向东 张方琪 杨学敏 李志奎



循环MicroRNAs在NSCLC诊治中的研究进展

向东 张方琪 杨学敏 李志奎

非小细胞肺癌； 微小RNAs； 循环微小RNAs

肺癌是全世界范围内发病率最高的肿瘤，也是我国癌症死亡的首要原因[1-3]。非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)是肺癌中最常见的组织学类型，占85%左右[4]。肺癌患者在确诊时往往已处于晚期，失去手术机会，虽然少数患者可使用靶向药物提高生存，改善生活质量，但大多数患者只能采取化疗，总生存率依然非常低，许多肺癌患者在癌症确诊后数月去世。所以，肺癌早期诊断势在必行。研究发现miRNAs与肺癌的类型、进展、患者生存率及预后评估等有密切联系[5]。miRNAs可作为致癌因子，也可作为肿瘤抑制因子，从而调控细胞的增殖、凋亡、侵袭及血管生成等。循环miRNAs作为一种新型的生物标志物，在肺癌的诊治，尤其是对NSCLC的早期诊治中将起到重大作用。

一、循环miRNAs的来源及特性

miRNAs是一类广泛存在于动植物及病毒中的，无开放阅读框架的一系列与基因表达调控相关的小分子非编码单链RNA[6]。目前发现在人类细胞中约有1 000多种miRNAs，只占蛋白编码基因的1%左右，但30%的基因表达却受其调控[7-8]。miRNA源于细胞核，大多数miRNA编码基因位于mRNA的内含子区域，少数位于DNA区域或mRNA编码基因的3′UTR。miRNA长度约为19～25nt，在3′端可以有1～2个碱基的长度变化。大部分miRNAs通过与靶基因miRNAs的3′端非转录区碱基配对的方式来执行对靶基因的切割或者翻译的抑制功能。其在人体从细胞到个体，从各个水平上影响人体的生长发育，参与包括肿瘤在内的多种疾病进程[9-10]。miRNA在正常组织和肿瘤组织中表达有显著差异，而且在不同肿瘤中有着特异的表达方式，以上这些特点为miRNA在肿瘤，尤其是在NSCLC中的诊断提供了一条新的途径，且已经证实了miRNA在包括NSCLC在内的恶性肿瘤中的作用[11]。

体液中的miRNAs已证实是一种新的生物标志物，可以反应机体生理条件的改变。研究发现miRNAs在许多组织中都有非常好的稳定性，这些小分子可在循环系统及其它体液中检测及测量。Lawrie等[12]首次提出循环miRNAs有作为非侵入性的生物标志物应用于诊断弥漫性大B细胞淋巴瘤的潜能。他们首次强调了miRNAs可在血清中确切检测，并证实了高水平的miR-21、miR-210及miR-155可用来区分弥漫性大B细胞淋巴瘤患者与健康个体。血浆miRNAs有显著的稳定性，内源性的活性核糖核酸酶不会被破坏[13]。这些研究证实了外周血血浆或血清中的肿瘤衍生miRNAs是诊断人类癌症的一种重要指标。进一步研究证实，在其他体液，如尿液、唾液、脑脊液、羊水中均存在miRNAs，而且可以测量[14]。miRNAs通过两种途径被释放入循环系统：①不耗能被动释放、在不同刺激下选择性分泌释放。它发生在组织破坏，细胞凋亡，转移或者炎症等病理条件下，但这不是循环miRNAs的主要释放方式[15]；②miRNAs主动分泌，与被动释放不同，它依赖ATP及适当温度，就像荷尔蒙和细胞因子释放，有或没有细胞刺激均可发生。

