miRNA与结肠癌化疗敏感性关系的研究进展

祝丹希， 孟祥军

上海交通大学附属第六人民医院消化内科，上海 200233

miRNA与结肠癌化疗敏感性关系的研究进展

祝丹希， 孟祥军

上海交通大学附属第六人民医院消化内科，上海 200233

结肠癌是目前世界范围内发病率排第四的肿瘤，我国结肠癌发病率和死亡率都处于上升趋势。对于结肠癌的治疗目前主要是外科手术加药物化疗，但化疗效果并不让人满意。研究发现miRNA与结肠癌化疗敏感性存在密切关系。增强关于miRNA与结肠癌药物敏感性的相关认识将帮助新型药物的开发、临床用药方案的合理制定。本文就miRNA对结肠癌化疗敏感性的影响作一概述。

miRNA；结肠癌；化疗敏感性

1 结肠癌治疗与miRNA关系

1.1 结肠癌的治疗现状根据GLOBOCAN 2012项目的统计数据，结肠癌是世界范围内发病率排第四位的肿瘤，且结肠癌的发病率和死亡率仍呈上升趋势。目前，结肠癌的治疗方式主要为外科手术，而对于进展期患者则主要采用化疗方式延长生存期。过去20年，随着化疗技术的不断进步，靶向治疗药物如伊立替康等的开发与应用，进展期结肠癌患者的中位生存期已由6个月提高到24个月。然而，即使如今对于结肠癌的诊断和治疗方式不断改进，结肠癌患者的5年生存率仍仅为40%左右，约有50%的患者死于远处转移[1]。由于癌细胞相关基因的表达水平是造成对同一化疗药物不同敏感性的主要原因之一，如能根据患者癌细胞基因型制定个性化化疗方案，应当能改善结肠癌患者化疗效果不理想的问题。

1.2 miRNA的功能及其与结肠癌细胞耐药性的关系miRNA是一种广泛存在于真核细胞内、序列高度保守的非编码RNA，长度约为19～25个核苷酸。尽管目前通过实验证明存在于人体的miRNA仅占人类基因的2%左右，但却能靶向调控约30%的mRNA[2]。单链成熟miRNA可以特异性结合到RNA诱导的基因沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)上，形成非对称RISC复合物(asymmetric RISC assembly)，然后通过转录后调节机制参与一系列重要调控过程[3]。

癌细胞的耐药性包括原发性耐药和获得性耐药，而多数癌细胞的耐药性属于获得性耐药，即由化疗药物的作用诱导产生。一旦癌细胞产生获得性耐药，原先敏感的化疗药物可能就不再起作用从而导致化疗效果差、副作用明显、患者生存率下降。而结肠癌细胞产生这种获得性耐药的趋势较为明显，故结肠癌患者通常化疗效果不佳，生存率改善不明显。癌细胞获得耐药性的方式很多，如：DNA突变、药物靶点的过表达、药物不能表现出活性及药物清除机制的加速。鉴于miRNA表达水平的改变可以改变靶基因表达水平从而影响靶蛋白的表达，如果这些蛋白恰好参与癌细胞对药物的代谢，即可影响癌细胞药物吸收、代谢与分布，造成药物化疗敏感性差异问题。

