m icroRNA在结直肠癌中的研究进展

王小星 李建生 张金平 李东颖

郑州大学第一附属医院消化内一科，郑州450052

m icroRNA在结直肠癌中的研究进展

王小星 李建生#张金平 李东颖

郑州大学第一附属医院消化内一科，郑州450052

结直肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一，其发病率较高，相关发病机制的研究日益增多。M icroRNA（m iRNA）广泛参与肿瘤的发生、发展及转归，探讨其在结直肠癌发生、发展、转归、预后中的作用及将其作为结直肠癌早期诊断和预后评估肿瘤标志物的可能性，对结直肠癌的诊疗实践均具有重要的意义。

microRNA；结直肠癌；研究进展

结直肠癌是全球最常见的恶性肿瘤之一。根据世界卫生组织（WHO）的报道，结直肠癌的发病率居男性恶性肿瘤发病情况的第3位、居女性第2位，2008年全球约有120万结直肠癌的新发病例，占所有恶性肿瘤的8%[1]。结直肠癌也是我国最常见的恶性肿瘤之一，2009年的统计数据表明，我国结直肠癌的发病率约为29.44/10万[2]，且结直肠癌的发病率还在不断攀升。

结直肠癌的发病是多因素、多步骤的过程，与基因多态性、肿瘤相关调节因子及m iRNA等因素密切相关。关于m iRNA的既往研究表明，miRNA在结直肠癌的发生、发展过程中发挥着重要作用。miRNA是一类广泛存在于真核生物中的内源性非编码小RNA，继1993年Lee等[3]在研究线虫发育过程中发现第1个m iRNA-let4以来，有1000余种miRNA相继被发现。m iRNA通过发挥与癌基因及抑癌基因类似的作用参与肿瘤的发生、发展和转归。已发现有多种m iRNA与结直肠肿瘤的发生、转移和预后有关。

1 m iRNA的结构及功能

1.1 m iRNA的结构

miRNA是一类在进化上保守的内源性非蛋白质编码的RNA分子，能够与特定的mRNA结合，并在转录后负调控基因的表达。m iRNA的产生及生物性能各不相同，其在细胞核内的生成过程如下[4]：编码m iRNA的基因片段在RNA聚合酶Ⅱ或聚合酶Ⅲ的作用下被转录成初级m iRNA（pri-m iRNA）；pri-m iRNA被核酸酶Drosha剪切后，形成前体m iRNA（pre-m iRNA）；pre-m iRNA在转运蛋白Exportin-5的作用下从核内转运至细胞质中，从而被另一种核酸酶Dicer进一步切割成约22个核苷酸的双链m iRNA；该双链解旋为两条m iRNA，其中一条为成熟的m iRNA，另一条通常被降解。

成熟的m iRNA分子可与其他蛋白质一起组成RNA-诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC），从而与靶mRNA分子3′端的非编码区域（3′-UTP）以完全或不完全匹配的方式进行结合，诱导靶分子mRNA的降解或遏制其翻译，并在转录后沉默基因的表达。已报道的1000余种m iRNA分子均具有高度保守性、时相性和组织特异性。例如，不同的m iRNA可以对同一条mRNA分子进行调控，且同一条m iRNA也可以调控多个mRNA分子；在线虫发育中，miR-lin-4和m iR-let-7具有阶段特异性[5]；在小鼠的胚胎干细胞中，m iR-290和m iR-295处于高表达状态，而在成熟细胞中几乎不表达。

1.2 m iRNA的功能

有研究表明，人类的许多疾病均存在着m iRNA的异常表达，其在肿瘤的发生、发展、侵袭、转移及血管生成中起着重要作用[6]。例如，m iRNA可以沉默基因的表达。有资料表明[7]：在表观遗传学方面，miRNA的调控主要发生在启动子区域，包括抑癌基因的高甲基化失活和癌基因的低甲基化失活，miRNA通过沉默抑癌基因的表达来促进肿瘤细胞的增殖和抑制凋亡进程，从而促进肿瘤的发生和发展。同样，降低抑癌m iRNA分子的表达也具有促进肿瘤发生的作用[8]。m iRNA分子在肿瘤的进展及浸润和转移过程中也同样发挥着重要作用，其作用机制主要是通过调控血管的生成来促进肿瘤的进展。例如，Lages发现[9]m iRNA的表达与KRAS和c-myc基因突变有关，而上述基因有潜在的促血管生成作用，从而促进结直肠癌的转移。

