miRNA在肺腺癌中的作用及机制研究进展

李 芳，韩采利，王 丽，徐向荣

（延安大学医学院，陕西 延安 716000）

世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）发布的全球癌症报告显示，2020 年全球肺癌新发病例约220 万例，死亡病例约180 万例，居全球癌症死亡人数第一［1］。根据细胞的病理学形态特征和分化程度，可将肺癌分为小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）。肺腺癌作为NSCLC 的主要类型，近年来其发病率持续上升，现已成为全球范围内最常见的肺癌类型。肺腺癌没有典型的临床表现，且在肺部病灶较小时便已出现血道转移、淋巴结转移等，多数患者在就诊时已是中晚期，难以得到有效治疗［2］。因此，寻找肺腺癌的生物标志物对于其早期诊断与靶向治疗具有重要意义。

MicroRNA（miRNA）是真核生物中一类由19～25 个核苷酸组成的短链非编码RNA。继1993 年Lee 等［3］首次在秀丽新小杆线虫（c. elegans）中发现miRNA 家族第一个成员lin-4 后，目前在人体中已发 现2 654 个 成 熟miRNA［4］。成 熟miRNA 的5'-UTR（非翻译区）可通过完全互补配对或不完全互补配对的方式与靶mRNA 的3'-UTR 结合，进而参与调控肿瘤细胞增殖、凋亡、侵袭转移等多个过程，与肿瘤的发生、发展密切相关。本文就miRNA 在肺腺癌发生、发展中的调控机制及其在临床诊疗中的作用等作一综述。

1 miRNA 在肺腺癌发生、发展中的调控机制

1.1 miRNA调控肺腺癌细胞增殖

细胞增殖是生物体生长、发育和繁殖的基础。肿瘤通常以不受控制的细胞生长与异常的细胞增殖为特征，抑制肿瘤细胞恶性增殖可显著降低肿瘤发病率和死亡率。研究［5］表明，过表达miR-365 可使AKT/mTOR 信号通路失活，进而抑制肺腺癌细胞增殖。miR-191-5p 在肺腺癌患者中的表达水平显著降低，且其在Ⅲ～Ⅳ期肺腺癌患者中的表达水平显著低于Ⅰ～Ⅱ期肺腺癌患者；而过表达miR-191-5p可显著抑制肺腺癌细胞增殖，小鼠异种移植瘤模型也证实了miR-191-5p的抗肿瘤作用［6］。相反，一些miRNA 可促进肺腺癌细胞增殖，如miR-938在肺腺癌组织及细胞系中均呈显著高表达，其可能通过靶向RNA 结合序列蛋白5（RNA binding motif protein 5，RBM5）促进肺腺癌细胞增殖与集落形成，从而发挥致癌作用［7］。研究［8］发现，肺表面活性蛋白C（surfactant protein C，SFTPC）可抑制肺腺癌细胞增殖并使小鼠肿瘤体积减小，而miR-629-3p 可通过靶向SFTPC 来降低其表达水平，从而最终发挥促进肺腺癌进展的作用。

1.2 miRNA调控肺腺癌细胞凋亡

细胞凋亡是细胞在基因控制下的有序死亡，凋亡状态及其调控基因异常可反映肿瘤的内在生物学特征，诱导肿瘤细胞凋亡已成为肿瘤研究领域的一个热点。miR-363-3p 在肺腺癌中呈现低表达，过表达miR-363-3p 可能通过调控凋亡相关蛋白（如BAX、BAK）表达进而诱导肺腺癌细胞发生凋亡［9］。Let-7a 在肺腺癌中呈现低表达，过表达Let-7a 可下调抑凋亡蛋白Bcl-2 表达、上调促凋亡蛋白Bax 表达水平，并活化caspase 3、caspase 8、caspase 9，从而诱导肺腺癌细胞凋亡［10］。Liang 等［11］发现miR-198 介导的Livin 沉默能够显著增加肺腺癌A549 细胞凋亡并上调caspase-3，研究者由此提出miR-198/Livin/caspase-3 轴可能成为肺腺癌治疗的一种策略。另一方面，有研究［12］表明，miR-361-5p在肺腺癌中起致癌作用，抑制miR-361-5p 的表达可使肺腺癌细胞中凋亡蛋白caspase-3/7 的活性显著增加，在斑马鱼胚胎动物模型中也证实抑制miR-361-5p 表达可使caspase-3 表达水平显著升高，故下调miR-361-5p 可在体内外诱导肺腺癌细胞凋亡。miR-505-5p 在肺腺癌患者的细胞外囊泡和肿瘤组织中均表达上调，其可通过靶向P53 调节凋亡诱导蛋白1（tumor protein p53 regulated apoptosis inducing protein 1，TP53AIP1）抑制肺腺癌细胞凋亡，从而促进肺腺癌的发生发展［13］。