2 miRNA表达水平与结肠癌化疗敏感性关系的研究进展

目前已有多项研究表明相关miRNA的上调将影响结肠癌化疗敏感性。

2.1 miR-23aShang等[4]发现，结肠癌患者在接受基于5-FU的化疗方案治疗后miR-23a上调，且miR-23a可以导致结肠癌细胞对于5-FU的化疗耐药性。在体外实验中，经miR-23a antisense处理的细胞在接受5-FU的处理时半胱氨酸蛋白酶(caspase)-3、7、9的活力增加，细胞活力显著降低50%左右，细胞凋亡增加约25%。此外，该团队还发现APAF-1可能是miR-23a的靶基因，并正向调节5-FU诱导的线粒体介导细胞凋亡途径。在该团队的动物实验中，尽管接受5-FU处理的miR-23a antisense组与其相对应的阴性对照组都较未接受5-FU治疗组表现出相对低的肿瘤生物荧光强度，但在接受5-FU处理的两组之间，生物荧光强度并未表现出明显差异，即抑制移植瘤中mir-23a的表达并不能抑制肿瘤在体内的发展。可能的解释是癌细胞的化疗耐药性由许多miRNA共同介导产生，聚集在一起的miRNA可能相互合作从而发挥其调节功能，而miR-23a-27a-24-2簇在调节细胞周期和增殖时或许需相互协调发挥作用。

2.2 miR-10bNishida等[5]的实验指出，miR-10b的高表达除了与结肠癌细胞淋巴侵袭相关、并能作为患者生存期的独立预测因子外，还与癌细胞对5-FU的化疗耐药性相关。miR-10b的靶基因之一是BIM，BIM作为一种促凋亡因子，可能通过与BCL-2家族交互作用从而抑制BCL-2的抗凋亡作用。值得注意的是miR10b并不是BIM的唯一调节因子，BIM还接受其他原癌基因如miR-17-92a、miR-106b-25、miR-32及miR-181a的调节，mir-10b对于结肠癌细胞化疗敏感性的影响过程中还包括其他mir及mRNA的相互调节[5]。这也再次证明了肿瘤细胞对于某种药物产生耐药的机制中可能有多种miRNA参与其中，并形成网络相互协调。

2.3 miR-21据Faltejskova等[6]的研究，结肠癌细胞中miR-21的表达存在显著增强并与患者生存期较短相关。在DLD1结肠癌细胞中瞬时转染anti-miR-21后使miR-21表达量下降约70%后，细胞迁移能力下降近30%。此外，抑制miR-21后再使用5-FU处理细胞时会出现凋亡细胞数目的增多。另据Sayed等[7]的实验结果，miR-21可靶向作用于PTEN(phosphatase and tensin homolog)和FasL并抑制其功能，从而使AKT通路激活、抑制细胞凋亡，与此同时miR-21还能抑制caspase-8的活性。另实验[8]报道miR-21的靶基因之一是肿瘤抑制蛋白BTG2，BTG2的缺乏使对细胞周期G1/S的转变控制减弱，造成癌细胞失控性增殖。总之，miR-21的高表达可能同时作用于其下游多个靶基因，通过多条信号通路共同作用，使癌细胞周期调控发生紊乱而影响化疗药物的作用。

2.4 miR-140Song等[9]的实验表明miR-140的表达增强与肿瘤细胞对MTX和5-FU的耐药性增强相关。在结肠癌HCT 116(wildtype-p53)细胞中，miR-140的过表达对细胞增殖的抑制率约为81%，并使细胞周期停滞在G1和G2期的细胞量分别增加3倍及2倍以上，但在HCT 116(null-p53)细胞中该抑制率约为22%、细胞周期停滞不明显，这提示miR-140可能通过p53依赖性途径抑制细胞增殖、影响肿瘤细胞对5-FU和MTX的敏感性。故高表达miR-140的结肠癌细胞对5-FU等耐药的可能解释之一是部分癌细胞通过高表达miR-140而减少S期细胞量、减慢肿瘤增殖速度从而逃避化疗药物的杀伤作用。然而也有报道[10]指出，miR-140表达水平的减弱可能导致趋化因子CXCL12表达增强，而CXCL12具有促进肿瘤进展和转移的作用。因此，miRNA对癌细胞发生发展及药物代谢的作用机制可能是一种复杂的网络结构并可能存在正、负两种调节效应，仍需进行更多的实验以完善对其调控机制的解读。

