miRNA-200c 在结直肠癌发展中作用机制的研究进展

吴建波，陈颖虎，雷勇刚#

中国人民解放军南部战区海军第二医院1普通外科，2卫勤处，海南 三亚 572000

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是最常见的恶性肿瘤之一，2010 年全球因CRC 死亡的患者715 000 例。CRC 是美国第二大常见的恶性肿瘤死亡原因。在中国，CRC 是第四大常见的恶性肿瘤死亡原因，也是第五大常见的恶性肿瘤。尽管近年来开发了新的治疗和早期筛查方法，但CRC患者的预后并未得到明显改善。此外，近年来中国CRC 的发病率迅速上升。因此，迫切需要具有临床价值的新型生物标志物以提高诊断准确性。微小RNA（microRNA，miRNA）-200 家族在恶性肿瘤发生发展中的作用一直备受关注，其中尤以miRNA-200c 的作用较为广泛。本文就miRNA-200c 在CRC 中作用机制的研究进展进行综述。

1 CRC

CRC 是世界上常见的胃肠道恶性肿瘤之一，包括结肠癌和直肠癌，早期无症状或症状不明显，随着肿瘤发展，症状逐渐出现，表现为大便习惯改变、腹痛、便血、腹部包块、肠梗阻等，严重威胁患者生命健康。CRC 的发病原因包括遗传和环境诸多因素。学者们正在从信号通路异常、癌基因和抑癌基因功能、表观遗传改变、肠癌干细胞、肠道菌丛、炎性肿瘤转变机制、免疫等多个途径探讨CRC 的发生发展机制，为CRC 的治疗奠定了基础。手术、化疗和放疗是目前CRC 的主要治疗方法。尽管在诊断和治疗方面取得了长足进步，但CRC的病死率仍然很高。因此，找到合适的生物标志物用于及时发现和治疗CRC是非常有必要的。

一项Meta 分析纳入了9 项研究共1882 例CRC患者的临床数据，发现miRNA-200 高表达的患者具有较差的无复发生存（relapse free survival，RFS）情况（HR=1.13，95%CI：1.04～1.23）。此外，样本类型的亚组分析显示，血浆中miRNA-200 高表达与较差的总生存（overall survival，OS）情况（HR=1.23，95%CI：1.08～1.41）和RFS（HR=2.39，95%CI：1.20～4.77）情况有关。表明miRNA-200 家族可作为CRC 的生物标志物评估患者预后。

2 miRNA-200c 的生物学作用

miRNA 已经成为细胞在生理或病理压力下进行应答的重要介质。miRNA 介导的基本生物学过程，例如细胞增殖和凋亡与恶性肿瘤的发生发展密切相关。肿瘤普遍存在miRNA表达模式失调情况，可以为肿瘤分类和预后提供有用的信息。miRNA 及其靶标在肿瘤标本中的病理生理相关性难以解释，因为它们的异常表达可能与肿瘤内异质性混淆，从而阻碍了在miRNA 靶标水平与恶性肿瘤表型之间建立因果关系。

miRNA-200 家族主要由两个子家族构成，分别为miRNA-200a/200b/429 和miRNA-200c/141。其中miRNA-200a/200b/429 位于人类1 号染色体1p36.33，而miRNA-200c/141 位于人类12 号染色体12p13.310。miRNA-200 家族成员参与了生物体的多种病理生理过程。miRNA-200c 是miRNA-200家族的一个重要基因，对各种生物学过程都有影响。miRNA-200c 是一种肿瘤抑制因子，可抑制多种恶性肿瘤（如肾细胞癌、卵巢癌、膀胱癌和CRC）的增殖、上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）、迁移和侵袭，并诱导细胞凋亡和化疗敏感性。

3 miRNA-200c 对CRC 的影响

3.1 miRNA-200c 通过作用于E 盒锌指结合蛋白1影响EMT 并抑制CRC 发展

EMT 是一个复杂的生物学过程，通过各种生化改变使上皮细胞获得间充质细胞表型，导致细胞极性损失和迁移能力增加。EMT 在胚胎发育、伤口愈合、组织再生和纤维化、恶性肿瘤进展的所有阶段以及抗细胞毒性治疗等过程中均发挥重要作用。EMT 已在恶性肿瘤中进行了深入研究，其中涉及独特的分子过程，包括EMT 转录因子（EMT-transcription factor，EMT-TF）的诱导、细胞表面蛋白表达模式的变化、细胞骨架重组、细胞外基质降解以及特异性miRNA 表达改变等。E盒锌指结合蛋白（zinc finger E-box binding homeobox，ZEB）、锌指转录因子SNAIL 和TWIST 家族的EMT-TF 具有最广泛的研究，其具有多效性功能，包括细胞入侵和传播，但也影响细胞命运、肿瘤干细胞可塑性、致癌转化、治疗抗性、免疫力和肿瘤微环境。

