胃癌相关microRNA的研究进展和临床价值

冯 吉 李 锐苏州大学附属第一医院消化内科(215000)

据2018年全球癌症统计数据显示，胃癌是全球第5大常见癌症，亦是导致全球癌症相关死亡的第3大原因[1]。胃癌的发生、发展是一个多步骤的过程，早期诊断和治疗可明显改善患者预后，早期胃癌患者5年生存率约可达90%[2]。然而，早期胃癌患者常缺乏特异性临床表现，影像学和血清学检查的价值局限，内镜下诊断联合病理活检虽为金标准，但易受患者依从性和操作者主观经验的影响，造成多数患者在确诊时已发展为进展期胃癌，极大地降低了治疗有效性。

微小RNA(miRNA)是一类内源性非编码小分子RNA，通过靶向mRNA并与其3’非翻译区(3’-UTR)的互补序列结合，调控多种基因表达。研究[3]表明，多种miRNA在胃癌中表达异常，参与胃癌的发生、发展过程。MiRNA以高度稳定的形式存在于体内，检测miRNA的高通量技术具有操作简易、成本较低、敏感性高等优点[4]。因此，miRNA有望作为一种新型生物学标志物应用于胃癌筛查、早期诊断、治疗以及预后判断等领域。本文就胃癌相关miRNA的研究进展和临床价值作一综述。

一、MiRNA参与胃癌的发生、发展

1. 促进胃癌细胞增殖、进展：研究[5-7]表明，miR-301a、miR-296-5p、miR-17/20a等可靶向不同的基因促进胃癌细胞生长和增殖。此外，幽门螺杆菌(Hp)是公认的胃癌Ⅰ类致癌因子，与胃癌的发生、发展密切相关。前期研究[8]发现，miRNA可通过调控Hp感染进而参与胃癌的发生、发展，如miR-30b通过调节细胞自噬通路中的BECN1和ATG12信号蛋白而抑制细胞自噬过程，导致Hp持续性感染。近年亦有研究[9]发现，Hp感染可导致相关miRNA异常表达。如Hp释放的细胞毒素CagA可使miR-204表观甲基化下调，导致靶基因BIRC2表达增强并激活核因子-κB(NF-κB)及其下游信号通路，加速炎症、血管生成和细胞迁移过程，从而促进胃癌进展。

MiRNA表达失调与胃癌细胞侵袭、转移密切相关。Zhu等[10]的研究发现，miR-106通过靶向JAK/STAT信号通路抑制胃癌细胞凋亡并促进胃癌侵袭、转移。Wang等[11]的研究亦显示miR-10b具有提高肿瘤细胞侵袭性的能力。此外，越来越多的研究[12-13]证实，不同的miRNA可靶向同一基因调控细胞表型，如miR-221、miR-222以及miR-106b共同靶向PTEN基因促进癌症细胞的侵袭能力。

2. 抑制胃癌细胞增殖、进展：MiRNA可通过抑制癌基因或肿瘤进展相关基因的表达从而促进胃癌细胞凋亡。研究[14]表明，同一miRNA可靶向不同基因发挥抑癌作用。如miR-375通过直接靶向PDK1抑制下游靶点Akt磷酸化，进而诱导胃癌细胞凋亡。同时，其与抗凋亡基因14-3-3ζ的3’-UTR结合可靶向抑制该基因的表达从而促进胃癌细胞凋亡。

此外，miRNA可抑制胃癌细胞迁移。MiR-135a靶向作用于TRAF5 其及下游NF-κB 途径抑制胃癌细胞迁移[15]。有研究指出，不同的miRNA可靶向同一基因发挥抑癌作用，如miR-15b、miR-16、miR-181b以及miR-34均可通过靶向编码抗凋亡蛋白Bcl-2，促进胃癌细胞凋亡[16]。上述研究提示靶向特定miRNA或miRNA组合将有助于促进胃癌细胞凋亡或抑制胃癌细胞转移，从而达到延缓疾病进展的治疗目标。

