微小RNA-21在非小细胞肺癌中诊疗作用的研究进展

程万里 汪俊其 刘 鑫 任文俊 王 平

肺癌已成为世界上最常见的恶性肿瘤之一，其发生率和病死率均很高，亦是我国主要癌症相关死因。非小细胞肺癌(non-small cell lung，NSCLC)患者数量占所有肺癌患者的80%～85%，其中大部分患者被发现时已是中晚期，治疗方法虽已有精进，但是患者的5年生存率却不足20%。目前临床上所面临的主要挑战则是早期发现、有效治疗和生存期预测手段的缺乏。肺癌患者的复发和转移也是导致总生存期较差的重要因素。miRNA作为无创的生物学标志物，对判断NSCLC的诊断、治疗以及预后具有重要意义。NSCLC是一个多因素、多步骤、编码基因和非编码基因复杂渐进的疾病。其中miR-21的表达水平与NSCLC的发生、增殖、迁移以及侵袭有着密切关系。通过测定miR-21的表达水平可能在NSCLC早期诊断、治疗效果、预后预测方面发挥着重要作用，也为探寻NSCLC的生物学标志物提供了一个全新思路。

一、microRNA-21

microRNA(miRNA)是一种内源性小RNA，参与转录后基因调节和表达。miRNA通过结合其目标信使RNA(mRNA)的3′-未翻译区域而发挥功能。在人类癌症中，许多miRNA被证实通过上调或下调来参与肿瘤的生长。因此，作为基因表达关键调控因子，miRNA有着巨大的生物学标志物潜力。miR-21是miRNA家族中的一员，成熟的miR-21由内源性19～22个核苷酸的非编码RNA分子组成，随后被纳入RNA诱导的沉默复合体，通过与mRNA不完全碱基配对，靶向结合到各种mRNA的3′-未翻译区域而发挥作用。miR-21参与多种癌症相关过程，高表达的miR-21常出现在多种癌症中，如乳腺癌、食管癌、胃癌、肺癌、结直肠癌。既往研究也表明，miR-21是一种致癌miRNA。抑制miR-21表达可降低结直肠癌、胃癌、肺癌的增殖、迁移和侵袭。

近年来一些研究表明，具有致癌作用的miR-21在NSCLC中表达上调，通过作用于各种靶点如磷酸酶和张力素同源物等调控NSCLC癌细胞的生长、转移以及凋亡或者作为下游调控因子被环状RNA等进行调控，证实其在NSCLC中的促癌作用。如今，关于miR-21相关的前景也正在被挖掘，其作为生物学标志物的作用也在逐渐被证实。虽然miR-21在NSCLC中的具体机制还尚未完全阐明，但既往研究表明，miR-21在NSCLC诊断、治疗及预后预测方面具有潜在价值，也为miR-21作为新型癌症生物学标志物提供了依据。

二、miR-21在NSCLC中的诊断作用

NSCLC是世界范围内最常见的肺癌亚型。虽然治疗手段有所进步，但高病死率不可避免，主要原因是早期NSCCL症状不明显，大多数确诊的NSCLC患者(约75%)已处于中晚期，其临床上主要弊端是早期诊断手段有限。因此对于NSCLC而言，开发一种新的生物学标志物已是迫在眉睫。研究表明，在NSCLC的早期诊断中通过分析肿瘤源性miRNA可能作为非入侵性、高敏感度和无创性早期NSCLC诊断生物学标志物的候选者。

