楊鵬春，周 宇

廣東醫(yī)學院附屬醫(yī)院消化內科，廣東 湛江 524000

侵襲轉移是指惡性腫瘤細胞從原發(fā)部位轉移到遠端部位形成腫瘤的過程，是惡性腫瘤的重要生物學特征，也是影響腫瘤治療和預后的重要因素，探究大腸癌侵襲轉移的分子機制一直是大腸癌基礎與臨床研究的課題之一。腫瘤侵襲轉移是一個多因素調控、連續(xù)復雜的生物學過程。miRNA 是新近發(fā)現(xiàn)的一群短鏈非編碼RNA 分子，研究預測人類存在1 000 多種miRNA，調控約1/3的基因表達［1］。miRNA的異常表達直接或間接參與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展。已有報道m(xù)iRNA 廣泛參與腫瘤侵襲轉移過程的基因表達調控，成為新近的研究熱點，本文就近年來大腸癌在這方面的相關研究作一概述。

1 miRNA的結構與功能

miRNA 是一類高度保守的非編碼小分子單鏈RNA，約含17～25個核苷酸，由一段具有發(fā)夾樣環(huán)狀結構、長約70～80個核苷酸的單鏈RNA 前體(premiRNA)經Dicer 酶加工后生成。它通過與靶基因mRNA的3'端非編碼區(qū)(3'UTR)完全或不完全互補配對，導致靶mRNA 降解或者抑制其翻譯，負性調控靶基因的表達。miRNA 參與生命過程中一系列重要進程，包括個體發(fā)育、器官形成、造血、細胞增殖、分化和凋亡、腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉移等。

2 miRNA 調節(jié)腫瘤細胞侵襲轉移的分子機制

已有多項研究證實miRNA 具有類似原癌基因/抑癌基因的作用，與腫瘤的侵襲轉移密切相關。目前研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 主要通過以下幾種機制發(fā)揮作用。(1)調節(jié)腫瘤細胞上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transitions，EMT)及黏附力。如miR-200 家族成員不僅是EMT的重要調節(jié)因子，而且可靶向作用于Ecadherin，抑制上皮-間質的轉化［2］。miR-155 在TGFβ/Smad4 信號通路誘導腫瘤EMT的過程中起作用，而敲除miR-155 后，TGF-β/Smad4 誘導的EMT 受到顯著抑制［3］;(2)調控癌基因、抑癌基因表達。FLI1、PTEN、C-MYC、PDCD4等多種原癌基因均是miRNA的作用靶點;Li等［4］發(fā)現(xiàn)在肝癌細胞中，miR-34a可下調原癌基因c-MET mRNA和蛋白水平的表達，而miR-21可以通過抑制PDCD4的表達而影響腫瘤細胞浸潤轉移［5］;(3)調節(jié)腫瘤轉移相關基因表達。miRNA可通過調節(jié)Fzd3、RDX、RhoA等腫瘤相關基因的表達，從而抑制乳腺癌細胞的侵襲轉移［6］;(4)調節(jié)腫瘤細胞DNA 甲基化模式。miRNAs 主要是通過抑制DNA 甲基化相關酶，改變腫瘤細胞的DNA 甲基化狀態(tài)來調控腫瘤的侵襲轉移。Ng等［7］發(fā)現(xiàn)miR-143 直接作用于其靶點甲基轉移酶3(DNMT3A)來發(fā)揮抑癌作用;(5)調節(jié)腫瘤血管生成。腫瘤的侵襲轉移一定程度上依賴腫瘤血管生成，有效阻斷腫瘤的血管生成將有利于抑制腫瘤的侵襲轉移。腫瘤抑制因子Sufu(suppressor of fused)和Fus-1的3'UTR 都有miR-378的潛在結合點［8］，miR-378可靶向抑制Sufu和Fus-1的表達，促進腫瘤細胞生長與腫瘤血管生成，加速腫瘤轉移，而miR-130a可抑制 GAX (growth arrest-specific homeobox)和HOXA5(homeobox protein hox A5)的表達，進而下調VEGFR、HIF-1等促血管生成因子的表達，抑制腫瘤血管生成及轉移［9］。

