miR-31在结肠癌中的研究进展

杨碧兰 尹 艳综述 钟 军 刘丽娟审校

·综述与讲座·

miR-31在结肠癌中的研究进展

杨碧兰 尹 艳综述 钟 军 刘丽娟审校

miR-31；结肠癌；肿瘤发生

2013美国癌症学会公布最新统计数据显示：结肠癌发病率、死亡率均居恶性肿瘤第三位[1]。结肠癌患者如能早期发现，经手术治疗效果较好。然而结肠癌患者确诊时往往已是中晚期。因此，寻找与结肠癌诊断、分期及预后相关的生物学分子具有重要的意义。

miRNA自1993年首次被发现以来，一直广受人们的关注。miRNA是一类广泛存在于动植物体内的非编码小RNA，主要参与基因转录水平后调控，通过与其目标mRNA分子的3’端非编码区域(3’-untranslated region，3’UTR)互补匹配降解靶mRNA或抑制其翻译，从而调控细胞生长、分化和凋亡等多种生命过程[2]。研究发现miRNA在肿瘤的发生、发展过程中具有重要的地位。

1 miRNA与肿瘤发生发展的关系

miRNA虽只约占人类基因组的1%，却能调控30%～60%的人类基因[3-4]，因此miRNA不但能参与许多正常生命程序的调控，对肿瘤的调控可能也具有重要的意义。随着基因芯片、PCR等实验技术的成熟，研究人员已发现多种miRNA在肿瘤组织及其癌旁正常组织间存在差异性表达。某些miRNA在肿瘤中高表达，可通过负性调节相应抑癌基因或调控肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡等过程来促进肿瘤的发展。相反，那些低表达的miRNA则可通过降低对癌基因的抑制作用而促进肿瘤的发展[5-6]。如，结肠癌及复发癌组织中高表达的miR-21能通过降解PDCD4(程序性细胞凋亡因子4)相关mRNA，导致PDCD4低表达，从而增加肿瘤细胞的侵袭性，进而影响结肠癌预后[7]；结肠癌组织中高表达的miR-27a起着致癌基因的作用，能明显提高癌细胞的增殖和侵袭力[8]；结肠癌发生肝转移与低表达miR-200降低了对EMT(上皮间质转化)相关信号通路的调控有关[9]；高表达miR-153能从多方面促进结肠癌的发展进程，提高癌细胞的侵袭力[10]。因此，miRNA与肿瘤发生、发展间存在密切的联系，通过对不同临床分期、不同病理特征的结肠癌miRNA表达谱的研究，有望可以发现与结肠癌诊断、分期及预后相关的标志性miRNA。

2 miR-31与结肠癌的关系

2.1 miR-31具有促进结肠癌细胞生长的潜能

miR-31自在HeLa细胞中首次被识别以来，已成为近来研究比较多的与结肠癌相关miRNA，其位于9p21.3上。目前miR-31已被发现在多种肿瘤组织中存在异常表达，包括结肠癌[11]、头颈部肿瘤[12]、肺癌[13]、卵巢癌[14]、神经胶质瘤[15]以及尤文氏肉瘤等[16]。

miR-31在结肠癌组织中明显高表达，能调节结肠癌细胞增殖、凋亡、转移及浸润等过程，促进结肠癌的发展进程。Olaru等[17]在分析比较慢性炎症性肠病与肠黏膜正常患者中miR-31表达时，发现在由正常肠黏膜向炎症性肠病再向炎症性肠病相关肿瘤演变的过程中，miR-31呈逐步增高的趋势，且在炎症性肠病相关结肠癌中表达最高，提示miR-31也许能够启动肿瘤的发生，并促进其发展。Cekaite等[18]分别采用芯片筛查及qRT-PCR(荧光定量PCR)技术验证发现，miR-31在结肠癌组织中表达要明显高于癌旁正常组织，紧接着将miR-31抑制剂(anti-miR-31)转染至HCT-116细胞株，观察到anti-miR-31组较对照组细胞凋亡率明显增加，细胞的增殖受到抑制。进一步研究[19]将miR-31前体(pre-miR-31)转染至SW480、DLD-1细胞株中，在体内实验中，观察到miR-31除了能促进癌细胞的增殖、浸润及转移外，还能影响细胞周期；体外实验也显示miR-31可促进癌细胞的生长、转移。

miR-31不仅能够促进结肠癌细胞的生长，还与临床病理分期、远处转移、预后等相关。Bandres等[20]除了发现miR-31在结肠癌中高表达外，还发现Ⅳ期结肠癌组织中miR-31的表达要明显高于Ⅱ期。Wang等[21]发现结肠癌组织中高表达的miR-31与TNM分期及浸润深度有关，提出miR-31在结肠癌发生与恶性程度演变过程中具有重要的地位。进一步研究[19]也表明结肠癌中miR-31与T分期、淋巴结和远处转移之间有密切联系，与未发生转移的患者相比，发生转移的患者的癌组织中miR-31的表达明显增高；癌组织中miR-31高表达的患者预后较差，miR-31表达越高，其总生存期越短。

2.2 miR-31调节多个靶基因

miRNA的功能特征主要依赖于靶基因。由于哺乳动物miRNA与靶mRNA配对的不精确性，每个miRNA可以有数百个靶mRNA；若干个miRNA可以共有一个靶mRNA，由此形成复杂的调控网络，精细调控功能基因的表达。Wang[21]等利用miRGen[22]预测miR-31的靶基因可能包括BAP1、HIF1AN、MAPK、RAB14、RAB6B、RASA1、DICER1等，这些都属于一类抑癌基因或具有抑癌作用的基因编码蛋白。

