張艷敏，崔乃強(qiáng)，張淑坤

MicroRNA與胰腺癌關(guān)系研究進(jìn)展

張艷敏1，崔乃強(qiáng)2，張淑坤2

胰腺癌；microRNA；診斷

胰腺癌因其起病隱匿、早期診斷難、手術(shù)切除困難、放化療不敏感以及預(yù)后差、死亡率高等原因，成為危害最大的惡性腫瘤之一，其相關(guān)的分子機(jī)制的研究具有重要臨床意義。microRNA(miRNA)是一類單鏈非編碼RNA分子，是與腫瘤發(fā)生發(fā)展有關(guān)的新的調(diào)節(jié)分子家族之一。miRNA不編碼蛋白，具有高度的保守性、時(shí)序性和組織特異性，通過與靶mRNA的3'端非編碼區(qū)（3'-untranslational region,UTR）結(jié)合，降解或者抑制mRNA的翻譯導(dǎo)致靶基因的轉(zhuǎn)錄后沉默，從而參與靶基因功能的調(diào)節(jié)。近年來，miRNA在腫瘤發(fā)生機(jī)制中的研究呈增多趨勢(shì)，包括血液源性腫瘤和實(shí)體腫瘤[1]，其中miRNA在胰腺癌中的上調(diào)與下調(diào)與胰腺癌的生物學(xué)特性存在密切關(guān)系，現(xiàn)就miRNA在胰腺癌中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 胰腺癌研究現(xiàn)狀

因胰腺癌病變不易早期發(fā)現(xiàn)，手術(shù)困難，且對(duì)放療、化療均不敏感，該腫瘤被認(rèn)為是目前已知的惡性度最高的腫瘤之一，預(yù)后極差。近年來胰腺癌發(fā)病率在國內(nèi)外均呈持續(xù)上升趨勢(shì)。在我國，特別是在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，胰腺癌的發(fā)病率已與西方國家持平[2]。在世界范圍內(nèi)居腫瘤死因的第4位[3]，是所有消化系統(tǒng)腫瘤中第2位最常見的惡性腫瘤，在國內(nèi)胰腺癌已躍居全身腫瘤第7位。其臨床癥狀多不典型，大多數(shù)胰腺癌患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已處于進(jìn)展期，其5年生存率小于10%，超過95%的患者死于病理診斷后的5年內(nèi)。因此早期診斷胰腺癌和早期手術(shù)治療可以顯著提高患者的生存率、明顯改善預(yù)后。因腫瘤是基因的疾病，腫瘤的發(fā)生先有基因的異常，故對(duì)胰腺癌發(fā)生過程中基因變化的研究有助于胰腺癌的早期發(fā)現(xiàn)和早期治療，從而提高生存率。隨著免疫和分子生物學(xué)在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移機(jī)制研究的不斷深入，為胰腺癌的治療提供了新的治療希望，不少免疫治療已進(jìn)入臨床I、Ⅱ期試驗(yàn)[4]。人們?cè)谘芯恐胁粩喟l(fā)現(xiàn)新的癌基因參與胰腺癌的發(fā)生和發(fā)展，同時(shí)還尋求置換有正常功能的基因或增補(bǔ)缺陷基因的方法來治療胰腺癌。雖然這些措施尚處于實(shí)驗(yàn)階段，可以預(yù)見基因治療胰腺癌的前景看好，它將成為一種治療有效和安全的新途徑。隨著分子生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展，胰腺癌相關(guān)基因的研究不斷取得進(jìn)展，在這一領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)研究成為新的熱點(diǎn)。分子生物學(xué)的基本理論認(rèn)為，腫瘤的發(fā)生過程同時(shí)也是腫瘤相關(guān)基因異常變化的過程。在腫瘤發(fā)病的分子模式中，既包括癌基因及其受體的活化，也包括抑癌基因的滅活和丟失。胰腺癌的分子發(fā)病機(jī)制，也符合這種模式。相關(guān)的基因通過不同的和共同的信號(hào)途徑改變細(xì)胞的生物學(xué)特性如凋亡、分化等，對(duì)胰腺癌的發(fā)生發(fā)展發(fā)生影響。這些基因和信號(hào)途徑已經(jīng)得到整理歸納和發(fā)布。為相關(guān)分子生物學(xué)的進(jìn)一步深入研究提供了基礎(chǔ)和線索。

具體在胰腺癌的相關(guān)研究中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在胰腺癌的發(fā)生中起重要作用的一些蛋白和基因，如CA-199等蛋白合成的增加，部分原癌基因和抑癌基因如P53、K-ras、CDKNZA、Smad2/4的改變等，但這些分子標(biāo)志物在單獨(dú)應(yīng)用時(shí)，其診療效果均不理想，并存在著許多問題：(1)是否有更多其他的基因參與胰腺癌的發(fā)生發(fā)展；(2)基因技術(shù)尚不完善；(3)基因治療的靶向性尚不夠明確；(4)臨床試驗(yàn)有限等。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，一類新的基因miRNA的發(fā)現(xiàn)，為腫瘤相關(guān)基因的系統(tǒng)研究提供了重大突破。

