循环miRNA-21在肿瘤中的研究进展

刘启飞(综述)，王秀芳，焦 峰(审校)

(1.蚌埠医学院研究生部，安徽 蚌埠 233000； 2.中国人民解放军第八二医院 a肿瘤中心，b检验科，c普外科，江苏 淮安 223001)

微RNA(microRNA,miRNA)是一类在真核生物中发现的长18～25个核苷酸内源性非编码小分子单链RNA。目前在人类基因组中发现已超过1000多种miRNA。miRNA表达异常与肿瘤、心血管疾病、肾脏疾病及神经系统病变有关，其中与肿瘤的关系研究为最热门。目前研究表明，miRNA不管在肿瘤组织还是在外周血中都与肿瘤显著相关，其中miR-21是人类基因组中第一个检测到并在几乎所有肿瘤中表达上调的miRNA，与肿瘤的临床病理特征、疗效和预后密切相关，可作为新的肿瘤标志物，有良好的临床应用价值。

1 循环miR-21与肿瘤组织miR-21的关系

miR-21在几乎所有肿瘤中表达异常。Volinia等[1]对来自六种不同肿瘤的540例样本miRNA进行分析，发现只有miR-21在所有肿瘤中表达上调。近年来，因外周血miRNA具有表达稳定、易于采集、检测方便等特点，有学者不仅对肿瘤组织miRNA进行分析，还对外周血miRNA 进行研究，并发现miRNA在血清和血浆中表达无差异。Liu等[2]选取70例非小细胞肺肿瘤组织及血清，40例健康人血清为对照，发现miR-21、miR-141和miR-200c等在非小细胞肺肿瘤组织中表达升高，肿瘤患者血清miR-21表达上调，但血清miR-141和miR-200c表达下调。Shen等[3]对28例I期非小细胞肺肿瘤组织及血浆进行研究发现，五种miRNA(miR-21、miR-126、miR-210、miR-486-5p)在血浆和对应的组织中具有相关性。Gall等[4]发现对结直肠癌的组织和血中miR-21表达一致性进行验证，发现在肿瘤组织和外周血中miR-21的表达具有一致性，均表达上调。Tsujiura等[5]发现胃癌患者的miR-17-5p、miR-21、miR-106a、miR-106b和let-7a在血浆中稳定存在并能在多数样本中检测到，miR-21无论是在肿瘤组织中还是在血浆中表达均升高。陈卫群等[6]的结果显示淋巴瘤患者外周血中循环miR-21的表达显著高于正常对照组，且淋巴瘤患者外周血中循环miR-21的表达与肿瘤组织中miR-21的表达密切相关。总之，肿瘤的循环miR-21与肿瘤组织miR-21的表达具有一致性。

2 循环miR-21可作为肿瘤标志物

理想的肿瘤标志物的特点一般具有敏感性高，能早期检测出肿瘤患者；特异性好，能准确鉴别肿瘤患者和健康人群；有器官特异性，方便对肿瘤的定位；表达水平与肿瘤体积大小、临床分期等相关，用以判断预后；半衰期短，可反映肿瘤的动态变化，监测治疗效果、复发和转移；检测方法精密度、准确性高，操作方便等特点。目前研究认为，肿瘤组织miR-21与肿瘤的发生、发展、侵袭、转移和预后有关，但肿瘤组织检测技术难度高、对机体创伤大，不易在临床应用中推广，而外周血miR-21检测具有无创、可重复、可与其他指标同时检测等特点，而且外周血miRNA表达稳定，可以抵抗RNA酶、酸、碱、加热，可重复冷冻、解冻，能长期保存[7]，因此临床应用前景更大。

研究证实，循环miR-21可用于各种肿瘤的诊断。Asaga等[8]检测局部乳腺癌患者外周血中miR-21较健康者表达升高，比值为1.796，受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)下面积为0.721；多因素分析提示发生内脏转移血清miR-21表达显著升高。Zheng等[9]对53例胃癌患者外周血进行研究，证实胃癌患者外周血miR-21的表达水平明显上调，与肿瘤的分期、大小和组织类型相关，ROC下面积(area under the ROC curve，AUC)为0.853±0.086，提示循环miR-21可作为一种监测胃癌患者的循环肿瘤细胞的新指标。Gall等[4]研究表明血浆miR-21在结直肠癌中的灵敏度和特异度均为90%，并认为miR-21可作为结直肠癌的血液学分子指标。刘建强等[10]研究结果表明miR-21在胰腺癌患者血浆中的相对表达量显著高于慢性胰腺炎患者及正常对照组，胰腺癌患者循环miR-21水平与肿瘤最大直径和TNM分期无显著相关性，经Logistic回归及ROC曲线分析，miR-21对在胰腺癌患者和正常对照中诊断胰腺癌的AUC为0.868，灵敏度和特异度分别为77.8%和66.7%，在胰腺癌患者和慢性胰腺炎中诊断胰腺癌的AUC为0.757，灵敏度和特异度分别为66.7%和71.7%，在3组人群中诊断胰腺癌的AUC为0.801，灵敏度和特异度分别为71.1%和69.3%，提示血浆miR-21可能成为新的胰腺癌分子诊断标志物。

