miRNA在食管癌中的表达调控与临床意义

更新时间:2021年11月16日阅读量:97下载量:49下载手机版

作者: 李亚男 张莉 熊枝繁

作者单位: 华中科技大学同济医学院附属梨园医院消化内科(武汉 430077)

关键词: 食管癌 miRNA 生物标志物 表达调控

DOI:10.12173/j.issn.1004-5511.202012070

引用格式:李亚男, 张莉, 熊枝繁. miRNA在食管癌中的表达调控与临床意义[J]. 医学新知. DOI: 10.12173/j.issn.1004-5511.202012070.

摘要|Abstract

中国是全球食管癌发病率较高的国家之一,探索食管癌的发病机制,筛选出食管癌诊断、预后的生物标志物与治疗靶点意义重大。微小RNA(miRNA)作为一种新型生物标志物在食管癌中被广泛研究,本文对miRNA在食管癌中的表达调控机制及其在食管癌的临床诊断、治疗、预后中的作用作一综述。

全文|Full-text

中国是食管癌发病率较高的国家之一,占全球食管癌总病例数和死亡人数的一半[1]。食管癌患者早期常无明显症状,确诊时多已为疾病中晚期,诊治难度较大,预后普遍较差,五年总生存率仅为15%~25%[2]。目前食管癌的检出主要依赖胃镜检查与组织活检,但胃镜检查费用较高且易造成患者出现恶心、呕吐等不良反应,导致部分患者检出延误。因此,筛选食管癌诊断与预后的生物标志物及治疗靶点具有重要意义。miRNA是一类长度为19~25个核苷酸的小分子非编码RNA,具有在转录后水平上通过抑制mRNA翻译或促进mRNA降解以调节基因表达的能力[3]。与蛋白质、mRNA等传统生物标志物相比,miRNA诊断恶性肿瘤的能力可能更高。作为一种新型生物标志物,近年来,miRNA在食管癌中的作用受到广泛关注,本文就miRNAs在食管癌中的表达调控机制及其在食管癌的临床诊断、治疗、预后中的作用作一综述。

1 食管癌中miRNA的表达调控机制

1.1 circRNA-miRNA

circRNA是一类特殊的非编码RNA分子,是RNA领域最新的研究热点。与传统线性RNA不同,circRNA分子呈封闭环状结构,不受RNA外切酶影响,表达更稳定,不易降解。在功能上,近年研究表明,circRNA分子富含miRNA结合位点,在细胞中起到miRNA海绵作用,有利于解除miRNA对其靶基因的抑制作用。通过与疾病关联的miRNA相互作用,circRNA在疾病中发挥着重要的调控作用。Pan等研究发现has_circ_0006948 在食管癌组织中过表达与预后不良和淋巴转移有关,且其可通过miR-490-3p海绵作用增强HMGA2诱导上皮-间充质转化,提示has_circ_0006948可能是食管癌的生物标志物[4]。Shi等研究显示has_circ_0006168在食管癌组织和细胞系中高表达,下调has_circ_0006168可抑制食管癌细胞的增殖、侵袭和迁移能力,其可通过充当miRNA海绵来携带miR-100并调节mTOR表达,以促进食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)的进程[5]。Hou等研究发现,circ3340的下调通过影响miR-564/TPX2途径来诱导细胞凋亡及抑制细胞增殖和入侵,相关动物实验表明,circ3340的下调可以抑制体内肿瘤的生长,有望成为ESCC患者的潜在治疗靶点[6]。Lan等研究发现,circRAD23B在食管癌患者中上调,可促进食管癌细胞的增殖和侵袭,并通过miR-5095海绵作用促进PARP2和AKT2的表达[7]。未来还需进一步通过前瞻性临床研究加以验证,circRNA和miRNA之间的相互作用可为食管癌治疗提供新启示。

1.2 lncRNA-miRNA

lncRNA是长度大于200个核苷酸的非编码RNA,大量研究表明lncRNA在表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等众多生命活动中发挥着重要作用,已成为遗传学研究热点。lncRNA调控miRNA的主要方式为:①发挥内源性miRNA海绵作用以抑制miRNA的表达,miRNA与lncRNA结合可导致lncRNA降解,影响肿瘤的发生发展。②lncRNA与miRNA通过竞争同一mRNA的3' UTR,抑制miRNA对靶基因的调控。③某些lncRNA是miRNA的“储库”,作为miRNA前体的lncRNA被细胞核中RNaseⅢ 酶Drosha裂解,并被细胞质中RNaseⅢ 酶Dicer切割产生miRNA,对mRNA进行调控从而发挥功能。④lncRNA还可与其他RNA转录本竞争,作为ceRNA结合相同的miRNA以实现调控[8]。

