miRNA与胃肠道间质瘤的治疗

蒋专，丁杰，张忠民，刘振华，董奇，糜睿，刘航，周金海，廖国庆

胃肠道间质瘤(GISTs)是胃肠道最常见的间叶性肿瘤，起源于Cajal(ICC)细胞或其前体细胞。发病机制与Ⅲ型受体酪氨酸激酶编码的KIT基因(80%～90%)或血小板源性生长因子受体α(PDGFRA，10%)突变相关。这些受体激活诱导了对于GIST发病的多种信号通路，KIT突变的下游信号通路包括PI3K/AKT，Src家族激酶，Ras-ERK和JAK-STAT6[1]。有10%左右的GIST不存在KIT及PDGFRA基因突变的称为野生型GIST。miRNA是约22个核苷酸的小型非编码RNA，在转录后通过与靶mRNA的3′非翻译区(3′UTR)的碱基互补配对，使蛋白质的合成受到抑制或者诱导mRNA降解。miRNA在多种生物过程中发挥关键作用，包括发育，分化，细胞增殖和细胞凋亡等，miRNA的失调可以影响肿瘤分化、侵袭、转移和复发[2]。大多数miRNA基因存在于癌症相关基因组区域或脆性位点，当miRNA作为肿瘤抑制因子的功能丧失时，可促进正常细胞向恶性转化，其可作为致癌基因[3]。在 GIST 中，特异性 miRNA 表达特征与14q染色体丢失、KIT 或 PDGFRA 突变、肿瘤风险和总体存活有关[4]。

甲磺酸伊马替尼是一种选择性酪氨酸激酶抑制剂，能抑制BCR-ABL、KIT和PDGFR的活性。目前，甲磺酸伊马替尼慢性粒细胞白血病和GIST的治疗中广泛应用[5]；伊马替尼通过竞争性抑制ATP结合来抑制KIT的表达，并阻断MAP激酶和PI3激酶-AKT通路的局部激活[6]。局部、低危GIST的标准治疗是手术切除，无需进行局部淋巴结清扫，在有转移的GIST推荐使用甲磺酸伊马替尼进行辅助治疗, 有效减小肿瘤体积，降低临床分期，缩小手术范围，最大程度地避免不必要的联合脏器切除、保留重要器官的结构和功能，降低手术风险，提高病人术后生存质量。越来越多研究表明，miRNA与GIST细胞的增殖、侵袭转移、凋亡有关，并且，miRNA还可参与GIST对甲磺酸伊马替耐药的相关调控，若能通过特异性调控miRNA在GIST中的表达，对GIST进行精准化治疗，或许能大大提高GIST患者的生存率。

1 miRNA与GIST的治疗

1.1 miRNA与GIST的增殖

研究发现，miRNA能够与不同的GIST靶点结合抑制或促进GIST细胞的增殖，Yun等[7]发现miR-494通过AKT和STAT3途径结合两个不同的靶点来调节KIT，miR-494过表达抑制GIST细胞增殖，抑制内源性miR-494表达后KIT表达的增加，表明miR-494的表达会对GIST细胞增殖有所影响，若能有效通过特异性的调控miR-494的表达来抑制GIST细胞的增殖，可能会是对GIST治疗的一种潜在的有效治疗手段；另外，Ihle[8]等研究发现现外源性miR-221和miR-222通过AKT信号通路诱导GIST细胞凋亡，并导致不同GIST细胞中KIT 增殖减少，miR-221和miR-222的表达可能是一种抑制的KIT活性的重要方法。

PTEN是一种肿瘤抑制因子，在调节肿瘤细胞生长、细胞凋亡、侵袭转移中具有重要作用，而其表达和活性可在几乎所有细胞水平上调节，包括转录，翻译和翻译后。PTEN的功能通常通过体细胞突变、基因沉默或表观遗传机制在大部分人类癌症中发挥作用。在PTEN/PI3K/Akt信号通路中，PI3K的激活可催化3,4,5-磷脂酰肌醇三磷酸磷酸化，激活蛋白激酶Akt，促进细胞增殖和生长，当缺乏PTEN表达时，它可能导致信号通路的连续激活并失去对细胞增殖的控制[9]。Long等[10]研究发现，在GISTs组织中PTEN蛋白表达显着降低，GISTs中miR-374b和PI3K/Akt mRNA和蛋白表达的表达明显高于邻近正常组织，而PTEN的表达呈现相反趋势，表明抑制miR-374b的表达可有效阻止GIST细胞增殖，促进GIST细胞凋亡；但是该研究由于缺乏足够的研究数据，必须进行更大样本量的进一步研究和后续研究，以便更深入验证miR-374b，PTEN，PI3K/Akt信号通路和GIST之间的关系。

