微小核糖核酸与胃癌发生、发展关系的研究进展

孙宗科 李玉明

滨州医学院附属医院胃肠外科，山东 滨州 256603

胃癌（gastric cancer，GC）是迄今为止世界上第四大常见的癌症，超过70%的病例发生在发展中国家，超过50%的病例发生在东亚地区，GC 是全球癌症死亡的第二大主要原因，在亚洲，GC 是仅次于乳腺癌和肺癌的第三大常见癌症，且是仅次于肺癌的第二大常见的癌症死亡原因，尽管在亚洲许多国家，发病率和病死率正在缓慢下降，但是GC 仍然是一个重大的公共卫生问题[1-2]。GC 的发生是由于宿主与环境和细菌因素之间复杂的相互作用所致，这导致致癌基因和肿瘤抑制基因的遗传和表观遗传失调。微小核糖核酸（microRNA，miRNA）是一类小的非编码RNA，可在转录后调节近30%的人类基因，它们在各种疾病的发生和发展中起着至关重要的作用，特别是恶性肿瘤。积累的证据记录了基因序列的变化和表观遗传修饰，这些会导致GC 中miRNA 的异常表达，并通过调节相关靶基因促成恶性表型而导致作为癌基因或抑癌基因的miRNA 失控。miRNA 在体液中表达的这种改变很可能为GC 患者的诊断和预后提供新的生物标志[3]。

1 miRNA的概述

miRNA 是小的内源性RNA，长度为20 ～24 个核苷酸，通过完全或不完全碱基互补配对原则与特定靶基因的靶信使RNA（mRNA）的3’或5’-UTR区结合，起到抑制mRNA 翻译或直接降解其特定mRNA 的作用。其在细胞内具有多种调节作用。单个miRNA 可以靶向数百个mRNA 并影响许多参与功能相互作用的基因的表达。几十年来，在人类基因组中发现了近3000 个miRNA。miRNA 已被证明参与正常的细胞生长以及疾病的发生和发展[4]。

2 miRNA与GC

基因表达的改变是引起人类疾病（包括癌症）病理过程的主要分子机制。miRNA 是在转录后参与，并结合到其mRNA 的3’-UTR 从而抑制表达。miRNA 的功能异常会干扰致癌或抑癌靶基因的表达，这与癌症的发病机制有关。因此，已发现大量的miRNA 在人类癌症中被下调或上调，并具有作为癌基因或抑癌基因的功能。值得注意的是，最近发现了癌症中miRNA 表达失调的分子机制。miRNA 基因组的遗传缺失或扩增，表观遗传甲基化以及转录因子介导的原代miRNA 调控通常会改变癌症中miRNA 表达的格局。成熟的miRNA 生物发生过程中多个加工步骤的失调也可能会导致癌症中miRNA 表达的改变。对miRNA 在癌症中的调控机制详细了解和深入研究对于理解其生理作用以及与癌症相关的功能障碍和调节异常的含义至关重要[5]。

2.1 miR-187与GC

miR-187 是一种新型的癌症相关miRNA，它可以通过抑制Bcl-6 促进非小细胞肺癌的发展[6]。涉及乳腺癌的研究表明，miR-187 增加乳腺癌细胞对吉西他滨的敏感度[7]。有研究发现miR-187 在GC组织和细胞系中的表达显著增加。此外，关联分析显示miR-187 与GC 患者不良的临床特征和不良预后相关。在体外功能测定中显示的miR-187 的过表达可促进SGC-7901 细胞的增殖和转移能力，而miR-187 的抑制降低增殖和SGC-7901 细胞的侵袭能力。此外，体内实验证实miR-187 不仅在体外促进GC 细胞的增殖和侵袭能力，同时也加强了GC 在裸鼠中的生长和肺转移。总之，这些数据有力地证明了miR-187 通过促进GC 细胞的生长和转移在GC 中发挥致癌作用。FOXA2 基因是Fox 家族的一员，定位于人类染色体20p11，长度为45 kb。它包含3 个外显子和2 个内含子，并且其蛋白质产物具有457 个氨基酸。有报道FOXA2 在许多肿瘤组织中表达异常，异常FOXA2 参与多种肿瘤的增殖、侵袭和转移以及上皮间质转化（EMT）过程。研究显示FOXA2 是miR-187 的潜在下游靶点，并且研究表明FOXA2 在GC 组织中的表达降低，可以在体外和体内抑制GC 的发生和进展。FOXA2 的过表达消除了miR-187 模拟物对GC 细胞增殖和转移的促进作用，而FOXA2 的敲低逆转了miR-187抑制剂对GC 细胞增殖和转移的抑制作用。这些数据证实FOXA2 是GC 细胞中miR-187 的功能介质。因此，可以认为FOXA2 可介导miR-187 对GC 细胞的功能影响，miR-187 可能是GC 患者的生物标志物和治疗靶点[8]。

