結直腸癌是最常見的惡性腫瘤之一，全球發病率呈逐年上升趨勢。微小RNA-21（miR-21）作為微小RNA家族中一員，在許多腫瘤中過度表達。近年來越來越多的研究表明，miR-21表達異常與結直腸癌的發生、發展及預后密切相關。現就近年來miR-21在結直腸癌的診斷、預后及治療等方面的最新研究進行系統綜述。
引用本文： 德吉, 王一平. 微小RNA-21與結直腸癌. 華西醫學, 2014, 29(3): 578-581. doi: 10.7507/1002-0179.20140174 復制
隨著現代人類生活水平、膳食結構的改變，結直腸癌的發生率也呈現出迅速增長的趨勢，已成為當今最常見的惡性腫瘤之一[1]。其發病率目前已躍居常見腫瘤的第3位，全球每年新發病例近120萬，死亡例數多達60萬[2]，嚴重威脅人類的健康和生命。微小RNA（miRNA）作為新發現的一類內源性、保守性非編碼RNA，參與了調節細胞周期、凋亡、分化、發育等重要生物學進程，在腫瘤發生過程中也扮演著重要角色。miRNA-21（miR-21）作為一個較廣泛存在的miRNA，對結直腸癌的早期診斷、預后分析、個性化治療和療效評價方面均大有裨益。現將血漿miR-21在結直腸癌方面的作用作一綜述。
1 miR-21概述
自Lee等[3]于1993年在秀麗隱桿線蟲中發現了第1個定時調控胚胎發育的miRNA以來，人們對miRNA的了解正逐步加深。miR-21是miRNA家族的重要成員。與大多數miRNA的成熟過程一樣，成熟miR-21的加工過程可以概括如下：首先初級轉錄產物（Pri-miR-21）由DNA聚合酶Ⅱ轉錄[4]，然后，由細胞核內的RNaseⅢ酶、Drosha和DGCR8加工形成70個核苷酸左右的具有莖環結構的前體微小RNA （pre-miR-21）[5]，然后在轉運酶5（exportin5）的協助下被轉運至細胞質[6]。進入細胞質后在另一個RNaseⅢ酶Dicer，識別并被切割產生一個22個核苷酸的miRNA-miRNA復合體。其中一條單鏈被降解，而另一條單鏈可以選擇性結合到RNA誘導沉默復合體（RISC）上成為成熟miRNA，通過靶向結合具有完全或非完全互補序列的mRNA的3’端非翻譯區（3’-UTR）發揮調控作用。miR-21與大多數miRNA一樣有多種檢測方法，如RNA印跡法[7]、微陣列法[8]、克隆和測序法[9]、實時熒光定量聚合酶鏈反應（PCR）法[10]等。人類miR-21基因定位于17q23.2染色體FRA17B脆性區域上，該點是多種腫瘤發生的脆性位點，miR-21能夠與其靶基因PTEN、TPM1等結合，并抑制其表達，廣泛參與機體多種生物學過程的調控，在腫瘤發生上起到重要的“癌基因”作用[11-17]，見圖 1。
2 miR-21與結直腸癌的診斷
結直腸癌通常是由良性腺瘤緩慢演變成惡性腺癌甚至遠處轉移[18]。早期多無癥狀，大多數患者確診時已屬晚期，喪失了最佳的治療時機。因此，篩查與早期診斷是防治結直腸癌的最佳手段。雖然腫瘤生化標志物癌胚抗原（CEA）和糞便隱血試驗對結直腸癌具有重要的輔助診斷價值，但CEA及糞便隱血試驗的靈敏度偏低[19]，對結直腸癌的早期診斷價值不高。因此尋找一種高靈敏度的理想腫瘤標志物顯得尤為重要。大量研究表明，具有原癌基因作用的miR-21在結直腸癌患者的腫瘤組織、糞便和血液中被檢獲，常呈過度高表達狀態[20-25]，且血漿miR-21診斷結直腸癌的靈敏度及特異度均高于傳統腫瘤標志物如CEA和糞便隱血試驗[26]，因此miR-21有可能作為新型結直腸癌臨床診斷參考生物標志物。