微小RNA-21与NSCLC放化疗抵抗的研究新进展

郑 文，赵娟娟，何志旭，陈 超，徐 林

(1.遵义医学院 免疫学教研室暨贵州省生物治疗人才基地，贵州 遵义 563099；2.贵州省普通高等学校特色药物肿瘤防治特色重点实验室，贵州 遵义 563099；3.贵州医科大学 组织工程与干细胞实验中心，贵州 贵阳 550004)

综 述

微小RNA-21与NSCLC放化疗抵抗的研究新进展

郑 文1,2，赵娟娟1,2，何志旭3，陈 超1,2，徐 林1,2

(1.遵义医学院 免疫学教研室暨贵州省生物治疗人才基地，贵州 遵义 563099；2.贵州省普通高等学校特色药物肿瘤防治特色重点实验室，贵州 遵义 563099；3.贵州医科大学 组织工程与干细胞实验中心，贵州 贵阳 550004)

近年研究发现，微小RNA(microRNAs，miRNAs) 家族成员miRNA-21与非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)的化疗、放疗抵抗及EGFR-TKI耐药密切相关，提示其可作为NSCLC放化疗的潜在新靶标。本文就其相关研究最新进展作一综述。

微小RNA-21；非小细胞肺癌；化疗；EGFR-TKI；放疗

微小RNA-21(microRNA-21，miR-21)作为miRNA家族中的一员，其基因定位于人类第17号染色体的q 23.2上[1]。它是一类由内源基因编码的长度约为22 个核苷酸的非编码单链RNA 分子，其主要通过结合靶基因的3'-UTR，从而负调节基因的表达。近年研究显示，miR-21不仅参与了非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)生长、转移和复发的调控过程[2-6]，且与NSCLC患者的放化疗抵抗和EGFR-TKI的耐药密切相关，提示其可作为NSCLC相应临床治疗的潜在新靶标。

1 miR-21与NSCLC化疗抵抗

以铂为基础的化疗是治疗NSCLC的一个标准的策略，然而化学抗性在目前临床实践中仍是一个主要的治疗挑战，越来越多的研究报道，miR-21与NSCLC患者以铂为基础的化疗抵抗密切相关，其机制比较复杂，主要涉及到PI3K/Akt 和NF-κB等信号通路。

1.1 miR-21参与NSCLC的化疗抵抗 已有的研究显示NSCLC患者化疗耐药组相比化疗反应组，血浆中miR-21水平显著增加[7]，且化疗耐药组患者肿瘤组织中miR-21显著高表达[8]。近年的研究中，Xu等[9]进一步基于合锁核酸技术(Synthesized locked nucleic acid，LNA)下调人肺癌细胞中miR-21表达，发现下调miR-21表达能显著增加细胞对铂(diamminedichloride platinum，DDP)处理的反应性，表现为细胞存活能力明显降低，克隆形成能力显著减弱，提示下调miR-21表达可增强A549细胞对DDP的敏感性；重要的是，研究者进而利用BALB/c裸鼠肺癌模型发现体内下调miR-21表达同样可增强A549细胞对DDP的敏感性。Yung等[10]在2016年报道使用新型脂质纳米颗粒QTsome递送抗miR-21抑制剂(Anti-miR-21，AM-21)到肿瘤局部，能增加肿瘤细胞对紫杉醇(Paclitaxel，PTX)的敏感性，在A549细胞荷瘤小鼠模型中促进肿瘤消退，并延长荷瘤小鼠生存期。这些研究提示，干预miR-21表达可能是解决NSCLC患者化疗药物抵抗的新治疗策略。

此外，Xiao等[11]近年研究发现，顺铂处理可显著促进A549细胞释放出更多的含有miR-21的外泌体(exosome)，且该外泌体添加到其他A 549细胞中能增加细胞对顺铂的抵抗性，提示肿瘤细胞外泌体中的miR-21也可作为今后化疗抵抗治疗的重要潜在新靶点。