循环miR-21在几乎所有的肿瘤中表达上调，单个指标检测对肿瘤的诊断特异性不高，可与其他miRNA组合检测，可提高肿瘤检测的特异性。Shen等[3]对小细胞肺癌组织及血浆中12种miRNA进行分析发现5种在血浆和对应的组织中表达相关，Logistic回归提示4种(miR-21、miR-126、miR-210、miR-486-5p)检测的灵敏度为86.22%，特异度为96.55%；在Ⅰ期非小细胞肺癌组织中灵敏度为73.33%和特异度为96.55%；与鳞癌相比，肺腺癌灵敏度为91.67%。Tang等[11]发现肺癌患者血浆miR-21和miR-155表达升高，miR-145表达下调，三种miRNA结合AUC为0.847；与健康对照相比，灵敏度为69.4%，特异度为78.3%；miR-21、miR-155和miR-145的Logistic回归预测并进行验证提示血浆miR具有诊断价值。

3 循环miR-21与肿瘤预后和疗效的关系

3.1循环miR-21与肿瘤预后 研究表明，循环miR-21不仅可用于肿瘤的诊断，还与预后判断有关。Wang等[12]发现非小细胞肺癌患者血清miR-21高表达与肿瘤转移情况和淋巴结转移显著相关，3年总生存率高表达者明显低于低表达者，不管是单因素和多因素分析都提示血清miR-21是判断患者预后的独立指标，以上提示血清miR-21可能是判断非小细胞肺癌患者预后的有用指标。Liu等[2]证实血清miR-21高表达与淋巴结转移和临床分期显著相关；log-rank检验和Cox回归分析提示肿瘤中miR-21和miR-200c或者血清miR-21与患者预后差有关，提示血清miR-21及肿瘤组织中miR-21，miR-141和miR-200c可作为非小细胞肺癌的诊断新指标。Komatsu等[13]对69例胃癌患者血浆miRNA水平与预后关系进行研究，发现血浆miR-21和miR-106a高表达者术后生存率及预后较低表达者差；miR-21高表达更易发生血管侵犯；多因素分析提示血浆miR-21高表达可作为判断预后的独立指标，认为循环miR-21可作为胃癌患者预后判断的可靠指标，并需要认真随访，以早期发现复发和需要辅助治疗的胃癌患者。Ali等[14]选取50例胰腺癌患者血浆多种miRNA进行分析，发现有37种miRNA下调和54种miRNA上调，其中miR-21的表达显著升高，而let-7家庭的表达(尤其let-7d)和miR-146表达显著下降；miR-21的表达和生存期短相关，和let-7的表达生存期关系正好相反；同时还发现化疗耐药的胰腺癌细胞株中，miR-21明显高表达，与血浆中miR-21结果一致，这些提示鉴别和明确新诊断的患者miRNA表达可视为肿瘤侵袭的潜在生物指标，miRNA可能用于高危患者的筛查，以及可能视为未来的药物发展目标。Yuan等[15]选取65例骨肉瘤患者血清miR-21检测，并用30例配对健康人为对照，Cox风险比例模型评估预后，证实了骨肉瘤患者血清miR-21的水平较健康人显著升高；血清miR-21高表达与Enneking进展期、化疗不敏感相关，无论单因素还是多因素分析都提示血清miR-21表达上调是一个提示骨肉瘤不良预后的独立指标，说明血清miR-21可能成为一个很好的治疗的候选靶标和潜在的预测化疗敏感性和预后的指标。Komatsu等[16]研究证实食管鳞癌血浆miR-21表达升高，而miR-375低表达者术后预后较差，两者为预后判断独立因素，为术后辅助治疗提供依据。