Schetter等[27]利用miRNA芯片檢測了197例結腸腺癌患者腫瘤組織和非腫瘤組織中miRNA的水平，發現兩者表達譜明顯不同，miR-21在腫瘤組織中明顯高表達。另外，Shibuya等[28]對156例結直腸癌患者的腫瘤組織及其周圍正常結直腸組織的miR-21的表達進行比較，結果在結直腸腫瘤組織的miR-21表達水平同樣顯著高于周圍正常組織（P=0.025）。
由于結直腸腫瘤的脫落物直接進入糞便，因此糞便檢測也成為篩查結直腸癌的重要手段之一。近期有學者分別收集了88例結直腸癌患者的腫瘤組織及糞便樣品，利用定量PCR法檢測了其miRNA的表達譜，發現不僅在結直腸腫瘤組織的miR-21呈現高表達（P＜0.000 1），而且結直腸癌患者大便樣品中miR-21的表達水平也比正常人高（P＜0.01），糞便miR-21作為一個獨立診斷結直腸癌的標志物其靈敏度為55.7%，特異度為73.3%[29]。Link等[30]同樣發現大腸癌及大腸腺瘤患者大便樣本中miR-21的表達水平與健康人存在差異，且糞便中提取和檢測miRNA簡便、重復性好。
Lawrie等[31]開創了血清miRNA用于腫瘤診斷研究的先河。相繼有研究表明在結直腸癌患者血漿中同樣檢測出過表達的miR-21，而且在血清中可長期穩定存在[32]。有學者進一步研究發現血漿miR-21能夠正確識別結直腸癌的特異度和靈敏度均是90%，表明血漿miR-21可能是一種很有前途的診斷結直腸癌的生物標志物[26]。
3 miR-21與結直腸癌的預后
miRNA表達水平的檢測不但可用于腫瘤和正常組織的鑒別，還可用于腫瘤預后的評估。最近一些研究結果顯示在結直腸癌中miR-21異常表達與結直腸癌的預后密切相關，可能是一個非常有前途的判斷預后指標。如Schetter等[27]對入組的113例結直腸腫瘤組織中miRNA的表達水平進行檢測并隨訪，發現miR-20a、miR-21、miR-106a、miR-181b和miR-203的表達顯著增加，其中miR-21在腺瘤及腫瘤組織中的含量隨腫瘤的TNM分期存在升高趨勢，表明miR-21可作為一個獨立有效的預后指標，高表達者預后差。結直腸癌組織中miR-21的過表達與癌癥分期（P=0.032）、淋巴結轉移（P=0.025）和遠處轉移（P=0.009）的發展呈正相關[33]。Yamamichi等[34]發現不同病理分期的結直腸癌組織切片中miR-21的表達從癌前病變到晚期癌逐漸增加。為深入探討miR-21與腫瘤（包括結直腸癌）患者預后的相關性，有學者以“miR-21與腫瘤”和“miRNA與腫瘤預后”為關鍵詞檢索收集了1996年－2010年的17項研究數據，在總體存活率的系統分析中發現各種腫瘤組織miR-21高水平表達的合并危險比為1.69（P＜0.001），提示miR-21過表達降低患者存活率[35]。因此，miR-21與結直腸癌的預后密切相關。
4 miR-21與結直腸癌的治療
