谢海龙，陈艳华

(南华大学 1.衡阳医学院肿瘤研究所 肿瘤细胞与分子病理学湖南省重点实验室，2.附属第二医院肿瘤内科，湖南省衡阳市 421001)

肿瘤是在机体自身遗传因素和外界致瘤因素共同作用下形成的。首先局部组织由于细胞基因表达失调形成生长不受控制的异常增生，并进一步转化后形成恶性肿瘤破坏组织、器官的结构和功能，引起坏死、出血及感染等，最终通过血液及淋巴系统转移形成转移灶，导致多脏器的损害，严重危害身体健康。肿瘤产生的原因十分复杂，全面系统地阐明肿瘤发生发展的分子机制将有助于生物医药研究工作者以及临床专家找到肿瘤形成过程中的关键节点，为肿瘤的治疗提供理论基础和更为有效的靶点。

1 肿瘤形成的一般过程

从单个基因突变到肿瘤形成需要经历一系列的过程，一般认为某些基因突变是肿瘤的起始。使细胞产生肿瘤的诱变剂称为引发剂(initiators)，在引发剂及宿主自身遗传改变的作用下引起某些基因发生永久改变，并且这些改变会随着细胞分裂而传递到子代细胞中[1]。转化后的细胞以不受控制的方式增长，在此过程中，基因表型发生更多变化使细胞和组织变得无序。随着转化细胞的增多，一些细胞发生“去分化”，具备了干细胞的生物学特性，被称为肿瘤干细胞[2]。随着肿瘤细胞的生长速率和迁移速率的增加，肿瘤在不断生长的过程中细胞间的连接减少并变得更为松散。伴随着浸润深度的增加，肿瘤细胞逐渐突破基底层，侵入淋巴管及血管进入淋巴循环和血液循环到达远处器官，在血管生成的作用下形成了新的肿瘤，实现了肿瘤转移[3]。在分子水平上，脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)、核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)以及蛋白等众多生物大分子均参与其中。如低密度脂蛋白受体相关蛋白11(low density lipoprotein receptor-related protein 11,LRP11)在宫颈癌组织中高表达且与人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染相关，其过表达可促进宫颈癌细胞增殖和侵袭[4]。在细胞水平上，细胞识别、细胞凋亡和上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)在此过程中发挥重要作用。有研究表明，肌动蛋白样蛋白8(actin like 8,ACTL8)通过激活EMT过程促进子宫内膜癌细胞增殖及转移[5]。由此可见，肿瘤的发展是一个纷繁复杂的过程，深入阐明肿瘤发展的分子机制对肿瘤的预防和治疗具有重要意义。

2 miRNA在肿瘤发展、治疗及诊断中的作用

2.1 miRNA调节肿瘤发展进程的分子机制

小RNA(micro ribonucleic acid，miRNA)是一类19～25个核苷酸长度的内源性非编码单链RNA分子。它可以通过RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)结合到靶mRNA上，并与mRNA序列的3′非编码区配对结合，引导mRNA降解，抑制靶基因的表达。miRNA的主要功能是调节机体生长、发育、细胞分化。随着对肿瘤分子机制研究的深入，人们逐渐认识到miRNA参与肿瘤细胞增殖、分化以及细胞凋亡，对肿瘤的形成和发展具有重要作用[6]。刘倩峰等[7]对口腔鳞癌的研究表明，miR-365-3p在口腔鳞癌细胞中的高表达能下调CDK-10表达，抑制细胞增殖。尽管miRNA是通过抑制靶基因表达而发挥作用的，但是不同miRNA对肿瘤的作用不尽相同，根据其作用可以分为抑癌miRNA和致癌miRNA。研究人员对乳腺癌的研究发现，抑癌miRNA(miR-200c、miR-200b-3p和miR-300)的表达下调，而致癌miRNA(miR-103/107、miR-10b、miR-221/222和miR-21)表达上调，进而激活EMT过程促进乳腺癌的发展进程[8]。作为一种致癌miRNA，miR-21是众多癌症中研究最多的miRNA之一。最近的研究证实，在RAS转化的细胞中，miR-21和程序性细胞死亡蛋白4(programmed cell death protein 4,Pdcd4)介导了一个新的自动调节环来控制AP-1的活性；在许多被miR-21下调的mRNA中存在一些编码细胞周期检查点调控因子，这表明miR-21在RAS诱导的致癌细胞增殖中发挥重要作用[9-10]。

