microRNA生物标志物在结直肠癌诊疗中的应用

楚治良，常宏宇，龚慧，赵光

1 中国人民解放军联勤保障部队第九八九医院科研部/全军肛肠外科研究所/全军重点实验室 河南洛阳 471000

2 中国人民解放军火箭军特色医学中心儿科 北京 100088

3 中国人民解放军联勤保障部队第九八九医院检验输血科 河南洛阳 471000

结直肠癌是最常见的癌症之一。在全球范围内，结直肠癌发病率位居所有恶性肿瘤的第三位，死亡率高居第二位[1]。结直肠癌是否发生转移是预测结直肠癌患者生存预后的重要因素，与Ⅱ期结直肠癌患者（无淋巴结转移）相比，Ⅲ期结直肠癌患者（肿瘤引流淋巴结中存在癌细胞）的5年生存率下降幅度超过20%[2]。由于结直肠癌患者在疾病早期阶段无明显症状或症状缺乏特异性，部分患者难以得到及时诊断和有效治疗[3]。

MicroRNA（miRNA）是由约22个核苷酸组成的非编码小RNA，参与多种生物信号通路的调节[4]。目前有研究表明，miRNA与多种恶性肿瘤的发生和发展存在着密切联系，包括脑癌、肺癌、乳腺癌、肝癌、前列腺癌和结直肠癌等[5]。miRNA通过与其靶mRNA的3’端非翻译区完全或不完全碱基配对，诱导靶mRNA降解或阻遏其蛋白的表达，从而在转录后水平对基因表达进行调控，进而影响肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡、侵袭和迁移等细胞生物学过程[6]。miRNA的表达具有组织特异性，在人体的血清或血浆中相对稳定，因此可以作为研究结直肠癌患者诊断及治疗效果课题的一种重要分子工具[7]。miRNA表达谱有助于根据患者的易感因素、肿瘤分期、治疗效果、化疗敏感性或耐药性，以及复发风险对结直肠癌患者进行分类[8-9]。本文就miRNA作为生物标志物在结直肠癌诊断、预后评估及治疗方面的研究现状进行综述，与同道交流。

1 miRNA在结直肠癌中的表达及其意义

miRNA在结直肠癌发生发展过程中的表达及其调控机制的研究已经取得了一些重要成果，它们上调靶基因时可作为原癌基因，下调靶基因时可作为肿瘤抑制因子。例如，miR-494、miR-598和miR-17-3p可促进结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭，而miR-18a、miR-155和miR-205-5p则可抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭[10]。miR-106a与结直肠癌细胞的凋亡有关，而miR-7则与结直肠癌细胞的凋亡抵抗有关[11-12]。miR-221和miR-214可以削弱结直肠癌细胞的自噬作用[13-14]。miR-192/215和miR-19b-1在结直肠癌细胞代谢途径中具有调节作用[15-16]。

随着高通量全基因组测序技术的发展，科研工作者发现了更多的miRNA和多个与结直肠癌的发生发展密切相关的miRNA—mRNA调控网络。2018年，Du等[17]报道从不同疾病分期的结直肠癌患者中筛选出368个差异表达的miRNA靶基因，其中上调基因275个，下调基因93个，这些miRNA参与了结直肠癌的发生发展过程，并且miRNA表达谱在不同疾病分期的结直肠癌组织中明显不同。同年，Xu等[18]报道通过对miRNA和mRNA表达数据的综合分析，确定了多个与结直肠癌相关的miRNA—mRNA调控网络，这将有助于寻找潜在的结直肠癌生物标志物。此外，miRNA介导的信号通路与结直肠癌的发生发展也有一定的关联。例如，miR-101表达下调可激活Wnt/β-catenin信号通路促进结肠癌细胞的增殖[19]，miR-29b能够间接激活PI3K/AKT信号通路调节结直肠癌细胞的增殖和迁移[20]，miR-486-5p可以通过激活PLAGL2/IGF2/β-catenin信号通路促进结直肠癌细胞的增殖和迁移[21]。这些研究提示，多个miRNA及其作用靶点与结直肠癌的发生发展密切相关，这些miRNA有可能成为早期诊断结直肠癌的新型分子标志物。

2 miRNA在结直肠癌诊断和预后评估中的作用

miRNA在结直肠癌诊断和预后评估中具有重要的临床价值。目前有临床研究表明，一些特异性miRNA是结直肠癌患者疾病诊断、肿瘤分期和预后评估的有用标志物。2019年，Gao等[22]通过实时荧光定量逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）技术，对363名结直肠癌患者和156名健康对照的血清标本中miR-142-3p表达水平进行定量检测，并分析了血清中miR-142-3p表达水平与生存预后的相关性。结果显示结直肠癌患者的miR-142-3p表达水平明显低于健康对照，并且miR-142-3p的低表达与结直肠癌肿瘤分期密切相关。生存分析结果表明，血清miR-142-3p表达水平低的患者5年总生存率低于血清miR-142-3p表达水平高的患者（67.4%vs.76.9%），认为血清miR-142-3p可以作为结直肠癌诊断和预后评估的潜在标志物。

此外，有多项研究结果提示将miR-31作为结直肠癌患者诊断和预后评估的标志物是具有应用前景的。2012年，Schee等[23]评估了316名结直肠癌患者的手术切除标本中6种miRNA（miR-21、miR-31、miR-92a、miR-101、miR-106a和miR-145）的表达情况，发现miR-31表达水平升高与较晚的肿瘤分期和较低的肿瘤分化程度有关。2019年，Zhang等[24]通过RT-PCR技术，对Ⅰ/Ⅱ期结直肠癌患者、Ⅲ/Ⅳ期结直肠癌患者及健康对照的血浆样本中miR-31表达水平进行分析，结果提示miR-31在血浆中的高表达可以作为诊断结直肠癌患者淋巴结转移（LNM）的生物标志物。同年，Peng等[25]对miR-31在结直肠癌发生发展过程中的分子机制进行了研究，体外实验表明miR-31-5p的上调可以抑制内吞衔接蛋白Numb，从而促进肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。另外，miR-31与5-氟尿嘧啶耐药性及结直肠癌肿瘤分期有关[26]，miR-31-5p可作为研究奥沙利铂耐药性课题的生物标志物[27]。

