DNA复制与修复之间的关系，从而将肿瘤抑制作用与细胞周期调控过程紧密相连。简言之，miR-20a至少部分通过抑制p21Waf1/Cip1表达参与了Hp的致癌过程。

五、外周血miR-20a诊断胃癌的价值探讨

过去数十年中，研究者致力于开发新的敏感而特异的胃癌诊断生物学标记物。最近研究显示来源于肿瘤组织的miRNAs能进入血液循环，且因不易被内源性RNA酶降解而能稳定存在于血液中，不同组织来源恶性肿瘤的外周血miRNAs表达谱有其组织特异性[27]。因此，外周血miRNAs有潜力成为早期辅助发现和诊断不同类型胃癌的新的生物学标记物，这一发现将开创胃癌筛查和监控的新时代。现已证明胃癌患者外周血miR-20a水平较健康人显著升高，并与肿瘤分级和分期有关。Liu等[28]采用全基因组血清miRNAs表达谱检测，并经由real-time PCR验证，创建了包括5个miRNAs(miR-1、miR-20a、 miR-27a、miR-34、miR-423-5p)的组合用于胃癌诊断，结果显示该组血清miRNAs表达水平与肿瘤分期相关，用于诊断早期和晚期胃癌的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.879和0.831，显著高于传统血清学肿瘤标记物CEA(0.503)和CA19-9(0.600)，表明该组标记物有助于胃癌诊断和分期。Huang等[29]筛选出6个在胃癌患者中过表达的血清miRNAs(miR-10b-5p、miR-132-3p、miR-185-5p、miR-195-5p、miR-20a-3p、miR-296-5p)并对该miRNAs组合对胃癌的诊断性能进行验证，然而结果显示其AUC仅为0.702，低于Liu等[28]创建的血清miRNAs组合的诊断性能。Cai等[30]分别分析了15个miRNAs在胃癌患者血浆中的表达水平，结果显示miR-106b、miR-20a、miR-221表达显著上调，进一步分析三者对胃癌的诊断性能，发现miR-20a的AUC显著高于另两者(0.859 3对0.773 3和 0.796 0)，亦高于Huang等[29]创建的血清miRNAs组合，且血浆miR-20a在TNM Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期胃癌患者中的表达水平均显著高于健康对照组，但四期间差异无统计学意义。由此认为miR-20a有望作为胃癌早期诊断的非侵入性生物学标记物。Wang等[31]的研究纳入术前、术后和复发胃癌患者，对其血浆miR-17-5p/20a水平进行检测，结果显示其水平与肿瘤细胞分化程度、肿瘤TNM分期和患者预后显著相关，分化较差、TNM Ⅲ期和预后较差的患者血浆miR-17-5p/20a水平较高，表明其水平可反映肿瘤病理进展和预后不良；Cox回归分析显示血浆miR-20a水平是预后不良的独立危险因素。该研究还发现胃癌患者术后血浆miR-17-5p/20a水平较术前显著降低，复发者则回复至术前水平，提示外周血中的miR-17-5p/20a系由胃癌细胞所释放，其检测可用于术后复发的监测。进一步的小鼠移植瘤模型研究显示，予miR-17-5p/20a拮抗剂处理后，小鼠血浆miR-17-5p/20a水平显著降低，伴肿瘤体积缩小，表明血浆miR-17-5p/20a水平还可用于胃癌化疗效果的监测。综上，miR-20a可由胃癌细胞释放入血并稳定存在于外周血中，可作为胃癌早期诊断、疾病进展和复发预测以及化疗效果评估的新的非侵入性生物学标记物。

六、结论与展望

MiR-20a在胃癌患者癌组织、循环血液以及胃癌细胞株中的表达均明显上调，可通过调控E2F1、UBE2C、FBXO31、EGR2等基因表达以促进胃癌细胞生长、增殖，调控胃癌干细 胞自我更新，从而介导胃癌进展；可通过调控CYLD、NFKBIB等基因诱导胃癌细胞产生化疗耐药；并可通过影响胃癌前病变进展、参与Hp的致癌机制等促进胃癌发生。因此，抑制miR-20a表达以抑制胃癌进展和化疗耐药产生可能成为胃癌的有效治疗途径。血清/血浆miR-20a单独或与其他miRNAs联合检测有助于胃癌的早期诊断、疾病进展、复发和预后的预测以及疗效评估，有可能成为新的非侵入性胃癌生物学标记物。鉴于miR-20a在多种肿瘤组织中表达广泛上调，其诊断特异性可能相对较低。

目前，对miR-20a介导胃癌发生、进展的相关机制仍知之甚少，有待进一步研究。从现有研究结论不难看出，其致癌机制是多方面的，各机制间并非相互独立，其靶基因可形成复杂的调控网络，精密调控胃癌的发生和进展。深入阐明其中的机制将为今后更深入地认识胃癌和开发胃癌治疗策略奠定理论基础。

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(2017-02-11收稿；2017-02-26修回)

Role of MiR-20a and its Diagnostic Value in Gastric Cancer

LINMengjuan,YUBaoping.
DepartmentofGastroenterology,RenminHospitalofWuhanUniversity,Wuhan(430060)

YU Baoping, Email: yubp62@163.com

Gastric cancer is one of the most common malignancies worldwide. Early diagnosis and intervention is the key to improve the prognosis of patients with gastric cancer. Expression of miR-20a is up-regulated in the circulating blood of gastric cancer patients, cancer tissues and cell lines, and has been demonstrated to be closely related to the clinicopathological characteristics and prognosis of gastric cancer. MiR-20a promotes the proliferation of gastric cancer cells, regulates the self-renewal of gastric cancer stem cells, and induces chemoresistance via a variety of mechanisms. Detection of serum/plasma miR-20a alone or in combination with other miRNAs is helpful for the early diagnosis and prediction of progression, relapse and prognosis of gastric cancer. MiR-20a has the potential to be used as a novel and noninvasive biomarker for gastric cancer.

MicroRNAs; MiR-20a; Stomach Neoplasms; Diagnosis

10.3969/j.issn.1008-7125.2017.08.015

*Email: 1121623574@qq.com

#本文通信作者，Email: yubp62@163.com