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胰腺癌中miRNA的功能及临床研究进展

2023-07-29朱鹏彭明珠吴莉莉

国际医药卫生导报 2023年13期
关键词:胰腺癌靶向特异性

朱鹏 彭明珠 吴莉莉

遂宁市第一人民医院消化内科,遂宁 629000

胰腺癌是临床上十分常见的消化系统恶性肿瘤,由于其存在早期诊断率低、手术切除率低及药物有效率低的特点,大量胰腺癌患者在确诊时已处于病程中晚期,临床病死率极高[1]。虽然近年来,恶性肿瘤的治疗方法有了巨大进展,但是胰腺癌的发病率及致死率仍呈现逐年增高趋势,2020 年全球约有46 万例患者因胰腺癌病死,约占恶性肿瘤相关病死的4.7%,接近一半的新发胰腺癌患者在亚太地区,导致了十分严重的卫生及公共负担[2-3]。胰腺癌恶性程度高,侵袭及转移能力强,临床进展迅速,其具体致病及进展的相关机制十分复杂,目前,仍未得到完全阐明。微RNA(microRNA,miRNA)属于无编码功能的单链小RNA,通常包含21~23 个核苷酸,其广泛存在于人体中,能够直接结合到靶基因的3’-非编码区(3’-UTRs),从而抑制靶基因转录来实现对机体各类病理生理过程的调控[4]。现有的研究证据显示,胰腺癌患者存在特异性miRNA 表达异常,而且这些异常表达的miRNA 可能在胰腺癌的致病及进展中发挥着重要的调控作用[5]。同时,miRNA 作为无创生物学标志物,检测较为方便,其用于包括胰腺癌在内的多类实体恶性肿瘤的诊断及评估均显示了潜在的应用价值,在这方面也积累了大量研究证据[6]。目前,临床也在尝试开发基于特异性miRNA 针对胰腺癌的治疗药物,取得了一些研究进展[7]。因此,本文针对miRNA 在胰腺癌中致病机制及临床诊疗价值的相关研究进展进行了简要综述,以求为临床提供参考。

miRNA参与对胰腺癌致病及进展的调控

类似其他实体恶性肿瘤,胰腺癌的致病机制十分复杂,目前,认为遗传、慢性炎症、酒精损害、环境等多方面因素参与了胰腺癌的致病。特异性miRNA 在胰腺癌致病及进展中的调节作用也得到了大量研究数据的支持。一方面,特异性miRNA 参与了对胰腺癌肿瘤细胞的分化及增殖的调节。Wang等[8]的研究发现,胰腺癌模型细胞(BxPC-3细胞)及胰腺癌患者原位癌组织中的miRNA-125b 表达存在显著升高,且其升高程度与肿瘤细胞的异型性及增殖程度存在相关性。此外,荧光素酶分析也显示,miRNA-125b 能够靶向抑制硫氧还蛋白互作蛋白(TXNIP)基因的表达,该基因编码的功能蛋白TXNIP 参与了调节胰腺细胞中的氧化应激反应及细胞增殖。Wang 和Gao[9]的研究发现,在胰腺癌患者肿瘤组织及模型细胞中存在miRNA-155-5p 表达的显著升高,且升高的miRNA-155-5p 能够靶向抑制E26 转化特异性同源因子(EHF)的表达,从而激活蛋白激酶B(Akt)∕核因子-κB(NF-κB)信号通路,来促进胰腺癌肿瘤细胞增殖,并增强肿瘤细胞逃避机体固有免疫攻击的能力,从而在胰腺癌的发生及进展中发挥重要调节功能。Tian 等[10]的研究发现,胰腺癌模型细胞的miRNA-107 表达存在显著升高,而且miRNA-107 表达升高的胰腺癌患者临床预后更差。功能分析显示,miRNA-107 能够靶向结合到转化生长因子β受体3(TGFBR3)基因的3’-UTRs,从而抑制TGFBR3的表达。TGFBR3 是转化生长因子-β(TGF-β)相关信号通路的主要受体之一,也是发现数量最多的TGF-β受体,参与了包括细胞生长、细胞凋亡等重要的细胞功能的调控,且在胰腺癌患者的肿瘤细胞生长中有重要调控功能,而升高的miRNA-107则能够通过上述途径促进肿瘤细胞的增殖。