有学者提出，miRNA-200 家族在恶性肿瘤EMT 的调节中具有核心作用，miRNA-200 家族最突出的基因靶标是

ZEB1

和

ZEB2

，它们是EMT 标志物E-钙黏蛋白的直接阻遏物，参与EMT 过程和随后的恶性肿瘤进展。研究表明，肿瘤细胞中miRNA-200c 和ZEB1 的表达呈负相关。据报道，miRNA-200c 和

ZEB1

基因间的分子作用机制包括双重负反馈环。在这种机制中，miRNA-200c 通过直接与

ZEB1

的3'非翻译区（3' untranslation region，3'UTR）结合而抑制ZEB1 的表达，然而，ZEB1 也通过与miRNA-200c 启动子结合来抑制miRNA-200c的转录。Karimi Dermani 等报道白藜芦醇可以在转染细胞中通过靶向ZEB1 和波形蛋白而上调miRNA-200c 的表达并促进EMT 向间充质-上皮转化（mesenchymal-epithelial transition，MET）转换。该研究表明白藜芦醇通过上调HCT-116 CRC 细胞中的miRNA-200c 抑制细胞增殖、侵袭及与EMT 相关的基因表达。Hur 等研究表明，与正常对照组相比，miRNA-200c 在CRC 患者的组织标本中高表达，EMT相关基因的表达受CRC 细胞系中miRNA-200c 的负调控，miRNA-200c 基因靶标的功能表征显示，miRNA-200c 过表达可通过对其基因靶标

ZEB1

负调控而上调E-钙黏蛋白并下调波形蛋白的表达，从而促进上皮细胞具有与CRC 细胞相同的可以进行MET 过程的功能。该研究突出了miRNA-200c在CRC 细胞转移中的关键作用，并提出miRNA-200c 将可能作为CRC 患者的潜在诊断生物标志物和治疗靶标。

3.2 miRNA-200c 通过抑制B 细胞特异性莫洛尼鼠白血病病毒插入位点1 的表达调节CRC 发展

B 细胞特异性莫洛尼鼠白血病病毒插入位点1（B lymphoma Mo-MLV insertion region 1，BMI1）是多梳抑制复合物1 的成员，在染色质修饰、DNA 损伤修复、细胞周期调节和衰老中具有多种作用。此外，BMI1 参与了恶性肿瘤的发展。BMI1 异常表达已在几种恶性肿瘤中报道，包括CRC、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、胶质母细胞瘤和淋巴瘤。多项研究表明，BMI1 是miRNA-200c 在多种恶性肿瘤中的直接靶标。Karimi Mazraehshah 等采用了生物信息学工具（如miRanda、PiTtar 和TargetScan）证明

BMI1

的3'UTR 与miRNA-200c 具有高度保守的结合位点。该研究分析了miRNA-200c在CRC 组织中的表达及其是否通过靶向BMI1 蛋白影响CRC 细胞系。结果表明，与正常结肠组织相比，miRNA-200c 在CRC 组织中显著下调，而BMI1 蛋白在CRC 组织中表达上调。在结肠癌细胞系中，锁核酸（locked nucleic acid，LNA）-antimiRNA-200c 的转染促进了

BMI1

基因和蛋白表达以及细胞侵袭。LNA 对miRNA-200c 的下调抑制了细胞凋亡。该研究结果表明，miRNA-200c 通过抑制BMI1 的表达而在CRC 中发挥抑癌作用。Xu等通过研究证明短链脂肪酸丁酸钠通过增强miRNA-200c 的表达下调BMI1，从而抑制CRC 细胞迁移以及降低体内肿瘤负荷。