2.2 miRNA在肿瘤治疗中的应用探索

miRNA可通过调节靶基因表达影响肿瘤发展进程，这一特性也促进了miRNA在肿瘤治疗领域中的研究。miRNA一般在治疗方面分为miRNA模拟物和miRNA拮抗剂两类[11]。miRNA模拟物是以化学合成的方式模拟内源性miRNA的小片段RNA，以提升内源性miRNA的功能。研究表明，利用纳米生物可降解多聚物载体连接miR-26a和miR-122构建的载药系统能明显抑制肝癌细胞HepG2的增殖、迁移侵袭以及克隆形成能力，促进细胞凋亡并增强细胞对抗癌药物的化疗敏感性[12]。miR-101抑制髓细胞白血病因子-1(myeloid cell leukemia-1,Mcl-1)的表达不仅降低了肺癌细胞A549的增殖和迁移，并且促进肺癌细胞对ABT-737的化疗敏感性[13]。虽然miRNA在肿瘤治疗中展示出良好的应用前景，但是，将miRNA模拟物和抑制剂输送到特定的靶器官仍然是一个治疗上的挑战。令人振奋的是，一种基于脂质体的miR-34模拟物(MRX34)是首个进入晚期肝癌患者Ⅰ期临床试验的癌症靶向miRNA药物；另外，使用EnGeneIC Delivery Vehicle包装的miR-16 miRNA模拟物纳米颗粒通过靶向EGFR表达的癌细胞也作为复发性恶性胸膜间皮瘤和非小细胞肺癌患者二线或三线治疗药物进入了Ⅰ期试验中[14]。随着靶向载药系统发展，笔者相信miRNA做为一种新兴的抗肿瘤药物具有广阔的应用前景。

2.3 循环miRNA在肿瘤诊断中具有广阔的应用前景

肿瘤标志物的研究是肿瘤学研究的重点之一。寻找特异性好、灵敏度高的肿瘤标志物不仅对肿瘤的早期诊断具有重要意义，而且能延长患者生存时间。体液中DNA、RNA、蛋白质等生物大分子物质是肿瘤标志物的来源。例如：血清降钙素原(serum procalcitonin,PCT)表达水平可以用于肺腺癌化疗后肿瘤转移复发风险的预测[15]。程序性死亡配体-1(programmed death ligand-1,PD-L1)在非小细胞癌组织中表达上调，与非小细胞癌发生、不良预后相关[16]。在血清、唾液以及尿液等体液中也有miRNA的存在，这种miRNA被称为循环miRNA，循环miRNA的来源主要有3种：①破裂的细胞或受损的组织被动释放；②经由外泌体主动分泌；③不被外泌体包裹，而是与RNA结合蛋白结合被分泌[17]。有研究显示,循环miRNA可作为肿瘤标志物用于肿瘤的早期检测。结直肠癌患者血清中miR-21-5p和miR-29-3p，肝癌患者血清中miR-122-5p和miR-223-3p，胰腺癌患者血清中miR-22-3p和miR-196a-5p等均显示异常表达，对这些miRNA进一步的评估后发现，血清miRNA有望成为十分有潜力的肿瘤标志物[18]。血浆中7个miRNA(miR-103a-3p、miR-127-3p、miR-151a-5p、miR-17-5p、miR-181a-5p、miR-18a-5p以及miR-18b-5p)的表达监测在结直肠癌的诊断中显示出较高的诊断价值[19]。此外，循环miRNA检测技术的发展也进一步促进了miRNA在肿瘤诊断中的应用。研究者利用短荧光DNA探针与其目标miRNA结合的方式定量分析前列腺癌病人血清中生物标志物miR-141的表达，为前列腺癌的诊断提供帮助[20]。