另一方面,侵袭和转移是恶性肿瘤的重要特征,也是导致恶性肿瘤患者病死的最重要原因之一。胰腺癌患者可在出现肿瘤的早期即发生癌细胞的远处转移,而且其早期侵袭及转移的机制也十分复杂,其中上皮细胞-间充质细胞转换(EMT)是影响恶性肿瘤细胞侵袭能力的最重要调控机制[11]。特异性miRNA 在胰腺癌相关的侵袭及转移中也发挥着重要的调控作用,Gu 和Yuan[12]发现,在胰腺癌原位癌组织中miRNA-10a 的表达显著升高,而miRNA-10a 的靶向调控基因WWC2 及其编码的WWC2 蛋白表达则显著降低。此外,在胰腺癌细胞模型中的研究发现,miRNA-10a可以通过抑制WWC2 及下游的Hippo 信号通路的表达来促进肿瘤细胞的EMT,从而增强胰腺癌的侵袭能力。研究者同时也在动物模型(肿瘤移植小鼠)中对上述结果进行了验证。Kang 等[13]的研究也显示,与匹配的癌旁正常组织相比,胰腺癌组织中miRNA-18a 的表达显著升高。基于模型细胞(PANC-1 细胞)的机制分析显示,miRNA-181a 可以通过结合到靶基因的方式来直接抑制Raf 激酶抑制蛋白(RKIP)的表达,从而增强肿瘤细胞的EMT 及侵袭能力。Xue 等[14]的研究发现,胰腺癌原位癌组织及模型细胞中的miRNA-1252-5p 表达存在显著降低,且低miRNA-1252-5p表达的胰腺癌患者肿瘤体积更大,进展更快,基于细胞及动物模型研究发现,升高miRNA-1252-5p 能够抑制肿瘤组织增殖、分化及侵袭。miRNA-1252-5p 的靶标调控基因为NEDD9,同时,NEDD9 编码的NEDD9 蛋白属于黏附对接分子的一类,其能够介导信号转导途径的蛋白质-蛋白质相互作用,在细胞附着、迁移和侵袭以及细胞凋亡和细胞周期中起着重要的调控信号复合物的作用,尤其是在肿瘤细胞的侵袭和转移中发挥调控作用。

miRNA用于胰腺癌的临床诊断及预后

对胰腺癌的早期诊断有助于早期干预治疗,尤其是早期手术完全切除的胰腺癌患者临床总体预后更好,生活质量更高。目前常用的无创生物学指标主要是糖类抗原19-9(CA19-9),但其诊断灵敏度及特异度仍不高,临床上也一直在寻找更为准确的无创指标来改进对胰腺癌的早期诊断[15]。基于胰腺癌中特异性miRNA 的表达异常,学者也尝试使用miRNA 来作为胰腺癌临床及预后的指标[16]。随着分子生物学技术的发展,miRNA的检测也十分简便,作为胰腺癌的无创诊断评估指标有着潜在的巨大价值,多项研究也对此进行了分析探讨,积累了较为丰富的循证医学证据[17]。

特异性miRNA 可作为胰腺癌诊断的无创指标。Ishige等[18]的研究显示,胰腺癌患者血清及尿液中的miRNA-1246表达明显高于健康对照组,且血清与尿液中的miRNA-1246 表达具有显著正相关(r=0.34);用于诊断胰腺癌时,血清miRNA-1246 的曲线下面积(AUC)为0.87(灵敏度为92.3%,特异度为73.3%),尿液miRNA-1246 的AUC 为0.90(灵敏度为90.2%,特异度为83.3%)。上述结果显示了miRNA-1246可作为胰腺癌临床诊断的潜在标志物。此外,使用多个miRNA 构建联合诊断模型用于诊断胰腺癌也具有较高的临床价值,如Peng 等[19]完成的最新meta 分析纳入了46 项临床研究,包含4 326 例胰腺癌患者及4 277 名对照,使用外周循环miRNA 来诊断胰腺癌患者的总体灵敏度、特异度及AUC 分别为0.79、0.77 及0.85,在联合其他指标应用时,miRNA 和CA19-9 联合可使灵敏度、特异度和AUC 分别提高至0.84、0.91 和0.94,此外,miRNA 用于诊断早期胰腺癌的AUC也可达到0.81。此项研究结果显示了特异性miRNA 用于胰腺癌临床诊断的重要价值。Guo等[20]也构建了包含miRNA-95-3p 和miRNA-26b-5p 的联合模型,在用于区别诊断胰腺癌与慢性胰腺炎时,AUC 可达0.946,诊断灵敏度为84.1%,特异度为96.6%。当该模型与血清CA19-9 联合使用时,灵敏度可达96.5%,特异度则为96.4%。Lee 等[21]构建了包含miRNA-155-5p、miRNA-4284、miRNA-346、miRNA-7145-5p、miRNA-5100、miRNA-661、miRNA-22-3p、miRNA-4486 及miRNA-4703-5p 的联合模型,使用模型诊断胰腺癌的AUC 高达0.98。上述结果显示联合模型的诊断效能优于单个miRNA,但上述研究也存在不足之处,如模型较为复杂,且需要检测的指标过多可能增加检测成本,而且不便于重复进行。因此,通过积累更多的循证医学研究证据来探索更为准确及简便的miRNA 诊断模型也是将来研究的重要方向。

