肺癌诊治和预后判断分子标志物miRNA

吉 丛 喻长远 综述 陈志华 审校

·综 述·

肺癌诊治和预后判断分子标志物miRNA

吉 丛①喻长远①综述 陈志华②审校

肺癌是目前全世界发病率第一、死亡率最高的肿瘤。肺癌的早期诊断和有效治疗是提高患者生存率的关键。miRNA是一类内源性、高度保守的非编码小分子RNA，在肺癌的发生、发展中起着重要作用。近年来，肺癌诊断、治疗和预后判断分子标志物miRNA的研究进展迅速，本文就miRNA作为肺癌早期诊断、预后判断和疗效预测分子标志物的研究进展，以及目前存在的问题做一综述。

肺癌 miRNA 诊断 预后 治疗

肺癌是世界范围内发病率和死亡率最高的肿瘤，美国癌症学会（American Cancer Society，ACS）2013年最新报告显示，肺癌、结直肠癌、乳腺癌和前列腺癌的死亡人数占肿瘤总死亡人数的一半，其中肺癌的死亡率最高。而发病率、死亡率最高的三大肿瘤中，肺癌也居首位［1］。肺癌患者总平均生存率约20%，5年生存率约为6%。而ⅠA期发现并治疗的患者，5年生存率可达80%，可见早期诊断是提高肺癌患者生存率的关键。传统的肺癌治疗多根据病理分期、患者状态和并发症等因素制定治疗方案，而现代肿瘤治疗研究则是在病理分期等指标的基础上，引入肺癌的分子分型，从而可给予患者（包括ⅠA期预后不良患者）更加精准的治疗，进一步提高患者的生存率。

microRNA（miRNA小分子RNA）是一类内源性、高度保守的非编码小分子RNA，长度为18～23个碱基。Dicer酶对单链RNA前体分子加工后形成的miRNA，与目标mRNA分子3'端非编码区结合，使目标mRNA分子翻译受限。有些miRNA在肿瘤中上调，起类似癌基因作用，有些miRNA在肿瘤中下调，起抑癌基因的作用。一个miRNA分子异常可以影响成百上千个miRNA的表达，因此miRNA调控关键基因时会对细胞的功能发生较大的影响。

肺癌的早期诊断和有效治疗是提高肺癌患者生存率的关键，miRNA在肺癌发生发展中起着重要作用，因其可在血液、痰、石蜡固定的标本中稳定存在，使得miRNA有望成为肺癌早期诊断、预后判断和疗效预测的无创分子标志物。

1 肺癌诊断分子标志物miRNA

1.1 肺癌早期诊断分子标志物miRNA

肺癌的早期诊断是提高患者生存率的关键，近年来虽然肺癌的诊断水平逐步提高，但大多数患者确诊时已是晚期，预后较差。因此探索新的肺癌早期诊断标志至关重要。Heegaard等［2］对220例非小细胞肺癌（non small cell lung cancer，NSCLC）早期患者，以及220例正常对照血清和血浆中的miRNA进行表达水平检测发现，患者血清中miR-146b、Let-7a、miR-221、 miR-17-5p、 miR-155、 miR-27a 和miR-106a表达下调，miR-29c表达上调。Chen等［3］对400例非小细胞肺癌患者和220例正常对照的血清进行研究发现，和正常对照相比miR-221、miR-223、miR-199a-5p、miR-20a、miR-25和miR-24等10个miRNAs的组合在肺癌患者中的表达呈现显著的不同。Tang等［4］以miR-21、miR-155和miR-145的表达变化为组合，对34肺癌患者、30例肺部良性结节着和32例健康吸烟者的血浆进行检测发现，与对照组相比肺癌患者血浆miR-21和miR-155的表达水平明显升高，而miR-145的表达水平降低（P≤0.001）。这3个miRNAs的组合区分肺癌和健康吸烟者的敏感性是69.4%，特异性是78.3%。Yu等［5］对164例NSCLC患者和164例正常对照的血浆中miR-20a、miR-31、miR-375进行了分析，患者血浆miR-375表达显著下调（P＜0.05），伴转移的NSCLC患者miR-375表达水平比非转移NSCLC患者更低。与miR-375表达上调的患者相比，miR-375表达下调的患者预后较差。肿瘤组织miR-375表达水平和癌旁组织相比也明显下调。Xie等［6］针对痰液的研究发现，对比23例NSCLC患者和17例正常对照的样本发现，miR-21在NSCLC患者的表达率（76.32±9.79）%显著高于对照组（62.24±3.82）%（P＜0.0001）。