3.2循环miR-21与疗效评估 目前循环miR-21在疗效评估方面的作用越来越受到重视。Wei等[17]对77位非小细胞肺癌患者和36位年龄和性别相配的健康对照进行分析，发现非小细胞肺癌患者血浆miR-21显著高于健康对照；作为标志物，血浆miR-21AUC为0.729，灵敏度为61.04%，特异度为83.33%；35位患者化疗疗效达到部分缓解11例，病情稳定和病情进展24例，总有效率为31.4%，达到部分缓解的患者血浆miR-21明显低于病情稳定和病情进展患者的浓度，该结果提示血浆miR-21是非小细胞肺癌很好的分子标志物，而且可能被用于预测化学疗法效果。Wang等[18]选择177例接受以吉西他滨为主的化疗胰腺癌患者的血清miR-21进行研究，表明血清miR-21高表达与肿瘤进展快、肿瘤进展时间短和总生存期短相关；血清miR-21水平是一种预测肿瘤进展时间和总生存期的独立因素；功能分析提示吉西他滨化疗降低了miR-21的表达水平，上调了Fas配体(Fas L igand，FasL)的表达；吉西他滨化疗后FasL的表达上调诱导了癌细胞凋亡，而miR-21表达升高部分作用于保护癌细胞免受吉西他滨化疗诱导的凋亡；FasL是miR-21的直接靶标，以上说明血清miR-21水平可以预测进展期胰腺癌的化疗疗效；并发现了miR-21作用于FasL/Fas途径介导的化疗耐药新机制。Kurashige等[19]发现食管鳞癌患者血清miR-21表达升高，术后患者血清miR-21表达明显下调，对化疗敏感的患者下调明显，化疗不敏感者，表达无明显变化，这提示血清miR-21可作为食管鳞癌化疗疗效评估指标。Zhang等[20]对20例原发前列腺癌、20例雄激素依赖型前列腺癌、10例雄激素抵抗的前列腺癌、6例良性前列腺增生症共56例患者血清样本检测miR-21，并对激素抵抗的前列腺癌患者进行多西紫杉醇化疗，发现血清miR-21表达水平分别与雄激素依赖型前列腺癌、雄激素抵抗的前列腺癌血清前列腺特异性抗原相关；雄激素抵抗的前列腺癌、雄激素依赖型前列腺癌病例中miR-21高表达且前列腺特异性抗原>4 μg/L的雄激素抵抗的前列腺癌经过化疗达到部分缓解，并且前列腺特异性抗原降低50%以上；对化疗抵抗的患者miR-21的水平高于对化疗敏感者，说明血清miR-21的水平可用于雄激素抵抗的前列腺癌的评估，特别是对多西紫杉醇耐药的患者，并可能成为转变激素抵抗和预测多西紫杉醇化疗效果的指标。

沈洁等[21]检测正常对照、胃窦溃疡、胃窦炎性息肉、肠上皮化生及胃窦腺癌患者血清样本及配对胃组织中miR-21和let-7a的表达，发现血清中miR-21和let-7a的水平与配对组织中两者的表达量呈正相关；术后胃癌患者血清中miR-21水平较术前降低，而let-7a则升高；与正常对照组相比，胃癌患者血清中miR-21水平升高，肠化及胃癌患者血清中let-7a水平降低，以上提示血清中miR-21和let-7a的水平可能成为胃癌的无创诊断及手术效果评定的一种新的、有效的标志物。Wang等[22]发现脑胶质瘤患者血浆miR-21、miR-128和miRNA-342-3p的水平较健康对照有高特异度和灵敏度，然而，这3种miRNA与其他脑瘤患者相比无明显差异，如脑膜瘤或垂体腺瘤；脑胶质瘤患者的3种miRNA血浆水平经手术和放化疗几乎恢复到正常的水平，该结果提示血浆特异性miRNA有可能成为脑胶质瘤新的标志物，而且可能在脑胶质瘤临床治疗和评估中得到应用。

4 小 结

虽然循环miR-21作为肿瘤标志物存在着一些问题：①虽然肿瘤患者循环miR-21明显高表达，然而不同肿瘤的鉴别特异度不高；②对循环miR-21的检测，缺乏统一的检测标准及严格的质控标准；③不同肿瘤循环miR-21与其他miRNA的联合检测的表达谱还不明确，但是循环miR-21作为第一个被发现的miRNA，具有高度的特异性和稳定性，几乎在所有肿瘤中表达上调，与肿瘤的疗效和预后显著相关，作为肿瘤标志物的潜力越来越明显。随着对miR-21研究的不断深入，循环miR-21将来可能从研究阶段向临床应用方向转化，并为肿瘤早期诊断、早期治疗、预后评估等方面提供新的临床思路。

[1] Volinia S，Calin GA，Liu CG，etal.A microRNA expression signature of human solid tumors defines cancer gene targets[J].Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(7)：2257-2261.

