miRNA在肺癌诊断、治疗及预后判断中的应用进展

王新颖，顾玉海(青海大学研究生院，西宁 80007；青海省人民医院)

miRNA在肺癌诊断、治疗及预后判断中的应用进展

王新颖1，顾玉海2(1青海大学研究生院，西宁 810007；2青海省人民医院)

肺癌是常见的恶性肿瘤，因早期诊断标志的缺乏，有较高的病死率。微小RNA(miRNA)是一类长约22～23个碱基组成的非编码的RNA小分子，有易检出性和极端特异性。miRNA参与了所有细胞途径的调节过程，包括癌症相关细胞的分化、增殖、存活等，其在肺癌早期诊断中发挥重要作用。近年来对于miRNA生物途径功能机制在肺癌治疗中的作用研究有了很大的进展，利用基因转染技术对部分表达下调和缺失的基因进行基因改良，再次激活并使其发挥作用，可使肿瘤的转移、扩散等得到有效控制。目前，肺癌的病死率居高不下，寻找判断肺癌预后的生物标志物至关重要，多项研究表明miRNA与肺癌的预后密切相关，其可作为肺癌治疗预后判断的有效指标。

肺肿瘤；小细胞肺癌;非小细胞肺癌;微小RNA

文献[1]报道，肺癌的发病率及病死率均居恶性肿瘤首位。肺癌具有“三高一低”的特点，即发病率高、增长率高、病死率高及治愈率低[2]。目前，尚缺乏特定的生物标志物用于检测或监测肺癌，况且单一的标记物诊断肺癌的灵敏度和特异度较低。微小RNA(miRNA)是非编码的小分子RNA，可作为基因表达的主监管机构，调节几乎所有的生物过程，并保持细胞内环境的稳态。miRNA表达失调与基因异常表达有关，可导致细胞病理生理改变。有证据表明，对miRNA的深入研究及其在肺癌中的作用机制，将有助于肺癌的诊断并提供治疗策略。而且最近一些以miRNA为研究基础的药物已被引入临床，可能为其成为一种有效的治疗剂提供依据[3]。现将miRNA在肺癌诊断、治疗及预后判断中的应用进展情况综述如下。

1 miRNA在肺癌诊断中的应用

肺癌每年超过20万新发病例，为全球人类癌症死亡的主要原因之一[4]。肺癌分为两大类亚型，即小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)[5]。miRNA参与了所有细胞途径的调节过程，包括癌症相关细胞的分化、增殖和存活等过程。

miR-let7是第一个被报道的在肺癌中异常表达的小分子RNA。HRAS、KRAS、NRAS是RAS GTP酶家族的成员，其3′-UTR中的互补结合位点含有多个let-7，因此let-7被认为是RAS致癌基因家族的负调节因子[6]，let-7的下调在肺癌患者中可引起RAS蛋白的上调。let-7也可以调节涉及G1/S转换的其他原癌基因，如CDC25a、CDK16和细胞周期蛋白D的表达[7]。此外有研究显示，let-7靶向指导的Bcl-2是一种参与调节凋亡的原癌基因。

文献[8]报道，miR-451在NSCLC中呈低表达，且这种表达与肺癌的低存活率呈正相关。miRNA-126在NSCLC中的过表达可靶向PI3KR2 mRNA，通过抑制蛋白产物调节PI3K-Akt通路来降低细胞增殖和肿瘤细胞生长[9]。miR-21是在NSCLC患者中过表达的一种miRNA，它的过表达与NSCLC患者总体生存率呈负相关[10]。miR-21调节肿瘤细胞的抑制基因，诸如4′-程序性细胞，使得在肺癌患者中表达上调。miR17-92簇的成员在肺癌患者中的过表达，可促进细胞生长，抑制细胞凋亡。相比之下，miR-34在肺肿瘤中表达降低。miR-34的转录是由肿瘤抑制基因P53直接诱导来应答DNA的损伤，抑制不适当细胞的增殖[11]。在A549细胞、腺癌(H2009)细胞中，miR-1、miR-133b表达水平降低。也有报道显示，miRNA-218在肺癌组织中表达下调。

