microRNA与食管癌放疗关系的研究进展

杨鲸蓉(综述), 柳亚明(审校)



microRNA与食管癌放疗关系的研究进展

杨鲸蓉(综述), 柳亚明(审校)

食管肿瘤； 微RNAs； 放射疗法

我国食管癌发病率位居各类恶性肿瘤第5位。食管癌的病理类型主要为腺癌和鳞癌，在我国90%食管癌为鳞癌。食管癌患者治疗的5年生存率约为17%，其主要的治疗方式为化疗、放疗和手术治疗。由于食管癌患者诊断时往往处于晚期，常需要综合治疗，其中放疗是食管癌患者的重要治疗手段，但约有40%食管癌患者放疗后出现进展，固有的或获得性的放疗抵抗是影响肿瘤治疗效果和患者生存预后的重要因素。因此，需要能预测放疗疗效的生物标志物，这对食管癌患者精准治疗有重要的临床意义。microRNA(简称miRNA)是一类具有内源性、功能性的非编码RNA。miRNA通过调节基因和蛋白的表达，在肿瘤发生发展及治疗过程中起着关键的作用。研究表明，miRNA参与调控多种肿瘤的放射治疗敏感性，有可能成为食管癌治疗的新靶点，并可用于预测食管癌放射治疗疗效[1-3]。笔者就miRNA参与食管癌放疗敏感性调节的研究进展做一综述。

1 miRNA与放疗

放疗是经过电离辐射通过自由基使癌细胞发生致死性伤害，其中癌细胞DNA损伤修复失败是导致癌细胞死亡的直接或间接原因。通过对比分析放疗前后miRNA表达水平的改变，说明放疗可诱导癌细胞miRNA表达水平的变化，miRNA参与了放疗对癌细胞的细胞损伤过程。提示miRNA可作为放疗生物标志物。放疗诱导miRNA表达水平的改变与食管癌病理类型、细胞系、照射时间、辐射剂量和剂量率等因素相关，miRNA可通过不同水平的多种信号通路、诱导miRNA靶基因及其蛋白表达发生相应变化来调节电离辐射引起的细胞损伤。当细胞经电离辐射后，细胞中的miRNA表达水平发生改变，从而调控细胞凋亡、细胞周期阻滞、DNA损伤修复和上皮介质转化的诱导等过程[2-5]。

2 miRNA与食管癌细胞放疗敏感性的关系

放疗是治疗食管癌的主要方法之一，其中辐射敏感性是放射生物学的重要问题，也是探讨放射损伤及其防护和治疗的基本问题。若miRNA与放疗有良好的剂量-效应和时间-效应关系，miRNA在放疗后可快速的通过基因表达，引起细胞凋亡或细胞周期等变化，那么miRNA很有可能成为潜在的辐射靶目标，有利于肿瘤的放疗生物标志物的选定。影响食管癌放疗敏感性的机制尚不明确，主要有细胞凋亡减少、DNA修复增强、细胞周期阻滞和凋亡相关蛋白的表达等。

目前，关于食管癌放疗与miRNA的研究主要在体外食管癌细胞系的研究，通过对比分析放疗前后miRNA表达水平的改变，表明放疗可诱导癌细胞miRNA表达水平的变化。曲媛等通过建立miRNA-22过表达或低表达的转染细胞模型，通过细胞克隆形成实验和MTT法，表明miRNA-22过表达时，可促进食管癌细胞对γ射线的放射敏感性，而miRNA-22低表达，抑制了食管鳞癌细胞对γ射线的放射敏感性[6]。陈鑫等通过构建放射抵抗细胞株Eca-109R、TE-1R，miRNA芯片检测并经RT-PCR验证放射抵抗细胞和母代细胞之间表达差异的miRNA，发现Eca-109R与Eca-109之间，miRNA-21、miRNA-1246、miRNA-1826、miRNA-663和miRNA-638表达上调，miRNA-107和miRNA-345表达下调；而在TE-1R与TE-1细胞间，miRNA-21和miRNA-99b表达上调，miRNA-210和miRNA-16表达下调。但通过对比不同放射抵抗细胞株中差异表达的miRNA，认为只有miRNA-21的表达变化与放射抵抗相关[7]。郑志范等比较了食管癌放射抵抗KYSE-150R细胞和其亲本细胞间miRNA表达谱的差异，结果显示放射抵抗细胞中上调超过2倍的miRNA有10个，为miRNA-1539、miRNA-1237、miRNA-92b等，表达下调超过2倍的有25个，为miRNA-185、miRNA-18b和miRNA-17等[8]。这2项研究结果存在差异，可能与食管癌细胞系、构建放疗抵抗细胞系所采用的放射剂量和miRNA表达谱检测系统不同有关。周苏娜等研究表明，食管癌细胞系不同放疗敏感性相关的miRNA也不一样；研究采用RT-PCR法测定不同的食管鳞癌细胞系TE-1、TE-10和TE-11之间miRNA-381表达和对放射敏感性分析，表明miRNA-381高表达的TE-11细胞对放疗最敏感，miRNA-381低表达的TE-1细胞表现为放疗抵抗[9]。叶柯等利用免疫组织化学SP方法检测了食管鳞癌放疗前后Fas和Bax蛋白表达水平的差异，发现放疗后的Fas和Bax蛋白表达水平明显上调，与食管鳞癌细胞放射敏感性和放射诱导的凋亡增加成正相关[10]。