1.3 miRNA调控肺腺癌细胞周期

细胞周期是由3个主要周期检查点控制的复杂过程，并受到细胞周期蛋白家族成员与细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）的精密调控。研究［9］发现，miRNA 可通过调控细胞周期参与肺腺癌的发生、发展过程，如miR-363-3p 可通过下调细胞周期蛋白D1（cyclin D1，CCND1）和上调细胞周期蛋白依赖性激酶2（cyclin dependent kinase 2，CDK2）诱导肺腺癌细胞阻滞于S/G2期，从而降低肺腺癌细胞的增殖能力。Let-7a 可下调CCND1 并上调Rb，进而诱导肺腺癌细胞A549 和H1299 细胞周期阻滞于G0/G1 期，从而抑制肿瘤细胞增殖［10］。此外，miR-335-5p 可通过靶向细胞周期蛋白B2（cyclin B2，CCNB2）使肺腺癌细胞周期阻滞于G0/G1 期［14］。由此可见，miRNA 在肺腺癌细胞周期调控中扮演重要角色。

1.4 miRNA调控肺腺癌细胞侵袭迁移

肺腺癌早期通常无明显症状，发现时已有肿瘤浸润甚至转移，因此，治疗肺腺癌的一大难点就是如何防止肺腺癌细胞侵袭和迁移。有研究［5］表明，miR-365在肺腺癌组织中的表达显著下调，其与肺腺癌淋巴结转移和TNM 分期密切相关；miR-365 可通过下调E26转录因子1（ETS proto-oncogene 1，ETS1）和抑制上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）进程来扼制肺腺癌细胞的侵袭迁移。王淼等［15］发现，miR-142-5p 可下调细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶5（cyclin dependent kinase 5，CDK5），进而影响肺腺癌细胞的EMT 进程，降低肿瘤细胞的侵袭迁移能力。此外，miR-191-5p可通过下调特异性核基质结合区结合蛋白1（SATB homeobox 1，SATB1）抑制Wnt/β-catenin 通路激活，进而发挥抑制肺腺癌细胞迁移的作用［6］。

外泌体来源的miRNA 也会影响肺腺癌细胞的侵袭迁移能力。研究［16］发现，外泌体介导的肿瘤细胞之间的“细胞通讯”将外泌体miR-1260b 转运到周围的肿瘤细胞，下调分泌型卷曲相关蛋白1（secreted frizzled related protein 1，SFRP1）和SMAD家族成员4（SMAD family member 4，SMAD4）的表达来激活Wnt/β-catenin 信号通路，最终促进肺腺癌细胞的侵袭和转移。此外，miR-629-5p 可通过影响肿瘤细胞侵袭和内皮细胞通透性双重作用调控肺腺癌侵袭。一方面，miR-629-5p 可直接靶向肽基脯氨酸异构酶结构域和WD 重复序列1（peptidylprolyl isomerase domain and WD repeat containing 1，PPWD1）来增强肿瘤细胞的运动能力和侵袭性；另一方面，肺腺癌细胞来源的外泌体miR-629-5p 可通过抑制非典型钙黏蛋白1（cadherin EGF LAG seven-pass G-type receptor 1，CELSR1）表达增加内皮细胞通透性，从而发挥促进肺腺癌细胞血管侵袭的作用［17］。这些研究表明，miRNA 在肺腺癌细胞的迁移侵袭过程中发挥重要调控作用。

