1、基金项目:国家自然科学基金资助项目(82160588)作者单位:730000兰州大学第一临床医学院通信作者:达明绪,教授,博士生导师,电子信箱:miR-221-3p 在人类消化道肿瘤中的研究进展李兴亮吴紫瑶马继春祝成楼达明绪摘要miR-221-3p 属于微小 RNA(microRNA)家族成员,被认为是一种促肿瘤分子。近年来研究显示,miR-221-3p在多种肿瘤组织及血清中差异性表达,对肿瘤的发生、血管生成和淋巴结转移具有一定的调控作用,并且影响肿瘤进展和患者预后。本文通过综述 miR-221-3p 在消化道肿瘤发生、发展过程中的研究进展,为肿瘤的诊断和靶向治疗带来新的思路和方法。关键词微小
2、 RNA消化道肿瘤miR-221-3p中图分类号R735文献标识码ADOI 10.11969/j.issn.1673-548X.2023.02.036近年来全球范围内消化道肿瘤发生率居高不下,发生率前十的癌症中将近一半为消化道肿瘤,我国消化道肿 瘤 的 发 生 率 与 病 死 率 均 高 于 世 界 平 均 水平1。患者群体主要集中在农村,这与落后的医疗水平和患者不注重医疗体检有关,人口老龄化也是一重要因素2。消化道肿瘤早期症状不明显,易误诊、漏诊,且晚期难治疗,我国依然缺乏有效的早期诊断措施和治疗方式,因此迫切需要寻找新的肿瘤标志物来提高消化道肿瘤的早期检出率,改善预后和治疗效果。miR-2
3、21-3p 被认为是一种促进肿瘤进展的小RNA 分子,研究报道,miR-221-3p 可与靶基因的信使 RNA(mRNA)3端非翻译区(UTR)结合,抑制靶基因 的 表 达,调 控 肿 瘤 的 生 长 与 侵 袭。对 miR-221-3p 的作用机制研究,可能会为肿瘤的诊断和治疗带来新的途径。本文对 miR-221-3p 在人类消化道肿瘤中的研究进展进行综述。一、microRNA 家族与 miR-221-3p微小 RNA(miRNA)是短链(约 22 个核苷酸长)非编码 RNA 分子,通过在细胞质中与 mRNA 非翻译区(UTR)相互作用,增加 mRNA 的不稳定性,降解mRNA 从而负性调控
4、基因表达3。作为基因表达的负调节因子,miRNA 参与许多生物调节过程,包括在生理条件下和肿瘤等疾病相关的细胞生长、分化和凋亡4。大量研究报道了过表达抑癌 miRNA 和沉默促癌 miRNA 具有抑癌作用,这为靶向 miRNA 进行肿瘤治疗提供了可能性。miRNAs 有很多种类型,其中 miR-221-3p 作为与癌症密切相关的一种 miRNA 近年来被许多文献所报道,目前发现它的功能主要涉及介导炎症病变、肥胖以及肿瘤发生发展、血管重塑等方面5 7。Zhao等8通过分析基因芯片在微阵列 GSE20086 中发现miR-221-3p 在肿瘤相关成纤维细胞中高表达,miR-221-3p 极有可能影
5、响细胞增殖、分化、黏附、迁移及细胞与细胞之间的相互作用,而且许多研究证实在肿瘤当中 miR-221-3p 的表达水平偏高,促进癌症的发展7,9。二、miR-221-3p 与胃癌胃癌(gastric carcinoma,GC)作为最常见的消化道肿瘤,2020 年全球发生率超过 108 万例,早期无明显症状,易于良性病变混淆1。虽然胃镜作为诊断胃癌的最常用措施,具有较高的检出率,但是诊断明确时往往已处于疾病晚期,致死率高。对于胃癌,目前缺乏早期的诊断措施。Shi 等10在胃癌标本和正常胃组织,以及胃癌细胞系和正常胃上皮细胞系中检测 miR-221-3p 水平,发现 miR-221-3p 在胃癌细胞
6、系中表达水平显著高于正常胃上皮细胞,miR-221-3p 在胃癌组织中的表达高于在癌旁组织中的表达。此外,miR-221-3p 在 期胃癌患者中表达最高,miR-221-3p 表达越高预后越差,高表达的 miR-221-3p 可能预示着较差的患者存活率。Shi 等10通过建立 miR-221-3p 高表达或敲减胃癌细胞系,检测相应的生物学形态和功能,发现高表达 miR-221-3p能促进胃癌增殖、生长和侵袭。并且通过荧光素酶报告和 Western blot 法发现高表达的 miR-221-3p 直接靶向抑癌因子 PTEN 激活 PI3K/Akt/4E-BP1 信号通路促进胃癌细胞的生长和侵袭。
