引用本文： 姜超, 王瓊, 許哲. 循環小分子RNA：消化道腫瘤的分子傳感器. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(3): 365-368. doi: 10.7507/1007-9424.20150098 復制
癌癥對人類生命健康的威脅日益嚴重，是目前僅次于心血管系統疾病的第二大死因，其中胃腸道惡性腫瘤、肺癌和乳腺癌的致死率排在前三位[1]。腫瘤缺乏充分有效的治療手段，要提高腫瘤的總體治療效果，早期診斷和早期治療仍然是關鍵。目前臨床常用的腫瘤標志物多為血清蛋白，由于敏感性和特異性不高，腫瘤標志物對于腫瘤早期診斷的臨床價值有限，并不能成為腫瘤診斷的金標準，對腫瘤預后的判斷也不夠準確[2]。尋找能夠早期、快速檢出，具有高靈敏度、高特異性甚至治療參考意義的腫瘤標志物成為當前腫瘤臨床研究中亟待解決的關鍵問題。目前，小分子RNA （microRNAs，miRNAs）成為了腫瘤標志物的研究熱點，現筆者就目前有關循環miRNAs與消化道腫瘤診斷和預后相關性的研究進展作一綜述。
1 循環miRNAs和腫瘤發生的關系
miRNAs是一類包含18～22個核苷酸的單鏈RNA，在轉錄后水平調控靶基因的表達。單一的miRNA往往能夠調節上百個基因的表達，從而協調細胞增殖、分化、凋亡、代謝、腫瘤發生等生物學過程[3-5]。在多種生理和病理狀態下均可檢測到血液中miRNAs水平的變化[6]。細胞內的miRNAs是以大分子脂蛋白復合物的形式存在于細胞內的，當細胞壞死或瀕臨死亡時則與Ago2蛋白結合后釋放進入血液[6]。以脂質或蛋白復合物形式存在的循環miRNAs不會被血液中的核糖核酸酶分解，因此具有較高的穩定性[7]。據研究[8-9]發現，腫瘤患者血循環中的miRNAs主要來源于原發灶和血行轉移的腫瘤細胞，也有部分來源于正常的免疫細胞及其他血細胞。miRNAs表達的異常改變被認為是腫瘤發生的分子機理之一，且miRNAs的表達具有組織特異性[10]。不同組織特定miRNAs的表達改變與特定腫瘤相關[11]。
循環miRNAs在腫瘤發生過程中的確切作用尚不明確。腫瘤細胞釋放的miRNAs具有促瘤生長的作用，通過刺激腫瘤細胞的無序增殖、腫瘤周圍細胞的惡性轉化及腫瘤血管生成而推動腫瘤的發生和發展；并且腫瘤細胞釋放的miRNAs具有免疫抑制性，通過某種尚不確定的機理可導致腫瘤細胞逃避機體的免疫監督。此外，一部分miRNAs可能由免疫細胞釋放，通過啟動免疫應答產生抗體而發揮抑癌作用，同時腫瘤周圍細胞產生的一部分miRNAs可能也具有一定的抑癌作用，可遏制腫瘤的蔓延[12]。
2 循環miRNAs與消化道腫瘤的關系
有關miRNAs作為腫瘤標志物的研究已經成為近年消化道腫瘤研究的熱點。有研究[10-11]發現，不同的miRNAs在不同組織發生的改變與不同腫瘤的發生和發展相關。因此，通過miRNAs的檢測可以對性質不明的腫瘤病灶包括轉移灶進行鑒定、分類及確定組織來源[13]。已有研究[14]表明，miRNAs有可能成為腫瘤輔助診斷、預后判斷及治療的工具。
2.1 循環miRNAs與食管癌的關系
Zhang等[15]在2010年首先提出，循環miRNAs可以作為食管癌的標志物。他們通過對290例食管鱗狀細胞癌（SCC） 患者的血清樣本進行分析后發現，有7種miRNAs與SCC明確相關，包括miRNA-10a、miRNA-22、miRNA-100、miRNA-148b、miRNA-223、miRNA-133a和miRNA-127-3p。同時，ROC曲線下面積（AUC）結果還表明，這7種miRNAs均具有明確的意義：AUC值最大的是miRNA-22，達0.949，最小的是miRNA-100，達0.817；而常用的血清標志物癌胚抗原（CEA） 的AUC值僅為0.549，與前者差別較大[15]。