2 microRNA概述

miRNA是一類廣泛分布的非編碼小RNA，占動(dòng)物基因組總量的1%左右[5]，它們?cè)诙嗉?xì)胞生物中的表達(dá)不僅有時(shí)間和空間的特異性，而且具有組織和細(xì)胞特異性，并且在生物的進(jìn)化中是高度保守的，它們對(duì)動(dòng)植物發(fā)育中多數(shù)基因的表達(dá)起重要的調(diào)控作用[6]。最初miRNAs定義可從表達(dá)和生物學(xué)產(chǎn)生兩個(gè)方面按以下標(biāo)準(zhǔn)界定[7]：⑴成熟的miRNA有約22個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)錄本，且產(chǎn)物可通過RNA印跡檢測(cè)到；⑵成熟的miRNA來源于具有特定二級(jí)結(jié)構(gòu)如莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體，而siRNAs卻來源于長(zhǎng)的雙鏈RNAs；⑶成熟的miRNA由Dicer酶加工，在Dicer酶缺陷型的個(gè)體中，會(huì)檢測(cè)到miRNA前體的累積；⑷另外一個(gè)可選但不常被使用的標(biāo)準(zhǔn)是，成熟的miRNA序列以及通過其預(yù)測(cè)的發(fā)卡結(jié)構(gòu)應(yīng)該在不同物種間保守。一個(gè)理論上的miRNA應(yīng)滿足以上所有標(biāo)準(zhǔn)，雖然實(shí)際中存在一些例外，但它起碼要滿足前兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)[8]。

3 microRNA與胰腺癌的關(guān)系

Croce研究小組2004年6月在美國科學(xué)院學(xué)報(bào)上第1次提出了miRNA組(miRNome)的概念，即：?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞內(nèi)全部miRNA的集合(the full complement of miRNAs in a cell)[9]，其可以在確定腫瘤的組織來源和定性等方面發(fā)揮作用。但這種分子標(biāo)簽應(yīng)該以大樣本并結(jié)合臨床-病理分析結(jié)果才能最終確定。

3.1 microRNA在胰腺癌中的異常表達(dá) miRNA參與細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，其在癌組織中和正常組織中的表達(dá)存在明顯差異。目前將miRNA在腫瘤中的作用被歸類到癌基因或抑癌基因家族中。作為抑癌基因是通過抑制癌基因方式實(shí)現(xiàn)的，作為癌基因則是通過抑制抑癌基因?qū)崿F(xiàn)的。一般認(rèn)為，在腫瘤細(xì)胞中呈上調(diào)表達(dá)的miRNA為癌基因，它們通過抑制抑癌基因或控制細(xì)胞分化或凋亡的基因而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展，如Bloomston等[10]應(yīng)用miRNA芯片和Real-time PCR技術(shù)，在8個(gè)胰腺癌組織和良性胰腺組織中發(fā)現(xiàn)7個(gè)miRNA（miR-21，miR-221，miR-222，miR-181a，miR-181b，miR-181d，miR-155）在胰腺癌組織中上調(diào)。此外，Volinia等[11]通過miRnome分析了包括胰腺腫瘤在內(nèi)的大宗病例后發(fā)現(xiàn),一些在腫瘤中高水平表達(dá)的miRNA，如miR-17-5p、miR-20a、miR-21、miR-92、miR-106a和miR-155等。

miRNA在胰腺癌表達(dá)也有下調(diào)的，提示其為一些抑癌基因,如miR-34在胰腺癌細(xì)胞株中的表達(dá)是下降的。Chang等[12]研究發(fā)現(xiàn)2個(gè)未轉(zhuǎn)化胰腺導(dǎo)管細(xì)胞系（HPNE和HPDE）中miR-34a呈高表達(dá)，提示在胰腺導(dǎo)管細(xì)胞中miR-34a是正常表達(dá)的，而與HPNE和HPDE相比，所有的15個(gè)胰腺癌細(xì)胞株中miR-34a表達(dá)至少降低2倍以上，有11個(gè)細(xì)胞株中miR-34a表達(dá)甚至降低10倍以上或缺失。另外Ji等[13]和Lodygin等[14]研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌細(xì)胞株MiaPaCa-2和Bxpc-3中miR-34的表達(dá)水平極低。Yoshimasa等[15]發(fā)現(xiàn)，miR-127在一些人原發(fā)性腫瘤中表達(dá)下調(diào)或缺失，而在正常細(xì)胞中表達(dá)正常，因而認(rèn)為其是一個(gè)潛在的抑癌基因。Gaur等[16]通過比較美國國家癌癥研究所(national cancer institute，NCI)的60種腫瘤細(xì)胞和正常組織中241種miRNA的表達(dá)水平后，發(fā)現(xiàn)大部分miRNA在腫瘤細(xì)胞中低表達(dá)，提示大部分miRNA可能是一些抑癌基因。其他下調(diào)的還有miR-200家族的miR-141和miR-200c等和let-7家族成員。

