血浆miRNA 检测在肿瘤临床应用的研究进展

石明，仇雪梅，2，樊红

(1.东南大学医学院，江苏南京 210009;2.东南大学生命科学研究院，江苏南京 210009)

恶性肿瘤是严重危害人类健康的疾病。世界卫生组织和国际抗癌联盟的资料显示，如不能有效控制癌症的发病率，预计2020年肿瘤新发病例将达到1 600万，近1 000万人死亡［1-5］。在美国等西方发达国家，因癌症死亡仅次于心血管疾病，已成为癌症第二大杀手［6］，而我国每年新增癌症患者约160万人，其中因癌症死亡人数约130万人［1-5］。不能及时发现从而贻误治疗时机及肿瘤治愈率低是导致癌症患者死亡的主要原因，而早期发现及治疗效果监测是预防和有效治疗癌症的重要手段。几十年来，研究者们对标志物研究和应用发现，生物标志物可以用来进行肿瘤早期诊断，使得癌症的治愈率、生存率大大提高。近年来，随着微小RNA(micro RNA，miRNA)及其表达模式的发现，使这类分子有可能作为新的生物标志物，为癌症的诊断与治疗开辟了一条新途径［7-8］。作者针对血浆miRNA在癌症早期诊断、个体化治疗以及预后监测等方面的应用价值作一综述。

1 microRNAs简介

miRNA是一类非编码小分子RNA，通过与mRNA 3'端非翻译区完全和不完全配对结合使mRNA降解或翻译抑制［1-5］，在转录后水平调控基因表达。近年来，随着人们对miRNA分子的逐步认识，其生物功能及应用备受关注，尤其对miRNA在个体新陈代谢、抗感染、细胞增殖、细胞凋亡以及肿瘤发生过程中重要作用的认识，为疾病发病机制研究及治疗提供了新的观点。

miRNA最初发现于上个世纪90年代初期，2002年，因 Calin等［6］对其开创性的研究成果报道，使miRNA成为肿瘤研究中的新焦点。在随后的几年中，人们对miRNA的研究不断深入，逐渐揭示了其功能和可能的应用领域。尤其是对有关能够抑制miRNA功能的RNA结合蛋白的研究成果不断更新，使人们在更加深入了解miRNA的同时，看到了miRNA在肿瘤研究及临床应用等方面的前景。研究发现，人类和其他动物的血清与血浆中，miRNA稳定存在。这些循环中的miRNA的表达谱是一类全新的生物标志物，有可能作为疾病包括肿瘤的无创性诊断指标。

2 miRNA作为肿瘤早期诊断标志物

生物标志物是一类能被用来指示正常与病态过程的客观上可测量的生物特征分子［9］。miRNA在肿瘤组织与正常组织中的表达谱有差异;且在某些肿瘤中表达上调的miRNA，可能在另一种肿瘤组织中表达下调;有些miRNA只在特定的组织中表达，如miR-122只在正常肝脏中表达［10-11］。因此，miRNA在肿瘤中特异性表达的特征，使其完全有可能成为一类肿瘤的生物学标志物。

2002年，在对以13q14缺失为特征的人慢性淋巴细胞性白血病研究中，Calin等［6］首次发现，人类肿瘤中存在miRNA的异常表达。2008年 Lawrie等［12］发现，弥漫性大B细胞淋巴瘤患者血清miR-21表达水平升高，并证实miR-21的高表达与该类疾病的生存率密切相关。此外，Krutzfeldt和Esau等［14-15］通过 RNA干扰技术发现，miR-122在调节新陈代谢方面起重要作用。Volinia等［16］对6种实体肿瘤(肺癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌、食管癌和胰腺癌)进行了高通量的微阵列分析，发现miRNA在实体瘤中具有共同特征，即miR-17-5p、miR-20a、miR-21、miR-92、miR-106a 和miR-155分子存在过表达模式。对56份前列腺癌肿瘤组织和7份正常组织中miRNA表达谱的差异分析发现，其中39种miRNA表达量增加，6种miRNA表达量下降，显示在前列腺肿瘤中miRNA表达上调较下调更为普遍。

有研究发现，卵巢肿瘤中有23种miRNA表达异常，包括11种miRNA表达上调和12种miRNA表达下调。Resnick等［17］在对卵巢肿瘤中miRNA的表达变化的研究发现，miR-21、miR-92和miR-93起致癌基因作用，在肿瘤中具有作为生物标志分子的潜能。总之，不断有研究表明，在不同肿瘤组织中miRNA表达谱存在明显的差异，可能作为肿瘤诊断的新的分子标志物。

在2008年，Mitchell等［18］发现了来自上皮细胞肿瘤的miRNA会被快速释放入血液循环中。他们以小鼠为模式生物，证明了人类miRNA能够在前列腺肿瘤异体移植老鼠的血液中检测到，而且miRNA含量与移植肿瘤大小相关。Boeri等［19］对肺癌中 miRNA的研究结果表明，miRNA在肿瘤组织中的表达与临床相关病理特征有关，并通过实验验证了血浆miRNA作为生物标志物的可能。另外，Ng等［20］在2009年发现，相对于正常人，有5种miRNA不仅在结肠直肠肿瘤组织中，也在肿瘤患者的血清中过量表达。Mitchell等［18］通过实验证明，血浆与血清miRNA具有很强的相关性，均适合作为肿瘤标志物。血浆miRNA作为一种易于检测的指标，越来越受到人们的关注。