1.2 肺癌病理分型、分期分子标志物miRNA

术前诊断如能区分肺癌的病理类型和分期，则可指导治疗方案的选择，规避风险争取更好的疗效。

Roth等［7］研究了35例肺癌患者，其中NSCLC 19例、小细胞肺癌（Small Cell Lung Cancer，SCLC）8例以及未分型的肺癌8例；7例良性肿瘤患者以及正常对照28例。与肺部良性肿瘤患者相比，肺癌患者血清的miR-155、miR-10b、miR-141表达上调，其中伴淋巴结转移肺癌患者的miR-10b表达显著上调。Hamamoto等［8］对86例NSCLC患者组织进行研究发现，3个miR-196b、miR-205、miR-375联合检测可区分肺鳞癌和腺癌，敏感性为80%，特异性为83%。Xing等［9］和Yu等［10］两个研究团队研究了肺癌患者和正常对照组痰液中miRNA表达水平，以3个miRNA（miR-205、miR-210、miR-708）诊断肺鳞癌的敏感性和特异性分别是73%和96%；以4个miRNA（miR-486、miR-21、miR-200b和miR-375）诊断肺腺癌的敏感性和特异性分别是81%和93%。

Hennessey等［11］研究了NSCLC患者和正常对照组血清中328个miRNA的表达水平，55例NSCLC患者血清中检测出26个不同的miRNA，其中60%出现在Ⅰ期肺癌，24%出现在Ⅱ期肺癌，12%出现在Ⅲ期肺癌，4%出现在Ⅳ期肺癌，结果显示miRNA可作为肺癌分期的分子标记物。进一步的筛选后，miR-15b和miR-27b能够特异性地区分肺癌患者和健康人，其特异性为84%，敏感性为100%。Arora等［12］对7例伴脑转移的NSCLC患者和6例无脑转移的NSCLC患者进行miRNA芯片分析发现，miR-328是区分脑转移NSCLC和非脑转移NSCLC患者的分子标志物。

以上研究结果提示，可通过检测血液或痰液中的一种或一组miRNA对肺癌进行早期诊断，其敏感性和特异性较高。同时miRNA表达水平的检测也有望成为区分肺癌病理类型，乃至分子分型的重要手段。

2 肺癌预后判断分子标志物miRNA

Ⅰ期NSCLC患者手术切除治疗后，仍有30%可能复发。因此，除病理类型和分期外，需要更加准确的预后判断标志物指导治疗。近年来，以miRNA做为肺癌预后判断分子标志物的研究逐步兴起，这将有助于肺癌患者更精准地选择辅助性治疗方案。

Yang等［13］对汇总了以miRNA为肺癌预后判断分子标志物的研究论文，对两个特定的miRNA（miR-21和miR-155）的表达水平和预后的关系进行了统计学分析。结果显示，miR-21表达上调影响NSCLC患者治疗后复发率［HR=2.43（1.67～3.54），P＜0.001］和生存率［HR=2.32（1.17～4.62），P＜0.05］。而miR-155的表达上调影响治疗后无复发存活率RFS/CSS为1.42（95% CI：1.10～1.83，P=0.007）。综合分析的结果表明，特定的miRNA可作为分子标志物预测肺癌的复发和预后。针对不同种族患者组织miRNA表达情况的研究发现，miR-21、miR-17和miR-155表达上调和美国马里兰患者组的不良预后相关，而仅miR-21表达上调和挪威患者组、日本患者组的不良预后相关［14］。Zhu等［15］对243例NSCLC患者血清miRNA表达的研究发现，miR-96、miR-182、miR-183表达上调的患者生存期短。这一实验结果在以患者组织为研究对象的实验中也得到的验证。但是，以miRNA作为肺癌预后判断分子标志物也存在争议，有研究者认为miRNA的表达水平没有预后判断价值，Voortman等［16］通过对639例Ⅰ～Ⅲ期非小细胞肺癌患者的肺癌石蜡切片样品分析认为，miR-21、miR-29b、miR-34a/b/c、miR-155和let-7a的表达没有预后判断的价值。

不同病理类型的患者和吸烟患者其预后判断的miRNA分子标志物也各有特点。

Tan等［17］对肺鳞癌患者组织的miR-31研究表明，miR-31表达上调与肺鳞癌患者的低生存率相关。进一步对miR-31的靶基因进行研究发现，miR-31作用于抑癌基因DICER1。miR-31在肺鳞癌中的高表达抑制了DICER1的表达，从而导致肺癌患者的生存率降低。Kaduthanam等［18］对早期肺腺癌患者术前血清进行研究，发现miR-142-3p表达增加和患者24个月内复发相关，提示循环miR-142-3p是早期肺腺癌复发的高风险因素。Cao等［19］分析了42例SCLC石蜡切片样品，发现miR-886-3p表达下调的患者预后较差。Landi等［20］则检测了男性吸烟肺腺癌患者miRNA的表达水平发现，5种miRNA（let-7e，miR-34a，miR-34c-5p，miR-25，andmiR-191）表达均下调，且这5种miRNA的表达下调与肺癌患者的低生存率密切相关。