2 miRNA在临床诊断、治疗及预后中的应用前景

2.1 miRNA在肺腺癌诊断中的作用

肺癌起病隐匿，大多数肺癌患者在确诊时已发生远端转移，基本失去根治的机会，因此，早发现、早诊断和早治疗仍是肺癌治疗的关键［18］。miRNA在不同肿瘤中具有特定的表达模式（即miRNA 在不同组织中的表达水平不同，且在同一种组织的不同病理状态下其表达水平也不同），这也为肺腺癌的早期诊断提供了可能。霍红日等［19］研究发现，miR-193a 在肺腺癌患者组织和血清中的含量均显著降低，且其诊断性优于癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA），提示miR-193a可能作为肺腺癌诊断的重要指标之一。Wang 等［20］使用TaqMan 低密度阵列（TaqMan low density array，TLDA）筛选差异表达的血浆miRNA 结合qRT-PCR 验证发现，miR-532、miR-628-3p 和miR-425-3p 这3 种miRNA 的 血 浆水平在早期肺腺癌与健康对照组中存在显著性差异，并且这3 种miRNA 还可将肺腺癌与肺良性疾病和其他亚型肺癌区分开来。将这3 个miRNA 联合起来其ROC 曲线下面积（area under the curve，AUC）值为0.974，灵敏度为91.5%，特异度为97.8%，表明这3 种血浆标志物有较好的诊断价值，为早期肺腺癌提供了一种新的无创性诊断方法。

外泌体miRNA 也可作为肺腺癌诊断的良好生物标志物，外泌体结构能够保护miRNA 免受核糖核酸酶活性的影响，可以更准确地反映分泌肿瘤的主要特征，且相比于组织活检，痛苦较轻、风险较小、易于操作，更适合肿瘤的早期筛查与诊断［21］。马云帆等［22］发现，血浆外泌体miR-17-5p 和miR-100-3p 联合诊断肺腺癌的AUC 值为0.905，灵敏度为83.3%，特异度为88.9%，二者联合诊断效果好，提示这两种miRNA 可作为肺腺癌早期筛查的生物标志物。除血液miRNA 外，痰液中的miRNA 也可用于肺腺癌诊断，如对肺腺癌患者与正常对照组痰液中的miRNA 进行表达谱分析及验证，发现miR-21、miR-486、miR-375、miR-200b 这4 种miRNA 可以很好地区分肺腺癌患者与正常人，敏感性达到80.6%，特异性达到91.7%［23］。

2.2 miRNA在肺腺癌治疗中的作用

2.2.1 miRNA 与化疗 目前，临床上主要以铂类为基础的双药联合化疗来治疗肺腺癌，因此，逆转肺腺癌细胞对化疗药物的耐药性是增强化疗效果的重要手段。miRNA 与肺腺癌细胞的化疗敏感性密切相关，其作为肺腺癌个性化治疗的新靶标，具有很好的临床应用前景。俞万钧等［24］研究发现，miR-134 在人肺腺癌耐顺铂细胞系中下调最为显著；而在人肺腺癌耐顺铂细胞系中过表达miR-134可显著提高肺腺癌细胞对顺铂（diamminedichloroplatinum，DDP）的敏感性，其可能的机制为miR-134通过下调叉头框蛋白M1（forkhead box M1，FOXM1）和多药耐药相关蛋白1（multidrug resistance associated protein 1，MRP1）表达水平，从而发挥逆转DDP耐药性的作用。miRNA-181a能够抑制人肺腺癌DDP 耐药株A549/DDP 的细胞活力和侵袭能力，同时提高DDP 作用条件下A549/DDP 细胞的生长抑制率和细胞凋亡率，其作用机制可能与miR-181a 抑制BCL-2 蛋白的表达而促进P53 蛋白的表达相关［25］。miR-224 在DDP 耐药的肺腺癌细胞中显著上调；下调miR-224可通过靶向p21WAF1/CIP1逆转肺腺癌细胞对DDP 的耐药性，诱导肺腺癌细胞凋亡并使其阻滞于G0/G1 期。miR-224/p21WAF1/CIP1可预测肺腺癌患者对以DDP 为基础的化疗药物的反应，为肺腺癌DDP 耐药性研究提供了新的视角［26］。此外，Cui 等［27］发 现，let-7c 在 多 西 他 赛（docetaxel，DTX）耐药肺腺癌细胞系中表达下调，let-7c 可通过促进细胞凋亡、逆转上皮-间充质表型、抑制AKT 磷酸化，从而提高耐DTX肺腺癌细胞的化疗敏感性。