研究显示,特异性miRNA 在用于胰腺癌患者的临床预后方面也有重要价值。Zhao 等[22]完成的meta 分析纳入了57项研究,包含5 445例胰腺癌患者,分析了15种miRNA表达水平与胰腺癌患者总体生存率(OS)之间的关系,结果显示 ,miRNA-21(HR=2.61)、miRNA-451a(HR=2.23)、miRNA-1290 (HR=1.43) 、 miRNA-10b (HR=1.73) 、miRNA-17-5p(HR=1.91)、miRNA-21(HR=1.90)、miRNA-23a(HR=2.18)、miRNA-155(HR=2.22)、miRNA-203(HR=1.65)、miRNA-221(HR=1.72)及miRNA-222(HR=1.72)表达升高的胰腺癌患者OS 显著降低,同时低miRNA-29c(HR=1.39)、miRNA-126(HR=1.55)及miRNA-218(HR=2.62)表达的胰腺癌患者OS 也存在显著降低。基于上述研究数据,研究者认为,上述特异性miRNA 在用于胰腺癌患者预后方面具有潜在的应用价值。Li 等[23]研究发现,胰腺癌患者的miRNA-190b 表达程度升高与低TNM 分期呈正相关,而miRNA-190b 的靶向调控基因-肌细胞增强因子2C(MEF2C)的表达则与TNM 分期呈负相关,高miRNA-190b表达的胰腺癌患者OS 更低,总体预后更差。Sebastian 等[24]研究共纳入了183 例胰腺癌患者,分析了基于miRNA-181b∕d 及miRNA-575 组合的联合评分模型(RS=-1.8142×miRNA-181b∕d-5p-0.1856×miRNA-575)的预后价值,多因素分析显示,RS 评分升高与更高的胰腺癌局部复发率(LRR)(HR=1.34)和更低的OS(HR=2.89)相关,提示联合模型用于胰腺癌临床预后具有较好的价值。van der Sijde等[25]完成的多中心研究显示,预后不佳的接受FOLFIRINOX 治疗的胰腺癌患者基线血清miRNA-373-3p及miRNA-194-5p 表达更高,基于多因素回归分析显示,miRNA-373-3p(OR=3.99)及miRNA-194-5p(OR=0.91)均是预测早期肿瘤进展的独立因素,提示了特异性miRNA 用于接受FOLFIRINOX 方案治疗的胰腺癌患者预后也具有一定的临床价值。

miRNA用于胰腺癌的临床治疗

由于胰腺癌通常起病隐匿,患者在确诊时多处于恶性肿瘤中晚期,丧失了手术机会,且现有的药物疗效仍不够理想,导致胰腺癌患者的总体预后不佳,5年OS低于10%。临床上也一直在探索更为安全有效的针对胰腺癌的药物,但仍未取得突破性的进展。特异性miRNA 在胰腺癌的致病及进展中发挥着重要的调控作用,因此学者也尝试通过开发针对miRNA 作用靶点的抗肿瘤药物,甚至是直接使用特异性miRNA 作为药物来治疗胰腺癌,这方面取得了一些进展[26]。然而,由于药物疗效及安全性的不确定,基于miRNA的治疗方法目前仍只停留在细胞及动物模型层面,距离临床实际应用还有较大的距离。