二、MiRNA与胃癌的诊断

尽管医疗技术不断进步，胃癌的死亡率仍高居不下。2018年中国年龄标准化的胃癌发病率为20.7/10万(位居癌症发病率第4位)，死亡率达17.5/10万(位居癌症死亡率第2位)[17]。早诊断早治疗是降低胃癌相关死亡率和改善预后的关键。近年来，利用miRNA表达水平筛查早期胃癌的技术成为研究热点，其作为早期胃癌筛查的新型生物学标志物具有客观、灵敏、成本低、易操作的优点。

1. MiRNA作为生物学标志物的稳定性和可操作性：MiRNA不仅存在于血清、血浆中，同时亦存在于唾液、尿液、胃液等其他体液中。研究显示，在不同储存条件下，miRNA均表现出良好的稳定性。血清miRNA在-80 ℃下对Rnase酶、低(pH≤1)或高(pH≥13)pH值溶液以及10次冻融循环具有良好的抵抗力[18]。在-80 ℃下保存9个月后，血浆miR-21和miR-29b的表达水平无显著改变[19]。在室温或4 ℃下，未解冻血液样本中的miR-451a和miR-23a可稳定表达8 h以上[20]。上述研究证实miRNA表达具有良好的稳定性。此外，检测miRNA的高通量实验技术操作简易、敏感性高且成本低，是miRNA作为新型生物学标志物有望应用于临床的重要前提之一。

2. MiRNA作为胃癌早期筛查和诊断的标志物：循环miRNA对胃癌的早期筛查和诊断具有重要临床意义。MiR-381在早期胃癌患者、进展期胃癌患者以及健康人血清中均有差异表达，将其诊断意义与经典肿瘤标志物(包括CA19-9、CA724以及CEA)水平进行比较，受试者工作特征(ROC)曲线显示血清miR-381对早期胃癌诊断的敏感性和特异性均优于其他肿瘤标志物[21]。MiR-421亦被证实可作为胃癌早期诊断的标志物，其特异性和敏感性显著优于常规肿瘤标志物CEA和CA125，具有较高的临床应用潜力[22]。但需注意的是，单个miRNA表达水平存在变异性和非特异性可能，使单一miRNA的诊断价值存在局限性[16]。因此，近年大量研究致力于评估miRNA组合诊断早期胃癌的价值。有学者利用TaqMan低密度阵列筛选得到5种在胃癌患者血浆中表达上调的miRNA，包括miR-16、miR-25、miR-92a、miR-451和miR-486-5p，联合此5种miRNA诊断胃癌的ROC曲线下面积显著高于单一miRNA，表明联合多个miRNA具有更高的诊断价值[23]。

近来研究发现，胃液中miRNA表达水平亦具有一定诊断价值。研究[24]显示，miR-133a在胃癌患者胃液中的表达水平显著下调，且其在胃液和胃癌组织中的表达水平呈正相关，提示胃液miR-133a可作为胃癌早期诊断的特异性指标。此外，尿液中miRNA的诊断价值亦颇受关注。有研究[25]证实miRNA在尿液中稳定表达，与健康对照者相比，胃癌患者术前尿液中miR-21-5p的表达水平显著上调，而术后表达明显下降，提示尿液中相关miRNA有望作为诊断胃癌的非侵入性标志物之一。

三、MiRNA与胃癌的治疗

大部分胃癌患者术后需进行辅助化疗，患者对化疗药物的敏感性和耐药性是影响化疗效果的关键。近年，诸多研究[26-27]致力于将miRNA作为干预靶点应用于癌症的治疗，通过干预相关miRNA的表达以实现提高化疗敏感性，抑制或逆转耐药的治疗目的。

1. MiRNA与化疗耐药：部分胃癌患者对化疗药物存在耐药行为，可表现为多药耐药(MDR)。研究[28]表明，相关miRNA可抑制或逆转耐药行为。miR-148a-3p过表达可通过诱导线粒体分裂和下调AKAP1表达，从而降低胃癌细胞对顺铂(CDDP)的抵抗力，改善化疗疗效。此外，有研究[29]通过高通量功能筛选得到了11个miRNA与胃癌的MDR相关，其中miR-508-5p过表达对逆转MDR最为有效，其机制为靶向抑制ABCB1和ZNRD1基因的3’-UTR，提示miR-508-5p/ZNRD1/ABCB1调控环在胃癌MDR中发挥重要作用。同样，miR-218亦可通过靶向Hedgehog或smoothened，从而抑制MDR的发生[30]。