3.3 miRNA-200c通过抑制驱动蛋白家族成员14的表达影响CRC 发展

已有研究报道许多类型的恶性肿瘤都存在驱动蛋白家族成员14（kinesin family member 14，KIF14）异常表达，KIF14 的致癌作用也多种多样。KIF14 过表达可促进恶性肿瘤的发展，包括成胶质细胞瘤、肺癌和卵巢癌。Wang 等研究显示KIF14在CRC 中明显过表达，体外和体内研究结果表明，KIF14 通过激活蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）促进CRC 细胞增殖并加速细胞周期。此外，该研究分析了KIF14 在CRC 中过表达的潜在机制。生物信息学分析和验证实验包括逆转录定量聚合酶链反应、蛋白质印迹法和双荧光素酶报告基因检测，其结果证明除基因组扩增和转录激活外，KIF14 还受miRNA-200c 调控。研究进一步证明，miRNA-200c 表达降低可以促进KIF14 发挥其细胞增殖作用。CRC 标本中miRNA-200c 的表达与KIF14 呈负相关。此外，KIF14 过表达可诱导AKT 的Ser473 磷酸化，表明KIF14 可通过激活AKT 信号转导通路促进细胞存活，这对于细胞周期的进展至关重要。由此说明，miRNA-200c 可以通过靶向抑制KIF14 的表达，抑制AKT 信号转导，从而抑制CRC 的发展，此研究为治疗CRC 提供了新的思路。

3.4 miRNA-200c 通过作用于性别决定区Y 框蛋白2 调节CRC 发展

性别决定区Y 框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）是

SOX

基因家族的成员，存在于人类染色体3q26.33。Lu 等研究发现，miRNA-200c-SOX2 负反馈机制参与了CRC 细胞增殖和转移的调节。生物信息学分析结果表明，

SOX2

的3'UTR 是miRNA-200c 的靶点，而且

SOX2

占据了miRNA-200c 的启动子区域，进而降低了miRNA-200c 的表达，这很可能导致SOX2 的重新激活。以前的研究表明，miRNA-200c-SOX2反馈回路有助于细胞周期退出和神经干/祖细胞的神经元分化。总而言之，miRNA-200c 可能受

SOX2

转录激活/抑制的独特作用调节。miRNA-200c 的敲低显著增强了CRC 细胞系的增殖、迁移和侵袭，而miRNA-200c 的上调则表现出相反的作用。而且，增加SOX2 的表达可以下调miRNA-200c 的表达。另外，miRNA-200c 的减少增加了CRC 干细胞标志物的表达和CRC 细胞系的球形形成能力。miRNA-200c 可通过抑制SOX2 的表达阻断磷脂酰肌醇-3-羟 激 酶（phosphatidylinositol 3- hydroxy kinase，PI3K）-AKT 信号通路。此研究表明，miRNA-200c可以通过抑制SOX2 的表达抑制CRC 的发展。尽管基于miRNA 的治疗方法仍处于起步阶段，但miRNA-200c 可能是抑制CRC 生长和转移的治疗靶标。

3.5 miRNA-200c通过抑制周期蛋白依赖性激酶2的表达调节CRC 细胞增殖与凋亡

周期蛋白依赖性激酶2（cyclin dependent kinase 2，CDK2）属于周期蛋白依赖性激酶（cyclindependent kinase，CDK）丝氨酸/苏氨酸激酶家族成员，是细胞G/S 期转换过程中的重要调控因子。Gao 等进行了荧光素酶报告基因检测，并确认miRNA-200c 和CDK2 之间存在一定的关系。当miRNA-200c 过表达时，CDK2 蛋白表达水平显著降低，表明miRNA-200c 能够通过直接靶向CDK2调控

CDK2

的转录后水平。与癌旁正常组织比较，CDK2 在CRC 组织中的表达明显升高，且其在CRC 细胞系SW620、Lovo、HCT116 和SW480 中的表达水平均高于正常结肠上皮细胞NCM460。miRNA-200c 抑制剂能够使CDK2 的表达增加，而转染miRNA-200c 模拟剂的细胞中CDK2 的表达强度显著减弱。此外，研究表明CDK2 逆转了miRNA-200c 对Lovo 和SW420 细胞系活力和增殖的增强作用。总之，miRNA-200c/CDK2 信号转导可促进CRC 细胞增殖并抑制其凋亡，这可能为诊断和治疗CRC 提供了有效的方法。

4 小结与展望

目前关于miRNA-200c 在CRC 中作用的研究已经较为深入和广泛，miRNA-200c 可以通过抑制ZEB1 的表达调节EMT 过程并抑制CRC 的发展，也可以通过抑制BMI1 的表达调节CRC 发展；miRNA-200c 还可以通过靶向抑制KIF14 的表达，抑制AKT 信号转导，从而抑制CRC 的发展；miRNA-200c 能够抑制SOX2 的表达，从而阻断PI3K-AKT信号通路，抑制CRC 的发展；miRNA-200c/CDK2信号转导可促进CRC 细胞增殖并抑制其凋亡。由此可见，miRNA-200c 作为抑癌基因在CRC 中具有不可替代的作用。但是，目前对于miRNA-200c 调节CRC 主要机制的研究并不深入，进一步的临床和机制研究有待开展，从而为miRNA-200c 作为CRC 的肿瘤标志物提供更多的理论支持。