研究发现，通过反转录定量聚合酶链式反应对129例早期NSCLC患者和83例健康对照分析发现，早期NSCLC血浆样本中表达相对于健康对照组血浆miR-21表达显著升高(<0.05)，进一步经过手术治疗后发现NSCLC患者miR-21表达水平有所降低。表明肿瘤源性的miR-21可作为NSCLC的早期非侵袭性生物学标志物诊断手段。有研究者研究miR-21与肺癌分期的关系时通过检测miR-21的表达发现Ⅲ/Ⅳ期肺癌患者较Ⅰ/Ⅱ期肺癌患者的miR-21表达水平显著上调(<0.05)。这也说明miR-21对肺癌患者的分期诊断提供依据，也为后续治疗提供了参考。另一项研究发现，在肺癌中miR-21表达水平与肺癌病理类型也存在着联系，利用实时荧光定量PCR技术检测小细胞肺癌21例、肺腺癌18例、肺鳞癌22例以及正常对照26例，发现肺腺癌患者血清miR-21水平明显高于其他两种类型，其次肺癌患者血清中的miR-21表达水平显著高于正常对照组(<0.001)。这也说明miR-21除在肺癌中具有诊断价值以外，可能对肿瘤的病理类型的区分也会起到有一定的提示作用。

有研究者在研究循环miRNA对NSCLC的诊断作用时，通过对30例NSCLC患者和30例健康对照血清样本中提取总RNA，反转录为cDNA并进行RNA定量，来检测miR-21的表达水平，再通过统计学分析发现，NSCLC患者miR-21的表达水平显著高于健康组。这说明miR-21可以通过液体活检检测其表达从而发挥出诊断NSCLC的潜力。当然，这一发现还需要更大的样本量去验证miR-21诊断的准确性。也有研究表明，miR-21联合miR-210、miR-1290和miR-150可提高NSCLC的诊断准确性。这一组miRNA可以应对复杂分子对于NSCLC的起始和发展的影响，也降低了单个miRNA诊断的局限性。Yang等研究发现，通过比较miR-21与miR-let-7a的比例值来作为NSCLC与良性肿瘤鉴别诊断的手段，NSCLC患者组的miR-21与miR-let-7a比值则显著高于良性肿瘤组(<0.05)。这些证据均都表明，miR-21作为非入侵性生物学标志物在NSCLC早期诊断具有相当大的前景。

三、miR-21 在NSCLC中的治疗作用

NSCLC的主要治疗手段则是手术和化疗，但大部分晚期患者对于化疗不敏感或者较早出现耐药性严重影响患者生存期限。近年来研究表明，miR-21表达水平的降低可作为肺癌治疗的良性指标。一项研究发现，具有促癌作用的miR-21其表达可被miR-21抑制剂(miR-21 inhibitor，miR-21i)抑制。miR-21i与化疗药物阿霉素联合治疗NSCLC可有协同作用，进而研究发现了一种磷酸钙聚合物包被的纳米颗粒配方，与阿霉素共同递送miR-21i，不仅下调了NSCLC中的miR-21的表达，也提高了阿霉素的疗效。这种基于RNA干扰和化疗结合的治疗方法也具有巨大前景。近年来，有研究发现，miR-21与长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)之间可能存在着潜在的相互作用关系。

Chen等研究发现，在lncRNA生长抑制特异性转录本5 (growth arrest specific transcript 5，lncRNA GAS5)与miR-21/PTEN/Akt轴之间存在相互作用关系，lncRNA GAS5过表达或抑制miR-21的表达可使PTEN水平升高，Akt磷酸化水平降低，进而提高了NSCLC细胞(A549细胞株)对放射治疗的敏感度。这也表明了miR-21在NSCLC的放射治疗中也有着重要潜在作用。另一项研究发现，lncRNA母系表达基因3(maternally expressed gene 3，lncRNA MEG3)作为一种肿瘤抑制因子可以抑制miR-21的表达，进而影响PIK/Akt通路来抑制NSCLC细胞的迁移和转移。