此外，Zhang等[15]還發現，這7種miRNAs在早期患者和健康志愿者中的表達水平也有顯著差異。2011年，Zhang等[16]報道了循環miRNAs與食管癌診斷及預后的關系：在對201例SCC患者的血清miRNA-31水平進行分析后發現，miRNA-31在SCC組和正常對照組的AUC值分別為0.902和0.888，與SCC的相關性均較高；然而，miRNA-31的高表達與無瘤生存期呈負相關（風險比：3.260，95%可信區間：1.264～8.421，P=0.015）。因此認為，miRNA-31可以作為SCC診斷和預后的參考標志物。此外，在另一項研究[17]中，血漿中miRNA-21和miRNA-375的比值與SCC診斷的相關性也得到了證實，其AUC值為0.816。
2.2 循環miRNAs與胃癌的關系
Tsujiura等[18]通過定量PCR技術比較了69例胃癌患者和30位健康人血漿中的miRNAs水平，包括miRNA-17-5p、miRNA-21、miRNA-106a、miRNA-106b以及let-7a，研究其與胃癌診斷的關系。結果發現，在這5種miRNAs中，miRNA-106b的AUC值較高，為0.721，而miRNA-106a/let-7a的AUC值更高，為0.879。因此認為，miRNA-106b以及miRNA-106a/let-7a可作為胃癌診斷的非侵入性血漿生物標志物。2010年有報道[19]認為，miRNA-106a與胃癌相關（AUC值為0.684），而miRNA-17單獨（AUC值為0.743） 或與miRNA-106a的比值（AUC值為0.741）和胃癌的相關性更為明顯。通過全基因組研究[20-21]發現，越來越多的循環miRNAs與胃癌的診斷存在相關性。有研究[20]采用Solexa測序技術檢測了20例胃癌伴淋巴結或遠處轉移患者、20例無轉移胃癌患者和20位健康志愿者血清中的22種miRNAs的表達水平，發現3組22種miRNAs的表達水平均存在顯著差異。該研究還以22例胃癌患者（觀察組）和22位健康人（對照組）作為對象，采用qRT-PCR技術檢測分析了2組血清中22種miRNAs的表達水平，結果發現，其中有5種miRNAs具有診斷胃癌的潛力，包括miRNA-1、miRNA-20a、miRNA-27a、miRNA-34和miRNA-423-5p。該研究又通過142例胃癌患者和105位健康志愿者進行進一步驗證發現，上述血清miRNAs聯合檢測的AUC值明顯高于CA19-9和CEA [20]。Liu等[21]以qRT-PCR技術分別檢測并比較了30例胃癌患者及30位健康志愿者血漿中的miRNAs水平，發現7種目標miRNAs中只有3種（miRNA-187、miRNA-371-5p和miRNA-378）具有診斷價值，其中miRNA-378的AUC值最高，為0.861；另外，通過多因素分析發現，這3種miRNAs中只有miRNA-378具有獨立診斷的意義（比值比：16.917，95%可信區間：5.337～53.616，P<0.000 1）。Konishi等[22]利用微陣列技術發現了miRNA-451和miRNA-486作為胃癌診斷標志物的價值（AUC值分別是0.96和0.92）。Song等[23]則通過微陣列技術發現，miRNA-221、miRNA-376c和miRNA-744聯合作為胃癌診斷的血清標志物時，具有較高的靈敏度（0.824）和一定的特異度（0.588）。