3 miRNA参与调节食管癌细胞放疗敏感性的机制

不同的miRNA参与调节食管癌细胞放疗敏感性的机制不同。目前研究表明，miRNA可能通过直接作用于靶基因、DNA损伤修复、调节细胞凋亡、促进干细胞分化、活化信号通路、细胞周期阻滞等方式参与调节食管癌细胞对化疗的敏感性。

龙辉等研究表明，食管癌Eca109亲本细胞和诱导放射抵抗细胞之间miRNA-296表达无明显差异，认为miRNA-296与食管癌放射抵抗的产生无明显直接关联；研究还通过RT-PCR检测X射线照射食管癌细胞不同时间点miRNA-296的表达，发现照射3 d内，miRNA-296表达逐渐降低，随后，miRNA-296随照射时间延长而逐渐增加，在照射第10天，miRNA-296的表达超过照射前细胞的表达水平，达到最高值。因此，推测miRNA-296在照射快速反应机制中，作用不明显，可能参与细胞的损伤修复过程[11]。Lynam-Lennon等通过食管癌放射抵抗细胞OE33R与亲本细胞OE33对比发现，放射抵抗细胞miRNA-31表达显著下调。其机制可能是通过调节DNA修复相关基因，增强放疗对食管癌细胞DNA损伤的修复能力[12-13]。

Meng等研究表明，过表达miRNA-193a-3p可增加抗辐射性；相反，miRNA-193a-3p下调降低了辐射耐受性。通过测量γ-H2AX与miRNA-193a-3p水平也已证实miRNA-193a-3p诱导DNA损伤。miRNA-193a-3p通过下调PSEN1使食管癌细胞产生放疗抗性[14]。miRNA-96可通过下调RECK促进食管癌细胞对放疗的抵抗。RECK基因被认为是miRNA-96的一个靶点，其过表达可阻止miRNA-96诱导的EC细胞生长[15]。Huang等研究表明，miRNA-21可增通过激活PTEN，抑制其下游的PI3K/AKT信号通路，降低DNA损伤修复，促进细胞凋亡，增强食管癌TE-1细胞的放射敏感性[16]。李晓青等通过构建低表达miRNA-21的细胞转染模型，表明下调miRNA-21可通过降低wnt/β-catenin信号通路的活化程度来增强食管癌细胞的放射敏感性。研究还表明，下调miRNA-21后能促进P75NTR+食管癌干细胞的分化，使P75NTR+细胞比例减少，导致其对放射线较为敏感[17]。

4 miRNA与食管癌放疗敏感性的临床研究

miRNA参与食管癌的发生和发展，并参与调节食管癌细胞对化疗、放疗的敏感性。因此，经鉴定有意义的miRNA可成为预测食管癌化疗疗效、判断预后的生物标志物，并有望成为食管癌化学治疗中的新靶点。