随着研究的深入，lncRNA MEG3对miR-21的抑制作用会逐渐清晰，其也可能成为NSCLC治疗的一种新的方案。有研究显示，作为麻醉药物的异丙酚作用于体外肺腺癌A549细胞时，异丙酚可有效地下调miR-21的表达，进而通过miR-21/PTEN/Akt通路抑制癌细胞的生长和增殖并且促进细胞凋亡。这提示着对于肺腺癌患者手术治疗时使用异丙酚作为麻醉剂可能更为适合。这些证据均表明miR-21具有作为NSCLC治疗的潜在价值，对于miR-21而言其本身也可作为药物开发的靶点发挥作用，这些隐藏的价值则需要更加深入的探索和验证。

四、miR-21在NSCLC的预后预测作用

越来越多的研究探讨了miR-21的表达在NSCLC预后的价值。miR-21也有望成为NSCLC预后判断的生物学标志物。有研究发现，在NSCLC患者3年生存率跟踪随访分析中发现，血浆中miR-21高表达组中的患者生存率相较于低表达组的患者3年生存率明显降低(<0.05)。进一步通过多变量分析得出miR-21的表达与淋巴结转移、TNM分期以及分化水平均相关(<0.05)。这也使得miR-21有望成为NSCLC预后的良好指标。该研究中miR-21的表达与预后关系已较为明朗，当联合检测PTEN和P27表达水平时亦可增加预后预测的效率。另外，有报道称，在Ⅰ/Ⅱ期的NSCLC中miR-21的过表达可达到最高值，但是在Ⅲ/Ⅳ期中的NSCLC lncRNA H19的表达程度会较miR-21的幅度更加明显。此外，还发现当miR-21和lncRNA H19的表达均升高时，患者的总生存期会降低。提示miR-21在预后预测中联合lncRNA H19的表达，不仅能评估出NSCLC的进展，对总生存期预测也有着一定的价值。

有研究者在分析miR-21在NSCLC预后中的作用时发现，miR-21表达水平升高与总生存期缩短相关。NSCLC中的复发和转移也是常见的挑战。另外一项研究发现，复发组的miR-21的表达水平(8.18±2.71)明显高于初诊断组(5.33±1.96)血浆中的miR-21表达水平(<0.01)。还有研究者研究胸腔灌洗液细胞学检查时发现，细胞外囊泡(extracellular vesicles，EV)中miR-21(EV-miR-21)的表达水平和原发部位肺腺癌预后不良呈正相关，且与胸膜浸润程度也有着一定关系。说明通过检测EV-miR-21表达水平有助于预测NSCLC患者的肿瘤复发和预后。另一项研究表明，晚期NSCLC患者血浆中的miR-21表达水平与化疗疗效存在联系。肺鳞癌和肺腺癌患者分别使用吉西他滨+顺铂与培美曲塞+顺铂方案治疗两个周期(2周/周期)后检测miR-21的相对表达量，发现miR-21的表达较治疗之前明显降低。这也提示了miR-21在晚期NSCLC化疗治疗疗效中扮演了重要角色，不仅预测NSCLC的化疗预后，还评估了化疗的疗效。以上证据表明，miR-21在NSCLC中是具有预后预测价值的生物学标志物，而且这些发现同时对于NSCLC诊断方面也有一定程度上的支持。

五、展 望

随着近年来研究者对miR-21 研究的深入，越来越多的研究证据表明了miR-21在NSCLC中具有巨大的临床价值，在NSCLC的诊断、治疗及预后的研究领域中取得了巨大的成果。虽然miR-21的研究有着相当的成就，但至今为止临床上的应用却是极少。尽管miR-21与NSCLC诊疗方面的潜在联系逐渐被证实，但是仍然面临着很多的挑战。例如与miR-21相关的具体机制未完全阐明，miR-21是否能成为简单易行、低成本高效益、快速高敏感度的生物学标志物，能否成为安全、有效、具可行性的靶向治疗的目标等问题还需要大量的临床研究来验证。miR-21存在于多种肿瘤之中，这之间是否会存在一些异常改变现象，这也是颇具有挑战性的问题。即便如此，相信随着研究者对miR-21研究的深入和实验技术的进步，这些问题将会逐一解决。