還有研究[24]分析了血漿中miRNAs的表達水平與胃癌預后之間的關系，發現miRNA-17-5p和miRNA-20a均高表達的患者其總生存期較短（P=0.003），并且血漿中高水平的miRNA-20a是影響胃癌生存期的一個獨立的危險因素（風險比：1.576，95%可信區間：1.102～2.253，P=0.013）。更多的研究[25-37]還發現，miRNAs表達與胃癌患者的TNM分期、復發以及總生存期有關，如高表達的miRNA-17、miRNA-20a、miRNA-20b、miRNA-21、miRNA-93、miRNA-107、miRNA-150、miRNA-181b、miRNA-195、miRNA-199a-3p、miRNANA-214、miRNA-221、miRNA-375及miRNA-451 [25-33]和低表達的let-7g、miRNA-125-3p、miRNA-125a-5p、miRNA-142-5p、miRNA-146a、miRNA-433及miRNA-451 [31, 33-37]均與更短的生存期有關。伴有淋巴結轉移的胃癌患者與無淋巴結轉移者相比，其miRNA-93、miRNA-107及miRNA-22的表達水平均明顯上調[28-29, 32]，而miRNA-125a-3p、miRNA-146a、miRNA-195及miRNA-212的表達水平則明顯下調[34, 36, 38]。有6種miRNAs（miRNA-21、miRNA-103、miRNA-106b、miRNA-145、miRNA-146a及miRNA-148a）已經被確認與胃癌淋巴結轉移的關系密切[39]。miRNA-21、miRNA-93、miRNA-107、miRNA-125a-3p、miRNA-125a-5p、miRNA-146以及miRNA-221則均與胃癌的分期及其侵襲力有關[28-29, 32, 34-36, 40]。
2.3 循環miRNAs與結直腸癌的關系
Chen等[8]首先采用DNA深度測序技術全面分析了結直腸癌患者血清中多種miRNAs的表達水平，發現一些miRNAs在結直腸癌患者中的表達與健康受試者以及肺癌患者中的表達存在明顯差異。Ng等[41]于2009年報道了miRNAs與結直腸癌診斷的相關性，他比較分析了130例結直腸癌患者和50位健康志愿者中95種miRNAs的表達水平，發現miRNA-17-3p和miRNA-92對于結直腸癌的診斷具有較高的敏感性（AUC值分別為0.717和0.885）。后續有研究[42]發現，結直腸癌或者結直腸腺瘤患者中miRNA-92 （后更名為miRNA-92a）和miRNA-29a的表達水平均與健康受試者不同，其診斷結直腸癌和結直腸腺瘤的AUC值分別為0.883和0.773，提示miRNA-92a和miRNA-29a的單獨或聯合檢測可用于結直腸癌的診斷。血清miRNA-29a也被發現與結直腸癌患者是否存在肝轉移有關，其AUC值達0.803 [43]。血漿miRNA-141與結腸癌的預后相關：高水平的血漿miRNA-141與Ⅳ期結腸癌患者的生存率呈負相關[44]。miRNA-141聯合CEA檢測對Ⅳ期結腸癌預后的參考價值更高，并且不依賴于腫瘤的分期和患者的性別、年齡等因素[44]。與其他循環miRNAs相比，miRNA-221診斷結直腸癌的AUC值為0.606，相對較小[45]。另外，血漿中miRNA-221的高表達也是結直腸癌患者生存的一個獨立危險因素（風險比：3.478，95%可信區間：1.038～11.654，P=0.043） [45]。
3 展望
自從發現miRNAs為調控分子以來，其功能、作用機理及在各種組織中的表達特征均不斷被闡明。miRNAs的檢測不僅有助于消化道腫瘤的診斷，而且還有助于確定腫瘤原發灶部位，甚至有助于臨床和病理分期，由此預測腫瘤的進展、復發和轉移情況，評估治療效果等。隨著檢測方法和技術的不斷提高，循環miRNAs檢測作為一種非侵入性的早期診斷手段，在許多領域都有廣泛的應用前景。目前，對循環miRNAs作為消化道腫瘤標志物的嘗試還停留在基礎研究階段，尚未開展臨床試驗以評估其應用價值。隨著對miRNAs與腫瘤關系研究的深入、miRNAs檢測方法的標準化及miRNAs指紋庫的建立，循環miRNAs將有可能成為真正的腫瘤微傳感器，廣泛應用于臨床腫瘤的無創早期診斷、治療和預后評估中。