3 miRNA与个体化治疗

在许多人类肿瘤病例中存在miRNA表达异常的现象，miRNA表达水平的改变可能在肿瘤形成中起着重要作用。近年研究证实，miRNA的表达变化可以抑制肿瘤形成，亦可以起致癌作用［21］。致癌miRNA通过负调控，抑制了抑癌基因或调节细胞分化和细胞凋亡，从而促进肿瘤生长。例如，miR-17-92在肺癌或淋巴瘤等多种癌症中出现表达明显增加，且它的表达上调促进了肺癌细胞的生长。miRNA显著的组织特异性和表达谱特征提示其可能具有诊断癌症和判断癌症预后的作用。抑制过高表达致癌作用的miRNA可能有助于肿瘤的治疗。Ng等［20］根据研究结果推测，在肠癌中miR-92与miR-17上调普遍存在，如果能找到一种抑制miR-92和miR-17过表达的药物，将为结肠直肠癌治疗提供新的策略。Kota等［22］对肝癌miRNA的表达谱进行分析，检测到8例样品中有7例miR-26a含量低于正常组织。应用miR-26a-EGFP的腺相关病毒载体(adeno-associated virus，AAV)研究肝癌鼠模型发现，将miR-26a导入能有效阻止鼠肝癌细胞的生长。这项研究发现，仅1种miRNA的表达就可影响一种疾病的发展，而且miR-26a在多种生物与组织中都存在，它并不影响正常肝细胞的生长，这在肝癌的个体化治疗中有着广阔应用前景，而且可能还有许多具有治疗潜能的miRNA还等待着被发现，因此，提出了miRNA的更换疗法的新理念。

此外，miRNA在其他疾病的研究结果亦提示，miRNA表达分析可能为许多疾病如病毒感染性疾病、心血管疾病等提供可行的治疗方案。

4 血浆miRNA与肿瘤预后监测

miRNA在不同种肿瘤中的差异表达及其与肿瘤的分类和诊断的相关性，提示其可能成为肿瘤预后检测的重要生物标志分子。Hu等［23］对303例非小细胞肺癌进行了miRNA分析，发现有4种miRNA与患者的生存期密切相关，并且4种miRNA与非小细胞肺癌分期有关，这种特异性的miRNA分析，有可能为非小细胞肺癌患者病程的预测以及选择更适合的治疗方法提供依据。Yamamoto等［24］发现，在肝癌患者血清中miR-500高表达，而3例肝癌术后患者血清中miR-500表达恢复到正常水平，miRNA-500血清表达水平不仅可用于肝癌发展过程变化的诊断，还能够反映患者病程的发展过程。肿瘤切除后，测定患者血液中miR-500等能够尽早发现肿瘤转移等情况，有利于决定下一步的治疗方案［25］。总之，血浆miRNA在肿瘤预后监测方面也可能是一种非常好的生物标志物。

5 结 语

优良的生物标记物能够在无临床症状时或肿瘤发生早期起到检测和监测的作用。例如胰腺癌经常是在晚期被确诊，所以患者的生存几率非常低［26］，如能够早期诊断和有效治疗将大大提高胰腺癌患者的生存率。miRNA能够在血浆中稳定存在而不被RNA酶分解，而且Gilad等［13］在实验中证明了几种血清中的miRNA在室温下4 h含量并无明显变化。此外，Chen等［21］随机检测了4个健康男性和3个健康女性血清中的14种miRNA，这些miRNA在不同个体间表达水平基本一致，这为建立一个miRNA正常标准提供了基础。血浆和(或)血清miRNA表达不仅具有较高的特异性与敏感性，而且无需创伤性获取肿瘤组织，因此，将其作为癌症诊断标志物具有明显的优势。

虽然血浆miRNA有上述等多种优点，但是，我们还面临着非常多的挑战，要将miRNA应用于临床，还需要大规模的健康人群，包括不同性别及年龄段的血清和(或)血浆miRNA表达谱信息;要确诊某种癌症，还需要找到多种特定的肿瘤特异性miRNA，而不可能仅仅依靠在多种肿瘤都有异常表达miRNA。同时尚须注意，miRNA在临床应用时的肿瘤间差异和个体差异。Ng等［20］研究发现，血浆中miR-92表达水平在癌症前4个阶段并无明显变化，也不是与肿瘤大小及转移相关的指标。

尽管人们对miRNA的研究在肿瘤学领域已取得一些进展，但miRNA应用于肿瘤临床目前还面临很多问题，尤其miRNA表达存在时空特异性。近年大量的研究结果提示，miRNA这类小分子在肿瘤诊断、预后监测以及治疗方面都表现出具有非凡潜力，相信随着miRNA在肿瘤研究的不断深入，新的发现将不断更新我们对其认识，期待找到不同时期特异性表达的肿瘤标志性miRNA，提高其临床应用价值。总之，miRNA有待我们去更加深入的挖掘其功能和作用机制。在条件尚未成熟之际，我们是否应该尽快将其投入临床应用还值得商榷。

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