引用本文： 杜亞瓊, 姜波健, 俞繼衛. miRNA在胃癌發生發展中的作用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2016, 23(4): 499-502. doi: 10.7507/1007-9424.20160132 復制
胃癌作為全球常見的惡性腫瘤，發病率在惡性腫瘤中排第4位，死亡率占第2位[1]。絕大多數早期胃癌患者幾乎無特異性臨床表現，求醫時已屬進展期，其生存期長短與其分期密切相關，晚期胃癌療效極差，5年生存率不足20%，遠低于早期胃癌（5年生存率為90%）[2]。與此同時，我們對胃癌知之甚少，其發生發展的分子機理的研究現狀也不容樂觀。
近10余年，有關miRNA在胃癌中的作用的研究成為了一個熱點。目前已證實許多實體惡性腫瘤及惡性血液疾病的癌細胞中都存在miRNA的表達異常。miRNA主要充當癌基因或抑癌基因的作用，幾乎參與腫瘤的發生發展全過程。現主要介紹胃癌相關的miRNA及其在胃癌發生發展中的作用。
1 miRNA的生物學特性
miRNA屬于內源性、非編碼小RNA，長度為18～25個核苷酸，主要通過其3’端非編碼區域（3’-untran-slated regions，3’-UTR）與靶mRNA結合來抑制靶mRNA的轉錄后翻譯過程，是一個龐大的家族[3]。生物信息學粗略估計，miRNA可能參與調控人類全部基因的30%，并且每種miRNA可以調控數百個靶基因[4]。miRNA是一類高度保真的核苷酸序列，這提示他們主要參與最基本的生物學過程[5]。目前已知miRNA在細胞的增殖、分化及凋亡過程中具有重要的調節功能，其表達失調能夠引起許多疾病。
Winter等[6]和Esquela-Kerscher等[7]的研究證實，miRNA的基因有獨立的啟動子進行轉錄調控，并在RNA聚合酶Ⅱ的作用下轉錄合成前體miRNA（primary RNA，pri-miRNA），pri-miRNA再在多蛋白復合物（也稱微處理器，microprocessor）的作用下加工剪切成長約為70個核苷酸的莖環結構；隨后pri-miRNA在RNA-GTP依賴的核漿轉運蛋白exportin-5作用下由細胞核進入細胞質，并在核酸內切酶Dicer酶的作用下剪切成長度為18～25個核苷酸的成熟miRNA。miRNA通過結合位于靶基因3’-UTR的miRNA依賴性基因沉默復合物(RNA induced silencing complex，RISC)，使靶基因表達沉默，達到調控靶mRNA的目的。
2 miRNA與胃癌發生
miRNA致腫瘤機理可能與腫瘤細胞發生表觀遺傳學改變有關[5]。進一步，Ma等[8]的研究認為，表觀遺傳的改變與胃癌的發生發展有關，其可能的機理主要有：DNA中胞嘧啶甲基化、組蛋白修飾以及染色體結構的改變。Let-7是一種抑癌性miRNA，在胃癌發生過程中出現表達下調[9]。Hayashi等[9]的研究顯示，幽門螺桿菌菌株分泌的毒素相關蛋白CagA，可導致抑癌性let-7的啟動子發生甲基化和組蛋白修飾，使let-7的表達沉默，致使胃癌的發生。
此外，三葉因子（trefoil factor 1，TFF1）是TFF家族的成員之一，為一種小分子分泌蛋白，在上皮重建和細胞運動起重要作用，同時也具抑癌基因作用。Liu等[10]研究發現，miR-423-5p通過抑制其靶基因TFF1的表達而致癌。也有研究[11]發現，miR-137在胃癌中的表達下調，進一步抑制miR-137-COX-2-PI3K/AKT信號軸，導致胃癌的發生。
3 miRNA與胃癌增殖