3 miRNA 在大腸癌侵襲轉移中的作用

大腸癌的侵襲轉移是一個復雜的過程，涉及癌基因、抑癌基因、信號轉導基因、黏附相關分子、蛋白水解酶及眾多細胞因子和調節(jié)因子等。腫瘤細胞與正常組織細胞miRNA 表達譜具有明顯的差異，這一現(xiàn)象揭示了腫瘤的發(fā)生發(fā)展與miRNA 表達之間有一定的相關性。最近的研究也進一步證明了多種miRNA 能通過不同的機制調節(jié)腫瘤的侵襲轉移。

3.1 miR-21 具有原癌基因活性的miR-21 是一種位于17q23.2 染色體FRA17B 脆性區(qū)域上的多順反子miRNA，通過抑制靶基因的表達，參與腫瘤表型的特征性調控，如腫瘤的生長、侵襲和轉移。也有研究發(fā)現(xiàn)，結腸癌細胞株RKO 轉染反義miR-21 后PDCD4 蛋白水平升高，細胞侵襲性降低，雞胚轉移測定實驗顯示血管浸潤和肺轉移減少;相反，轉染miR-21的結腸癌細胞株Colo206f的PDCD4 蛋白水平顯著降低，細胞侵襲性升高，miR-21和PDCD4 基因在結腸癌組織表達呈負相關，其中PDCD4 蛋白的表達水平顯著低于正常結腸組織。這說明miR-21可負向調控PDCD4 表達，從而導致腫瘤細胞侵襲、血管浸潤和轉移的發(fā)生［10-11］。miR-21 還可以通過作用于抑癌基因RhoB、PTEN、T 淋巴瘤侵襲轉移誘導因子1(Tiam1)促進大腸癌的侵襲轉移［12-13］。Tiam1 是普遍存在的鳥嘌呤核苷酸轉換因子，存在于多種腫瘤細胞中，具有促進大腸癌細胞增殖的能力。

3.2 miR-499-5p Liu等［14］發(fā)現(xiàn)，miR-499-5p的表達水平在有淋巴結轉移的大腸癌細胞系(SW620)中顯著高于無淋巴結轉移的大腸癌細胞系(SW480)。他們把穩(wěn)定轉染了miR-499-5p的SW480 細胞通過尾靜脈注射入裸鼠體內，觀察到裸鼠體內肺和肝都形成了轉移灶。應用熒光素酶報告基因的方法發(fā)現(xiàn)miR-499-5p 通過抑制其靶基因PDCD4和FOXO4 表達發(fā)揮促進轉移的作用。

3.3 miR-31 已有研究表明大腸癌中的miR-31 表達顯著上調。Wang等［15］研究發(fā)現(xiàn)抑制miR-31 表達可增加HCT116 細胞對5-FU的敏感性，以致在早期結腸癌中影響細胞的侵襲和轉移。miR-31和miR-21 同是轉化生長因子-β(TGF-β)下游效應分子，兩者均可直接作用于Rac GTPase 酶的Tiam1 基因，促進大腸癌細胞的侵襲轉移。

3.4 miR-342 miRNAs可通過抑制DNA 甲基化相關酶，改變腫瘤細胞的DNA 甲基化狀態(tài)來調控腫瘤的侵襲轉移。Wang等［16］發(fā)現(xiàn)miR-342 在大腸癌組織和細胞系中表達降低，進一步研究發(fā)現(xiàn)miR-342 直接作用于DNMT1 3'端非翻譯區(qū)明顯下調其mRNA和蛋白的表達，miR-342的高表達能顯著抑制結腸癌SW480細胞增殖和體內結腸癌細胞的轉移。DNMT1 是DNA復制后維持甲基化的關鍵酶，通過調節(jié)基因啟動子區(qū)CpG 島的DNA 甲基化水平影響基因的表達。大腸癌中DNMT1的過度表達是引起腫瘤抑制基因沉默的重要因素。由此看來新發(fā)現(xiàn)的miR-342/DNMT1 通路可能為治療大腸癌提供一種新途徑。

3.5 miR-345 Tang等［17］發(fā)現(xiàn)大腸癌組織中miR-345的DNA 甲基化水平明顯高于正常組織，miR-345在51.6%大腸癌組織中表達較正常組織顯著下降，而且miR-345的低表達與淋巴結轉移及病理分型有關。研究發(fā)現(xiàn)，轉染了pri-miR-345的HT29和SW1116 細胞中miR-345的表達上調，細胞的侵襲力明顯降低，而轉染miR-345 反義寡核苷酸的HT29和SW1116 細胞中miR-345的表達下調，細胞侵襲力增強，由此提示miR-345可能抑制細胞的侵襲。此外，Tang等［17］還發(fā)現(xiàn)抗凋亡蛋白Bcl-2 結合抗凋亡基因3(BAG3)在結腸癌組織中高表達，miR-345可通過調節(jié)BAG3的表達，進而抑制結腸癌細胞的增殖和轉移。