Li等研究发现食管癌组织中lncRNA ZFAS1表达上调、miR-124表达下调,沉默ZFAS1可抑制体外食管癌细胞的增殖、迁移、侵袭和肿瘤生长,诱导食管癌细胞凋亡,因此lncRNA ZFAS1被认为是调控miR-124的ceRNA,从而提高STAT3的表达[9]。Shen等研究表明lncRNA PVT1的下调可以上调miR-145的表达,从而抑制FSCN1的表达,同时通过下调MAT1、CD147和VEGFR2的表达以抑制食管癌细胞的增殖、侵袭和迁移[10]。Wang等研究发现,lncRNA HOTAIR可以特异性结合miR-204,作为ceRNA调控miR-204和HOXC8,沉默HOTAIR或升高miR-204可抑制食管癌细胞的增殖、迁移和侵袭,并刺激其凋亡,为食管癌提供新的治疗靶点[11]。Li等研究发现DRAIC和NFIB在食管癌细胞中高表达,而miR-149-5p低表达,DRAIC可通过miR-145-5p的竞争性结合作为内源RNA调节NFIB的表达,下调DRAIC、NFIB和过度表达miR-149-5p,可抑制食管癌细胞的增殖和侵袭,改善细胞凋亡和自噬,DRAIC有望成为食管癌诊断和治疗的关键基因[12]。Cui等发现lncRNA 00460在食管癌组织和细胞系中均明显过表达,其可作为分子海绵吸附miR-1224-5p,促进食管癌细胞的转移潜能(包括细胞迁移、侵袭)和上皮-间充质转化,将为食管癌的治疗提供新的思路[13]。

2 miRNA在食管癌中的作用

miRNA作为肿瘤抑制因子或致癌因子,在食管癌的临床诊断、治疗及预后中发挥着重要作用。

2.1 在诊断中的作用

成熟的miRNA被包裹在脂质泡中以微小泡或蛋白复合物的形式存在,可避免被RNA酶降解[14],因此循环miRNA可稳定存在于血清和血浆等多种体液中。对食管癌与癌旁正常组织、食管癌患者与健康人群血清miRNA的比较发现,miRNAs在食管癌中存在差异表达,可作为肿瘤抑制因子或致癌因子在食管癌的临床诊断中发挥一定作用。王燕忠等研究发现,与健康体检者相比,食管癌患者血清中miRNA-21-5p呈高表达,且其预测靶基因STAT3 mRNA在癌组织中也呈高表达,两者呈正相关,血清中miRNA-21-5p的异常升高可作为食管癌的无创性生物学标志物[15]。Tanaka等通过qRT-PCR检查了ESCC患者和无症状胆囊结石等良性疾病患者的miR-21表达水平,结果显示ESCC患者外泌体miR-21表达水平显著高于对照组,且外泌体miR-21表达水平与肿瘤分期、淋巴结转移等密切相关,表明外泌体中的miR-21可能有助于食管癌的诊断[16]。Hirajima等研究发现,食管癌早期患者(如pTis-1和pStage 0-I)血浆中miR-18a表达水平显著高于健康对照组,提示miR-18a可用于食管癌的早期筛查[17]。

此外,miR-1、miR-1304等作为致癌因子在食管癌诊断中也发挥着重要作用。Yao等比较了癌组织和正常食管组织样品中miR-1的相对表达水平,结果显示原发食管癌组织样品中miR-1被显著下调,且与肿瘤侵袭和临床晚期进展情况显著相关,miR-1靶基因的GO富集分析表明,mRNA簇在转录、细胞蛋白代谢、蛋白二聚化活性和分子功能的调控方面显著富集[18]。Luo等对食管癌患者血清和组织中miR-1304表达水平的分析显示,其表达水平显著高于癌旁组织和正常血清,且癌旁组织与血清miR-1304的表达水平呈正相关(r= 0.330,P<0.001),ROC曲线分析显示miR-1304诊断食管癌的曲线下面积为0.912,认为miR-1304具有较高的诊断价值。综上,作为无创性的生物标志物,miRNA在食管癌的诊断中具有较好的发展潜力。