7、相反,Feng 等11271综述与进展J Med Res,February 2023,Vol.52 No.2通过 miRNA 微阵列分析筛选可能参与胃癌细胞腹膜转移的 miRNAs,采用普通 GC9811 细胞作为对照,发现 miR-221-3p 在 GC9811-P 细胞(具有高转移潜能胃癌细胞株)中显著低表达,表明其可能参与抑制胃癌的腹膜转移。以上不同的研究结果表明,miR-221-3p 在胃癌当中的作用存在争议,但由于 Feng 等11未进行深入的机制研究和探讨,实验结果可能存在误差和偏倚。Zhang 等12通过评估胃癌患者血清 miR-221-3p 和 miR-122-5p 的表达水平
8、,发现胃癌患者血清miR-221-3p 高表达,并且与 miR-122-5p 表达呈负相关,两者均与肿瘤分化程度、肿瘤直径、淋巴结转移、转移分期、侵袭深度显著相关。作为胃癌的独立预后因素,miR-221-3p 诊断敏感度为 71.6%,特异性 为 82.7%;miR-122-5p 诊 断 敏 感 度 为91.5%,特异性为 73.6%,两者联合检测的敏感度为91.5%,特 异 性 为 82.7%。以 上 研 究 表 明,miR-221-3p+miR-122-5p 联合检测用于诊断早期胃癌具有较高的可靠性,可用于临床诊断胃癌。三、miR-221-3p 与肝癌目前肝癌(hepatocellular
9、 carcinoma,HCC)在全世界范围内发生率较高,超声检查和血清甲胎蛋白(alpha fetoprotein,AFP)的联合检测是 HCC 监测应用最广泛的一种检查方法,但是由于其缺乏特异性和难以检出微小肿瘤,因此迫切需要一种高敏感度和特异性的检出方法提高肝癌的早期诊断率。Dong 等7研究发现,miR-221-3p 和 miR-15b-5p 在肝癌组织和细胞中经常表达上调,miR-221-3p 和 miR-15b-5p 的高表达与 TNM 分期、浸润和预后不良有关。此外 miR-221-3p 和 miR-15b-5p 通过轴形成抑制因子(Axin2)促进了肝癌细胞的体外增殖和侵袭,在肝
10、癌的发生、发展中具有重要作用,并促进肝癌的转移。Ghosh 等13研究发现,与肝硬化 和 慢 性 肝 炎 比 较,肝 癌 组 织 当 中 miR-221-3p 升高显著,并且在区分低 AFP 的肝癌与良性病变时,miR-10b-5p+miR-221-3p+miR-223-3p 联合检测表现出比 AFP 更好的特异性和敏感度。De Conti 等14对肝癌、癌旁组织、健康肝组织和 5 个肝癌细胞系(HL-7702、BEL-7404、SMMC-7721、Huh-7 和 Hep G2)使用实时荧光定量 PCR(qPCR)检测 miR-221-3p 的表达水平,发现无论是在肝癌组织还是肝癌细胞中 mi
11、R-221-3p 的表达水平都明显更高,并且高表达 miR-221-3p 的HCC 患者比低表达患者预后更差。同时发现,miR-221-3p 可以通过抑制 O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶(MGMT)的转录和翻译来促进 HCC 细胞的增殖、迁移 和侵袭。Lin 等15研究发现,长链非编码RNA(lncRNA)C1QTNF1-AS1 和细胞因子信号抑制蛋白 3(SOCS3)在 HCC 中高表达,Western blot 法检测结果 显 示,C1QTNF1-AS1 的 过 表 达 可 使 JAK/STAT 信号通路失活抑制 HCC 进展。在肝癌细胞中单独转染 miR-221-3p,发现高表达的