2.2.2 miRNA 与放疗 放射治疗是治疗肺腺癌的主要策略之一，尤其对肺腺癌中晚期患者来说接受放射治疗可能是唯一的治疗选择。然而在放射治疗过程中，一些肿瘤细胞对放射具有耐受性，降低了放射治疗的疗效。因此，寻找提高肿瘤放射敏感性的途径对于改善肿瘤患者治疗效果具有重要意义。miRNA 可作为肺腺癌放射耐受的有效治疗靶点，在肺腺癌耐放射细胞CL1-0中过表达miR-449a能够有效促进放射诱导的DNA 损伤和细胞凋亡，并使细胞周期阻滞于G2/M 期，提高肺腺癌细胞的放射敏感性［28］。有研究［29］发现，miR-451 通过促进细胞凋亡和DNA 双链断裂来逆转DTX 耐药肺腺癌细胞的辐射抗性；miR-451/c-Myc-survivin/rad-51 信号通路失调是导致DTX 耐药肺腺癌细胞产生放射抗性的重要原因，靶向该通路有望成为逆转肺腺癌患者放化疗交叉耐药的潜在策略之一。miR-198可通过抑制肝细胞生长因子/间质-上皮转换受体（hepatocyte growth factor/mesenchymal epithelial transition factor，HGF/c-met）信号通路来增强肺腺癌细胞的放射敏感性，且miR-198 还可减轻肿瘤体积和重量，为改善肺腺癌的放射治疗抵抗提供新的靶点［30］。此外，肺腺癌A549 细胞来源的外泌体miR-26b-5p 被发现能够转运到放射耐受的肺腺癌细胞中，并抑制激活转录因子2（activating transcription factor 2，ATF2）表达，从而促进肺腺癌细胞DNA 损伤、凋亡及放射增敏［31］。然而，miR-183 被证实可促进肺腺癌细胞EMT 进程，并使其对X 射线的敏感性降低，靶向miR-183-ZEB1 信号通路可能是克服肺腺癌放射耐受的一种有效途径［32］。综上，miRNA为逆转肺腺癌细胞放疗耐受性提供了新的研究方向，并为提高肺腺癌放疗效果带来可能。

2.3 miRNA在肺腺癌预后中的作用

准确判断患者的预后情况对于临床治疗具有重要的指导价值，因此，寻找肺腺癌预后的生物标志物至关重要。肺腺癌患者的预后受到多种因素共同影响，其中miRNA 与肺腺癌患者的预后密切相关，可作为判断肺腺癌预后的有效指标。

张皓旻等［33］对肺腺癌miRNA 进行差异分析，并利用Cox 生存分析筛选出6 个与预后相关的miRNA，其中miR-21、miR-378e 为高风险miRNA，与肺腺癌患者的不良预后相关，二者表达升高患者生存期显著缩短。此外，有研究者利用5 个miRNA（miR-375、miR-582-3p、miR-326、miR-181c-5p、miR-99a-5p）的表达水平及患者的疾病分期和年龄，开发了一种预测肺腺癌患者总生存率的预后指标，用于识别高风险和低风险患者的生存情况［34］。有研究［35］表明，miR-148b-3p 表达量与肺腺癌的肿瘤分化程度、肿瘤大小显著相关，是影响患者总生存率的独立预测因子，miR-148b-3p 高表达组患者的总生存显著优于miR-148b-3p 低表达组，提示其可作为新的肺腺癌预后生物标志物。此外，外泌体miR-151a-5p、miR-10b-5p、miR-192-5p、miR-106b-3p 及miR-484 表达水平较高的患者生存率较低，并且研究者还发现肺腺癌患者血浆中的miR-484 表达水平显著高于正常对照组，而手术切除后miR-484 的表达水平显著降低，提示miR-484 不仅参与肺腺癌的发生，还可作为肺腺癌预后分析的一个有前景的生物标志物［36］。

3 结语

综上所述，miRNA 不仅参与调控肺腺癌细胞的增殖、凋亡、周期、侵袭迁移等多个生物学过程，还在肺腺癌的诊断、治疗及预后中发挥重要作用。但miRNA 对肺腺癌的调控过程较为复杂，其在临床上作为肺腺癌早期诊断和预后判断的分子标志物仍需大量样本验证及多种miRNA 协同分析。此外，miRNA 为未来肿瘤治疗提供新思路，miRNA 除用于提高肺腺癌放化疗敏感性外，在肿瘤免疫治疗中也发挥了重要作用。总之，miRNA 在肺腺癌进展机制研究与临床应用中具有广阔前景，相信随着研究的不断深入，miRNA 将会为肺腺癌患者的早期诊断和个体化治疗带来福音。