3.6 miR-155 Bakirtzi等［18］發(fā)現(xiàn)在人類大腸癌樣本中，miR-155和miR-21的表達顯著升高，而PTEN 基因、抑制細胞因子信號1(SOCS1)和蛋白磷酸酶2A 催化亞基α(PPP2CA)的表達顯著減少;進一步研究發(fā)現(xiàn)，神經降壓素-1 受體(NTR1)通過激活AKt和NFκB，抑制PTEN 基因、SOCS1和PPP2CA的活化，刺激結腸癌細胞miR-155和miR-21的表達，促進腫瘤細胞的增殖，而且NTR1、miR-155的表達水平與臨床病理分型有關。Kong等［3］證實miR-155的表達缺失可抑制TGF-β 誘導的上皮間質轉化(EMT)，降低侵襲轉移力，其機機制可能是miR-155 在TGF-β/Smad4 信號通路中通過下調其靶基因RhoA的表達誘導EMT的發(fā)生，促進腫瘤侵襲轉移。

3.7 miR-200c和miR-221/222 KRAS 基因能提供指令制造表皮生長受體(EGFR)，是首個決定轉移性結直腸癌臨床治療決策的生物標記物。KRAS 蛋白家族在細胞的生長和分化過程中發(fā)揮著重要的調節(jié)作用，40%～50%的人大腸癌中表達活性的KRAS 蛋白，通過抑制KRAS的表達可抑制腫瘤的生長。Tsunoda等［19］發(fā)現(xiàn)大腸癌細胞中，致癌基因KRAS 以一種特定方式顯著增加miR-200c和miR-221/222的表達，同時降低其靶蛋白PTEN的表達水平。另外，miR-200 家族是一種上皮細胞標記物及EMT的主要調節(jié)劑，它還可以通過調節(jié)腫瘤侵襲轉移相關因子(TGF-β1、ZEB1/2)來調節(jié)腫瘤侵襲轉移［20］，上述結果提示miR-200 家族在大腸癌發(fā)生發(fā)展過程中具有特殊的腫瘤抑制作用。

3.8 miR-34a miR-34a 不僅具有類似抑癌基因的作用，而且參與腫瘤細胞的擴散、遷徙和轉移。miR-34a是一種腫瘤抑制蛋白p53 高度相關的miRNA［21］。一方面，p53可通過對miR-34 家族的調控，實現(xiàn)對多個原癌基因如Bcl-2、c-myc 以及細胞因子(如cyclinE2、cyclinD1和c-Met)的抑制作用，進而發(fā)揮抑癌作用;另一方面，miR-34 家族也可以通過抑制沉默信息調節(jié)子SIRTI 來進一步增強p53的活性。p53 與miR-34 家族之間形成的正反饋調節(jié)網絡對抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及侵襲、轉移均起著重要的作用。Wu等［22］發(fā)現(xiàn)，原癌基因Fra-1 在結腸癌組織中表達上調，miR-34a 表達下調，而且miR-34a 以Fra-1為靶基因，在mRNA和蛋白水平上抑制Fra-1的表達，過表達的miR-34a對結腸癌細胞的遷移和侵襲有較強的抑制作用。此外，Tazawa等［23］發(fā)現(xiàn)miR-34a 在結腸癌組織(9/25，36%)表達較周圍正常組織明顯下降，并可誘導HCT116和RKO 結直腸癌細胞衰老樣表型，下調E2F和上調p53 信號途徑，抑制細胞增殖和轉移。

3.9 miR-145和miR-141 近年研究發(fā)現(xiàn)miR-145在大腸癌組織中低表達且具有抑癌作用，可通過致癌基因Friend 白血病病毒綜合因子1(FLI1)發(fā)揮作用［24］。然而Arndt等［25］發(fā)現(xiàn)miR-145 在轉移性和非轉移性基因細胞系模型中的表達具有差異性，miR-145在非轉移性大腸癌細胞中具有抑癌作用，但其穩(wěn)定異位表達可以誘導細胞分化和增殖，在轉移性大腸癌細胞中起致癌作用。Hu等［26］發(fā)現(xiàn)大腸癌組織中miR-141的表達降低，可通過調節(jié)SIP1的表達水平來抑制大腸癌細胞的遷移和侵襲。