通过对胃GIST进行了小RNA的高通量测序，Gyvyte等[11]发现miR-215-5p的表达水平与肿瘤的风险等级呈负相关，与梭型细胞型的GIST相比，miR-509-3p在上皮样和混合型中表达上调。此外，miRNA相关分析显示，下调的miR-375和miR-141-3p与过表达的KIT靶基因呈负相关，miR-375靶向KIT和PDGFRA并通过AKT信号通路抑制细胞增殖，而下调的miR-200a-3p与PDGFRA的突变有较大联系。miRNA与GISTs细胞的增殖有着显著的相关性，不同种类的miRNA对GISTs细胞作用不一，目前有关于miRNA与GISTs细胞的增殖的机制尚待进一步研究，若能有效的通过调控miRNA的表达，抑制GISTs细胞的增殖，可能是一种对GISTs有价值的治疗途径。

1.2 miRNA与GISTs的侵袭与转移

上皮间质转化(EMT)的激活赋予肿瘤细胞侵袭性，大量研究表明，miRNA已经成为调节上皮间质转化以及癌症干细胞(CSC)特性的多种基因和信号的重要调节因子[12]；Liu等[13]研究发现miR-137直接靶向Twist1并在GIST-H1人胃肠道间质肿瘤细胞系中抑制Twist1表达，体外实验表明，miR-137增强上皮细胞形态，减少GISTs细胞迁移，激活G1细胞周期停滞，诱导细胞凋亡。结果表明miR-137调控EMT并通过Twist1下调抑制细胞迁移；因此，miR-137可能在GIST中起到抗侵袭的作用。

Wang等[14]研究发现，miR-148b-3p直接靶向结合KIT mRNA的3′-UTR来调节KIT表达，在GIST882细胞中miR-148b-3p表达的恢复使KIT和下游效应蛋白ERK，AKT和STAT3的表达降低，KIT的过表达逆转了miR-148b-3p对GIST细胞转移和侵袭的抑制作用；miR-148b-3p表达降低与GIST患者的总体生存率(OS)和无病生存率(DFS)相关。侵袭及转移是GISTs治疗的一大难题，分子靶向药物是首选治疗，在药物治疗过程中进行动态评估，在靶向药物治疗后达到疾病部分缓解或稳定状态，估计所有转移灶均可切除的情况下，可考虑行手术切除所有病灶。miRNA在GISTs侵袭亦具有重要作用，若能通过特异性抑制GISTs细胞的侵袭转移能力，尽早联合手术治疗，相信会对GISTs患者的生存率有较大的改善。

1.3 miRNA与GISTs的凋亡

miRNA能够诱导GIST细胞产生凋亡，抑制miR-374b表达可以抑制细胞增殖，促进GIST细胞凋亡[10]；Xue等[15]研究发现，甲基莲心碱(Nef)能够抑制GIST-T1细胞的增殖及迁移，并促进GIST-T1细胞凋亡，Nef通过上调miR-449a表达使GIST-T1细胞中的PI3K/AKT和Notch途径失活，抑制miR-449a表达逆转了Nef诱导的GIST-T1细胞增殖、侵袭以及细胞凋亡。此外，Nef还抑制人胃癌SGC7901细胞迁移并诱导细胞凋亡。

MiR-320a具有许多靶基因，其中一些靶基因通过如Wnt通路、IGF通路等，参与了细胞凋亡；MiR-320a可以抑制肿瘤细胞增殖和迁移的，如结肠癌[16]和肝癌[17]。Gao等[18]在研究发现，miR-320a的下调可能抑制GIST细胞的凋亡；miR-182直接靶向圆柱瘤蛋白(cylindromatosis，CYLD)并通过负调节CYLD表达促进GIST细胞生长，miR-182的过表达增强了GIST-T1细胞的生长，增殖增加，细胞凋亡减少，miR-182拮抗剂可能是治疗人GIST的有效策略[19]。Cao等[20]发现miRNA-21通过靶向Bcl-231负调控抑制肿瘤生长，抑制GIST细胞中的Bcl-2表达，可以作为GIST中有效的肿瘤抑制因子，这意味着miRNA-21在GIST治疗中的潜在价值。特异性通过miRNA抑制GIST增殖、转移及侵袭，或者能够通过miRNA诱导GIST凋亡，不失为一种对GIST治疗的有效方法。