二、循环miRNAs与NSCLC

1. 循环miRNAs与NSCLC发病机制：目前关于循环miRNAs在NSCLC中的发病机制尚不完全明确。综合国内外研究发现，与NSCLC相关的miRNAs通过表达上调或下调，对细胞的增殖、迁移、凋亡及血管生成等起到调控作用，从而影响肿瘤的发生与发展。miRNA-143在NSCLC中低表达，而miRNA-143能抑制NSCLC细胞增殖及迁移，其机制可能与靶向调节IGF1R基因并抑制其蛋白的表达有关。Chen等[16]研究发现细胞周期素E2可以增强NSCLC细胞的增殖、侵袭力及转移能力，而miR-30d-5p直接以细胞周期素E2的3′-UTR为靶目标，促进细胞周期素E2下调，从而抑制NSCLC细胞的增殖、细胞周期及其活动性。Huang等[17]研究发现miR-181在NSCLC中表达下调，而miR-181是NSCLC、胶质母细胞瘤、垂体瘤、淋巴细胞白血病等的重要抑癌基因，miR-181通过直接调控Bcl-2的mRNA水平和蛋白水平，来实现抑癌作用。Zhao等[18]研究发现miR-24上调与NSCLC有关，且miR-24可通过调节核诱导凋亡因子1 (nuclear apoptosis-inducing factor 1，NAIF1)来发挥作用。Yang等[19]研究发现miR-15a在NSCLC中表达下调，而miR-15a可诱导癌细胞凋亡、抑制癌细胞转移，且miR-15a可通过调节BCL2L2水平发挥作用。

2. 循环miRNAs与NSCLC筛查：研究发现循环miRNAs在NSCLC与健康人群中的表达水平有显著差异，通过筛查特定组合循环miRNAs可以对NSCLC与健康人群进行区分，也可以与其它良性疾病进行鉴别。基于血浆可以进行24种miRNAs分类的研究正在进行，其今后可用于肺癌预测、诊断、预后评估，并且可以减少低剂量CT的假阳性率。因此，肺癌筛查的效率将会大大提高[20-21]。

研究发现miR-155、miR-197及miR-182在非NSCLC患者血浆中显著升高，这些miRNAs作为肺癌早期诊断的生物标志物具有81.33%的敏感性及86.76%的特异性。miR-146b、miR-221、let-7a、miR-155、miR-17-5p、miR-27a及miR-106a在非小细胞肺癌患者血清中表达显著减少，而miR-29c表达显著增多[22-23]。在吸烟人群中，miR-361-3p及miR-625-3p水平对于非小细胞肺癌的进展具有保护因素，定量血清中的这些miRNAs对非小细胞肺癌的诊断具有很大帮助[24]。Bianchi等[25]发现某些血清循环miRNAs对鉴定具有高风险早期无临床症状的肺癌患者具有重要意义。

与健康自愿者或被确诊的良性肺部疾病患者(包括肺结核、肺炎、慢性阻塞性肺疾病、间质性肺炎等)相比较，miR-205-5p、miR-205-3p及miR-21-3p在非小细胞肺癌患者血清中表达显著增高，且从非小细胞肺癌患者全血中提取的RNA中发现miR-22、miR-24、miR-34a有明显上调[26-27]。Sourvinou等[28]发现联合使用内源性miR-21、miR-16及外源性cel-miR-39可弥补miRNAs复原中的差异，及cDNA合成中的差异。用这种标准化程序，miR-21作为生物标志物，它能清楚分辨健康人与非小细胞肺癌患者。

3. 循环miRNAs与NSCLC分型、分期：循环miRNAs还可用于NSCLC的分型及分期，通过检测特定的循环miRNAs可以区分腺癌、鳞癌等。此外一些循环miRNAs还与肿瘤的分期有显著关系，研究发现miR-15a/16、miR-34a及miR-126 在NSCLC中明显下调，而miR-210却明显上调。miR-126下调与肺腺癌有显著关系，且miR-16、miR-34a、 miR-126及 miR-210 表达水平与Ⅰ/Ⅱ期NSCLC有显著关系，而miR-34a和miR-210与Ⅲ期NSCLC有显著关系[29]。

此外，Yang等[30]发现miR-148a、 miR-148b及miR-152在NSCLC中表达明显下调，而miR-21则表达上调，且miR-148b下调、miR-21上调与Ⅲ/Ⅳ期NSCLC有显著关系。miR-21、miR-126、miR-210及miR-486-5p在Ⅰ期非小细胞肺癌患者具有73.33%的敏感性及96.55%的特异性。miR-21、miR-126、miR-210及miR-486-5p诊断腺癌具有91.67%的敏感性，而在鳞癌中只有82.35%的敏感性[31]。Zhou等[32]研究发现miR-652、miR-660在腺癌及鳞癌患者组织中表达明显上调，且在联合检测miR-652、miR-660及细胞角蛋白21-1能提高NSCLC诊断效率，尤其是腺癌。Xu等[33]研究发现miR-1280在NSCLC中表达上调，且在肺腺癌中更为常见。相对于肺腺癌而言，miR-205-5p、miR-205-3p、miR-197在肺鳞癌中表达显著增多[34-35]。