MyomiR家族中miR-133、miR-206有组织特异性，在肺癌组织中特异表达，两者在肺癌细胞中表达呈正相关性。miR-133、miR-206在肺癌组织中均呈低表达，且与EGFR表达水平呈负相关；这种低表达水平可激活EGFR，而EGFR可通过酪氨酸酶磷酸化、二聚体化，刺激下游信号通路，促进肿瘤细胞增殖、血管生成、肿瘤侵袭转移及细胞凋亡抑制。miR-133和miR-206因其特异性、敏感性，可能成为一个新的肺癌早期诊断标志物。miR-9、miR-92b、miR-224、miR-183等为癌基因，可促进肺癌转移。miR-101、miR-133a、miR-141等为抑癌基因，可显著抑制肺癌细胞转移。

miR-15、miR-16位于染色体13q14上，在肺癌等实体瘤细胞周期中起负向调节作用，这些miRNAs通过靶向不同的分子如CDC2、JUN、CCND1、MSH2、MCL1等参与细胞生长、周期性变化及凋亡调节[12]。同时有研究表明，miR-15与miR-16家族中的部分基因，可通过抑制Cyclin E基因调控E2F依赖的细胞增殖，继而抑制G1/S期转变。已有研究表明，miR-29家族肿瘤抑制因子包括miR-29a/b/c在NSCL中表达下调，其可通过甲基化作用控制肿瘤的发生。同时，miR-29还可抑制RNA结合蛋白TTP和MCL-1。

2 miRNA在肺癌治疗中的应用

近年来，对于miRNA生物途径功能机制在肺癌治疗中的作用有很大进展，利用基因转染技术对部分表达下调和缺失的基因进行基因改良，再次激活并使其发挥作用，可以使肿瘤的转移、扩散等得到有效的控制。

一项新的研究发现，miR-373可通过辛二酰苯胺异羟肟酸(SAHA)来调节，SAHA可增强组蛋白脱乙酰酶的抑制作用，从而使miR-373在NSCLC组织、细胞系中表达下调。miR-373传染入A549、Calu-6细胞中，减弱细胞的增殖、迁移和侵袭，miR-373传染细胞可识别IRAK2和LAMP1这两种靶标从而可计算出miR-373的表达情况，IRAK2表达量与NSCLC患者生存率有关。另研究表明，miR-1271通过HOXA5的下调作用调节细胞增殖和侵袭，因此可通过miR-1271的靶标来预测其在肺癌中的表达，从而也可通过靶标的作用来抑制癌细胞增殖、转移和侵袭破坏。肿瘤抑制蛋白p53在肺癌患者的细胞系中表达，近年越来越多的证据表明p53调节集中mRNA的表达，p53直接作用于miR-34家族的表达，而这些miRNA表达的上调导致与之相关的基因下调，从而调控细胞周期及促进肺癌细胞凋亡。研究表明，miR-451在肺癌中的低表达与肺癌患者生存率呈低相关，ras相关表达蛋白可被miR-451抑制表达，这种低表达状态使致癌基因逃避调节。Chen等[13]发现，miR-370在NSCLC组织及细胞系中显著下调，被病毒感染过表达miR-370可显著抑制细胞增殖并促进细胞凋亡。Gkirtzimanaki等[14]认为，miR-370转染入肺腺癌A549细胞中，可加速肺癌细胞的转移、侵袭作用从而提高患者病死率。此外，Nadal等[15]发现miR-370在复发肿瘤患者中表达上调，使肺腺癌患者生存率低。以上研究表明，调节miR-370可能成为治疗NSCLC的研究方向。研究发现，miR-130a表达的增加可以抑制肺癌细胞体内外的增殖能力、迁移与侵袭能力，促使肺癌细胞凋亡，提示在肺癌增殖、侵袭和凋亡中miR-130a可能起重要作用。miR-130a和靶基因GOLPH3呈负相关，miR-130a可能是通过WNT/WIS通路影响肺癌的发生发展，进一步深入研究miR-130a则其有望成为肺癌基因治疗的新靶点。

虽然利用基因传染作用可有望成为治疗肺癌的新靶点，但使miRNA成为应用于肺癌的临床疗效标志物还有很多困难需要克服。这些困难包括miRNA药物在体内的传递、药物的稳定性及组织的特异性[16]。针对特异性靶向肿瘤细胞，如何保持miRNA在体液中的稳定性，如何穿透细胞膜，均是研究领域的热点。miRNA应用于临床治疗的关键是提高对药代动力学、药效学的理解及最小的毒性作用和脱靶效应学。最新研究显示有两种策略被应用于恢复或阻断miRNA功能，特别是靶向作用来抑制miRNA的功能。例如低甲基化剂地西他滨可应用于逆向的表观遗传沉默miRNA。miRNA能模拟合成、化学修饰的短双链RNA，纳米粒、脂质体也被用来提高miRNA的吸收能力[17]。例如let-7、miR-34利用中性脂肪乳剂来抑制小鼠肺癌的转移，从而使肺癌细胞体积变小。在对转移性黑色素瘤模型研究过程中，通过包衣纳米粒miR-34可减少肺部转移，miRNA对治疗肺癌的影响可以通过肿瘤特异性抗体涂层纳米实现。这些纳米粒融入脂质体外壳，有效性很高，为治疗肺癌提供了新的思路。