2. MiRNA与化疗敏感性：研究[31]发现，miR-34a通过靶向MET基因调节胃癌细胞的增殖和凋亡，上调miR-34a表达可增强胃癌细胞对CDDP的敏感性。此外，有研究[32]通过检测行细胞减灭术和腹腔热灌注化疗的胃癌患者治疗前后血清miRNA含量，结果发现miR-218、miR-376a等19种miRNA表达明显上调，表明这些基因对化疗敏感，其表达水平升高可发挥抑制癌细胞迁移等作用。另一项研究[33]亦证实miR-218提高胃癌细胞对CDDP的敏感性和抑制胃癌细胞迁移的作用。此外，同一miRNA可影响胃癌细胞对多种化疗药物的敏感性。研究[34]发现，miR-145与CD44的3’-UTR作用靶向抑制其表达，从而同时增强胃癌细胞对5-氟尿嘧啶和CDDP的敏感性。

上述研究表明miRNA可作为胃癌治疗的靶点，干预相关miRNA表达可提高胃癌细胞对有关化疗药物的敏感性，并能抑制或逆转胃癌MDR的发生。

四、MiRNA与胃癌预后

进展期胃癌的侵袭性和转移性是导致胃癌复发和死亡的主要原因，严重影响患者预后。研究[35]表明，血浆miR-21表达水平对胃癌患者预后有显著影响，miR-21高表达患者的3年生存率显著低于低表达患者(P=0.045 1)，且血管侵犯的发生率亦高于低表达组(P=0.031 1)。多因素分析显示血浆miR-21高表达是胃癌患者预后不良的独立预测因子(HR=13.4, 95% CI： 1.72～104.4,P=0.013 3)。MiR-206表达水平与胃癌患者的生存率呈正相关，miR-206低表达患者的1、3、5年生存率分别为76.9%、69.2%以及57.7%，而miR-206高表达患者的1、3、5年生存率分别为91.3%、84.8%以及80.6%[36]。近年一项meta分析显示，诸多miRNA如miR-20b、miR-141、miR-145以及miR-486-5p与胃癌患者的生存预测有关，其中miR-20b高表达和miR-141、miR-145、miR-486-5p低表达的胃癌患者生存率显著降低[37]。MiR-144-3p在胃癌组织中低表达与肿瘤浸润深度、大小、淋巴结转移和TNM分期有关，提示miR-144-3p可预测胃癌预后[38]。上述研究证实，miRNA对胃癌患者的预后判断具有较好的临床应用前景。

五、思考和展望

综上所述，miRNA表达失调与胃癌的发生、发展、诊断、治疗以及预后密切相关。因此，检测胃癌相关miRNA的表达水平有助于胃癌早期筛查和诊断，此对于胃癌的早诊断、早治疗具有重要的临床意义。对比我国现阶段用于筛查胃癌的常规检查项目，利用miRNA检测手段筛查早期胃癌具有客观、敏感、易操作、低成本的优点。

miRNA与其靶基因并非一对一的关系，一个miRNA可调控多个靶基因，一个靶基因亦可由多个miRNA共同调控，从而形成错综复杂的调控网络。深入研究miRNA调控网络不仅有助于明确胃癌的发病机理，且多种miRNA联合检测较检测单个miRNA对早期胃癌筛查和诊断的效果更为可靠。然而，目前尚未明确何种 miRNA组合检测早期胃癌最为可靠，需进一步行大规模的前瞻性研究明确应用于临床的最佳组合，并可借助此组合筛查明确高危人群，最终实现检测一组miRNA即可完成对胃癌患者的早期诊断、个性化管理以及预后判断的目的。同时，除循环和组织中miRNA外，胃液和尿液中的miRNA表达水平亦可作为胃癌筛查和早期诊断的标记物，且胃液因仅存在于消化道故特异性较强，但其潜在的应用价值需通过更大规模的临床研究进一步证实。