許多異常表達miRNA能夠顯著影響胃癌細胞的增殖過程。Fan等[12]研究對BGC823、MKN45及SGC7901這3種胃癌細胞系和正常胃黏膜細胞系GES-1進行培養，發現3種胃癌細胞系內均出現miR-370的高表達，而正常胃黏膜細胞內表達沒有明顯增加；進一步研究證實，miR-370能夠調控與細胞周期相關的基因，促進癌細胞的增殖。FOXO1是與細胞周期相關基因中的一員，也是miR-370的直接靶基因。miR-370的高表達使FOXO1表達沉默，從而促使胃癌細胞增殖。
此外，miRNA也可通過影響細胞基因的轉錄加工過程，從而影響腫瘤細胞的增殖。Li等[13]的研究發現，癌組織中miR-497的表達量明顯低于癌旁組織，并證實miR-497的靶點為eIF4E（eukaryotic translation initiation factor 4E）。eIF4E是真核細胞翻譯過程的重要因子。MiR-479表達上調，與eIF4E基因的3’-UTR片段結合，使eIF4E的mRNA及相應的蛋白質表達量均減少，從而抑制胃癌細胞的增殖，達到抗腫瘤的效果。
4 miRNA與胃癌轉移
目前腫瘤轉移的確切機理尚待明確。有研究[14]顯示，胰島素樣生長因子-1受體（insulin-like growth factor-1 receptor，IGF1R）具有致癌作用，主要調節癌細胞的增殖以及侵襲轉移。Zhao等[14]的研究表明，miR-7在胃癌細胞中表達下調，與胃癌的轉移存在負相關；并進一步證實IGF1R基因為miR-7的直接靶基因，其3’-UTR與miR-7結合，使IGF1R表達下調，從而抑制胃癌細胞的侵襲和轉移；同時還發現miR-7也可促使上皮鈣粘蛋白E-cadherin和β-catenin的表達水平增高，抑制胃癌的上皮間質轉化，從而抑制胃癌的轉移。上述結論在另一些研究[15-16]中也得到了證實。
此外，細胞的變形運動參與腫瘤細胞的侵襲轉移過程。有研究[17]顯示，WASF2是調控細胞變形運動的蛋白，miR-146a可以通過WASF2信號通路，抑制細胞的變形運動，從而抑制胃癌細胞的侵襲轉移。miR-155 [18]表達下調和miR-335 [19]表達上調在胃癌的轉移過程中也扮演了重要角色。
5 miRNA與胃癌化療耐藥
目前，晚期胃癌患者主要以化療為主，但癌細胞對化療藥物的耐藥問題直到現在仍未得到有效解決。因此，研究胃癌細胞的耐藥機理迫在眉睫。miR-19 [20]屬于miR-17-92家族，在許多腫瘤中均出現過表達。最近，有研究[21]對多重耐藥胃癌細胞系SGC7901/ADR、耐長春新堿胃癌細胞系SGC7901/VCR及單純胃癌細胞系SGC7901 3組胃癌細胞進行培養，探索miR-19對胃癌細胞的多重耐藥機理，該研究發現，相對于單純的SGC7901，SGC7901/ADR和SGC7901/VCR胃癌細胞內miR-19a/b的表達顯著上調；進一步證實miR-19a/b通過調控抗凋亡蛋白Bcl-2和凋亡Bax蛋白的表達，降低胃癌細胞對化療藥物的敏感性；通過上調耐藥基因mdr1和P-gp的表達水平，加速化療藥物的代謝過程。因此，以miR-19a/b為作用靶點研制新藥，有望提高胃癌對化療藥物的敏感性。
HER2也稱為ERBB2，是人類上皮生長因子受體家族的一員，與腫瘤細胞的增殖、黏附、遷移以及凋亡有關[22]。Eto等[23]研究證實，miR-21通過影響抑癌基因PTEN的表達，調控HER2陽性胃癌細胞對曲妥珠單抗的敏感性，但卻不影響HER2的表達水平或磷酸化水平。抑制miRNA-21能夠增加HER2陽性胃癌細胞對曲妥珠單抗的敏感性，反之則耐受。另有研究[24]顯示，抑制miR-21—PTEN—PI3K—Akt信號軸，能夠增加胃癌細胞對順鉑類藥物的敏感性。