张潍等[36]研究发现NSCLC患者肿瘤组织中miRNA-141表达水平明显升高、miRNA-145表达水平明显下降，而且其表达与临床分期、病理类型显著相关，miRNA-141在鳞癌患者肿瘤组织表达高于腺癌，miRNA-145在腺癌患者肿瘤组织表达低于鳞癌。

4. 循环miRNAs与NSCLC治疗疗效及预后评估：循环miRNAs可以作为NSCLC预后影响因素。与未转移的肺癌患者相比，已发生转移的肺癌患者血浆中miR-155、miR-197表达增高[37]。此外，Hu等[38]发现血清中miR-486、miR-30d、miR-1及 miR-499与总生存率有显著关联。非小细胞肺癌患者和健康对照者在血浆囊泡相关的miRNAs有明显不同：在非小细胞肺癌患者血浆囊泡中，let-7f及miR-30e-3p下调，且这些miRNAs的表达与预后不良有关联[39]。Yuxia等[40]研究发现，血清中的miR-125可能成为预测非小细胞肺癌患者总生存期的独立生物标志物。Bai等[41]研究发现miR-32下调与NSCLC有关，且miR-32下调多与进展期肿瘤及发生远处转移、低总生存期等有关。Ge等[42]研究发现miR-148b在NSCLC中下调，且miR-148b为NSCLC的抑癌基因，其表达水平越低，预后越差，总生存期越小。

循环miRNAs还可用于预测治疗疗效。miR-21在血浆和切除下来的肿瘤样本中具有相似的表达，且在以铂类为基础的化疗耐药患者中显著增加，miR-21表达增加与短无病生存期有关联[43]。miR-21及miR-10b在EGFR突变的非小细胞肺癌患者血浆中显著增高[44]。miR-21表达上调的患者总生存期较短，但是相对于miR-21低表达的患者来说，吉非替尼对他们具有更好的疗效。此外，miR-10b在进展期NSCLC中显著高表达。Franchina等[45]研究发现非小细胞肺癌患者全血中miR-22的高表达与培美曲塞无响应有关。Aushev等[46]研究发现血清中miR-205、miR-19a、miR-19b、miR-30b及miR-20a在手术切除鳞癌后表达下调。

三、循环miRNAs在NSCLC临床应用所面临的挑战

为成功使用循环miRNAs作为NSCLC生物标志物还需克服许多挑战。首先，从体液中获取的RNA量非常少，常规检测方法难以凑效；第二，必须避免细胞污染和溶血反应；第三，体液中含有逆转录和聚合酶抑制剂。这些因素被认为是循环miRNAs从血浆或血清中分离和定量检测的障碍。

血液中稳定的循环miRNAs不仅可以作为癌症疾病的诊断筛查工具，同时也可以作为疗效判定、预后评估等的一个极其重要的新型生物标志物。由于循环miRNAs良好的特异性及敏感性，利用特定miRNAs组合，可以无创区分健康人群及癌症患者，还可以对癌性疾病进行分期、分型以及耐药监测等。尽管如此，从目前技术水平及可适用性来看，仍然有许多限制需要解决。需要更多研究来发现最好的miRNAs诊治标准，并改进检测技术，并且为不同肿瘤亚型、不同分期、疗效及预后等确立不同的miRNAs谱。这样，miRNAs作为一种标志物在癌症的诊治中才能发挥其真正的作用。

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(本文编辑：黄红稷)

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10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.03.035

国家自然科学基金资助项目(81070028)

710032 西安，第四军医大学西京医院呼吸科

李志奎，Email: lizhikui@fmmu.edu.cn

R563，R734.2

A

2016-04-21)