1.2 miR-21参与NSCLC化疗抵抗的机制 现有研究发现miR-21参与NSCLC化疗抵抗的机制比较复杂，涉及到DNA损伤反应[12]以及MSH 2[13]、PTEN[14]等分子。新近研究进一步显示多耐药性(multidrug resistance，MDR)相关基因以及PI3K/Akt信号途径等均参与miR-21对NSCLC化疗抵抗的调控。Dong等[15]在A549/DDP细胞中沉默miR-21后发现A 549细胞停滞在G0/G1期，且通过减少凋亡抑制蛋白Bcl-2，下调多耐药性相关基因编码的多耐药蛋白1(Multidrug resistance proten1，MDR1)和多耐药相关蛋白1(Multidrug resistance-associated protein1，MPR1)的表达，以及减少PI3K下游AKT的磷酸化及E2F-1及Twist的转录激活，使得A 549细胞对顺铂敏感性显著增加。此外，Ren等[16]在A549/DDP细胞中还发现抑制miR-21表达可通过下调耐药蛋白Survivin、细胞周期素D 1、表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor，EGFR)和脂蛋白受体相关蛋白(Lipoprotein receptor-related protein，LRP)的表达，促进A 549细胞对顺铂敏感性增加。

值得一提的是，近来关于miR-21在NSCLC中表达异常机制方面的研究也取得了重要进展。Yang等[17]利用荧光素酶和ChIP实验发现转录因子NF-κB可结合于miR-21启动子序列上；而通过抑制NF-κB的表达能显著改变肿瘤细胞中miR-21的水平，最终增加细胞对顺铂的敏感性，提示在NSCLC中抑制NF-κB/miR-21通路可作为治疗NSCLC化疗抵抗的潜在治疗靶点。

2 miR-21与NSCLC的EGFR-TKI耐药

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)作为一种受体型酪氨酸激酶，在NSCLC中发生突变和(或)过表达，且与新生血管生成、肿瘤的侵袭和转移等密切相关，基于此开发的靶向突变EGFR的酪氨酸激酶抑制剂(TKI)在临床治疗NSCLC已得到广泛应用，然而随着越来越多地使用EGFR-TKI治疗NSCLC，其获得性耐药已成为一个主要的临床问题。研究发现NSCLC患者使用EGFR-TKI的耐药也与miR-21的表达密切相关。

2.1 miR-21参与NSCLC的EGFR-TKI耐药 现已知临床40%～80%的NSCLC患者存在EGFR突变异常激活[18]。Shen等[19]比较研究了128例根治性切除的NSCLC患者(60例EGFR突变患者和68阴性患者)和32例健康者，发现血浆中高表达miR-21的EGFR突变NSCLC患者，对EGFR-TKI药物吉非替尼产生耐药；而低表达miR-21的EGFR突变患者不仅对其敏感性增强，且总生存率明显增加。重要的是，还有研究显示血浆和血清中高表达miR-21的晚期NSCLC患者对EGFR-TKI明显耐药[20-21]，且降低miR-21的水平能显著提高吉非替尼的敏感性[22]。

Li等[21]检测了人肺腺癌EGFR-TKI耐药细胞株中miR-21的表达，发现其表达是显著上调的，且抑制miR-21的表达能增加细胞株对EGFR-TKI的敏感性；同时，在荷瘤模型中研究者进一步发现抑制miR-21的表达可显著增加EGFR-TKI治疗对耐药细胞株体内生长的效应[21]。这些研究提示miR-21在NSCLC患者EGFR-TKI耐药过程中发挥了关键作用。

2.2 miR-21参与NSCLC的EGFR-TKI耐药机制 miR-21与NSCLC的EGFR-TKI耐药机制涉及PTEN、PDCD 4等分子的表达以及PI3K/Akt等信号通路的传递。Shen等[23]在47例EGFR -TKI治疗的NSCLC患者的肿瘤样品中，检测发现EGFR-TKI疾病耐受组高表达的miR-21通过负调节PTEN，产生对EGFR-TKI的抵抗，使得NSCLC患者有更短的总体生存率(Overall survival，OS)，提示基于miR-21/PTEN的治疗手段能逆转NSCLC患者对吉非替尼的耐药效应。此外，Li等[21]在EGFR-TKI耐药的细胞株PC-9中检测发现，过表达的miR-21通过下调PTEN和PDCD4及激活PI3K/Akt信号通路使得NSCLC对EGFR-TKI产生耐药。然而，由于miR-21靶分子的多样性，其参与NSCLC的EGFR-TKI耐药机制仍待深入研究阐明。