此外，還有許多miRNA在胃癌細胞耐藥機理中扮演著重要角色。如，Liu等[25]研究發現，miR-375為p53抑癌基因的負性調控因子，下調miR-375，p53蛋白表達量增加，從而增強胃癌細胞對依托泊苷抗腫瘤的敏感性；Wu等[26]研究顯示，miR-34c-5p通過下調微管相關蛋白（microtubule-associated protein tau，MAPT）表達，可以增強胃癌細胞對紫杉醇化療藥的敏感性；miR-200b和miR-22[27]通過wnt-1信號通路可以調控二烯丙基二硫抗腫瘤的敏感性。盡管這些研究還有待進一步深入，但仍為胃癌患者個體化治療和輔助治療策略開辟了新思路。
6 miRNA與胃腫瘤微環境
眾所周知，癌腫組織內部一般為缺血缺氧的酸性環境。最近，耶魯大學研究人員發布了一項最新研究成果[28]，他們建立了一個能夠避開肝臟的系統性清除作用，通過非內吞途徑將抗miRNA藥物（antimiR）靶向輸送到酸性腫瘤微環境的藥物輸送平臺；并進一步在淋巴癌小鼠模型中，利用該藥物輸送平臺，靶向腫瘤微環境，在酸性條件下使antimiR通過細胞膜有效抑制具有致癌作用的miR-155表達，減緩淋巴癌的發展進程。這項技術雖然還有待進一步的論證，卻是miRNA抗腫瘤的一個重大突破，為胃癌等惡性腫瘤的化學治療提供了一種新型策略。
7 miRNA的臨床診療應用前景
隨著敏感性好、特異性度高的生物標志物不斷被發現，胃癌等惡性腫瘤疾病的早期篩查、診斷及治療也有望得到改善。Li等[29]的研究發現，胃癌患者的外周血中miR-199a-3p表達顯著增高，而患者行胃癌手術后miR-199a-3p的表達量又顯著降低；該研究還發現miR-199a-3p對胃癌的診斷學價值比常規腫瘤標志物（如CEA、CA72-4、CA19-9、CA12-5）的價值更大。另一研究[30]也證實了上述研究結果。這些意味著miR-199a-3p對胃癌早期篩查具有重要的臨床價值。
此外，胃液的組織特異性決定了胃液中異常表達的miRNA也應該具有更高的敏感性和特異性。Yu等[31]利用消化內鏡收集了141例患不同胃病的患者（包括42例胃癌，34例胃潰瘍、18例萎縮性胃炎、47例胃黏膜正常或輕微胃炎）的胃液，發現miR-129-1-3p和miR-129-2-3p在胃癌患者胃液中的表達量明顯高于其余各組，且兩者的敏感度和特異度相似；同時miR-129-1-3p和miR-129-2-3p與胃癌分期無明顯相關性。但是，上述研究的對象年齡分布并不均勻，研究結果尚存在一定局限性。
另有一些研究[32-35]發現，某些治療糖尿病的藥物能夠調控miRNA的表達。Kato等[34]的小鼠實驗證實二甲雙胍可以通過抑制與腫瘤相關的miRNA異常表達，進而抑制胃癌組織的增殖，延長小鼠的生命周期。該研究有待進一步的深入，但這有望使二甲雙胍作為一種成本低廉的抗胃癌新型輔助藥物。
8 小結
過去十幾年里，科學家們發現了許多在胃癌發生發展中起重要作用的miRNA。目前，已公認miR-7、miR-21及miR-375的異常表達在胃腫瘤的發生發展過程中扮演著重要角色[14, 36-39]。但若將miRNA用于臨床診療當中，我們依舊面臨著巨大挑戰。例如：①低氧、感染、細胞毒性藥物的刺激等因素可能會影響miRNA的表達，從而使miRNA在評估腫瘤診療效果時變得更加困難。②miRNA在復雜的基因調控網絡中能夠調控多種基因，單純以某一個miRNA作為治療靶點存在一定的局限，也并不能確定其治療效果。因此，利用miRNA為靶點，特異性作用于胃癌的發生或發展過程，仍需要我們未來不斷的探索與研究。