2020年，Barisciano等[28]研究结果提示miR-27a在三种结直肠癌细胞系（HCT116、SW480和HT29）中的高表达与线粒体活性受损、氧化磷酸化功能障碍和mTOR信号传导增强有关，这促进了结直肠癌细胞的能量生成、无限制增殖和化疗耐药性。因此，miR-27a可能作为结直肠癌细胞代谢重编程调控因子，在结直肠癌早期诊断和化疗耐药性评估方面具有一定的应用价值。在另一项研究中，Cui等[29]通过对30名结直肠癌患者的临床资料进行分析，发现miR-27a和miR-31的表达水平与结直肠癌患者的远处转移、肿瘤分期有关，与患者的生存时间呈正相关，具有较高的诊断临床应用价值。

3 miRNA在结直肠癌治疗中的相关研究

尽管医疗水平不断提升、改善，但结直肠癌的治疗仍然是一项临床挑战。如果在治疗过程中结直肠癌患者对传统化疗药物（如5-氟尿嘧啶）存在耐药性或无效性，仍需制定新的治疗策略以提高治疗效果[30-31]。miRNA可以通过靶向与耐药性有关的细胞信号通路，从而影响耐药性，已有研究针对干细胞样结肠癌细胞进行探讨[30]。miRNA抑制剂或类似物或可成为未来治疗结直肠癌的有效方法。

目前已经有研究评估了肿瘤抑制因子miRNA在结直肠癌中的治疗效果。2020年，Morimoto等[32]报道在miR-4711-5p的综合研究中发现，该miRNA可以抑制结肠癌干细胞标志物的表达和细胞G1期进程。miR-4711-5p与TFDP1的结合引发细胞G1期阻滞，miR-4711-5p与MDM2的结合对于诱导细胞凋亡有促进作用（调节p53表达水平），同时发现miR-4711-5p对裸鼠模型移植瘤也有抑制作用，且无明显不良反应[32]。相比之下，miR-4711-5p的抑瘤潜力大于miR-34a[32]。miR-34a受TP53的调控并参与TP53信号通路，它可以通过靶向抑制多个TP53信号通路关键分子基因的表达，发挥抑瘤作用[33]。2017年，Wang等[34]研究发现，SERPINE1、KLF4、SE⁃MA4B、PPARG、CDC45和KIAA0101等基因可能是miR-34a的靶基因，是结直肠癌的潜在治疗靶点。

抑制oncomiR（致癌的miRNA）可能对结直肠癌患者的治疗具有积极的意义。例如，miR-21抑制剂LNA-anti-miR-21可以通过靶向程序性细胞死亡因子4（PDCD4），抑制结直肠癌细胞LS174T的迁移和细胞簇的形成[35]，而miR-155抑制剂MSN-anti-miR-155@PDA-Apt则可通过下调结直肠癌细胞SW480中miR-155的表达来增强体内外靶向治疗效果，此外，它还可以通过抑制miR-155来增强结直肠癌细胞SW480对5-氟尿嘧啶的化疗敏感性[36]。而miR-532-3p可以作为结直肠癌化疗药物的增敏剂，通过激活p53凋亡信号通路，诱导结直肠癌细胞早期凋亡[37]，miR-32-5p则可以通过靶向TOB1基因调控结直肠癌细胞放射治疗敏感性和迁移、侵袭能力[38]，且部分miRNA具有针对结直肠癌肝转移的潜在治疗价值[39]。

然而，miRNA临床应用中的主要难点在于缺乏安全有效的递送系统来保护miRNA分子免受核酸酶降解，并将其递送至靶细胞而不产生明显不良反应[40]。目前已有研究评估了多种miRNA递送系统在结直肠癌细胞中的功效。2020年，Liang等[40]发现工程化外泌体可以同时将miR-21抑制剂和5-氟尿嘧啶递送至结肠癌细胞，具有逆转结肠癌细胞耐药性的潜在作用。同年，Li等[41]首次报道了将新型聚合物混合胶束作为药物载体的化疗—miRNA联合疗法，该疗法为结直肠癌的化疗—基因联合治疗提供了一个新思路，他们通过将伊立替康和肿瘤抑制因子miR-34a共同包被到聚合物胶束中，然后递送至结直肠癌细胞，可以提高miR-34a的表达水平并调节其下游相关基因的表达，从而促进癌细胞的凋亡。相信随着miRNA应用研究技术的不断深入，它在结直肠癌中的治疗作用会愈发凸显。

4 小结与展望

miRNA作为癌基因或者抑癌基因，在结直肠癌细胞和组织中的表达存在特异性，这可为结直肠癌的诊断和治疗提供新的靶点。越来越多的研究表明，miRNA可以作为非侵入性生物标志物，具有应用于结直肠癌的诊断、预后评估和治疗的潜在价值。但临床方面的研究仍有待进一步展开探讨，以提供更为可靠的充分的临床应用价值参考。在应用miRNA治疗结直肠癌方面，安全有效的递送系统仍是影响疗效的主要因素。相信随着miRNA相关研究的不断深入，有望为结直肠癌患者的诊断、预后评估和治疗提供更多的新的思路。

利益冲突声明 全体作者均声明不存在与本文相关的利益冲突。