3 miR-21与NSCLC放疗抗性及其机制

研究报道miR-21在NSCLC患者放疗抵抗中也存在潜在作用。Liu等[14]发现高表达miR-21能降低NSCLC细胞对电离辐射(Ionizing radiation，IR)的敏感性；而反之，下调miR-21的表达则可显著提高NSCLC细胞对IR的敏感性，提示改变miR-21表达可改善NSCLC细胞的放疗抵抗性。分子机制方面，Ma等[24]进一步在A 549细胞中研究发现，沉默miR-21改变细胞对IR的敏感性可能与PI3K/Akt信号通路传递改变有关：他们发现沉默miR-21表达后，细胞内磷酸化Akt蛋白水平明显降低，而细胞对IR的敏感性增强，凋亡增加；而PI3K的活化剂IGF-1能逆转磷酸化Akt蛋白水平，减少A549细胞对IR作用后凋亡。新近的研究进一步显示miR-21参与NSCLC放疗抵抗还涉及到糖代谢过程。Jiang等[25]研究报道，在抗辐射的A549细胞中过表达miR-21可通过上调低氧诱导因子(hypoxiainducible factor-1alpha，HIF-1α)，导致细胞内糖酵解代谢增强，增加细胞对辐射的抵抗；而抑制HIF-1α表达则能明显增加细胞对辐射敏感性；重要的是，下调miR-21表达能逆转HIF-1α介导的辐射抵抗。然而，miR-21参与NSCLC放疗抵抗是否还涉及其他代谢途径仍有待后续研究。

此外，肿瘤干细胞目前已被广泛认为参与肿瘤的放疗抵抗[26]，而新近研究报道miR-21也可能通过对肿瘤干细胞生物学功能影响来参与NSCLC的放疗抵抗过程。Zhang等[27]研究发现，放射辐射可显著减少H1299肺癌细胞的克隆形成能力，然而，存活的细胞则高表达肿瘤干细胞标志物ALDH1和CD 133[28]。重要的是，在NSCLC中ALDH1+和CD 133+干细胞比ALDH-和CD 133-细胞具有更高表达miR-21，而利用纳米颗粒递送的miR-21反义序列则可通过增加肿瘤干细胞内PTEN、SNX 1和SGPP 1的水平，增强细胞对辐射的敏感性，提示基于miR-21表达的调控可能是今后改善临床NSCLC放疗抵抗的潜在新策略。

表1 miR-21与NSCLC放化疗抵抗

基因耐药方式涉及的靶分子信号通路miR-21化疗抵抗MSH2[13]PTEN[14]Bcl-2/MDR[16]Survivin/CyclinD1/EGFR/LRP[17]PI3K/Akt[15]NF-κB[17]miR-21EGFR-TKI耐药PTEN[21][23]/PDCD4[21]PI3K/Akt[21]miR-21放疗抵抗HIF-1α[25]PTEN/SNX1/SGPP1[27]PI3K/Akt[24]

[ ]中数字代表对应的参考文献。

4 展望

近年的研究显示miR-21与NSCLC放化疗抵抗密切相关，涉及到多种分子和信号途径的传递(见表1)。此外，基于miR-21的NSCLC治疗研究也取得一定进展，例如， 最新研究报道纳米石墨烯氧化物(Nanographene oxide，NGO)功能化的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)聚合物(NGO-PEG-dendrimer)递送抗miR-21(anti-miR-21)可有效抑制NSCLC细胞的迁移和侵袭[29]。但是，开发基于miR-21的NSCLC临床治疗策略，仍有很多问题亟待解决。如，如何持续有效降低NSCLC细胞中miR-21的水平？由于miR-21靶分子较多，如何避免副效应？如何选择更合理的递送系统？如何与现有的放射线治疗联合使用？毫无疑问，这些问题的逐渐阐明，必将为开发基于miR-21的NSCLC临床放化疗新策略提供重要支撑和帮助。

[1] Lagos-Quintana M,Rauhut R,Lendeckel W,et al.Identification of novel genes coding for small expressed RNAs[J].Science,2001， 294(5543):853-858.