[2] Liu XG，Zhu WY，Huang YY，etal.High expression of serum miR-21 and tumor miR-200c associated with poor prognosis in patients with lung cancer[J].Med Oncol,2012,29(2)：618-626.

[3] Shen J，Todd NW，Zhang H，etal.Plasma microRNAs as potential biomarkers for non-small-cell lung cancer[J].Lab Invest,2011，91(4)：579-587.

[4] Gall TM，Frampton AE，Krell J，etal.Blood-based miRNAs as noninvasive diagnostic and surrogative biomarkers in colorectal cancer[J].Expert Rev Mol Diagn,2013，13(2)：141-145.

[5] Tsujiura M，Ichikawa D，Komatsu S，etal.Circulating microRNAs in plasma of patients with gastric cancers[J].Br J Cancer,2010，102(7)：1174-1179.

[6] 陈卫群，孔德勇，王卉，等.淋巴瘤患者循环microRNA-21的检测及其临床意义[J].重庆医学，2012，41(6)：535-539.

[7] Mitchell PS，ParkinRK，Kroh EM，etal.Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105(30)：10513-10518.

[8] Asaga S，Kuo C，Nguyen T，etal.Direct serum assay for microRNA-21 concentrations in early and advanced breast cancer[J].Clin Chem,2011，57(1)：84-91.

[9] Zheng Y，Cui L，Sun W，etal.MicroRNA-21 is a new marker of circulating tumor cells in gastric cancer patients[J].Cancer Biomark,2011-2012，10(2)：71-77.

[10] 刘建强，高军，任艳，等.血浆miR-21对胰腺癌的诊断价值[J].世界华人消化杂志,2011，19(8)：860-863.

[11] Tang D，Shen Y，Wang M，etal.Identification of plasma microRNAs as novel noninvasive biomarkers for early detection of lung cancer[J].Eur J Cancer Prev,2013，22(6)：540-548.

[12] Wang ZX，Bian HB，Wang JR，etal.Prognostic significance of serum miRNA-21 expression in human non-small cell lung cancer[J].J Surg Oncol,2011，104(7)：847-851.

[13] Komatsu S，Ichikawa D，Tsujiura M，etal.Prognostic impact of circulating miR-21 in the plasma of patients with gastric carcinoma[J].Anticancer Res,2013，33(1)：271-276.

[14] Ali S，Almhanna K，Chen W，etal.Differentially expressed miRNAs in the plasma may provide a molecular signature for aggressive pancreatic cancer[J].Am J Transl Res,2010，3(1)：28-47.

[15] Yuan J，Chen L，Chen X，etal.Identification of serum microRNA-21 as a biomarker for chemosensitivity and prognosis in human Osteosarcoma[J].J Int Med Res,2012，40(6)：2090-2097.

[16] Komatsu S,Ichikawa D,Takeshita H，etal.Prognostic impact of circulating miR-21 and miR-375 in plasma of patients with esophageal squamous cell carcinoma[J].Expert Opin Biol Ther,2012,Suppl 1:S53-S59.

[17] Wei J，Liu LK，Gao W，etal.Reduction of plasma microRNA-21 is associated with chemotherapeutic response in patients with non-small cell lung[J].Chin J Cancer Res,2011，23(2):123-128.

[18] Wang P，Zhuang L，Zhang J，etal.The serum miR-21 level serves as a predictor for the chemosensitivity of advanced pancreatic cancer,and miR-21 expression confers chemoresistance by targeting FasL[J].Mol Oncol,2013,7(3):334-345.

[19] Kurashige J，Kamohara H，Watanabe M，etal.Serum microRNA-21 is a novel biomarker in patients with esophageal squa-mous cell carcinoma[J].J Surg Oncol,2012，106(2):188-192.

[20] Zhang HL，Yang LF，Zhu Y，etal.Serum miRNA-21:elevated levels in patients with metastatic hormone-refractory prostate cancer and potential predictive factor for the efficacy of docetaxel-based chemotherapy[J].Prostate,2011，71(3):326-331.

[21] 沈洁，冯常炜，郝炳章，等.血清中miR-21和let-7在胃癌无创性诊断及手术效果评定中的作用[J].郑州大学学报：医学版,2012，47(5)：722-725.

[22] Wang Q,Li P,Li A,etal.Plasma specific miRNA as predictive biomarkers for diagnosis and prognosis of glioma[J].J Exp Clin Cancer Res,2012,31:97.