3 肺癌疗效预测分子标志物miRNA

3.1 肺癌化疗疗效预测分子标志物miRNA

目前肿瘤治疗方案的制定正从单纯依据临床病理分期向更多地依赖分子分型转变，藉此可更精准地给予患者个体化的治疗。近年来，以miRNA表达水平预测化疗和放射治疗疗效的研究也逐步展开。

Berghmans等［21］对于38例NSCLC患者进行长春瑞滨-顺铂治疗后，对其组织样品进行检测，结果显示miR-149和miR-375对于治疗效果有很好的预测性同时也与存存率呈一定的相关性。Cui等［22］研究了260例不能实施手术的晚期NSCLC患者的血清，发现miR-125b表达上调的患者对顺铂的治疗不敏感且预后较差。Franchina等［23］研究22例NSCLC患者全血时发现，miR-22表达上调的患者对培美曲塞治疗的敏感性差。药物靶向治疗中，针对EGFR通路的靶基因药物的研究使NSCLC患者的疗效有显著改进。Weiss等［24］对58例非小细胞肺癌患者的肿瘤组织的研究显示，在肺癌组织中经常出现miR-128b表达下调和杂合性的miR-128b表达上调直接作用于EGFR，这与酪氨酸抑制剂吉非替尼治疗患者的生存率呈正相关。

3.2 肺癌放疗疗效预测分子标志物miRNA

Lee等［25］研究发现，miR-7表达上调可导致EGFR通路蛋白表达下调，从而使肺癌细胞株A549对放射治疗的敏感性增加。Wang等［26］对放疗敏感性不同的NSCLC组织进行研究发现，有12种miRNA表达有差异，其中miR-126表达的明显上调通过PI3K-Akt通路促进放射治疗引起的细胞凋亡。

4 展望

近年来，以miRNA作为肺癌早期诊断、预后判断和疗效预测分子标志物的研究进展迅速，miRNA在血液、痰液和石蜡标本等样品中性质稳定，且检测具有无创、易行、花费低等优点。目前大量实验数据提示可通过检测一种或一组miRNA，对肺癌进行早期诊断、病理类型和分期的分析，具有较高的敏感度和特异性。针对早期肺癌复发的可能，除病理类型和分期外，需要更精准的标志物判断预后和疗效预测，从而为患者制定有效的个体化治疗方案。miRNA在此方面的研究逐年增加，有可能和其他分子标志物一起，成为肺癌预后判断和治疗指导的重要分子标志物。

以miRNA作为肺癌诊断、预后判断和治疗预测的分子标志物的研究近年来虽然取得重要进展，但依然存在不少问题有待深入研究。首先是样品选择。痰液miRNA分析时，实验标本控制的要求比较高，需对患者进行适当的培训，否则取得的痰液标本很大比例是口腔上皮细胞，而肺癌细胞不足；血液是最易取得的临床标本，且样本较为稳定。但目前的miRNA分析样品涉及全血、血清和血浆等，哪一种样品是最佳选择还有待更多的实验来证明。其次是研究者筛选出的用于肺癌早期诊断、预后判断和疗效预测的miRNA之间存在差异和争议，可能的原因一是miRNA表达的检测方法和判断差异的临界值缺乏统一的体系；其次，肺癌是异质性疾病且血清中miRNA表达量低、分布不均。因此miRNA作为肺癌早期诊断、预后判断和疗效预测的分子标志物转化到临床应用，还有待于大量科学、严谨、合理的实验来探索其中的规律。

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（2014-05-05收稿）

（2014-08-20修回）

（本文编辑：杨红欣）

吉丛 专业方向为肺癌的分子诊断。

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·读者·作者·编者·

Cancer Biology&Medicine被PubMed Central与PubMed收录

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Molecular marker miRNAfor the diagnosis,treatment and prognosis of lung cancer

Cong JI1,Changyuan YU1,Zhihua CHEN2

Zhihua CHEN;E-mail:chzhihua@sina.com
1College of Science and Technology,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China;2Department of Biochemistry and Molecular Biology,Institute of Clinical Medical Sciences,China-Japan Friendship Hospital,Beijing 100029,China

Lung cancer has the highest morbidity and mortality rate among malignant tumors.Early diagnosis and effective treatment are the keys to improving the survival of lung cancer patients.A type of endogenous,highly conserved,non-coding small molecule RNA(i.e.,miRNA)was found to play an important role in the occurrence and development of this disease.Research on this molecular marker miRNA for the diagnosis,treatment and prognosis of lung cancer has rapidly progressed.This paper reviews the research work on miRNA as a molecular marker in the early diagnosis,treatment efficacy,and prognosis of lung cancer and explores some questions related to this disease.

lung cancer,miRNA,diagnosis,prognosis,treatment

10.3969/j.issn.1000-8179.20140754

①北京化工大学生命科学与技术学院（北京市100029）；②中日友好医院，临床医学研究所生物化学与分子生物学研究室

陈志华 chzhihua@sina.com