胃癌作為全球常見的惡性腫瘤，發病率在惡性腫瘤中排第4位，死亡率占第2位[1]。絕大多數早期胃癌患者幾乎無特異性臨床表現，求醫時已屬進展期，其生存期長短與其分期密切相關，晚期胃癌療效極差，5年生存率不足20%，遠低于早期胃癌（5年生存率為90%）[2]。與此同時，我們對胃癌知之甚少，其發生發展的分子機理的研究現狀也不容樂觀。
近10余年，有關miRNA在胃癌中的作用的研究成為了一個熱點。目前已證實許多實體惡性腫瘤及惡性血液疾病的癌細胞中都存在miRNA的表達異常。miRNA主要充當癌基因或抑癌基因的作用，幾乎參與腫瘤的發生發展全過程。現主要介紹胃癌相關的miRNA及其在胃癌發生發展中的作用。
1 miRNA的生物學特性
miRNA屬于內源性、非編碼小RNA，長度為18～25個核苷酸，主要通過其3’端非編碼區域（3’-untran-slated regions，3’-UTR）與靶mRNA結合來抑制靶mRNA的轉錄后翻譯過程，是一個龐大的家族[3]。生物信息學粗略估計，miRNA可能參與調控人類全部基因的30%，并且每種miRNA可以調控數百個靶基因[4]。miRNA是一類高度保真的核苷酸序列，這提示他們主要參與最基本的生物學過程[5]。目前已知miRNA在細胞的增殖、分化及凋亡過程中具有重要的調節功能，其表達失調能夠引起許多疾病。
Winter等[6]和Esquela-Kerscher等[7]的研究證實，miRNA的基因有獨立的啟動子進行轉錄調控，并在RNA聚合酶Ⅱ的作用下轉錄合成前體miRNA（primary RNA，pri-miRNA），pri-miRNA再在多蛋白復合物（也稱微處理器，microprocessor）的作用下加工剪切成長約為70個核苷酸的莖環結構；隨后pri-miRNA在RNA-GTP依賴的核漿轉運蛋白exportin-5作用下由細胞核進入細胞質，并在核酸內切酶Dicer酶的作用下剪切成長度為18～25個核苷酸的成熟miRNA。miRNA通過結合位于靶基因3’-UTR的miRNA依賴性基因沉默復合物(RNA induced silencing complex，RISC)，使靶基因表達沉默，達到調控靶mRNA的目的。
2 miRNA與胃癌發生
miRNA致腫瘤機理可能與腫瘤細胞發生表觀遺傳學改變有關[5]。進一步，Ma等[8]的研究認為，表觀遺傳的改變與胃癌的發生發展有關，其可能的機理主要有：DNA中胞嘧啶甲基化、組蛋白修飾以及染色體結構的改變。Let-7是一種抑癌性miRNA，在胃癌發生過程中出現表達下調[9]。Hayashi等[9]的研究顯示，幽門螺桿菌菌株分泌的毒素相關蛋白CagA，可導致抑癌性let-7的啟動子發生甲基化和組蛋白修飾，使let-7的表達沉默，致使胃癌的發生。
此外，三葉因子（trefoil factor 1，TFF1）是TFF家族的成員之一，為一種小分子分泌蛋白，在上皮重建和細胞運動起重要作用，同時也具抑癌基因作用。Liu等[10]研究發現，miR-423-5p通過抑制其靶基因TFF1的表達而致癌。也有研究[11]發現，miR-137在胃癌中的表達下調，進一步抑制miR-137-COX-2-PI3K/AKT信號軸，導致胃癌的發生。
3 miRNA與胃癌增殖