3.10 miR-493和miR-139 研究發(fā)現(xiàn)miR-493和miR-139 在結腸癌細胞中表達下調，而胰島素樣生長因子Ⅰ受體(IGF1R)表達上調。miR-139、miR-493和miR-493*能夠靶向作用于IGF1R 抑制結腸癌細胞肝轉移并誘導癌細胞死亡［27］。此外，在人類膀胱癌細胞中，抑癌基因miR-493可以通過抑制ras 同系物(ras homologue，Rho)C 蛋白(Rhoc)和受體卷曲-4(FZD4)降低細胞活力和遷移能力［28］。

4 結語

miRNA 作為類似抑癌基因和促癌基因與腫瘤的發(fā)生、侵襲及轉移密切相關，對兩者關系的研究使我們進一步了解腫瘤侵襲轉移的發(fā)生機制。miRNA 在各種組織中表達具有特異性，不同的腫瘤轉移過程中出現(xiàn)不同特征的miRNA，因此，可根據其表達譜來作為不同腫瘤轉移的診斷和判斷預后的標志物。miRNA在種系和結構上均具有高度保守性，其表達穩(wěn)定、特異性強，展示了miRNA 在腫瘤轉移臨床治療方面的巨大應用前景。但是仍有許多與腫瘤轉移相關的miRNA未被發(fā)現(xiàn)，許多miRNA的功能及其在腫瘤侵襲轉移中的機制、臨床上如何應用miRNAs 調控轉移表型理論與模式等還有待進一步的研究。因此，在今后的研究中需要注意以下幾個問題:首先，確定大腸癌發(fā)生發(fā)展過程中特異性miRNA的靶基因及其調控機制，為進一步診療打下基礎。其次，探討miRNA 在大腸癌轉移中的作用，其影響能力及對治療是否有指導價值。結合大腸癌的發(fā)病及轉移特點建立相應的基因治療模式，并從實驗室逐漸向臨床應用過渡，最終建立起方便、快捷、低成本的miRNA 檢測和治療手段。真正實現(xiàn)大腸癌的早期診斷、早期治療，從而降低大腸癌的死亡率。

［1］Kent OA，Mendell JT.A small piece in the cancer puzzle:microRNAs as tumor suppressors and oncogenes［J］.Oncogene，2006，25(46):6188-6196.

［2］Park SM，Gaur AB，Lengyel E，et al.The miR-200 family determines the epithelial phenotype of cancer cells by targeting the E-cadherin repressors ZEB1 and ZEB2［J］.Genes Dev，2008，22(7):894-907.

［3］Kong W，Yang H，He L，et al.MicroRNA-155 is regulated by the transforming growth factor beta/Smad pathway and contributes to epithelial cell plasticity by targeting RhoA［J］.Mol Cell Biol，2008，28(22):6773-6784.

［4］Li N，F(xiàn)u H，Tie Y，et al.miR-34a inhibits migration and invasion by down-regulation of c-Met expression in human hepatocellular carcinoma cells［J］.Cancer Lett，2009，275(1):44-53.

［5］Asangani IA，Rasheed SA，Nikolova DA，et al.MicroRNA-21 (miR-21)post-transcriptionally downregulates tumor suppressor Pdcd4 and stimulates invasion，intravasation and metastasis in colorectal cancer ［J］.Oncogene，2008，27(15):2128-2136.

［6］Valastyan S，Benaich N，Chang A，et al.Concomitant suppression of three target genes can explain the impact of a microRNA on metastasis［J］.Genes Dev，2009，23(22):2592-2597.

［7］Ng EK，Tsang WP，Ng SS，et al.MicroRNA-143 targets DNA methyltransferases 3A in colorectal cancer［J］.Br J Cancer，2009，101(4):699-706.

［8］Lee DY，Deng Z，Wang CH，et al.MicroRNA-378 promotes cell survival，tumor growth，and angiogenesis by targeting SuFu and Fus-1 expression［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104 (51):20350-20355.

［9］Chen Y，Gorski DH.Regulation of angiogenesis through a microRNA(miR-130a)that down-regulates antiangiogenic homeobox genes GAX and HOXA5［J］.Blood，2008，111(3):1217-1226.