雖然結直腸癌的診斷及治療手段不斷創新，但是由于腫瘤分子的異質性，目前對進展期的結直腸癌患者仍缺乏有效的治療方法。因此尋找一種有效的個性化治療方法及療效預測指標顯得尤為重要。miR-21作為一種新型腫瘤標志物，與結直腸癌的發生發展密切相關，不僅對結直腸癌的早期診斷和預后監測有重要的價值外，對結直腸癌的個性化治療及預測藥物效果方面也有很大的潛能。已有文獻顯示，靶向miR-21并抑制其表達有可能為結直腸癌的治療提供一種嶄新手段。如Asangani等[13]在發現腫瘤抑制因子PDCD4基因是miR-21的靶基因的基礎上，進一步研究表明miR-21能夠下調PDCD4的表達并誘導結腸直腸癌腫瘤細胞侵襲、血管浸潤及轉移，提示可通過抑制miR-21的表達或阻礙miR-21與PDCD4的相互作用，對腫瘤進行個性化治療。近期國內學者馬一杰等[36]應用氟尿嘧啶（5-FU）、miR-21及兩者同時作用于HT29結直腸癌細胞株，通過干預實驗與空白組進行對照，并采用噻唑藍法及細胞形態觀測的方法檢測HT29大腸癌細胞株的凋亡情況。結果顯示同時應用5-FU及miR-21的實驗組細胞凋亡增加，與分別單獨應用5-FU或miR-21的實驗組相比有統計學意義，表明miR-21對結直腸癌HT29細胞的增殖有抑制作用，同時抑制miR-21作為靶點的治療手段用于臨床治療結直腸癌提供了理論依據。
藥物療效的預測同樣也是結直腸癌患者診治面臨的另一個問題。miR-21表達水平的高低可作為結直腸癌患者化學療法（化療）效果的預測指標[37]。Schetter等[27]通過研究發現終末期結腸癌患者miR-21的高表達與抗癌藥物5-FU治療反應不佳和更快速的疾病復發相關，提示miR-21可能是一個預測化療療效的指標。
5 結語
綜上所述，miR-21作為新發現的一類內源性、保守性非編碼RNA，廣泛參與了機體多種生物學過程的調控，在腫瘤的發生過程中也扮演著重要角色。miR-21在結直腸腫瘤細胞中的表達顯著異常，對結直腸癌的診斷、預后、個性化治療和療效預測等可能具有重要的臨床意義及應用前景。然而人們對于miR-21與臨床相關的研究領域起步較晚，對于miR-21及其作用機制缺乏深入的了解，所以miR-21應用于腫瘤臨床還面臨很多問題。因此今后需要進行深入的研究，規范miR-21的監測，相信不久的將來，隨著對miR-21作為結直腸癌診斷、預后、治療和療效預測研究的不斷深入，可靠數據的不斷產生，miR-21與結直腸癌的關系將進一步明了。
隨著現代人類生活水平、膳食結構的改變，結直腸癌的發生率也呈現出迅速增長的趨勢，已成為當今最常見的惡性腫瘤之一[1]。其發病率目前已躍居常見腫瘤的第3位，全球每年新發病例近120萬，死亡例數多達60萬[2]，嚴重威脅人類的健康和生命。微小RNA（miRNA）作為新發現的一類內源性、保守性非編碼RNA，參與了調節細胞周期、凋亡、分化、發育等重要生物學進程，在腫瘤發生過程中也扮演著重要角色。miRNA-21（miR-21）作為一個較廣泛存在的miRNA，對結直腸癌的早期診斷、預后分析、個性化治療和療效評價方面均大有裨益。現將血漿miR-21在結直腸癌方面的作用作一綜述。
1 miR-21概述
自Lee等[3]于1993年在秀麗隱桿線蟲中發現了第1個定時調控胚胎發育的miRNA以來，人們對miRNA的了解正逐步加深。miR-21是miRNA家族的重要成員。與大多數miRNA的成熟過程一樣，成熟miR-21的加工過程可以概括如下：首先初級轉錄產物（Pri-miR-21）由DNA聚合酶Ⅱ轉錄[4]，然后，由細胞核內的RNaseⅢ酶、Drosha和DGCR8加工形成70個核苷酸左右的具有莖環結構的前體微小RNA （pre-miR-21）[5]，然后在轉運酶5（exportin5）的協助下被轉運至細胞質[6]。進入細胞質后在另一個RNaseⅢ酶Dicer，識別并被切割產生一個22個核苷酸的miRNA-miRNA復合體。