2.2 miR-874与GC

随着科技的发展，人们发现许多微小核糖核酸与各种人类癌症有关，发挥肿瘤抑制或致癌功能[9]。miR-874 可以作为抑癌基因在GC 生长增殖、侵袭、转移及预后过程发挥重要作用。miR-874 过表达显著抑制了GC 细胞系BGC-823、MGC-803 和MKN-45的细胞增殖。miR-874 直接靶向气相色谱细胞中的SPAG9，SPAG9 过表达显著促进细胞增殖，并抑制GC 细胞凋亡，miR-874 通过改变SPAG9 的表达来调节GC 的进展[10]。此外，还有研究发现miR-874 在肿瘤血管生成中也起到重要作用，肿瘤血管生成取决于肿瘤与相关内皮之间的通信[11]。内皮细胞的迁移、侵袭、增殖和管形成是肿瘤血管生成的重要过程[12]。GC 细胞中miR-874 的消耗在体外促进GC细胞增殖、迁移、侵袭和血管形成，并在体内增加微血管密度。相反，miR-874 过表达抑制了这些作用。进一步的研究表明，miR-874 可通过下调血管生长因子VEGF-A 的表达来减弱肿瘤的血管生成。这些结论表明，miR-874 的下调可增强GC 的发生发展。研究表明，miR-874 通过与3’-UTR 内的特定靶位点结合，在转录后水平上对STAT3（一种在人类GC 血管生成中起着重要作用的关键转录因子）[13-14]产生负调控。人GC 细胞系中miR-874 的过表达在翻译水平上抑制STAT3 和p-STAT3 的产生，而STAT3 的异位表达有效地逆转了miR-874过表达引起的GC 细胞增殖，迁移，侵袭和VEGF-A表达的抑制。另外，STAT3 shRNA 损害了由miR-874敲低引起的增强的血管生成。研究结果显示，miR-874 可通过STAT3/VEGF-A 途径抑制血管生成[15]。

2.3 miR-1296b与GC

miR-1269b 属于miR-1269 家族，在很多种癌症的发生发展过程中发挥重要作用[16]。miR-1269b在顺铂耐药的非小细胞肺癌组织和细胞系中表达上调，可通过调节PTEN/PI3K/AKT 通路增强癌细胞对顺铂的耐药性[17]；miR-1269b 可通过PI3K/Akt 信号通路下调SVEP1 的表达，从而加速肝癌细胞的增殖和转移[18]。除此之外，研究发现与相邻正常胃黏膜组织中的表达水平相比，miR-1269b 在GC 组织和细胞中的表达显著降低。在功能上，miR-1269b过表达抑制了GC 细胞的恶性生物学行为，而抑制miR-1269b 则相反。这表明miR-1269b 可能是GC 中的肿瘤抑制因子。METTL3 为来自HeLa 细胞裂解物的70 kDa 蛋白质，含有两个结合S-腺苷甲硫氨酸（SAM）和催化m6A 形成的结构域，具有独立催化RNA 的m6A 修饰的活性。近年来研究表明其为恶性肿瘤的重要调节因子[19]。实验证实，METTL3 是miR-1269b 在GC 细胞中的下游靶点，并且miR-1269b 可以在蛋白质和mRNA 水平上负调节METTL3 的表达。同时实验证明METTL3 在GC 组织中高表达。此外，METTL3 促进了GC 细胞的恶性生物学行为，并减弱了miR-1269b 过表达引起的抑制作用。这些发现表明miR-1269b 可以通过下调METTL3 来抑制GC 细胞的增殖、迁移和侵袭。这表明miR-1269b 有可能成为GC 诊断和预后的生物标志物[20]。