2 miRNA与GIST耐药

miRNA在不同肿瘤中药敏性及耐药性的发展起着重要作用[21]，在GIST中，miRNA表达可以诱导GIST产生耐药，影响GIST治疗，降低了患者的生存率；Fan等[22]发现，miR-218在伊马替尼耐药GIST细胞系(GIST430)中下调，而miR-218过表达可能PI3K/AKT信号通路来提高GIST细胞对甲磺酸伊马替尼的敏感性。PIK3C2A是甲磺酸伊马替尼耐药GIST中miR-518a-5p基因的特异性靶标，Shi等[23]发现miR-518a-5p在伊马替尼耐药GIST中下调，荧光素酶报道分析表明miR-518a-5p结合PIK3C2A 3′UTR，miR-518a-5p的低表达可能上调PIK3C2A并影响细胞对药物的反应，对GIST中的伊马替尼产生抗性。Kou等[24]通过对血清miRNA表达谱的分析，发现伊马替尼耐药GIST的血清中miR-518e-5p和miR-548e的表达水平均高于伊马替尼敏感的GIST患者，且具有较高特异性和敏感性，可作为早期检测和诊断继发性伊马替尼耐药GIST有前景的非侵入性生物标志物。

Durso等[25]通过评估外源性化学修饰的miRNA 221和222(miR-mimics)对存在耐药性的GIST 48细胞中的KIT表达的影响，引导链被硫代磷酸酯(PS)和/或2′-O-甲基RNA(2′-OMe)修饰的模拟miRNA可以实现KIT基因沉默。miRNA 221和222通过靶向KIT作为致病性miRNA，这种独特的2′-OMe-PS修饰能显着提高miR-mimics 221/222的生物稳定性和生物学活性。miR-mimics 221和222的KIT蛋白的调节可作为替代治疗选择，或与用于GIST治疗的传统抗肿瘤药物组合，也旨在克服耐药性问题。

黏附斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)作为细胞内的骨架蛋白，是一种非受体酪氨酸激酶，在细胞信号转导发挥关键性作用，在细胞生长、发育、凋亡等生理功能调控中发挥重要作用[26]；Wen等[27]研究发现，miR-125a-5p过表达和PTPN18抑制增加了GIST细胞中的pFAK水平，pFAK作为PTPN18的下游靶点并使GIST对伊马替尼产生耐药，使用小分子抑制剂阻断FAK磷酸化可以使耐药GIST细胞对伊马替尼治疗重新敏感。然而，pFAK表达是否与临床样本中的伊马替尼耐药性相关以及伊马替尼耐药GIST中FAK活化的发生方式尚不清楚。

事实上，伊马替尼对 KIT/PDGFRA 激酶活性的抑制已经成为不能手术的 GIST 患者的一线治疗选择[28]。然而，继发性突变会诱导对伊马替尼的耐药，在耐药的情况下，其他TKI被用作二线疗法，如舒尼替尼或瑞格非尼，都是多激酶抑制剂，这两种药物具有通过阻断血管内皮生长因子(VEGFR)的抗血管生成的效果[29]。若能通过调控miRNA的表达，有效解决耐药问题，或许能够在GIST治疗中能有重大获益。

3 miRNAs与GISTs的预后

GIST的预后很难预测，评估GIST生物学特性的最有力和最广泛的检查标准是肿瘤大小和有丝分裂数，解剖位置的影响也有争议，大多数研究表明，原发性小肠GISTs比具有相似大小和有丝分裂参数的胃GISTs更具侵袭性。此外，由于增加了腹腔内植入肿瘤的风险，肿瘤破裂(无论是自发的还是在手术中)被认为是影响预后的因素[30]。Akçakaya等[31]研究显示在GIST细胞中PTPN18和STARD13均受到miR-125a-5p的调控，第一，PTPN18通过抑制Src家族激酶的磷酸化，参与控制Bcr-Abl融合酪氨酸激酶信号传导的负反馈机制。第二，PTPN18可以诱导肌动蛋白细胞骨架重组，这表明在伊马替尼耐药GIST细胞中观察到的形态学变化的合理解释。第三，酪氨酸激酶磷酸化是GIST中伊马替尼耐药性的替代机制，表明蛋白磷酸酶可能涉及GIST伊马替尼耐药性。研究表明miR-125a-5p可以通过PTPN18调节在单个KIT突变的GIST细胞中调节伊马替尼反应，这也证实了miR-125a-5p和PTPN18对伊马替尼治疗的GIST患者的预后有影响。

如上所述，miRNA在GIST的研究已取得不少成就，对miRNA在GIST中的诊断和治疗也取得突破，通过检测特异性miRNA能够提示是否对甲磺酸伊马替尼耐药以及其耐药机制，能够克服GIST对TKI的耐药，或许将来能够为GIST进行标准化、规范化、微创化、个体化治疗打下坚实基础，不失为一种治疗GIST的重要途径。随着更多miRNA在GIST作用机制的发现，希望miRNA能够在GIST的治疗中发挥重要作用。