微小RNA对结肠癌调控机制的研究进展*

程钧 综述 李汛 审校

(1.湖北医药学院，湖北 十堰 442000；2.兰州大学第一医院普外二科，甘肃 兰州 730000； 3.甘肃省生物治疗与再生医学重点研究实验室，甘肃 兰州 730000)

结肠癌是消化系统中最为常见的恶性肿瘤之一。根据相关数据统计显示，结肠癌是导致美国第3大非常常见的癌症及死亡原因之一[1]，而在我国结肠癌的发病率位于恶性肿瘤的第3位[2]，其严重威胁了人类的健康。近几年来，随着分子生物学技术的迅猛发展，结肠癌发病机制研究的热点聚集在基因的研究方向，而微小RNA(miRNA)是和肿瘤发生、发展过程密切相关的一类RNA小分子，微小RNA的异常表达对结肠癌发生、发展、预后具有非常重要的作用[3]。因此，研究微小RNA对肿瘤作用及相关机制可以为结肠癌临床诊治提供更科学的理论依据，具有十分重要的意义。

1 微小RNA的结构与功能

微小RNA是由17～25个核苷酸所组成，为单链小分子的RNA[4]，长度为18～25nt，起源于基因组中非编码蛋白质的基因转录产物，是在众多真核细胞及病毒中发现的内源性非编码单链RNA家族。微小RNA基因经过RNA聚合酶Ⅱ转录合成pri-miRNA，然后经过Drosha酶切后形成发夹样前体miRNA(pre-miRNA)，长度为70～100nt。再经过输出蛋白5(Exportin-5，一种位于细胞核中miRNA运输蛋白)和GTP酶结合将pre-miRNA从细胞核运输至细胞质中，pre-miRNA被Dicer酶(另一核糖核酸酶ⅢDicer1)加工成长度为21～25个碱基的miRNA双螺旋结构，从而形成成熟的miRNA[5-6]。在微小RNA家族中，一部分是癌性基因可促进肿瘤生长，而一部分是抑癌基因可抑制肿瘤生长[7-8]。而经过降低抑癌基因表达或加强癌性基因表达会促进肿瘤的发生。

2 微小RNA与结肠癌的关系

微小RNA在结肠癌发生、发展中具有重要的调控作用。Clain等[9]于2002年研究发现在染色体13q14上有2个微小RNA的基因存在，分别为miR-15与miR-16，并且首次提出了微小RNA和肿瘤之间具有非常密切的关系。相关研究发现，微小RNA在结肠癌中具有异常表达的存在[10-11]。到目前为止，在结肠癌的肿瘤组织中与正常的组织中研究发现具有约100余种微小RNA的特异性表达[12]。李伟伟等[13]应用荧光定量PCR检测技术对不同阶段结肠炎相关的结肠癌小鼠模型中的结肠组织进行检测并研究，发现miR-155在癌变过程中的表达量呈现上升趋势，而在慢性炎症中则无任何变化，提示miR-155参与结肠癌的进展过程。石忱长等[14]对miR-21基因敲除小鼠和参照组小鼠肠道炎症损伤及诱导成瘤的情况进行研究分析，发现miR-21基因敲除小鼠肠道炎症损伤的程度和成瘤的数量均低于参照组小鼠，提示miR-21在肠道炎症中具有过表达，可促进炎症逐渐加重和肿瘤的进展。沈克等[15]观察并检测34例结肠癌组织和正常组织，研究发现有13条miRNA在结肠癌组织中具有异常表达，其中miR-139-3P在结肠癌组织和癌细胞株HCT116，HCT8，LS174T,SW480中均呈现过低表达，且miR-139-3P不仅影响癌细胞的浸润转移，还可以与基因Notch-1结合，导致Notch-1蛋白的合成减少，从而增加了癌细胞对抗肿瘤药物的敏感性，提示miR-139-3P表达的降低利于肿瘤发生转移和耐药性的发生。相关研究表明，位于染色体5q32中的miRNA-145在结肠癌等多种肿瘤细胞中表达下调，在结肠癌[16]中miRNA-145为YES与STAT1靶点的负调节剂，并且两者都具有促进细胞存活及生长的作用。邱实等[17]应用real-time RT-PCR等检测方法对正常人与结肠癌患者的血样标本进行检测分析，研究结果提示结肠癌患者的miRNA-21表达水平明显高于正常人的血清，并且发现结肠癌患者的血清内miRNA-21的表达和癌组织中的表达呈正相关性。张志勇等[18]应用免疫荧光、RT-PCR等技术检测结肠癌高低转移细胞系SW480与SW620的EMT表型及miR-185的表达水平，结果提示miR-185可以逆转肿瘤细胞中EMT的表型，从而影响其转移侵袭力，且抑制结肠癌的发展。相关研究已表明，在结肠癌细胞系与转移的结肠癌组织中miR-23a的高表达及MTSSI蛋白的低表达为结肠癌发生癌浸润和转移的重要生物学标志[19]，提示微小RNA在结肠癌的进展过程中具有非常重要的作用。因此，在结肠癌发生、发展过程中微小RNA始终参与重要的角色。