2.4 miR-93与GC

miR-93 位于宿主基因Mcm7 的前13 位，位于染色体7q22[21]。miR-93 在GC 细胞和组织中高表达。同时，其高表达与GC 患者的临床病理参数有关。此外，研究证实异位表达的miR-93 可能促进GC 细胞的增殖、迁移和侵袭，而被抑制的细胞在G1 期经历凋亡和细胞周期停滞。EMT 已被证明是与转移进展相关的关键环节，并能增强细胞迁移和侵袭能力。据报道，多种miRNA 参与这一过程[22-23]。通过EMT 过程中，转化的细胞失去了上皮的功能和获得的间充质表型，这使得这些细胞对内皮细胞访问障碍，随后进入血液循环和身体各部分。研究发现EMT 的关键分子标志物受miR-93 影响，通过对照，在miR-93 高表达的GC 细胞中，间充质细胞标志物波形蛋白和N-钙黏蛋白的表达上调，而上皮标志物E-钙黏蛋白被下调。因此，证明了miR-93 可增强GC 细胞中的细胞迁移、侵袭并增强EMT。体外和体内数据共同表明，miR-93 充当肿瘤进展的启动子，并充当GC 患者的预测因子。除此之外，使用了生物信息学软件来寻找miR-93 的靶基因。TIMP2 被确定为miR-93 的最高候选靶标。TIMP2 属于TIMP 家族基因，其为编码基质金属蛋白酶的天然抑制剂[24]。据报道，TIMP2 在调节恶性乳腺癌的细胞增殖和转移中起着抑制剂的作用[25]。TIMP2 还可以通过负调控miR-20a 来显著抑制神经胶质瘤的侵袭能力[26]。GC 细胞中miR-93 上调后，TIMP2 的mRNA 和蛋白水平均下降，但通过抗miR-93、TIMP2 的mRNA 和蛋白水平上升。此外，TIMP2 沉默增强GC 细胞的迁移和侵袭能力。GC组织中miR-93 的表达与TIMP2 的表达呈负相关。这些结果证明TIMP2 是miR-93 的直接靶标，并通过介导miR-93 促进GC 进展[27]。

2.5 miR-154与GC

miRNA 已经成为GC 发生和发展的关键调节剂。研究表明，miR-154 位于14q32 染色体上，是一种涉及多种癌症的新型癌症相关miRNA。研究发现，miR-154 的过表达抑制GC 细胞的生长和增殖。生物信息学分析和双荧光素酶报告基因检测数据表明，DIXDC1 为miR-154 的潜在靶基因，miR-154 直接靶向DIXDC1 的3’-非翻译区。Dishevelled-Axin 域包含1（DIXDC1）是一种新颖的Disheveled-Axin 域包含的蛋白质，可作为无翅相关整合位点（WNT）信号的正调节剂[28-29]。越来越多的证据表明DIXDC1 在许多类型的癌症中均具有致癌作用，包括胰腺癌、非小细胞肺癌、前列腺癌和神经胶质瘤。在GC 组织中检测到高水平的DIXDC1，这与组织学肠道类型、淋巴结转移和肿瘤浸润深度有关。DIXDC1 与β-catenin 在GC 组织中共定位，并通过激活WNT 信号传导参与促进GC 细胞的侵袭和转移[30-31]。miR-154 抑制DIXDC1 在GC 细胞中的表达。在GC 标本中还检测到miR-154 与DIXDC1 之间呈负相关。而且，miR-154 通过靶向DIXDC1 抑制了WNT 信号的激活。DIXDC1 的增加显著逆转了miR-154 对GC 细胞生长和侵袭的抑制作用。表明miR-154/DIXDC1可能在GC 的发生和发展中起关键作用。miR-154对DIXDC1 的抑制作用可能代表了一种治疗GC 的新治疗策略[32]。

3 展望

在癌症生物学中，miRNA 的重要作用得到了广泛且深入的研究，miRNA 可通过不同的分子生物学机制调控编码基因的表达，参与疾病相关信号通路，在包括癌症在内的多种疾病中发挥重要作用。检测与GC 患者预后相关的miRNA 不仅有助于预测预后，而且有助于未来开发治疗靶点。尽管现在对于miRNA 的研究已取得非常大的进展，但是目前仍缺乏多中心临床研究数据，其在GC 发展的病理生理学和分子生物学行为中的具体作用仍不是很清楚。相信随着研究的加深，miRNA 将广泛用于GC 的诊断、治疗和预后监测，从而为GC 治疗带来巨大的进步，为GC 的早期诊断及治疗预后开辟新视角。