2.5 miR-19bKurokawa等[11]经实验证实miR-19b在5-FU耐药的结肠癌细胞株中呈高表达。在这些5-FU耐药的细胞中，细胞周期不随药物浓度变化而变化。基于对信号通路相关内容的现有认识，他们预测SFPQ和MYBL2可能作为miR-19b的靶基因参与到细胞周期的调控并与5-FU对结肠癌细胞的杀伤有关，但具体机制仍未知。

3 总结与展望

miRNA作为一种能够在转录后水平调控基因表达的小分子非编码RNA，其在预测结肠癌细胞对于特定药物化疗敏感性方面具有重要价值，这预示着将来我们可以通过判断患者癌细胞的基因型而选择性地用药、针对性地制定化疗方案。同时，我们也能够通过开发新的靶向治疗药物、调节患者体内miRNA表达水平，改善患者对于现有常用化疗药物的敏感性来改善患者生存率、提高生活质量。miRNA也许能够与mRNA和其他分子标志物一样，在帮助患者个性化用药、选择最佳治疗方案方面作出贡献。因此，若能加强对特定miRNA调节机制及细胞凋亡通路的认识，必将对结肠癌细胞化疗耐药现象提供合理的解决方案，为结肠癌的治疗提供一条新的途径。

与此同时，仍有很多问题需要解决。首先，由于在miRNA与靶mRNA不完全互补时，也可以发挥其抑制作用而产生基因沉默效应，这在带来较强治疗作用的优点同时，也可能由此造成药物作用特异性低的问题；其次，由于miRNA可双向作用于基因表达调控过程，故其作用机制可能相当复杂，miRNA药物可能在引发正向调节效应的同时产生相反的负调节，关于如何使特定药物在体内特异性地结合到某一靶向位点而不引发其他效应的措施还有待发现，这就使相关药物的开发面临了严峻挑战；此外还有文献指出，miRNA可能在染色体上聚集成簇，每个mRNA可能由多个miRNA共同调节[12]，故癌细胞的化疗耐药性可能由许多miRNA共同介导产生，聚集在一起的miRNA可能相互合作从而发挥其调节功能，这意味着用于辅助治疗的某一miRNA并不是单一的，而是聚集在一起发挥协同作用的一簇，这也对miRNA的研究工作和药物的开发提出了高要求；最关键的是，迄今为止所有实验均为细胞实验或者异种移植物模型试验，并不曾将实验结果应用于人体，对于miRNA能否发挥预期效果还有待进一步验证，将miRNA与其他化疗药物一起用于人体的安全性及有效性仍有待考证。总之，将miRNA应用于临床可能还需要大量的研究与实验。

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(责任编辑：李 健)

Advances on the researches of miRNA and chemotherapy sensitivity of colon cancer

ZHU Danxi, MENG Xiangjun

Department of Gastroenterology, Shanghai Jiao Tong University Affiliated Sixth People’s Hospital, Shanghai 200233,

China

Nowadays colon cancer has become the fourth most common malignant tumor worldwide. However, the incidence rate and the mortality rate of colon cancer keep rising in China. To deal with it, we usually appeal to surgical operations and chemotherapies, which are accompanied with unsatisfactory outcomes. Some researches have shown us that microRNA(Mir) is closely related to the chemotherapy sensitivity of colon cancer. The knowledge of the relationship between mirs and the chemotherapy sensitivity will obviously help us with the clinical therapy and the development of new drugs. In this paper, we review the progress on the correlation with miRNAs and chemotherapy sensitivity of colon cancer.

miRNA; Colon cancer; Chemotherapy sensitivity

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.09.002

国家自然科学基金资助项目(81272745)

祝丹希，医学硕士，研究方向：结肠癌细胞中miRNA表达与凋亡及耐药的研究。E-mail：zhudx91@126.com

孟祥军，医学博士，主任医师，教授，研究方向：结肠癌耐药机制、凋亡机制研究。E-mail: meng_xiangjun@yahoo.com

R735.3+5

A 文章编号：1006-5709(2016)09-0965-03

2015-11-06