其中一條單鏈被降解，而另一條單鏈可以選擇性結合到RNA誘導沉默復合體（RISC）上成為成熟miRNA，通過靶向結合具有完全或非完全互補序列的mRNA的3’端非翻譯區（3’-UTR）發揮調控作用。miR-21與大多數miRNA一樣有多種檢測方法，如RNA印跡法[7]、微陣列法[8]、克隆和測序法[9]、實時熒光定量聚合酶鏈反應（PCR）法[10]等。人類miR-21基因定位于17q23.2染色體FRA17B脆性區域上，該點是多種腫瘤發生的脆性位點，miR-21能夠與其靶基因PTEN、TPM1等結合，并抑制其表達，廣泛參與機體多種生物學過程的調控，在腫瘤發生上起到重要的“癌基因”作用[11-17]，見圖 1。
2 miR-21與結直腸癌的診斷
結直腸癌通常是由良性腺瘤緩慢演變成惡性腺癌甚至遠處轉移[18]。早期多無癥狀，大多數患者確診時已屬晚期，喪失了最佳的治療時機。因此，篩查與早期診斷是防治結直腸癌的最佳手段。雖然腫瘤生化標志物癌胚抗原（CEA）和糞便隱血試驗對結直腸癌具有重要的輔助診斷價值，但CEA及糞便隱血試驗的靈敏度偏低[19]，對結直腸癌的早期診斷價值不高。因此尋找一種高靈敏度的理想腫瘤標志物顯得尤為重要。大量研究表明，具有原癌基因作用的miR-21在結直腸癌患者的腫瘤組織、糞便和血液中被檢獲，常呈過度高表達狀態[20-25]，且血漿miR-21診斷結直腸癌的靈敏度及特異度均高于傳統腫瘤標志物如CEA和糞便隱血試驗[26]，因此miR-21有可能作為新型結直腸癌臨床診斷參考生物標志物。Schetter等[27]利用miRNA芯片檢測了197例結腸腺癌患者腫瘤組織和非腫瘤組織中miRNA的水平，發現兩者表達譜明顯不同，miR-21在腫瘤組織中明顯高表達。另外，Shibuya等[28]對156例結直腸癌患者的腫瘤組織及其周圍正常結直腸組織的miR-21的表達進行比較，結果在結直腸腫瘤組織的miR-21表達水平同樣顯著高于周圍正常組織（P=0.025）。
由于結直腸腫瘤的脫落物直接進入糞便，因此糞便檢測也成為篩查結直腸癌的重要手段之一。近期有學者分別收集了88例結直腸癌患者的腫瘤組織及糞便樣品，利用定量PCR法檢測了其miRNA的表達譜，發現不僅在結直腸腫瘤組織的miR-21呈現高表達（P＜0.000 1），而且結直腸癌患者大便樣品中miR-21的表達水平也比正常人高（P＜0.01），糞便miR-21作為一個獨立診斷結直腸癌的標志物其靈敏度為55.7%，特異度為73.3%[29]。Link等[30]同樣發現大腸癌及大腸腺瘤患者大便樣本中miR-21的表達水平與健康人存在差異，且糞便中提取和檢測miRNA簡便、重復性好。
Lawrie等[31]開創了血清miRNA用于腫瘤診斷研究的先河。相繼有研究表明在結直腸癌患者血漿中同樣檢測出過表達的miR-21，而且在血清中可長期穩定存在[32]。有學者進一步研究發現血漿miR-21能夠正確識別結直腸癌的特異度和靈敏度均是90%，表明血漿miR-21可能是一種很有前途的診斷結直腸癌的生物標志物[26]。
3 miR-21與結直腸癌的預后