癌癥對人類生命健康的威脅日益嚴重，是目前僅次于心血管系統疾病的第二大死因，其中胃腸道惡性腫瘤、肺癌和乳腺癌的致死率排在前三位[1]。腫瘤缺乏充分有效的治療手段，要提高腫瘤的總體治療效果，早期診斷和早期治療仍然是關鍵。目前臨床常用的腫瘤標志物多為血清蛋白，由于敏感性和特異性不高，腫瘤標志物對于腫瘤早期診斷的臨床價值有限，并不能成為腫瘤診斷的金標準，對腫瘤預后的判斷也不夠準確[2]。尋找能夠早期、快速檢出，具有高靈敏度、高特異性甚至治療參考意義的腫瘤標志物成為當前腫瘤臨床研究中亟待解決的關鍵問題。目前，小分子RNA （microRNAs，miRNAs）成為了腫瘤標志物的研究熱點，現筆者就目前有關循環miRNAs與消化道腫瘤診斷和預后相關性的研究進展作一綜述。
1 循環miRNAs和腫瘤發生的關系
miRNAs是一類包含18～22個核苷酸的單鏈RNA，在轉錄后水平調控靶基因的表達。單一的miRNA往往能夠調節上百個基因的表達，從而協調細胞增殖、分化、凋亡、代謝、腫瘤發生等生物學過程[3-5]。在多種生理和病理狀態下均可檢測到血液中miRNAs水平的變化[6]。細胞內的miRNAs是以大分子脂蛋白復合物的形式存在于細胞內的，當細胞壞死或瀕臨死亡時則與Ago2蛋白結合后釋放進入血液[6]。以脂質或蛋白復合物形式存在的循環miRNAs不會被血液中的核糖核酸酶分解，因此具有較高的穩定性[7]。據研究[8-9]發現，腫瘤患者血循環中的miRNAs主要來源于原發灶和血行轉移的腫瘤細胞，也有部分來源于正常的免疫細胞及其他血細胞。miRNAs表達的異常改變被認為是腫瘤發生的分子機理之一，且miRNAs的表達具有組織特異性[10]。不同組織特定miRNAs的表達改變與特定腫瘤相關[11]。
循環miRNAs在腫瘤發生過程中的確切作用尚不明確。腫瘤細胞釋放的miRNAs具有促瘤生長的作用，通過刺激腫瘤細胞的無序增殖、腫瘤周圍細胞的惡性轉化及腫瘤血管生成而推動腫瘤的發生和發展；并且腫瘤細胞釋放的miRNAs具有免疫抑制性，通過某種尚不確定的機理可導致腫瘤細胞逃避機體的免疫監督。此外，一部分miRNAs可能由免疫細胞釋放，通過啟動免疫應答產生抗體而發揮抑癌作用，同時腫瘤周圍細胞產生的一部分miRNAs可能也具有一定的抑癌作用，可遏制腫瘤的蔓延[12]。
2 循環miRNAs與消化道腫瘤的關系
有關miRNAs作為腫瘤標志物的研究已經成為近年消化道腫瘤研究的熱點。有研究[10-11]發現，不同的miRNAs在不同組織發生的改變與不同腫瘤的發生和發展相關。因此，通過miRNAs的檢測可以對性質不明的腫瘤病灶包括轉移灶進行鑒定、分類及確定組織來源[13]。已有研究[14]表明，miRNAs有可能成為腫瘤輔助診斷、預后判斷及治療的工具。
2.1 循環miRNAs與食管癌的關系
Zhang等[15]在2010年首先提出，循環miRNAs可以作為食管癌的標志物。他們通過對290例食管鱗狀細胞癌（SCC） 患者的血清樣本進行分析后發現，有7種miRNAs與SCC明確相關，包括miRNA-10a、miRNA-22、miRNA-100、miRNA-148b、miRNA-223、miRNA-133a和miRNA-127-3p。同時，ROC曲線下面積（AUC）結果還表明，這7種miRNAs均具有明確的意義：AUC值最大的是miRNA-22，達0.949，最小的是miRNA-100，達0.817；而常用的血清標志物癌胚抗原（CEA） 的AUC值僅為0.549，與前者差別較大[15]。此外，Zhang等[15]還發現，這7種miRNAs在早期患者和健康志愿者中的表達水平也有顯著差異。