2.2 在治疗中的作用

食管癌患者最初常无明显症状,通常到晚期才被诊断出,因此患者预后普遍较差,五年生存率较低。化疗或放疗是治疗晚期食管癌患者的重要方法,但仅部分对化疗或放疗较敏感的患者才能长期获益。在此背景下,筛选治疗效果预测标志物显得十分重要。

有研究显示,miRNA的表达方式与癌细胞的药物反应相关,重塑miRNA的表达谱可能有助于提高化疗的疗效[19]。Li等研究发现食管癌患者的肿瘤组织和血清样本中miR-29c在STAT5A的调控下经常下调,且其在体内外均可直接通过与FBXO31的3' UTR相互作用而抑制FBXO31的表达和下游p38 MAPK的激活,并调节5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)的化疗耐药性,提示重塑miR-29c的表达谱可有利于提高食管癌患者的化疗敏感性[20]。Chang等研究显示,食管癌中TUSC7与miR-224表达呈负相关,TUSC7高水平表达提示更长的总生存期,体外实验表明,过表达TUSC7可抑制miR-224并通过DESC1/EGFR/AKT途径抑制细胞增殖和化疗耐药;体内实验表明,过表达TUSC7可抑制肿瘤生长和化疗耐药[21]。Han等研究发现,miR-338-5p在对5-FU化疗耐药的ESCC细胞中低表达,miR-338-5p可通过靶向Id 1使ESCC细胞对5- FU治疗敏感[22]。Zhang等研究发现E2F1在食管癌中可增加顺铂的化疗敏感性,可能是其靶基因miR-26b上调所致,miR-26b通过抑制细胞周期G1/S阻滞而发挥抑癌作用[23]。

肿瘤细胞潜在致死性损伤修复能力是肿瘤细胞辐射耐受的重要机制之一[24],miRNA可通过多种信号通路来调节电离辐射引起的细胞损伤。Wang等研究发现,lncTUG1与miR-144-3p在食管癌细胞和组织中的表达呈负相关,lncTUG1通过降低miR-144-3p水平和调节MET/EGFR/AKT通路来增强ESCC的放疗耐药[25]。Liu等研究发现circRNA在调节ESCC的放疗抵抗中起重要作用,circRNA-100367可通过miR-217 / Wnt3途径减弱ESCC的放射抗性并抑制ESCC细胞的增殖和迁移[26]。Zhang等研究发现miR-519上调可通过灭活PI3K/AKT/mTOR信号传导途径增强食管癌的放射敏感性,同时miR-519的低水平表达与食管癌患者的不良预后密切相关[27]。Wang等研究发现,放化疗后食管癌患者血浆miR-21、miR-93的相对表达明显低于治疗前,且高表达miR-21和miR-93的患者三年内的死亡风险增加,因此miR-21和miR-93可作为预测食管癌放化疗疗效和三年总生存期的有效生物标志物[28]。综上,通过检测血清或血浆中miRNA的相对表达水平,可简便有效地预测食管癌的化疗或放疗效果。

2.3 在预后中的作用

大量研究表明miRNA的表达与食管癌的预后相关。Zhang等通过分析成对的癌组织和邻近非癌组织样本确定了5个在食管癌中差异表达的miRNA,分别为miR-100-5p、miR-133b下调与miR-155-5p、miR-21-5p、miR-223-3p上调,其中hsa-miR-100-5p和hsa-miR-133b与较好的预后密切相关[29]。Gao等研究显示食管癌患者中miR-105低表达与较高的总生存率显著相关,且其表达水平和TNM分期是预测食管癌患者总体生存的独立因素[30]。症状出现后未经治疗的食管癌患者一般在1年内死亡,探索食管癌的恶性进展和转移的分子机制,寻找新的治疗靶点,对改善患者预后具有重要意义。

3 结语

miRNA在众多疾病中差异表达,在癌症的早期诊断、治疗评价、预后判断等方面显示出高度特异性。近年来,miRNA作为热门无创性新型生物标志物受到高度关注,未来研究方向可能包括:筛选出较高灵敏度和特异度的miRNA,尤其是循环miRNA,以不断提高早期食管癌的检出率;筛选和鉴别更多与预后相关的分子,以便进一步了解食管癌的分子发病机制。

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