miRNA表達水平的檢測不但可用于腫瘤和正常組織的鑒別，還可用于腫瘤預后的評估。最近一些研究結果顯示在結直腸癌中miR-21異常表達與結直腸癌的預后密切相關，可能是一個非常有前途的判斷預后指標。如Schetter等[27]對入組的113例結直腸腫瘤組織中miRNA的表達水平進行檢測并隨訪，發現miR-20a、miR-21、miR-106a、miR-181b和miR-203的表達顯著增加，其中miR-21在腺瘤及腫瘤組織中的含量隨腫瘤的TNM分期存在升高趨勢，表明miR-21可作為一個獨立有效的預后指標，高表達者預后差。結直腸癌組織中miR-21的過表達與癌癥分期（P=0.032）、淋巴結轉移（P=0.025）和遠處轉移（P=0.009）的發展呈正相關[33]。Yamamichi等[34]發現不同病理分期的結直腸癌組織切片中miR-21的表達從癌前病變到晚期癌逐漸增加。為深入探討miR-21與腫瘤（包括結直腸癌）患者預后的相關性，有學者以“miR-21與腫瘤”和“miRNA與腫瘤預后”為關鍵詞檢索收集了1996年－2010年的17項研究數據，在總體存活率的系統分析中發現各種腫瘤組織miR-21高水平表達的合并危險比為1.69（P＜0.001），提示miR-21過表達降低患者存活率[35]。因此，miR-21與結直腸癌的預后密切相關。
4 miR-21與結直腸癌的治療
雖然結直腸癌的診斷及治療手段不斷創新，但是由于腫瘤分子的異質性，目前對進展期的結直腸癌患者仍缺乏有效的治療方法。因此尋找一種有效的個性化治療方法及療效預測指標顯得尤為重要。miR-21作為一種新型腫瘤標志物，與結直腸癌的發生發展密切相關，不僅對結直腸癌的早期診斷和預后監測有重要的價值外，對結直腸癌的個性化治療及預測藥物效果方面也有很大的潛能。已有文獻顯示，靶向miR-21并抑制其表達有可能為結直腸癌的治療提供一種嶄新手段。如Asangani等[13]在發現腫瘤抑制因子PDCD4基因是miR-21的靶基因的基礎上，進一步研究表明miR-21能夠下調PDCD4的表達并誘導結腸直腸癌腫瘤細胞侵襲、血管浸潤及轉移，提示可通過抑制miR-21的表達或阻礙miR-21與PDCD4的相互作用，對腫瘤進行個性化治療。近期國內學者馬一杰等[36]應用氟尿嘧啶（5-FU）、miR-21及兩者同時作用于HT29結直腸癌細胞株，通過干預實驗與空白組進行對照，并采用噻唑藍法及細胞形態觀測的方法檢測HT29大腸癌細胞株的凋亡情況。結果顯示同時應用5-FU及miR-21的實驗組細胞凋亡增加，與分別單獨應用5-FU或miR-21的實驗組相比有統計學意義，表明miR-21對結直腸癌HT29細胞的增殖有抑制作用，同時抑制miR-21作為靶點的治療手段用于臨床治療結直腸癌提供了理論依據。
藥物療效的預測同樣也是結直腸癌患者診治面臨的另一個問題。miR-21表達水平的高低可作為結直腸癌患者化學療法（化療）效果的預測指標[37]。Schetter等[27]通過研究發現終末期結腸癌患者miR-21的高表達與抗癌藥物5-FU治療反應不佳和更快速的疾病復發相關，提示miR-21可能是一個預測化療療效的指標。
5 結語
綜上所述，miR-21作為新發現的一類內源性、保守性非編碼RNA，廣泛參與了機體多種生物學過程的調控，在腫瘤的發生過程中也扮演著重要角色。miR-21在結直腸腫瘤細胞中的表達顯著異常，對結直腸癌的診斷、預后、個性化治療和療效預測等可能具有重要的臨床意義及應用前景。然而人們對于miR-21與臨床相關的研究領域起步較晚，對于miR-21及其作用機制缺乏深入的了解，所以miR-21應用于腫瘤臨床還面臨很多問題。因此今后需要進行深入的研究，規范miR-21的監測，相信不久的將來，隨著對miR-21作為結直腸癌診斷、預后、治療和療效預測研究的不斷深入，可靠數據的不斷產生，miR-21與結直腸癌的關系將進一步明了。