3 微小RNA在诊治结肠癌中的作用

微小RNA在结肠癌中的作用主要包括早期监测诊断、靶向治疗、预后判断等方面。而结肠癌的早期监测、筛查可以使结肠癌的发病率及死亡率大大下降。Wu等[20]研究表明，大便中的miR-135b在结肠癌、晚期腺瘤中具有高表达，而经过手术切除治疗后，再次进行检测，大便中表达量则显著下降，提示miR-135b可以作为非侵入性的生物标记物用于结肠癌、晚期腺瘤的检测中。Li等[21]研究发现，在结肠癌患者大便标本中miR-143、miR-145的表达水平明显低于正常的人群。因此，大便miRNA可作为结肠癌早期监测、筛查的一项检测指标。

微小RNA在结肠癌组织中的表达不同于正常组织，在血液中的微小RNA可以稳定存在，也可以作为一种特异性标志物应用于结肠癌的早期诊断中。Cheng等[22]通过研究102例血清标本，研究发现了miR-141的表达和结肠癌的发生、发展具有相关性，且miR-141和癌胚抗原(CEA)相互结合进行检测，可以使结肠癌的诊断精确性得到进一步加强。樊丽君等[23]研究认为，hsa-miR-200c与患者生存率是密切相关的，说明其可以作为一种特异性标志物对结肠癌患者的预后进行评估。近几年来，通过对微小RNA的研究为新型抗肿瘤药物的研发提供了新的研究方向，其可作为抗癌剂的辅助剂用于减小肿瘤耐药的敏感性[24]。而miR-143可以增强结肠癌细胞对5-FU化疗的敏感性程度，相关研究证明miR-143和奥沙利铂在结肠癌细胞中相互结合，可以对DNMT1、DNMT3a及DNMT3b基因进行抑制，从而对DNA的甲基化水平产生影响，并且对结肠癌的发生、发展也产生影响[25]。miR-143还可以与靶目标己糖激酶2(HK2)的3'端非翻译区的相互联合对结肠癌细胞的糖代谢产生影响，从而抑制了结肠癌细胞的增殖、生长[26]。Guo等[27]发现miR-143在结肠癌细胞中阻碍了TLR2的信号通路，为结肠癌患者的治疗提供了新的方法。且miR-143在肿瘤发生、发展的过程中通过不同靶点和调控途径发挥重要作用[28]。Agostini等[29]研究发现miR-20和结肠癌进展具有相关性。Huang等[30]研究提示结肠癌根治术后患者血浆中miR-92与miR-17-3p水平将呈现下降趋势。龙卫国等[31]发现miR-21抑制剂和5-FU相结合应用于结肠癌细胞时，PTEN的表达水平会更高，AKT磷酸化水平会更低，结肠癌细胞对5-FU敏感性将会进一步增强，而增殖活力将被抑制。而有关研究发现通过对miR-124与PKM1/HNF4α正反馈回路的破坏对结肠癌的治疗可能会成为一个新型的治疗方法[32]。因此，微小RNA的表达谱可以对结肠癌患者的治疗效果进行有效评估[33]。

4 微小RNA在结肠癌预后判断中的应用

目前结肠癌诊断主要通过组织病理学及影像检查来判断，而相关研究已提示，微小RNA表达和疾病预后及转归密切相关。Link等[34]研究发现高表达miR-21的结肠癌患者预后最差，miR-29a高表达表明肿瘤侵袭性最强、淋巴结转移最多。Schetter等[35]对113例结肠癌患者进行研究分析，结果提示miR-21高表达的患者预后最差，且其预测独立于肿瘤临床分期。Schepeler等[36]经过Cox比例风险模型研究发现患者血浆中miR-221高表达提示其生存率最低。而研究发现建立针对多种肿瘤的微小RNA表达谱特征库有利于癌症的诊断及治疗[37]。

相关研究提示微小RNA可能为一种化疗药物发挥抗肿瘤作用且用于对结肠癌根治术后化疗敏感性进行评估[38]。Yin等[39]研究发现miR-122可下调Bcl-2及Bcl-XL表达，增加p53在BEL-7402/5-FU细胞中的活性，进而提高BEL-7402/5-FU对5-FU的敏感性。随着对微小RNA进一步研究，对结肠癌高危转移患者术后敏感性化疗可能成为一种常规诊治对策。

5 小结与展望

微小RNA的异常表达与结肠癌的癌变、肿瘤分期、恶性程度、侵袭转移、耐药性等密切相关，其对结肠癌患者早期诊断、治疗具有非常重要的临床价值。相关研究[40]表明，微小RNA及其靶基因多态性可能导致结肠癌发病风险受到影响，但目前国内外相关的研究仍然较少。因此，可以更深入研究分析微小RNA在结肠癌中表达的特异性，并将其作为标志物利用微小RNA芯片等高新技术应用于结肠癌患者的早期诊断中，便于临床医生有针对性地为患者实施个体化的治疗方案，从而改善患者预后。

通过对微小RNA的有关文献情况可以看出，微小RNA和疾病的相关研究由“提出假设”到“实践证明”过程中的蜕变。将微小RNA应用于临床诊疗实践中或成为转化医学和精准医学的新亮点。相信随着科学研究技术的不断发展，微小RNA将会给医学界和科学界带来更多的机遇和挑战。

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