許多異常表達miRNA能夠顯著影響胃癌細胞的增殖過程。Fan等[12]研究對BGC823、MKN45及SGC7901這3種胃癌細胞系和正常胃黏膜細胞系GES-1進行培養，發現3種胃癌細胞系內均出現miR-370的高表達，而正常胃黏膜細胞內表達沒有明顯增加；進一步研究證實，miR-370能夠調控與細胞周期相關的基因，促進癌細胞的增殖。FOXO1是與細胞周期相關基因中的一員，也是miR-370的直接靶基因。miR-370的高表達使FOXO1表達沉默，從而促使胃癌細胞增殖。
此外，miRNA也可通過影響細胞基因的轉錄加工過程，從而影響腫瘤細胞的增殖。Li等[13]的研究發現，癌組織中miR-497的表達量明顯低于癌旁組織，并證實miR-497的靶點為eIF4E（eukaryotic translation initiation factor 4E）。eIF4E是真核細胞翻譯過程的重要因子。MiR-479表達上調，與eIF4E基因的3’-UTR片段結合，使eIF4E的mRNA及相應的蛋白質表達量均減少，從而抑制胃癌細胞的增殖，達到抗腫瘤的效果。
4 miRNA與胃癌轉移
目前腫瘤轉移的確切機理尚待明確。有研究[14]顯示，胰島素樣生長因子-1受體（insulin-like growth factor-1 receptor，IGF1R）具有致癌作用，主要調節癌細胞的增殖以及侵襲轉移。Zhao等[14]的研究表明，miR-7在胃癌細胞中表達下調，與胃癌的轉移存在負相關；并進一步證實IGF1R基因為miR-7的直接靶基因，其3’-UTR與miR-7結合，使IGF1R表達下調，從而抑制胃癌細胞的侵襲和轉移；同時還發現miR-7也可促使上皮鈣粘蛋白E-cadherin和β-catenin的表達水平增高，抑制胃癌的上皮間質轉化，從而抑制胃癌的轉移。上述結論在另一些研究[15-16]中也得到了證實。
此外，細胞的變形運動參與腫瘤細胞的侵襲轉移過程。有研究[17]顯示，WASF2是調控細胞變形運動的蛋白，miR-146a可以通過WASF2信號通路，抑制細胞的變形運動，從而抑制胃癌細胞的侵襲轉移。miR-155 [18]表達下調和miR-335 [19]表達上調在胃癌的轉移過程中也扮演了重要角色。
5 miRNA與胃癌化療耐藥
目前，晚期胃癌患者主要以化療為主，但癌細胞對化療藥物的耐藥問題直到現在仍未得到有效解決。因此，研究胃癌細胞的耐藥機理迫在眉睫。miR-19 [20]屬于miR-17-92家族，在許多腫瘤中均出現過表達。最近，有研究[21]對多重耐藥胃癌細胞系SGC7901/ADR、耐長春新堿胃癌細胞系SGC7901/VCR及單純胃癌細胞系SGC7901 3組胃癌細胞進行培養，探索miR-19對胃癌細胞的多重耐藥機理，該研究發現，相對于單純的SGC7901，SGC7901/ADR和SGC7901/VCR胃癌細胞內miR-19a/b的表達顯著上調；進一步證實miR-19a/b通過調控抗凋亡蛋白Bcl-2和凋亡Bax蛋白的表達，降低胃癌細胞對化療藥物的敏感性；通過上調耐藥基因mdr1和P-gp的表達水平，加速化療藥物的代謝過程。因此，以miR-19a/b為作用靶點研制新藥，有望提高胃癌對化療藥物的敏感性。
HER2也稱為ERBB2，是人類上皮生長因子受體家族的一員，與腫瘤細胞的增殖、黏附、遷移以及凋亡有關[22]。Eto等[23]研究證實，miR-21通過影響抑癌基因PTEN的表達，調控HER2陽性胃癌細胞對曲妥珠單抗的敏感性，但卻不影響HER2的表達水平或磷酸化水平。抑制miRNA-21能夠增加HER2陽性胃癌細胞對曲妥珠單抗的敏感性，反之則耐受。另有研究[24]顯示，抑制miR-21—PTEN—PI3K—Akt信號軸，能夠增加胃癌細胞對順鉑類藥物的敏感性。