3 数据库在肿瘤分子机制研究中的应用

随着人类基因组计划的完成，生命科学的研究从此进入大数据时代。基因组、蛋白质组等组学的研究为研究者们提供了海量的数据信息，而数据库也因此孕育而生。数据库的出现无疑为研究者节约大量的时间和费用，全世界的研究人员都可以利用数据库获得已公开的基因表达、RNA测序以及蛋白表达等相关信息，使得研究者们可以在前人工作的基础上进一步寻找自己感兴趣的基因或蛋白，缩小筛选范围。目前，常用的数据库包括TCGA数据库(The Cancer Genome Atlas，TCGA)、GEO数据库(Gene Expression Omnibus Database，GEO)和Oncomine数据库。TCGA数据库是一个癌症基因组计划的标志，它不仅包括了33种癌症及正常样本数据，而且涵盖多组学数据，包括基因表达数据、miRNA表达数据、拷贝数变异、DNA甲基化等。GEO数据库是由美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information Search database，NCBI)建立的基因表达数据库，涵盖基因芯片、二代测序以及其他高通量测序数据。多数据库的联合使用可以进一步地确定miRNA有效靶点和作用网络。Oncomine数据库是目前世界上最大的癌基因芯片数据库和综合数据挖掘平台之一，它整合了GEO、TCGA和已公开的RNA和DNA测序数据，能够帮助研究者进一步筛选靶基因，或预测表型。有研究者对TCGA、GEO、TIMER数据库的相关数据分析发现，TRIM44在结肠癌患者中有明显的差异表达并与不良预后相关，TRIM44可通过作用于M0和M2细胞影响CCL2表达通路，影响结肠癌的发生和发展[21]。冯嵩崴等[22]利用SEER数据库对3 968例行满意减瘤术者，采用时间依赖的COX回归分析筛选独立预后因素，并建立预测模型，LODDS分级是行满意减瘤术后卵巢癌患者的独立预后因素，LODDS分级的列线图在预测患者生存率方面更具优势。Shi等[23]利用TCGA数据库中胰腺癌患者RNA-seq数据筛选与预后相关的标志物，结果显示，基于5种miRNA(hsa-miR-203、hsa-miR-424、hsa-miR-1266、hsa-miR-1293以及hsa-miR-4772)构建的指标能够有效地预测胰腺癌患者生存期，并可作为胰腺癌患者预后评估的指标。因此，有效利用数据库中的相关数据有助于研究者从复杂的基因网络中找到与疾病相关的基因及潜在的调控方式。

4 结语与展望

综上所述，肿瘤的发生和发展历经复杂而漫长的过程，其分子机制目前尚不完全清楚。miRNA作为一种基因负调控的小分子RNA其作用越来越引人关注。大量的研究表明，诱导miRNA的表达可以通过抑制特定靶基因表达进而降低肿瘤细胞的增殖、迁移能力，延长个体生存期。基于这一特性，miRNA在抗肿瘤治疗方面也展示出广阔的前景。化学合成miRNA类似物以及以miRNA为核心的纳米载药系统在动物模型试验中显示出较好的抗肿瘤效果。另一方面，利用血清等体液样本检测循环miRNA也在肿瘤早期诊断及预后评估方面显示出较好的应用前景。随着miRNA研究的深入，它在临床领域中的应用也将更加广泛。数据库的出现为肿瘤研究提供了很大的便利，多组数据库的联合使用可以有效的筛选与肿瘤相关的异常表达基因，结合数据库及软件预测可以进一步预测对靶基因具有调控作用的miRNA，极大地缩小了筛选范围。这不仅为研究者节约了大量的时间和费用而且有助于研究人员寻找肿瘤的关键节点，推动肿瘤的分子机制研究。