相关研究已论证了在结肠癌中，miR-31可靶向调控FIH1、SATB2、RASA1、TIAM1、RhoBTB1基因或蛋白。低氧诱导因子1(HIF1)主要是促进内皮细胞血管新生，FIH1作为HIF1的主要抑制因子，有研究称FIH1在结肠癌组织中明显低表达，而且与肿瘤T分期相关[23]，更有人指出miR-31可负性调节FIH1，其通过构建FIH1基因3’UTR荧光素酶载体，发现HCT-116细胞转染了miR-31后，FIH1 3’UTR荧光素酶活性显著降低，并在Western blotting中进一步得到验证[17]。SATB2指的是特异AT序列结合蛋白2，其在结肠癌组织中明显低表达，对146例结肠癌组织进行免疫组织化学分析，结果显示低表达的SATB2与患者不良预后、肿瘤浸润、淋巴结及远处转移、Dukes’分期有极其密切的关系[24]。Yang等[19]利用荧光素酶、miR-31转染、Western blotting等技术，证实miR-31可直接调控SATB2基因及其蛋白的表达，上调SATB2水平可减弱miR-31促进癌细胞增殖、转移的作用。RASA1是RAS信号通路的失活因子，是一个重要的肿瘤抑制因子。Sun等[25]应用慢病毒将pre-miR-31和anti-pre-31分别转染至HT-29细胞株，并分别设置了对照组，转染成功后检测RASA1的表达，可见pre-miR-31组的表达显著性下降，而anti-miR-31组却大大地提高，表明miR-31可负性调节RASA1；荧光素酶报告基因实验证明这种调节是直接地，进一步实验结果显示miR-31抑制RASA1后，可激活RAS信号通路，促进结肠癌细胞的生长。TIAM1是从小鼠T淋巴瘤细胞中分离克隆出的基因，研究证实miR-21、miR-31能互相独立地负性调节TIAM1，且大幅度上调结肠癌细胞内TIAM1的水平可抑制miR-31的作用，因此，结肠癌细胞内低水平的TIAM1对miR-31促进结肠癌细胞转移和浸润至关重要[26]；miR-31还可以负向调节RhoBTB1基因或蛋白[27]。

2.3 miR-31在结肠癌患者血液及粪便中的表达

目前在临床上常用的诊断结肠癌的方法有结肠镜、粪便隐血实验(FOBT)。然而结肠镜属于侵入性检查，且费用较贵；FOBT虽然操作简单、价格便宜且属于非侵入性检查，但它用于诊断早期结肠癌患者，灵敏性太低。血清CEA、CA19-9虽然已作为临床上诊断结肠癌的标记，但它们用于诊断结肠癌，尤其是早期，其灵敏性和特异性尚不足。因此人们希望能找出一种新的方法或诊断标记，能明显提高结肠癌的早期诊断率。

基于miR-31在结肠癌组织中明显高表达，学者们希望通过对结肠癌患者血液及粪便中miR-31的研究，寻找到一种新的非侵入性诊断方法。然而，研究者并未发现在肿瘤患者与正常人血液中miR-31表达存在差异[28-29]。最新研究[30]发现在结肠癌患者血清中miR-31低表达，并推测联合检测血清中6种miRNA(miR-21,-31，-92a,-181b,-203及let-7g)，可用于诊断早期结肠癌，这种方法不但属于非侵入性，且灵敏性及特异性都要高于血清CEA、CA19-9及FOBT；他们认为miR-31在血清与组织间表达相反，可能是由于miRNA细胞选择性释放机制引起，这种差异在其他肿瘤中也有。在粪便标本中，也未发现肿瘤患者miR-31存在差异性表达[31]。以上研究虽未能证实血清或粪便中miR-31成为新的诊断标记，但却提出血清中miR-21、miR-18a、miR-29a及粪便中miR-135b，对早期发现结肠癌患者具有重要价值。

综上，结肠癌发病可能是多因素参与、多阶段累积渐进的过程。随着后基因组时代的发展，探索miRNA的生物学意义以及miRNA与其靶基因在结肠癌发生发展中的作用将继续受到人们的广泛关注。

我们已经知道miR-31可通过调控多个靶基因来促进结肠癌的生长，然而，miR-31仍有许多未知的靶基因有待我们去鉴别和验证。各靶基因间的相互作用以及miR-31作为肿瘤致癌基因调控网络中所扮演的角色仍有待进一步阐明。miR-31在结肠癌发生、发展中上调的作用机制也需要进一步地明确。虽然目前尚未发现miR-31在血液和粪便中存在差异表达，但在其他体液，如尿液、唾液等，也许存在差异，这都需要进一步去验证。相信对miR-31的深入了解，将为结肠癌的诊断和治疗带来新的希望。

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(编辑：甘 艳)

国家自然科学基金资助项目(编号:81260337);江西省自然科学基金资助项目(编号:20122BAB205056)

330006 南昌大学医学院(杨碧兰，尹 艳)；330029 江西省肿瘤医院(钟 军，刘丽娟)

刘丽娟

10.3969/j.issn.1001-5930.2014.12.072

R735.3+5

B

1001-5930(2014)12-1721-03

2014-09-02

2014-10-10)