3 miRNA在肺癌预后判断中的应用

目前，肺癌的病死率居高不下，寻找判断肺癌预后的生物标志物至关重要。诸多研究表明，miRNA与肺癌的预后密切相关，其可作为肺癌治疗预后判断的有效指标。

在对肺癌的研究中，miRNA-21常作为致癌基因发挥作用。Chen等发现，miR-15b-5p在NSCLC患者组的表达明显高于对照组，miR-15b-5p诊断NSCLC的特异度及敏感度均高于78%。因此，miR-15b-5p可以作为NSCLC治疗预后的生物标志物。miRNA-21是目前已知与肿瘤有关的miRNA，其高表达与肺腺癌早期的疾病进展呈正相关，与无复发患者的生存率呈负相关。因此，miR-21可以作为肺腺癌治疗预后的生物标志物。Guo等[18]认为，miRNA-21的上调可增加细胞的增殖能力，而COX-19与miRNA-21抑制细胞凋亡密切相关，COX-19的低表达可抑制细胞增殖，从而促进细胞凋亡。Markou等[19]发现，miR-21在NSCLC组织中过表达，且在复发NSCLC患者组织标本中miR-21表达显著升高；同时还发现NSCLC死亡患者组织标本与正常组织miR-21表达明显不一致。因此，miR-21也有望用于NSCLC预后的判断。let-7的低表达与肺癌预后不良有关。研究[20]证实，let-7b低表达与肺癌预后不良严密相关。研究[21]表明，let-7家族的缺失与预后有关，肺癌中let-7表达下调多提示预后不良。目前很多证据表明，let-7是肺癌预后判断的因子。miR-203基因位于染色体14q32.33上，该区域是染色体上的不稳定区域。研究[22]发现，miR-203表达下调可通过引起Survivin蛋白表达抑制肺癌细胞的生长和侵袭。在肺癌预后的研究中，利用Kaplan-Meier方法研究100列肺癌患者，结果显示miR-203高表达组患者较miRNA-203低表达组患者生存期缩短。因此，miR-203有可能作为肺癌预后的生物标志物。Kaduthanam等[23]发现，肺腺癌患者miR-142-3p表达上调可能与术后早期复发相关。采用Kaplan-Meier方法分析miR-142-3p表达水平与NSCLC患者生存的相关性，并采用Log-rank检验比较生存率，结果显示miR-142-3p高表达组患者生存期较低表达组明显缩短，相关性结果提示miR-142-3p的表达水平与患者生存期呈负相关。miR-142-3p有可能作为NSCLC预后判断的标志物。

综上所述，miRNA不仅调节细胞的各种生理、生化功能，而且在应激反应和疾病进展过程中起重要作用。事实上，miRNA作为一种调节分子，基本上作用于所有的生物过程。由于其在肿瘤中的重要调节作用，miRNA将有望用于肺癌的早期诊断、治疗以及预后的判断。但miRNA对肺癌的调控作用是一种复杂网络，受多因素调控，将miRNA作为一种肺癌的治疗手段，尚有许多难题需要解决，研究miRNA与肿瘤的关系尚属新的研究方向，需要更多研究阐明miRNA在肿瘤细胞内的关键功能，以指导肿瘤诊断及治疗。目前，miRNA在肿瘤中的作用机制是目前研究的热点，对miRNA表达调控的研究将会为肺肿瘤患者带来新的希望，为其治疗另辟蹊径。

[1] Chen W, Zheng R, Baade PD, et al. Cancer statistics in China, 2015[J]. CA Cancer J Clin, 2016,66(2):395-404.

[2] Sozzi G, Boeri M, Rossi M, et al. Clinical utility of a plas-ma-based miRNA signature classifier within computed tomo-graphy lung cancer screening: a correlative MILD trial study[J]. J Clin Oncol, 2014,32(8):768-773.

[3] Ebrahimi A, Sadroddiny E. MicroRNAs in lung diseases: recent findings and their pathophysiological implications[J]. Pulm Pharmacol Ther, 2015,34(8):55-63.