3.2 miRNA表達(dá)譜可用于鑒別胰腺癌和良性胰腺疾病 有研究認(rèn)為，miR-204主要表達(dá)于有胰島素分泌功能的胰島素瘤中。Ki-67是反應(yīng)腫瘤增殖的標(biāo)志物，在許多腫瘤的研究中顯示與預(yù)后有關(guān)。過度表達(dá)的miR-21與高Ki-67增殖指數(shù)和出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，因此提示miRNA改變與胰腺內(nèi)分泌腫瘤及腺瘤轉(zhuǎn)化及惡性腫瘤的進(jìn)展相關(guān)。Roldo等[17]篩查了12例非胰腺腫瘤組織和胰腺原發(fā)腫瘤(其中12例胰島素瘤，28例無功能的胰腺內(nèi)分泌腫瘤，4例腺癌)組織中miRNA的表達(dá)譜后，發(fā)現(xiàn)有一些共同的miRNA表達(dá)模式能夠區(qū)分腫瘤和正常胰腺組織。Zhang等[18]監(jiān)測(cè)與腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)的95個(gè)miRNA的在10個(gè)胰腺癌細(xì)胞株和17例胰腺癌組織中的表達(dá)，并與正常人類胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞（human pancreatic ductal epithelial,HPDE）或正常胰腺組織比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 8 個(gè) miRNA（miR-196a，miR-190，miR-186，miR-221，miR-222，miR-200b，miR-15b，miR-95）在大多數(shù)胰腺癌組織和細(xì)胞株中表達(dá)上調(diào)，上調(diào)倍數(shù)為3～2 018倍。作者認(rèn)為，胰腺癌組織/細(xì)胞株有獨(dú)特的miRNA表達(dá)譜。Bloomston等[10]應(yīng)用miRNA芯片技術(shù)監(jiān)測(cè)65例胰腺癌、42例慢性胰腺炎和正常胰腺組織標(biāo)本中326個(gè)人類miRNA的表達(dá)，PAM分析（prediction analysis of microarrays，PAM）發(fā)現(xiàn)，與正常胰腺組織比較，在90%的胰腺癌中21個(gè)miRNA上調(diào)，4個(gè)miRNA下調(diào)，與慢性胰腺炎組織相比，胰腺癌中15個(gè)miRNA上調(diào)和8個(gè)miRNA下調(diào)，這些miRNA的表達(dá)譜用于鑒別慢性胰腺炎和胰腺癌的準(zhǔn)確性達(dá)到93%。隨后的簇分析發(fā)現(xiàn)，慢性胰腺炎和正常胰腺的miRNA表達(dá)模式極其相似，而胰腺癌和慢性胰腺炎及正常胰腺中的miRNA表達(dá)模式有明顯的不同，因此可認(rèn)為，胰腺癌有不同的miRNA表達(dá)譜，這可用于從良性疾病中鑒別胰腺癌。Szafranska等[19]研究簇分析結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，miRNA表達(dá)譜可用于鑒別胰腺癌、慢性胰腺炎和正常胰腺。

3.3 miRNA表達(dá)譜可用于協(xié)助胰腺癌與其他腫瘤的鑒別miRNA的表達(dá)是有很強(qiáng)的組織特異性的，Volinia等[11]應(yīng)用miRNA芯片技術(shù)監(jiān)測(cè)了6種腫瘤（胰腺、肺、乳腺、胃、前列腺和結(jié)腸）363個(gè)組織標(biāo)本和相應(yīng)177個(gè)正常組織標(biāo)本228個(gè)miRNA的表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在90%標(biāo)本中,有表達(dá)的137個(gè)miRNA的表達(dá)譜可以很好的區(qū)別腫瘤組織來源。應(yīng)用miRNA平均絕對(duì)表達(dá)值進(jìn)行簇分析可以發(fā)現(xiàn),這些miRNA的表達(dá)譜可以不管疾病狀態(tài)而很好地區(qū)分不同的組織來源。近4年來的研究發(fā)現(xiàn)，不同腫瘤具有特定的miRNA表達(dá)模式，包括慢性淋巴細(xì)胞性白血病、胃癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌和甲狀腺癌在內(nèi)的多種腫瘤均有特異的miRNA表達(dá)譜。Szafranska等[19]研究認(rèn)為，miR-216、miR-217表達(dá)和miR-133a的缺失表達(dá)可作為胰腺組織的特征，用于確定組織或細(xì)胞的胰腺來源。