2011年，Zhang等[16]報道了循環miRNAs與食管癌診斷及預后的關系：在對201例SCC患者的血清miRNA-31水平進行分析后發現，miRNA-31在SCC組和正常對照組的AUC值分別為0.902和0.888，與SCC的相關性均較高；然而，miRNA-31的高表達與無瘤生存期呈負相關（風險比：3.260，95%可信區間：1.264～8.421，P=0.015）。因此認為，miRNA-31可以作為SCC診斷和預后的參考標志物。此外，在另一項研究[17]中，血漿中miRNA-21和miRNA-375的比值與SCC診斷的相關性也得到了證實，其AUC值為0.816。
2.2 循環miRNAs與胃癌的關系
Tsujiura等[18]通過定量PCR技術比較了69例胃癌患者和30位健康人血漿中的miRNAs水平，包括miRNA-17-5p、miRNA-21、miRNA-106a、miRNA-106b以及let-7a，研究其與胃癌診斷的關系。結果發現，在這5種miRNAs中，miRNA-106b的AUC值較高，為0.721，而miRNA-106a/let-7a的AUC值更高，為0.879。因此認為，miRNA-106b以及miRNA-106a/let-7a可作為胃癌診斷的非侵入性血漿生物標志物。2010年有報道[19]認為，miRNA-106a與胃癌相關（AUC值為0.684），而miRNA-17單獨（AUC值為0.743） 或與miRNA-106a的比值（AUC值為0.741）和胃癌的相關性更為明顯。通過全基因組研究[20-21]發現，越來越多的循環miRNAs與胃癌的診斷存在相關性。有研究[20]采用Solexa測序技術檢測了20例胃癌伴淋巴結或遠處轉移患者、20例無轉移胃癌患者和20位健康志愿者血清中的22種miRNAs的表達水平，發現3組22種miRNAs的表達水平均存在顯著差異。該研究還以22例胃癌患者（觀察組）和22位健康人（對照組）作為對象，采用qRT-PCR技術檢測分析了2組血清中22種miRNAs的表達水平，結果發現，其中有5種miRNAs具有診斷胃癌的潛力，包括miRNA-1、miRNA-20a、miRNA-27a、miRNA-34和miRNA-423-5p。該研究又通過142例胃癌患者和105位健康志愿者進行進一步驗證發現，上述血清miRNAs聯合檢測的AUC值明顯高于CA19-9和CEA [20]。Liu等[21]以qRT-PCR技術分別檢測并比較了30例胃癌患者及30位健康志愿者血漿中的miRNAs水平，發現7種目標miRNAs中只有3種（miRNA-187、miRNA-371-5p和miRNA-378）具有診斷價值，其中miRNA-378的AUC值最高，為0.861；另外，通過多因素分析發現，這3種miRNAs中只有miRNA-378具有獨立診斷的意義（比值比：16.917，95%可信區間：5.337～53.616，P<0.000 1）。Konishi等[22]利用微陣列技術發現了miRNA-451和miRNA-486作為胃癌診斷標志物的價值（AUC值分別是0.96和0.92）。Song等[23]則通過微陣列技術發現，miRNA-221、miRNA-376c和miRNA-744聯合作為胃癌診斷的血清標志物時，具有較高的靈敏度（0.824）和一定的特異度（0.588）。