12、 miR-221-3p 可促进肝癌细胞的增殖和侵袭,但 miR-221-3p+C1QTNF1-AS1 均高表达的细胞株的增殖和侵袭能力较差。荧光素酶报告显示 miR-221-3p 为C1QTNF1-AS1 的靶基因,SOCS3 为 miR-221-3p的靶基因,SOCS3 的过度表达又会抑制 STAT 磷酸化,从而抑制了 JAK/STAT 信号通路 的激活,减缓HCC 的进展。这证明 C1QTNF1-AS1/miR-221-3p/SOCS3 调控轴通过 JAK/STAT 信号通路调控肝癌的发生和进展。miR-221-3p 在肝癌组织中普遍升高,是肝脏细胞恶性转化的关键 miRNA,在诊断肝癌方
13、面具有重要临床价值,并且血清中的循环 miRNAs 可以通过胞外包裹或与蛋 白质结 合 保 持 稳 定 性,从 而 逃 避RNA 裂解酶介导的降解,有望成为 HCC 早期筛查和术后复发动态监测的最佳选择。四、miR-221-3p 与胰腺癌胰腺癌是一种高度恶性肿瘤,预后极差,具有早期不易诊断和易出现误诊的特点。2020 年因胰腺癌致死约 46.6 万例,尽管胰腺癌在全世界发生率并不高,但是死亡病例却高居第 7 位,手术治疗效果差,5年生存率低于 10%16。因此,胰腺癌的早期诊断就显得极为重要。据报道,miR-221-3p 在胰腺癌组织、血液和细胞中高表达,促进胰腺癌细胞的增殖、侵袭和耐药并抑制
14、凋亡,miR-221-3p 的表达水平与远处转移、患者预后 生存和 TNM 分期 相关,并且miR-221-3p 比 CA19-9 能更有效地预测远处转移17。Kuratomi 等18通过对胰腺导管内乳头状黏液性 肿 瘤(intraductal papillary mucinous neoplasms,IPMN)中 的 miRNAs 进 行 测 序,发 现 与 非 浸 润 性IPMN 比较,miR-10a-5p 和 miR-221-3p 在胰液和血液中显著上调,miR-10a-5p+miR-221-3p可作为恶性 IPMN 的 miRNA 生物学标志物。Zhao等19通过培养耐 5-氟尿嘧啶(
15、5-FUPA)TU8988 细胞,与原代细胞胰腺癌细胞系 miRNA 比较,miR-371医学研究杂志 2023 年 2 月第 52 卷第 2 期综述与进展221-3p 在抗 5-FUPA TU8988 细胞中显著上调,在对胰腺癌细胞进行 miR-221-3p 过表达后发现其对 5-FUPA 和吉西他滨的耐药性增加,同时高表达的 miR-221-3p 促进了胰腺癌细胞的上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)。上述研究结果表明,miR-221-3p 参与了胰腺癌的恶性行为,包括增殖、凋亡、侵袭、转移和化疗耐药性,随着检测 miRNA 技术的进步
16、,miR-221-3p很有可能成为区分胰腺良恶性程度的生物学标志物。五、miR-221-3p 与结直肠癌据统计,结直肠癌(colorectal cancer,CRC)为全球第 三 大 癌 症,分 别 占 癌 症 发 病 和 死 亡 总 数 的10.0%和 9.4%,结直肠癌在全球高发,东亚地区发生率最高16。目前治疗直肠癌的主要方法是手术,但效果较差,尤其 在发 展 中 国 家 5 年 生 存 率 低 于50%,这促使广大学者不断探究结直肠癌的早期诊断方法和疗效更佳的治疗方式。Dokhanchi 等20从 HCT116 CRC 细胞培养基中纯化出外泌体 miR-221-3p(EVs-miR-221-3p),并利用 HCT116 CRC 细胞中分离的 PKH26 标记外泌体(extracellular vesicles,EVs)从而观察到 CRC细胞来源的 EVs 可被内皮细胞(human umbilical veinendothelial cell,HUVECs)摄 取 内 化。随 后 将 HU-VECs 与 CRC 衍生的 EVs 一起孵育,HCT116-EVs处理的 HUVECs