此外，還有許多miRNA在胃癌細胞耐藥機理中扮演著重要角色。如，Liu等[25]研究發現，miR-375為p53抑癌基因的負性調控因子，下調miR-375，p53蛋白表達量增加，從而增強胃癌細胞對依托泊苷抗腫瘤的敏感性；Wu等[26]研究顯示，miR-34c-5p通過下調微管相關蛋白（microtubule-associated protein tau，MAPT）表達，可以增強胃癌細胞對紫杉醇化療藥的敏感性；miR-200b和miR-22[27]通過wnt-1信號通路可以調控二烯丙基二硫抗腫瘤的敏感性。盡管這些研究還有待進一步深入，但仍為胃癌患者個體化治療和輔助治療策略開辟了新思路。
6 miRNA與胃腫瘤微環境
眾所周知，癌腫組織內部一般為缺血缺氧的酸性環境。最近，耶魯大學研究人員發布了一項最新研究成果[28]，他們建立了一個能夠避開肝臟的系統性清除作用，通過非內吞途徑將抗miRNA藥物（antimiR）靶向輸送到酸性腫瘤微環境的藥物輸送平臺；并進一步在淋巴癌小鼠模型中，利用該藥物輸送平臺，靶向腫瘤微環境，在酸性條件下使antimiR通過細胞膜有效抑制具有致癌作用的miR-155表達，減緩淋巴癌的發展進程。這項技術雖然還有待進一步的論證，卻是miRNA抗腫瘤的一個重大突破，為胃癌等惡性腫瘤的化學治療提供了一種新型策略。
7 miRNA的臨床診療應用前景
隨著敏感性好、特異性度高的生物標志物不斷被發現，胃癌等惡性腫瘤疾病的早期篩查、診斷及治療也有望得到改善。Li等[29]的研究發現，胃癌患者的外周血中miR-199a-3p表達顯著增高，而患者行胃癌手術后miR-199a-3p的表達量又顯著降低；該研究還發現miR-199a-3p對胃癌的診斷學價值比常規腫瘤標志物（如CEA、CA72-4、CA19-9、CA12-5）的價值更大。另一研究[30]也證實了上述研究結果。這些意味著miR-199a-3p對胃癌早期篩查具有重要的臨床價值。
此外，胃液的組織特異性決定了胃液中異常表達的miRNA也應該具有更高的敏感性和特異性。Yu等[31]利用消化內鏡收集了141例患不同胃病的患者（包括42例胃癌，34例胃潰瘍、18例萎縮性胃炎、47例胃黏膜正常或輕微胃炎）的胃液，發現miR-129-1-3p和miR-129-2-3p在胃癌患者胃液中的表達量明顯高于其余各組，且兩者的敏感度和特異度相似；同時miR-129-1-3p和miR-129-2-3p與胃癌分期無明顯相關性。但是，上述研究的對象年齡分布并不均勻，研究結果尚存在一定局限性。
另有一些研究[32-35]發現，某些治療糖尿病的藥物能夠調控miRNA的表達。Kato等[34]的小鼠實驗證實二甲雙胍可以通過抑制與腫瘤相關的miRNA異常表達，進而抑制胃癌組織的增殖，延長小鼠的生命周期。該研究有待進一步的深入，但這有望使二甲雙胍作為一種成本低廉的抗胃癌新型輔助藥物。
8 小結
過去十幾年里，科學家們發現了許多在胃癌發生發展中起重要作用的miRNA。目前，已公認miR-7、miR-21及miR-375的異常表達在胃腫瘤的發生發展過程中扮演著重要角色[14, 36-39]。但若將miRNA用于臨床診療當中，我們依舊面臨著巨大挑戰。例如：①低氧、感染、細胞毒性藥物的刺激等因素可能會影響miRNA的表達，從而使miRNA在評估腫瘤診療效果時變得更加困難。②miRNA在復雜的基因調控網絡中能夠調控多種基因，單純以某一個miRNA作為治療靶點存在一定的局限，也并不能確定其治療效果。因此，利用miRNA為靶點，特異性作用于胃癌的發生或發展過程，仍需要我們未來不斷的探索與研究。