［10］Asangani IA，Rasheed SA，Nikolova DA，et al.MicroRNA-21(miR-21)post-transcriptionally downregulates tumor suppressor Pdcd4 and stimulates invasion，intravasation and metastasis in colorectal cancer［J］.Oncogene，2008，27(15):2128-2136.

［11］Chang KH，Miller N，Kheirelseid EA，et al.MicroRNA-21 and PCPD expression in colorectal cancer ［J］.Eur J Surg Oncol，2011，37(7):597-603.

［12］Liu M，Tang Q，Qiu M，et al.miR-21 targets the tumor suppressor RhoB and regulates proliferation，invasion and apoptosis in colorectal cancer cells［J］.FEBS Lett，2011，585(19):2998-3005.

［13］Cottonham CL，Kaneko S，Xu L.miR-21 and miR-31 converge on TIAM1 to regulate migration and invasion of colon carcinoma cells［J］.J Biol Chem，2010，285(46):35293-35302.

［14］Liu X，Zhang Z，Sun L，et al.MicroRNA-499-5p promotes cellular invasion and tumor metastasis in colorectal cancer by targeting FOXO4 and PDCD4［J］.Carcinogenesis，2011，32(12):1798-1805.

［15］Wang CJ，Stratmann J，Zhou ZG，et al.Suppression of microRNA-31 increases sensitivity to 5-FU at an early stage，and affects cell migration and invasion in HCT-116 colon cancer cells［J］.BMC Cancer，2010，10:616.

［16］Wang H，Wu J，Meng X，et al.MicroRNA-342 inhibits colorectal cancer cell proliferation and invasion by directly targeting DNA methyltransferase 1［J］.Carcinogenesis，2011，32(7):1033-1042.

［17］Tang JT，Wang JL，Du W，et al.MicroRNA 345，a methylation-sensitive microRNA is involved in cell proliferation and invasion in human colorectal cancer［J］.Carcinogenesis，2011，32(8):1207-1215.

［18］Bakirtzi K，Hatziapostolou M，Karagiannides I，et al.Neurotensin signaling activates microRNAs-21 and -155 and Akt，promotes tumor growth in mice，and is increased in human colon tumors［J］.Gastroenterology，2011，141(5):1749-1761.e1.

［19］Tsunoda T，Takashima Y，Yoshida Y，et al.Oncogenic KRAS regulates miR-200c and miR-221/222 in a 3D-specific manner in colorectal cancer cells［J］.Anticancer Res，2011，31(7):2453-2459.

［20］Gregory PA，Bert AG，Paterson EL，et al.The miR-200 family and miR-205 regulate epithelial to mesenchymal transition by targeting ZEB1 and SIP1［J］.Nat Cell Biol，2008，10(5):593-601.

［21］Lou WJ，Chen Q，Liu L，et al.miR-34s-a tumor suppression protein p53 highly related microRNA ［J］.Yi Chuan，2010，32 (5):423-430.

［22］Wu J，Wu G，Lv L，et al.MicroRNA-34a inhibits migration and invasion of colon cancer cells via targeting to Fra-1［J］.Carcinogenesis，2012，33(3):519-528.

［23］Tazawa H，Tsuchiya N，Izumiya M，et al.Tumor-suppressive miR-34a induces senescence-like growth arrest through modulation of the E2F pathway in human colon cancer cells［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104(39):15472-15477.

［24］Zhang J，Guo H，Zhang H，et al.Putative tumor suppressor miR-145 inhibits colon cancer cell growth by targeting oncogene Friend leukemia virus integration 1 gene［J］.Cancer，2011，117(1):86-95.

［25］Arndt GM，Dossey L，Cullen LM，et al.Characterization of global microRNA expression reveals oncogenic potential of miR-145 in metastatic colorectal cancer［J］.BMC Cancer，2009，9:374.

［26］Hu M，Xia M，Chen X，et al.MicroRNA-141 regulates Smad interacting protein 1 (SIP1)and inhibits migration and invasion of colorectal cancer cells［J］.Dig Dis Sci，2010，55(8):2365-2372.

［27］Okamoto K，Ishiguro T，Midorikawa Y，et al.miR-493 induction during carcinogenesis blocks metastatic settlement of colon cancer cells in liver［J］.EMBO J，2012，31(7):1752-1763.

［28］Ueno K，Hirata H，Majid S，et al.Tumor suppressor microRNA-493 decreases cell motility and migration ability in human bladder cancer cells by downregulating RhoC and FZD4 ［J］.Mol Cancer Ther，2012，11(1):244-53.