肺癌相关微小RNA 表达水平及作用机制的研究进展

高冰，陈骏，周欢，程晔，宋金成，周金平，李秀华

大连医科大学附属第二医院胸部肿瘤1科，辽宁 大连 116000

肺癌是常见的恶性肿瘤之一，据世界卫生组织统计，2018年全球新增1800余万例恶性肿瘤患者，并有960余万例患者死于恶性肿瘤，其中，肺癌的发病率和病死率居于首位。根据国家癌症中心数据，2015年中国新增恶性肿瘤患者约4000万例，并有2300余万例死于恶性肿瘤，可见肺癌已成为严重危害人类健康的重要问题。恶性程度高、治疗效果欠佳是一直困扰医疗界的难题，那么肺癌的早期诊断及预后的准确评估显得尤为重要。近年来，微小RNA（microRNA，miRNA）的相关研究日益受到关注，其异常表达在肿瘤的增殖、分化及凋亡中起到重要的调节作用。

1 miRNA与肿瘤

miRNA是一组长21～25个核苷酸的非编码小分子RNA，通过5'端核苷酸种子序列与其互补的目标mRNA的3'端匹配序列相结合，诱导RNA降解，调节细胞的增殖、分化及凋亡过程。研究显示，miRNA的异常表达与肿瘤的发生、侵袭及转移等生物学行为密切相关，参与肿瘤细胞生命活动的调控，从而发挥促癌或抑癌作用。

2 肺癌相关miRNA 的表达水平及作用机制

2.1 抑癌作用miRNA 的表达水平及作用机制

2.1.1 miRNA-135a 与肺癌 Zhou等发现miRNA-135a在非小细胞肺癌组织中的表达水平较低，而胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）和磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）的表达水平均高于邻近正常组织；体外实验结果显示，与空白组相比，miRNA-135a模拟组细胞的增殖、迁移和侵袭能力均受到抑制，蛋白表达水平降低，细胞凋亡能力增强，说明miRNA-135a通过IGF-1/PI3K信号通路促进细胞凋亡，抑制细胞的增殖、迁移、侵袭和肿瘤血管生成。另外，Zhang和Wang的研究结果表明miRNA-135a过表达促进了肺癌细胞株的存活、迁移和侵袭，抑制了细胞凋亡，通过上调Ras相关的C3肉毒素底物 1（Ras-related C3 botulinum toxin substate 1，RAC1）基因的表达水平，使非小细胞肺癌细胞株对吉非替尼产生耐药性。因此，miRNA-135a可促进细胞凋亡，影响肿瘤的发生、发展。

2.1.2 miRNA-126与肺癌 miRNA-126可抑制肿瘤的增殖和侵袭能力。Liu等发现miRNA-126通过调节靶基因细胞表面CC类趋化因子受体1（CC motif chemokine receptor 1，CCR1）的表达而发挥作用，过表达CCR1可以减弱miRNA-126-3p对非小细胞肺癌细胞生长、迁移和侵袭的抑制作用，而敲除CCR1能够促进miRNA-126-3p对非小细胞肺癌细胞进程的抑制作用。Zhu等的研究结果表明，miRNA-126能够对血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和 PI3K等信号通路进行调节，抑制肿瘤细胞的增殖及侵袭能力，一定程度上还可以增加化疗药物的敏感性。因此，miRNA-126可通过多种方式负性调控肺癌的发生、发展，在未来靶向治疗及精准治疗中具有重大的应用潜力。

2.1.3 miRNA-218与肺癌 miRNA-218作为抑癌基因，在多种恶性肿瘤的分化及凋亡等过程中发挥至关重要的作用。Yang等发现miRNA-218在肺癌组织中的表达明显下调，并通过直接靶向白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）受体和 Janus激酶 3（Janus kinase 3，JAK3）基因mRNA的3'端来负调控IL-6受体和JAK3基因的表达，减弱细胞的增殖及侵袭能力，抑制肿瘤生长。Xie等的研究发现miRNA-218表达的上调可以改变细胞周期，诱导细胞凋亡，通过靶向核心结合因子α1（core binding factor alpha 1，CBFα1，也称RunX2）调控非小细胞肺癌对顺铂的化学敏感性，为临床提高化疗效果提供参考。

2.1.4 miRNA-206与肺癌 miRNA-206作为抑癌基因，在结直肠癌、肾癌和乳腺癌中均异常表达，在非小细胞肺癌中则与肿瘤的浸润、转移密切相关。Liao和Peng发现miRNA-206在肺癌细胞中的表达下调，且通过负调控冠蛋白1C（coronin 1C，CORO1C）基因的表达从而抑制肿瘤细胞的增殖、迁移及侵袭，为临床靶向治疗提供了新的思路。Watt等发现在肺腺癌细胞中，miRNA-206通过限制自分泌转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的产生，抑制 Smad3蛋白的表达水平，从而抑制肿瘤生长。