[2] Li X,Zang A,Jia Y,et al.Triptolide reduces proliferation and enhances apoptosis of human non-small cell lung cancer cells through PTEN by targeting miR-21[J].Mol Med Rep,2016， 13(3):2763-2768.

[3] Yang Y,Meng H,Peng Q,et al.Downregulation of microRNA-21 expression restrains non-small cell lung cancer cell proliferation and migration through upregulation of programmed cell death 4[J].Cancer Gene Ther,2015，22(1):23-29.

[4] Stenvold H,Donnem T,Andersen S,et al.High tumor cell expression of microRNA-21 in node positive non-small cell lung cancer predicts a favorable clinical outcome[J].BMC Clin Pathol,2014， 14(1):9.

[5] Guo Q,Zhang H,Zhang L,et al.MicroRNA-21 regulates non-small cell lung cancer cell proliferation by affecting cell apoptosis via COX-19[J].Int J Clin Exp Med,2015，8(6):8835-8841.

[6] Xu L F ,Wu Z P ,Chen Y,et al.MicroRNA-21 (miR-21) regulates cellular proliferation,invasion,migration,and apoptosis by targeting PTEN,RECK and Bcl-2 in lung squamous carcinoma[J].Plos One,2014， 9(8):e103698.

[7] Wei J,Gao W,Zhu C J ,et al.Identification of plasma microRNA-21 as a biomarker for early detection and chemosensitivity of non-small cell lung cancer[J].Chinese journal of cancer,2011，30(6):407-414.

[8] Gao W,Lu X,Liu L,et al.MiRNA-21:a biomarker predictive for platinum-based adjuvant chemotherapy response in patients with non-small cell lung cancer[J].Cancer Biol Ther,2012，13(5):330-340.

[9] Xu L,Huang Y,Chen D,et al.Downregulation of miR-21 increases cisplatin sensitivity of non-small-cell lung cancer[J].Cancer Genet,2014， 207(5):214-220.

[10] Yung B C,Li J,Zhang M,et al.Lipid Nanoparticles Composed of Quaternary Amine-Tertiary Amine Cationic Lipid Combination (QTsome) for Therapeutic Delivery of AntimiR-21 for Lung Cancer[J].Mol Pharm,2016， 13(2):653-662.

[11] Xiao X,Yu S,Li S,et al.Exosomes:decreased sensitivity of lung cancer A549 cells to cisplatin[J].Plos One,2014， 9(2):e89534.

[12] Van Jaarsveld M T,Wouters M D,Boersma A W,et al.DNA damage responsive microRNAs misexpressed in human cancer modulate therapy sensitivity[J].Mol Oncol,2014，8(3):458-468.

[13] Zhang Y X ,Yue Z,Wang P Y,et al.Cisplatin upregulates MSH2 expression by reducing miR-21 to inhibit A549 cell growth[J].Biomed Pharmacother,2013， 67(2):97-102.

[14] Liu Z L,Wang H,Liu J,et al.MicroRNA-21 (miR-21) expression promotes growth,metastasis,and chemo- or radioresistance in non-small cell lung cancer cells by targeting PTEN[J].Mol Cell Biochem,2013，372(1-2):35-45.

[15] Dong Z,Ren L,Lin L,et al.Effect of microRNA-21 on multidrug resistance reversal in A549/DDP human lung cancer cells[J].Mol Med Rep,2015，11(1):682-690.

[16] Ren L,Huang C,Liu Y H,et al.The effect and mechanism of microRNA-21 on cis-dichlorodiamineplatinum resistance in lung cancer cell strain[J].National Medical Journal of China,2016， 96(18):1454-1458.

[17] Yang Z,Fang S,Di Y,et al.Modulation of NF-kappaB/miR-21/PTEN pathway sensitizes non-small cell lung cancer to cisplatin[J].Plos One,2015，10(3):e0121547.

[18] Paez J G ,Janne P A ,Lee J C ,et al.EGFR mutations in lung cancer:correlation with clinical response to gefitinib therapy[J].Science,2004， 304(5676):1497-1500.