2 m iRNA与结直肠癌的关系

2.1 m iRNA在结直肠癌中的表达

2.1.1 m iRNA在结直肠癌组织中的表达 2003年，M ichael等[10]第一次在结直肠癌组织中发现miRNA的异常表达，即m iR-143和m iR-145，且发现结直肠癌中m iR-143和m iR-145的表达比在正常组织中呈下降趋势。随后，在结直肠癌组织中便不断发现新的异常表达的m iRNA分子。例如，有研究[11]显示，m iRNA-146a在结肠癌组织中表达下调，并且下调表达的情况与肿瘤增殖情况相一致，其表达与患者肿瘤大小、临床分期密切相关。另有研究[12]发现，m iRNA-451在结直肠癌组织中及结肠癌细胞株中均出现低表达，且m iRNA-451的表达差异和分化程度与结直肠癌的组织学类型密切相关，其在黏液腺癌和低分化腺癌中表达水平最低。关于结直肠癌转移组织的研究表明，m iRNA在肿瘤转移灶中也出现表达异常。例如，关于miRNA-223的研究[13]中显示，m iRNA-223在结直肠癌组织中表达上调，在伴有淋巴转移和远处转移的转移组织中也出现表达上调；进一步研究表明，m iRNA-223甚至可促进结直肠癌细胞的侵袭和体内成瘤。而关于m iRNA-195的研究表明[14]，在结直肠癌组织中m iRNA-195的表达相对于癌旁组织下调，且m iRNA-195的低表达与肿瘤的淋巴结转移及临床分期也密切相关。

2.1.2 m iRNA在结直肠癌患者血清中的表达 已有多项研究表明，外周血中存在m iRNA。相对于组织中的miRNA，外周血中m iRNA的表现更加稳定。Chen等[15]的研究发现：健康人群和结直肠癌患者血清中的m iRNA检测量不一致，并且已测出69种只能在结直肠癌患者血清中表达的miRNA，且在非小细胞肺癌患者血清中m iR-134、m iR-146a等也同样表达；在这些异常表达的m iRNA中，有些具有肿瘤的特异性。例如，在结直肠癌患者血清中m iR-17-3p和m iR-92的表达上调，但在手术切除肿瘤病灶后，患者血清中的相关m iRNA指标便明显下降。另外，m iRNA-21在结直肠癌患者血清中的表达水平显著高于健康人，且其在癌组织中的表达水平亦高于癌旁组织[16]。有研究表明[17]，m iR-224在结直肠癌组织中的表达较在正常癌旁组织中明显上调，且在术前结直肠癌患者血清中的表达水平较在健康人群中明显升高，而术后血清中的miR-224表达水平较术前有所下降。因此，外周血游离的m iRNA分子可对结直肠癌的早期诊断提供帮助，甚至对于早期结直肠癌的诊断和治疗也具有重大的意义。

2.1.3 m iRNA在结直肠癌患者大便中的表达 在筛查结直肠癌的指标中，大便习惯的改变和隐血实验阳性是主要指标。已有部分研究人员将结直肠癌的早期筛查延伸至m iRNA水平。Li等[18]的研究表明，在结直肠癌患者的大便中，miR-143和m iR-145的表达比在健康人中的低；Wu等[19]的研究发现，miR-92a在结直肠癌患者大便中的表达与健康人差异很大。因此，大便中m iRNA的检测或可成为结直肠癌的早期筛查指标。

2.2 m iRNA在结直肠癌中的作用

2.2.1 m iRNA在结直肠癌中的致癌作用 结直肠癌的演变多从良性息肉进展至腺癌，并发生远处转移。m iRNA的表达异常与结直肠癌的发生、发展及转移密切相关。m iRNA主要对结直肠癌的相关信号通路及基因进行调控。例如，有研究[20]表明，m iR-31和m iR-182可与SATB2的3′-UTR区特异性结合，从而在结直肠癌细胞中负向调控SATB2的表达。因此，m iRNA具有促进结直肠癌细胞增殖的能力。也有研究[21]发现，癌基因KRAS是m iR-let-7的直接靶基因，m iR-let-7通过抑制KRAS的表达来抑制细胞的增殖。m iR-143[22]在结直肠癌中呈低表达，通过调控KRAS的表达来抑制结肠癌的发生。

m iRNA基因的甲基化与结直肠癌的发生也密切相关，其机制是m iRNA基因启动子高甲基化导致其表达下调，从而影响靶基因的调节，进一步导致肿瘤的发生。Bandres等[23]的研究发现，在结直肠癌组织中，m iR-9-1、m iR-129-2、m iR-137的基因甲基化率显著高于其在癌旁正常组织中的，提示miRNA的基因甲基化与结直肠癌的发生相关。