2.1.5 miRNA-125与肺癌 miRNA-125通过抑制表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）及其下游参与EGFR信号通路的基因的表达，从而抑制肺癌细胞的侵袭和迁移。Amri等发现miRNA-125的表达水平与EGFR靶向药物耐药密切相关，认为miRNA-125可以降低EGFR相关miRNA的表达水平，并呈时间依赖性，可抑制细胞的增殖及自发凋亡过程，从而克服EGFR靶向药物耐药，提示miRNA-125可能成为肺癌的潜在治疗佐剂。Zhong等还发现miRNA-125可以直接与信号转导和转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）的3'非翻译区结合，过表达的miRNA-125可以明显抑制STAT3蛋白的表达，从而使肺癌组织中miRNA-125的表达水平低于正常组织，提示上调miRNA-125的表达可明显降低肺癌细胞的存活、增殖及侵袭能力，促进肺癌细胞凋亡。

2.2 促癌作用miRNA 的表达水平及作用机制

2.2.1 miRNA-21与肺癌 miRNA-21是第一个被鉴定的致癌基因。有研究表明，miRNA-21表达水平的升高可增强肿瘤细胞的侵袭和迁移能力，影响TGF-β的表达，促进上皮-间充质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）的发生。miRNA-21通过调节WNT、JAK/STAT和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路等，持续激活STAT3，诱导肿瘤发生、发展。Xue等发现miRNA-21和miRNA-155有约30%的预测靶基因相同，通过下调细胞因子信号转导抑制蛋白1（suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1）、细胞因子信号传导抑制蛋白6（suppressor of cytokine signaling 6，SOCS6）和人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因（phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN）的表达可以促进非小细胞肺癌的发展，拮抗miRNA-21和miRNA-155可有效抑制非小细胞肺癌动物模型肿瘤的进展。总之，miRNA-21在肿瘤的发生、发展过程中起到重要作用，在临床治疗中具有重要价值。

2.2.2 miRNA-182与肺癌 miRNA-182在多种肿瘤中均存在差异性表达，miRNA182表达的上调可以增强肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭及转移能力。Li等的研究表明miRNA-182的表达与肿瘤的生物学行为有关，在转移活性高的细胞株中，miRNA-182启动子的甲基化程度高，去甲基化后miRNA-182的表达水平升高，促进了肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移。另有研究证实，miRNA-182可直接调控程序性死亡受体4（programmed cell death 4，PDCD4，也称PD-4）、F框/WD重复域蛋白7（F-box and WD repeat domain containing 7，FBXW7）和 F框/WD重复域蛋白11（F-boxand WD repeat domain containing 11，FBXW11）的表达水平，从而促进肺腺癌细胞的增殖。代谢组学分析数据显示，miRNA-182表达的上调可促进糖代谢，并影响乳酸的释放，且与缺氧诱导因子1α（hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α）表达的上调有关，可增强肿瘤细胞的增殖能力。

3 miRNA 与肺癌早期诊断及预后的关系

miRNA在组织和血液中表达稳定，不易降解，在不同组织中的表达水平不同，其表达水平直接影响着肺癌的早期诊断及预后情况。Singh等比较了肺腺癌、肺鳞状细胞癌和健康对照者外周血中miRNA的表达水平，发现miRNA-2114、miRNA-449c在肺腺癌中的表达上调，miRNA-2115在肺鳞状细胞癌中的表达上调，并在肺癌细胞株中得到证实，提示miRNA的差异性表达可用于肺癌的准确诊断。Kumar等发现在印度人群中，肺鳞状细胞癌中miRNA-375、miRNA-10b-5p的表达水平明显降低，miRNA-320a、miRNA-25-3p和 miRNA-148a-3p的表达水平均与肿瘤分期有关，而miRNA的表达水平与治疗效果无关，提示差异性表达的miRNA对非小细胞肺癌的诊断及预后具有重要作用。Zhang等从基因表达综合数据库（gene expession omnibus，GEO）和癌症基因组图谱（the cancer genome atlas，TCGA）数据库下载miRNA的表达谱，对肿瘤组织及正常组织中差异性表达的miRNA进行功能富集和生存分析，利用实时定量聚合酶链反应对关键miRNA进行验证及统计学分析，发现miRNA-21-5p、miRNA-31-5p与非小细胞肺癌的预后有关；多因素Logistic回归分析结果提示 miRNA-21-5p、miRNA-193-3p、miRNA-210-3p、miRNA-31-5p可用于非小细胞肺癌的诊断，提示上述miRNA可能成为非小细胞肺癌重要的生物标志物和诊断靶点。

4 小结与展望

近年来，随着科技的进步及医疗水平的发展，miRNA越来越受到医学界的关注，肺癌领域相继发现了许多差异性表达的miRNA，包括抑癌基因和致癌基因，通过参与多个信号通路转导过程调节肿瘤细胞的生长，影响肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡和转移过程，而且差异性表达的miRNA与肺癌的早期诊断及预后情况密切相关，直接影响着肺癌患者的总生存情况。但是，miRNA种类繁多，作用机制复杂，现阶段miRNA的自我调节机制及其在肿瘤发生、发展过程中的具体作用途径仍不明确，需要进一步探究；肺癌相关特异性miRNA仍未确定，若作为早期诊断及靶向治疗的标志物仍需大量检测及大样本的数据支持。总之，miRNA的应用前景非常乐观，相信随着研究的深入，miRNA有望成为肺癌早期诊断的分子标志物及靶向治疗的重要靶点，在精准治疗及预后方面发挥重要作用。