4 展望

作為發(fā)病率和惡性程度都較高的人類腫瘤之一，胰腺癌的診斷和治療方法研究一直都受到很大的關(guān)注。其發(fā)生發(fā)展是多種基因改變、多步驟的復(fù)雜過程，因此單一基因治療難以奏效。隨著分子生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展，胰腺癌相關(guān)基因的研究不斷取得進(jìn)展，特別是近期一類新的調(diào)控基因microRNA的發(fā)現(xiàn)和逐步深入研究，為胰腺癌的早期診斷和有效治療提供了新的希望。

[1]Garzon R,Calin GA,Croce CM.MicroRNAs in Cancer[J].Annu Rev Med,2009,60(4)：167.

[2]李兆申.胰腺癌的流行病學(xué)、病因?qū)W和發(fā)病機(jī)制[J].胃腸病學(xué)，2004，9(2)：101.

[3]周祥，田伯樂，張肇達(dá).胰腺癌的早期基因診斷[J].醫(yī)學(xué)綜述，2005，11(10)：887.

[4]Jaffee E M，Hruban K H，Biedrzycki B，et a1．Novel allogeneic G1-CSF secreting tumor vaccine for pancreatic cancer[J].J Clin Oncology，2001，19：145．

[5]Bartel DP.microRNAs：genomics,biogenesis,mechanism,and func?tion[J].Cell,2004,116(2)：281.

[6]Song L，Tuan R S.Micromas and Cell Differentiation in Mammalian Development[J].Birth Defects Res C Embryo Today，2006，78(2)：140.

[7]嚴(yán)忠海，龍健兒.MicroRNA對(duì)基因表達(dá)調(diào)控的研究進(jìn)展[J].國際遺傳學(xué)雜志，2007，30（5）：336.

[8]Berezikov E，Cuppen E，Plasterk RH．Approaches to microRNA discovery[J]．Nature Genet，2006，38 suppl：S2．

[9]Cummias J M，He Y，Leary R J，et a1．The colorectal microR?NAome[J]．Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(10)：3687.

[10]Bloomston M，F(xiàn)rankel WL，Petrocca F，et al.MicroRNA expression patterns to differentiate pancreatic adenocarcinoma from normal pancreas and chronic pancreatitis[J].JAMA，2007，297(17)：1901.

[11]Volinia S，Calin GA，Liu CG，et a1．A microRNA expression sig?nature of human solid tumors defines cancer gene targets[J].Proc Natl Acad Sci USA,2006,103(7)：2257．

[12]Chang TC,Wentzel EA,Kent OA,et al.Transactivation of miR-34a by p53 broadly influences gene expression and promotes apoptosis[J].Mol Cell,2007,26(5)：745.

[13]Ji Q,Hao X,Zhang M,et al.MicroRNA miR-34 inhibits human pan?creatic cancer tumor-initiating cells[J].PLoS One,2009,4(8)：e6816.

[14]Lodygin D,Tarasov V,Epanchintsev A,et al.Inactivation of miR-34a by aberrant CpG methylation in multiple types of cancer[J].Cell Cycle,2008,7(16)：2591.

[15]Yoshimasa Saito，Gangning Liang，Gerda Egger，et a1.Specific acti?vation of microRNA-127 with downregulation of the pro-to-onco?gene BCL6 by chromatin-modifying drugs in human cancer cells[J]．Cancer Cell，2006，9(6)：435．

[16]Gaur A，Jewell DA，Liang Y，et a1．Characterization of microRNA expression levels and their biological correlates in human cancer cell lines[J]．Cancer Res，2007，67(61)：2456．

[17]Roldo C，Missiaglia E,Hagan JP，et a1．MicroRNA expression ab?normalities in pancreatic endocrine and acinar tumors are associat?ed with distinctive pathologic features and clinical behavior[J]．J Clinoncol，2006，24(29)：4677．

[18]Zhang YQ,Li M,Wang H,et al.Profiling of 95 microRNAs in pan?creatic cancer cell lines and surgical specimens by real-time PCR analysis[J].World J Surg,2009,33(4)：698.

[19]Szafranska AE,Davison TS,John J,et al.MicroRNA expression alter?ations are linked to tumorigenesis and non-neoplastic processes in pancreatic ductal adenocarcinoma[J].Oncogene,2007,26(30)：4442.

R735.9

A

1007-6948(2011)01-0114-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2011.01.050

1.天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院(天津 300073）

2.天津市南開醫(yī)院

崔乃強(qiáng)，E-mail：nctsui@126.com

（收稿：2010-06-26 修回：2010-09-22）

（責(zé)任編輯 傅 強(qiáng)）