特异性miRNA 可作为药物直接治疗胰腺癌。Fu 等[27]研究发现,胰腺癌中的miRNA-203-3p 表达显著降低,在胰腺癌模型细胞培养系中加入miRNA-203-3p 微粒则可以抑制肿瘤细胞的增殖及侵袭,同时,增强肿瘤细胞的凋亡作用。miRNA-203-3p 主要通过靶向结合到成纤维细胞生长因子2的3’-UTR 抑制FGF2的表达,而FGF2是恶性肿瘤新生血管形成的重要调节因子。Lei等[28]的研究结果显示,胰腺癌原位癌组织及外周循环中的miRNA-7515 表达均存在显著下降,且下降程度与不良预后存在相关。体外实验显示,增强miRNA-7515 表达可抑制胰腺癌的增殖及侵袭,其主要通过靶向抑制胰岛素样生长因子(IGF-1)表达,从而抑制Ras∕Raf∕MEK∕ERK 信号通路的激活来实现上述功能作用。Liu 等[29]的研究发现,胰腺癌原位癌组织中的miRNA-204-3p表达显著降低,且低水平miRNA-204-3p是患者的淋巴转移、远处转移及不良预后的独立危险因素。miRNA-204-3p可以通过靶向结合到甘露糖基糖蛋白N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(MGAT1)基因的3′-UTR,从而抑制其表达,而MGAT1 是启动合成复杂型N-连接型聚糖的关键酶,是调节胰腺癌增殖及转移的重要调节因子。Zhang等[30]研究发现,胰腺癌患者肿瘤组织中的miRNA-489-3p 表达显著降低,基于模型细胞的功能实验显示,miRNA-489-3p可以影响肿瘤细胞的糖代谢,从而抑制胰腺癌的增殖及侵袭。miRNA-489-3p 的上述功能主要是通过靶向调节乳酸脱氢酶A(LDHA)及丙酮酸激酶M 型(PKM)的表达来实现,而LDHA 及PKM 均是肿瘤细胞糖代谢的重要调控蛋白。Wang 等[31]的研究也显示,胰腺癌细胞中miRNA-361 的表达存在降低,而通过在胰腺癌模型细胞系中加入miRNA-361 微粒,可以增强胰腺癌肿瘤细胞的凋亡。荧光素酶分析显示,miRNA-361 可靶向结合到丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)∕c-Jun 氨基末端激酶(JNK)的3’-UTR,从而抑制该基因的表达,实现上述抗肿瘤功能。

对化疗药物耐药也是导致胰腺癌治疗效果不佳的重要原因,而特异性miRNA 在胰腺癌耐药中发挥调控作用,可作为改善胰腺癌耐药的治疗方法。Pan等[32]研究发现,对吉西他滨耐药的胰腺癌患者存在外周血miRNA-34a 表达降低,体外实验显示,升高miRNA-34a 的表达可以提高模型细胞对吉西他滨的敏感性,miRNA-34a 可以直接调控Notch-1 基因(编码的Notch-1 蛋白是MET 的上游信号蛋白)的表达,从而达到抑制胰腺癌的EMT 目的,结果也提示了miRNA-34a 可用于吉西他滨治疗的辅助药物。Shopit等[33]也发现,对吉西他滨耐药的胰腺癌肿瘤细胞中miRNA-421 的表达存在降低,增强miRNA-421 的表达可以抑制SPINK1基因(编码的丝氨酸蛋白酶抑制剂Kazal 1型蛋白是细胞凋亡的重要调节蛋白)表达,从而增强胰腺癌的细胞凋亡作用,增强胰腺癌细胞对吉西他滨治疗的敏感度。

问题及展望

综上所述,特异性miRNA 在胰腺癌的致病中发挥着重要的调节作用,且作为无创生物学指标,miRNA在胰腺癌的诊断及预后中有重要临床价值,也得到了研究数据的证实。目前,基于特异性miRNA 的胰腺癌治疗方法仍停留在基础研究层面,但也显示了十分积极的结果,为开发更为有效的胰腺癌治疗药物提供了重要参考。随着对胰腺癌中miRNA功能的更深入探索研究,相信未来在胰腺癌的诊断、预后及治疗中,能更广泛地拓展miRNA 的作用,使更多的胰腺癌患者从中获益。

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