[4] Cherni I, Weiss GJ. miRNAs in the lung cancer: large roles for small players[J]. Future Oncol, 2011,7(9):1045-1055.

[5] Nicolson MC, Fennell DA, Ferry D, et al. Thymidy-late synthase expression and outcome of patients receiving pemetrexed for advanced nonsquamous non-small-cell lung cancer in a prospec-tive blinded assessment phase Ⅱ clinical trial[J]. J Thorac Oncol ,2013,8(7):930-939.

[6] Guz M, Rivero-Muller A, Okon E, et al. MicroRNAs-role in lung cancer[J]. Dis Markers, 2014,20(14):218-229.

[7] Esquela-Kerscher A, Trang P, Wiggins JF, et al. The let-7 microRNA reduces tumor growth in mouse models of lung cancer[J]. Cell Cycle, 2008,7(6):759-764.

[8] Wang R, Wang ZX, Yang JS, et al. MicroRNA-451 functions as a tumor suppressor in human non-small cell lung cancer by targeting ras-related protein 14(RAB 14)[J]. Oncogene, 2011,30(23):2644-2658.

[9] Yang J, Lan H, Huang X, et al. MicroRNA-126 inhibits tumor cell growth and its expression level correlates with poor survival in non-small cell lung cancer patients[J]. PloS One, 2012,7(8):e42978.

[10] Zhang JG, Wang JJ, Zhao F, et al. MicroRNA-21 (miR-21) represses tumor suppressor PTEN and promotes growth and invasion in non-small cell lung cancer (NSCLC)[J]. Clin Chimica Acta, 2010,411(11-12):846-852.

[11] Jazwa A, Kasper L, Bak M, et al. Differential Inflammatory microRNA and cytokine expression in pulmonary sarcoidosis[J]. Arch Immunol The Exp(Warse), 2015,63(2):139-146.

[12] Bandi N, Zbinden S, Gugger M, et al. miR-15a and miR-16 are implicated in cell cycle regulation in a Rb-dependent manner and are frequently deleted or down-regulated in non-small cell lung cancer[J]. Cancer Res, 2009,69 (13):5553-5559.

[13] Chen T, Gao F, Feng S, et al. MicroRNA 370 inhibits the pro-gression of non small cell lung cancer by downregulating oncogene TRAF4[J]. Oncol Rep, 2015,34(1):461-468.

[14] Gkirtzimanaki K, Gkouskou K, Olksiewicz U, et al. TPL2 kinase is a suppressor of lung carcinogenesis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013,110(16):1470-1479.

[15] Nadal E, Zhong J, Lin J, et al. A MicroRNA cluster at 14q32 drives aggressive lung adenocarcinoma[J]. Clin Cancer Res, 2014,20(12):3107-3117.

[16] Trang P, Wiggins JF, Daige CL, et al. Systemic delivery of tumor suppressor microRNA mimics using a neutral lipid emulsion inhibits lung tumors in mice[J]. Mol Ther, 2011,19(6):1116-1122.

[17] Al-Ali HK, Jaekel N, Niederwieser D. The role of hypomethylating agents in the treatment of elderly patients with AML[J]. J Geriatr Oncol, 2014,5(1):89-105.

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

[19] Markou A, Tsaroucha EG, Kaklamanis L, et al. Prognostic value of mature microRNA-21 and microRNA-205 overexpression in non-small cell lung cancer by quantitative real-time RT-PCR[J]. Clin Chem, 2008,54(10):1969-1704.

[21] Stahlhut C, Slack FJ. Combinatorial action of microRNAs Let-7and miR -34 effectively synergizes with erlotinib to suppress non-small cell lung cancer cell proliferation[J]. Cell Cycle, 2015,14(13):2171-2180.

[22] Furuta M, Kozaki KI, Tanaka S, et al. miR-124 and miR-203 are silenced tumor-suppressive microRNAs in hepato-ellular carcinoma[J]. Carcinogenesis, 2010,31(5):766-776.

[23] Kaduthanam S, Gade S, Meister M, et al. Serum miR-142-3p is associated with early relapse in operable lung adenocarcinoma patients[J]. Lung Cancer, 2013,80(2):223-227.

青海省科学技术厅基础研究资助项目(2016-ZJ-778)。

顾玉海(E-mail: qhguyuhai@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.31.034

R563.9

A

1002-266X(2017)31-0108-04

2017-03-14)