目前，关于miRNA与食管癌放疗敏感性的临床研究主要为预测食管癌放疗疗效和判断预后。周苏娜等将食管鳞癌放疗1个月后的疗效分为敏感组和抵抗组，分析2组患者食管鳞癌组织中miRNA-381表达差异，结果显示放疗抵抗组的miRNA-381表达显著低于放疗敏感组。食管鳞癌组织中miRNA-381表达量越低，患者接受根治性放疗后近期疗效越差[9]。在辐射耐受的组织和细胞中，miRNA-381表达抑制；miRNA-381的过表达促进食管癌细胞的放射敏感性和不扩张性，包括减少细胞的增殖和转移，相反，miRNA-381低表达使食管鳞癌细胞增加辐射耐受及扩张性。这些结果的意义在体内试验中得到扩展，miRNA-381的过表达降低肿瘤的外生及在肿瘤移植瘤放疗中的抵抗[18]。李晓宁等回顾性分析了85例放疗联合PE化疗方案治疗的食管癌患者，根据放疗剂量不同分为观察组(放疗剂量50 Gy)和对照组(放疗剂量>50 Gy)。研究表明，食管癌治疗后miRNA-21的表达水平均低于治疗前，治疗后观察组miRNA-21表达水平明显低于对照组，观察组生存时间延长，放疗副作用减少[19]。

李冰馨等研究表明，食管癌患者放疗后比放疗前miRNA-21表达水平降低。肿瘤越晚期，miRNA表达水平降低越明显。miRNA-21表达水平与肿瘤病理性质相关，食管鳞癌放疗后较腺癌放疗后miRNA-21降低明显。放疗后miRNA-21水平减低显著的患者生存期较长[20]。王光等分析了60例接受放疗的食管癌组织中miRNA-21的表达水平，结果显示，在完全缓解、部分缓解和无效患者中miRNA-21的表达水平与食管癌放疗敏感性呈负性相关，差别有统计学意义。将所有患者按miRNA-21平均表达水平分为低表达组和高表达组，Kaplan-Meier分析显示miRNA-21高表达组放疗后生存时间明显低于低表达组[21]。

Yu等通过研究对比放疗前、放疗第1周和放疗后患者血浆miRNA表达变化，应用肿瘤放射影像学表现和3年的总生存率来评估其作用。结果表明，在放疗后预后良好的患者中miRNA-16水平明显高于预后不良的患者(P<0.05，曲线下面积：0.762)。研究还发现，miRNA表达变化趋势与其放疗反应相关。此外，食管癌治疗后miRNA-16水平增加2倍以上得患者总生存率较长(P=0.009)。因此，miRNA-16对食管癌患者放疗疗效的预测有相当的临床价值[22]。Zhou等研究表明，miRNA-100在食管鳞癌组织中的表达减少，而其低表达在食管癌的进展和预后中起到至关重要的作用。对miRNA-100表达的检测可能可以用于有效地筛选对放疗敏感的食管癌患者[23]。Wang等通过RT-PCR检测100例食管鳞癌组织中miRNA-22的表达，分析其对食管癌细胞放射敏感性的影响。结果显示，miRNA-22表达与食管鳞癌患者的总体生存率无相关性。但miRNA-22的表达与接受放疗的患者存活率之间呈显著正相关(P<0.05)。miRNA-22过表达增加食管鳞癌细胞对γ射线辐射的敏感性和促进γ射线辐射诱导的食管癌细胞凋亡，并增强放射后Rad51蛋白的表达。结果表明，miRNA-22表达下降与食管癌放疗抵抗增加相关，可能是通过Rad51途径介导的[24]。

综上所述，由于食管癌患者对放疗反应性存在差异，且放疗存在一定的副作用，因此，如果能在放疗前预测放疗疗效、筛选出放疗敏感人群，则可实现食管癌患者放疗的个体化治疗，使食管癌患者获得最大利益。然而，目前miRNA与食管癌放疗关系的研究尚处于起步阶段，缺乏足够的临床研究。筛选出能准确预测放疗疗效的miRNA，建立更完善的预测模型指导个体化治疗，深入熟悉miRNA在食管癌放疗抵抗的机制，将为食管癌放疗提供治疗新靶点。

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(编辑:常志卫)

2017-02-19

福建省自然科学基金-卫生联合资金面上项目(2017J01320)

南京军区福州总医院 心胸外科，福州 350025

杨鲸蓉，男，主治医师. Email: whale0053@163.com

R312； R342.2； R735.1； R977.9

A

1672-4194(2017)03-0204-03