還有研究[24]分析了血漿中miRNAs的表達水平與胃癌預后之間的關系，發現miRNA-17-5p和miRNA-20a均高表達的患者其總生存期較短（P=0.003），并且血漿中高水平的miRNA-20a是影響胃癌生存期的一個獨立的危險因素（風險比：1.576，95%可信區間：1.102～2.253，P=0.013）。更多的研究[25-37]還發現，miRNAs表達與胃癌患者的TNM分期、復發以及總生存期有關，如高表達的miRNA-17、miRNA-20a、miRNA-20b、miRNA-21、miRNA-93、miRNA-107、miRNA-150、miRNA-181b、miRNA-195、miRNA-199a-3p、miRNANA-214、miRNA-221、miRNA-375及miRNA-451 [25-33]和低表達的let-7g、miRNA-125-3p、miRNA-125a-5p、miRNA-142-5p、miRNA-146a、miRNA-433及miRNA-451 [31, 33-37]均與更短的生存期有關。伴有淋巴結轉移的胃癌患者與無淋巴結轉移者相比，其miRNA-93、miRNA-107及miRNA-22的表達水平均明顯上調[28-29, 32]，而miRNA-125a-3p、miRNA-146a、miRNA-195及miRNA-212的表達水平則明顯下調[34, 36, 38]。有6種miRNAs（miRNA-21、miRNA-103、miRNA-106b、miRNA-145、miRNA-146a及miRNA-148a）已經被確認與胃癌淋巴結轉移的關系密切[39]。miRNA-21、miRNA-93、miRNA-107、miRNA-125a-3p、miRNA-125a-5p、miRNA-146以及miRNA-221則均與胃癌的分期及其侵襲力有關[28-29, 32, 34-36, 40]。
2.3 循環miRNAs與結直腸癌的關系
Chen等[8]首先采用DNA深度測序技術全面分析了結直腸癌患者血清中多種miRNAs的表達水平，發現一些miRNAs在結直腸癌患者中的表達與健康受試者以及肺癌患者中的表達存在明顯差異。Ng等[41]于2009年報道了miRNAs與結直腸癌診斷的相關性，他比較分析了130例結直腸癌患者和50位健康志愿者中95種miRNAs的表達水平，發現miRNA-17-3p和miRNA-92對于結直腸癌的診斷具有較高的敏感性（AUC值分別為0.717和0.885）。后續有研究[42]發現，結直腸癌或者結直腸腺瘤患者中miRNA-92 （后更名為miRNA-92a）和miRNA-29a的表達水平均與健康受試者不同，其診斷結直腸癌和結直腸腺瘤的AUC值分別為0.883和0.773，提示miRNA-92a和miRNA-29a的單獨或聯合檢測可用于結直腸癌的診斷。血清miRNA-29a也被發現與結直腸癌患者是否存在肝轉移有關，其AUC值達0.803 [43]。血漿miRNA-141與結腸癌的預后相關：高水平的血漿miRNA-141與Ⅳ期結腸癌患者的生存率呈負相關[44]。miRNA-141聯合CEA檢測對Ⅳ期結腸癌預后的參考價值更高，并且不依賴于腫瘤的分期和患者的性別、年齡等因素[44]。與其他循環miRNAs相比，miRNA-221診斷結直腸癌的AUC值為0.606，相對較小[45]。另外，血漿中miRNA-221的高表達也是結直腸癌患者生存的一個獨立危險因素（風險比：3.478，95%可信區間：1.038～11.654，P=0.043） [45]。
3 展望
自從發現miRNAs為調控分子以來，其功能、作用機理及在各種組織中的表達特征均不斷被闡明。miRNAs的檢測不僅有助于消化道腫瘤的診斷，而且還有助于確定腫瘤原發灶部位，甚至有助于臨床和病理分期，由此預測腫瘤的進展、復發和轉移情況，評估治療效果等。隨著檢測方法和技術的不斷提高，循環miRNAs檢測作為一種非侵入性的早期診斷手段，在許多領域都有廣泛的應用前景。目前，對循環miRNAs作為消化道腫瘤標志物的嘗試還停留在基礎研究階段，尚未開展臨床試驗以評估其應用價值。隨著對miRNAs與腫瘤關系研究的深入、miRNAs檢測方法的標準化及miRNAs指紋庫的建立，循環miRNAs將有可能成為真正的腫瘤微傳感器，廣泛應用于臨床腫瘤的無創早期診斷、治療和預后評估中。