2.2.2 m iRNA在结直肠癌发生、发展、浸润及转移中的作用 miRNA在结直肠癌的转移过程中也起关键作用。Feng等[24]的研究显示，在转移的结直肠癌细胞中m iR-106a呈高表达，m iR-106a主要是通过调控转化生长因子β受体2（transform ing grow th factor beta receptorⅡ，TGFβ-R2）的表达来促进肿瘤转移的。有研究[25]表明，m iR-339-5p通过影响ERK信号通路的活化，来调控靶基因PRL-1表达，进而抑制结直肠癌细胞的侵袭和转移。亦有研究[26]发现，m iR-499-5p通过影响靶向基因FOXO4和PDCD4的表达来促进结直肠癌的转移，并加速结直肠癌细胞的扩散。因此，抑制m iR-499-5p的表达或许可作为结直肠癌晚期的潜在治疗方案之一。还有研究[27]发现：用m iR-139-5p转染结直肠癌DLD1和HCT116细胞后，两种肿瘤细胞的侵袭、转移能力明显降低；而用m iR-139-5p抑制物处理两种细胞后，两种细胞的侵袭能力明显增强。其机制可能是m iR-139-5p通过调节Notch1的表达而抑制肿瘤细胞的转移与侵袭。关于m iR-146a的研究[11]发现：m iR-146a在结肠癌中的表达下降，且下降的情况与肿瘤增殖情况相一致；m iR-146a高表达患者比低表达患者的生存时间明显延长；提示miR-146a表达与结肠癌患者的预后明显相关。研究结肠癌的淋巴结转移时发现[28]，血清miR-141在淋巴结转移组患者中的表达明显上升，且其与结肠癌的分化程度相关，分化程度越低，miR-141的表达越高；而在结肠癌术后，血清中miR-141的表达却明显下降，可能机制为m iR-141通过负性抑制抑癌基因或控制细胞分化凋亡途径来抑制结肠癌细胞的增殖和转移。

3 m iRNA与结直肠癌化疗的关系

化疗是结直肠癌的治疗方式之一，常用的有5-氟尿嘧啶、卡培他滨等，现有的资料表明[29]，m iRNA的表达水平可影响肿瘤对化疗的敏感度，因此，m iRNA的表达可用于评估肿瘤化疗疗效。miRNA引起肿瘤细胞对化疗药物的敏感度可能与细胞周期异常有关。例如：Kurokawa等[30]在对氟尿嘧啶耐药细胞系的研究中发现，m iR-19b存在过表达现象；而Nishida等[31]的研究也显示，m iR-10b的高表达可能提示肿瘤对氟尿嘧啶耐药，并且m iR-10b高表达与结直肠癌淋巴转移也存在一定相关性。Chai等[32]发现，在对氟尿嘧啶、奥沙利铂敏感的SW 480细胞中，m iR-20a的表达比在不敏感的SW 620细胞中的表达要低；上调m iR-20a的表达可使SW 480细胞对药物的敏感度下降，下调m iR-20a的表达可使SW 620细胞对药物的敏感度增加。由此可以看出，m iR-20a的表达与细胞对氟尿嘧啶、奥沙利铂的敏感度相关。因此，研究m iRNA有助于对结直肠癌患者制定出更有针对性的治疗方案。

4 m iRNA对结直肠癌转归及预后的影响

m iRNA的表达水平与结直肠癌患者的转归及预后关系密切。关于m iR-146a的研究[11]显示：在结直肠癌的肿瘤细胞中，m iR-146a的表达水平下降，且表达下调情况与肿瘤增殖情况相一致；m iR-146a表达还与患者的肿瘤大小、临床分期密切相关；同时，m iR-146a表达较高的患者比表达较低的患者寿命更长。有研究[33]表明，miR-21在结直肠癌中的过表达与淋巴转移、远处转移和TNM分期等密切相关，高表达的m iR-21提示极低的生存时间、预后不良，以及较差的疗效。miR-625在结直肠癌组织中较在癌旁组织中表达下调，且其低表达与结直肠癌患者晚期肝转移、淋巴结转移密切相关[34]；m iR-21低表达结直肠癌患者的5年生存率较低，预后较差。因此，m iRNA在结直肠癌组织中的表达水平或许可成为判断预后及治疗效果的指标；干预m iRNA表达水平，或许可成为临床上延长患者生存时间、改善症状的一项重要措施。

5 展望

m iRNA在肿瘤发生、发展及转移中的作用仍然是研究的前沿；探讨其作用的靶点基因和机制，可对结直肠癌的早期诊断及后期治疗提供诊疗思路。如何有针对性地将m iRNA的激动剂及拮抗剂引入肿瘤细胞，以及如何利用m iRNA的表达谱为早期结直肠癌提供诊断依据，都是未来的研究方向。m iRNA或许可成为结直肠癌早期诊断、特异性治疗及评估预后的标志物，也可能成为潜在的生物治疗靶分子。因此，m iRNA在结直肠癌的诊疗中具有重要意义。

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R735.3

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2015.13.03.06

#通信作者（corresponding author），e-mail：wang1989xiaoxing@163.com

2014-11-25）