[19] Shen Y,Tang D ,Yao R,et al.microRNA expression profiles associated with survival,disease progression,and response to gefitinib in completely resected non-small-cell lung cancer with EGFR mutation[J].Med Oncol,2013，30(4):750.

[20] Wang S,Su X,Bai H,et al.Identification of plasma microRNA profiles for primary resistance to EGFR-TKIs in advanced non-small cell lung cancer (NSCLC) patients with EGFR activating mutation[J].J Hematol Oncol,2015，8(1):127.

[21] Li B,Ren S,Li X,et al.MiR-21 overexpression is associated with acquired resistance of EGFR-TKI in non-small cell lung cancer[J].Lung Cancer,2014，83(2):146-153.

[22] Zhao Q,Cao J,Wu Y C,et al.Circulating miRNAs is a potential marker for gefitinib sensitivity and correlation with EGFR mutational status in human lung cancers[J].Am J Cancer Res,2015， 5(5):1692-1705.

[23] Shen H,Zhu F,Liu J,et al.Alteration in Mir-21/PTEN expression modulates gefitinib resistance in non-small cell lung cancer[J].Plos One,2014，9(7):e103305.

[24] Ma Y,Xia H,Liu Y,et al.Silencing miR-21 sensitizes non-small cell lung cancer A549 cells to ionizing radiation through inhibition of PI3K/Akt[J].Biomed Res Int,2014， 2014:617868.

[25] Jiang S,Wang R,Yan H,et al.MicroRNA-21 modulates radiation resistance through upregulation of hypoxia-inducible factor-1alpha-promoted glycolysis in non-small cell lung cancer cells[J].Mol Med Rep,2016， 13(5):4101-4107.

[26] Rycaj K，Tang D G.Cancer stem cells and radioresistance[J].Int J Radiat Biol,2014， 90(8):615-621.

[27] Zhang J,Zhang C,Hu L ,et al.Abnormal Expression of miR-21 and miR-95 in Cancer Stem-Like Cells is Associated with Radioresistance of Lung Cancer[J].Cancer Invest,2015， 33(5):165-171.

[28] Okudela K,Woo T,Mitsui H,et al.Expression of the potential cancer stem cell markers,CD133,CD44,ALDH1,and beta-catenin,in primary lung adenocarcinoma--their prognostic significance[J].Pathol Int,2012，62(12):792-801.

[29] Wang F,Zhang B,Zhou L,et al.Imaging dendrimer-grafted graphene oxide mediated Anti-miR-21 delivery with an activatable luciferase reporter[J].ACS Appl Mater Interfaces,2016，8(14):9014-9021.

[收稿2016-11-12;修回2017-02-17]

(编辑：谭秀荣)

Research progress on the relationship between microRNA-21 and chemotherapy and radiotherapy resistance of NSCLC

ZhengWen1,2,ZhaoJuanjuan1,2,HeZhixu3,ChenChao1,2,XuLin1,2

(1.Department of Immunology,Zunyi Medical University,The Talent Base of Biological Therapy of Guizhou Province,Zunyi Guizhou 563099,China; 2.Guizhou Provincial College-based Key Laboratory for Tumor Prevention and Treatment with Distinctive Medicines,Zunyi Medical University,Zunyi Guizhou 563099,China; 3.Stem Cell and Tissue Engineering Research Center,Guizhou Medical University,Guiyang Guizhou 550004,China)

Recent studies have reported that microRNA-21 (miR-21),a member of the family of miRNAs,was closely related to the chemotherapy,radiotherapy and EGFR-TKI resistance of non-small cell lung cancer (NSCLC),indicating that miR-21 might be used as a new potential target of chemotherapy and radiotherapy of NCSLC.The related research progress was summarized in this review.

microRNA-21; NSCLC; chemotherapy; EGFR-TKI; radiotherapy

国家自然科学基金资助项目(NO：31370918)；贵州省高层次创新型人才项目(NO：黔科合人才(2016)4031)；贵州省应用基础研究计划重大专项(NO：黔科合J重大字[2015]2003)。

徐林，男，博士，教授，博士生导师，研究方向：肿瘤免疫学，E-mail：xulinzhouya@163.com。

R730.2

A

1000-2715(2017)02-0214-04