微小RNA在食管癌发展中的作用研究进展及非编码RNA与肿瘤

l. 微小RNA在食管癌中的差异表达

与大多数恶性肿瘤相似，食管癌是一种多基因参与、多因素作用、多阶段发展的疾病。由于微小RNA表达的时序性和组织特异性，微小RNA在食管癌组织和正常食管上皮组织中表达水平是不同的，在食管癌进程的不同阶段表达也是不同的，甚至在食管癌的两种病理类型间也不同。因此，微小RNA的特异性表达是食管癌的候选生物标志。2008年Guo等首次利用微小RNA表达谱芯片在食管癌中筛选出了微小RNA差异表达谱。Feber等也报道了利用微小RNA表达谱芯片在不同病理类型的食管组织中筛选出了食管不同病理类型、不同病理阶段的微小RNA。自此，已有多篇研究报道了miRNAs在食管癌组织或细胞中的异常表达，扮演着癌基因或抑癌基因的角色。综合既往研究可以发现，在食管癌中可观察到微小RNA的表达发生改变，并且这种变化是具有组织细胞和微小RNA特异性的。

2. miRNA在食管癌中的调控机制

抑癌基因启动子区CpG岛高甲基化是食管癌发生过程中的一个显著标志，而微小RNA也可受DNA甲基化的调控。Li等利用MSP扩增miR-375启动子区，结果显示在五株食管癌细胞株中miR-375均高度甲基化，在甲基化药物5-氮-2’-脱氧胞啶处理48小时后，甲基化程度部分恢复。另有研究发现食管癌中miR-375也可被组蛋白已酰化而沉默。Chen等运用BSP和MSP的方法检测了食管癌组织和癌旁组织中一组微小RNA的甲基化状态，发现miR-34a、miR-34b/c和miR-129-2在食管癌组织中甲基化比例远远高于癌旁组织。提示微小RNA在食管癌中的差异表达可能由于微小RNA编码基因启动子区甲基化导致的。此外，转录因子也可调控微小RNA的表达水平。Zhang等通过CHIP发现转录因子E2F1可直接结合于miR-203的启动子区而调控其表达。Li等通过CHIP和EMSA凝胶迁移实验发现NF-κB可结合到miR-34a的启动子区并激活其表达。这些研究提供了微小RNA在食管癌中差异表达的可能原因，通过扮演癌基因或抑癌基因的角色参与食管癌的形成过程。

3. miRNA调控食管癌细胞的生物学行为

微小RNA的靶基因是微小RNA在肿瘤中发挥生物学功能的桥梁，但微小RNA作用的靶基因并不唯一，下游信号通路也可能各异。尽管已发现数个食管癌相关的微小RNA和可能的功能性靶基因，微小RNA作用于食管癌的机制仍尚未明确，已有研究的可能作用机制包括如下。

（1）上皮间充质转化（EMT）是指上皮细胞转化为间充质细胞的过程，间充质细胞因缺少细胞连接可自由移动，因此EMT转化后细胞获得侵袭和转移能力，EMT是鳞状细胞癌转移的必要条件。研究发现食管癌相关微小RNA参与了EMT过程的调控。食管癌中miR-21通过正向调控TGF-P促进EMT的发生。食管癌中let-7被认为可抑制HMGA2的翻译，研究还发现HMGA2与转录因子Snail正相关，Snail是参与EMT过程重要的调控因子。因此let-7的降低表达可能上调HMGA2蛋白水平从而促进Snail介导的EMT。ZEB1是E-box转录抑制因子，可诱导EMT的发生。ZEB1可被miR-150靶向调控，进而作用于下游EMT相关基因如E-cadherin、Vimentin参与过程。Li等人分析了miR-140在食管癌及癌旁组织中的表达水平，发现miR-140在食管癌中表达显著下调，并能够靶向调控Slug介导EMT。这些研究提示某些微小RNA通过参与EMT过程影响食管癌发生发展是可能机制之一。(www.xing528.com)

（2）缺氧微环境是许多实体瘤的特征之一，缺氧引起细胞发生适应性改变，提高对化疗药物的抵抗性，增强肿瘤的恶性侵袭能力，是肿瘤预后不良的重要原因。有研究在食管癌中发现缺氧标志物IGFBP3、CAIX、HIF-1的存在，因此认为缺氧是食管癌进展中的重要机制之一。miR-210在多个独立研究中发现与食管癌的缺氧过程相关。Li发现在食管癌中miR-210表达与缺氧程度有关，表达升高的MiR-210可通过靶向调控PLK1阻滞细胞周期于G2/M期。作用机制可能是HIF-1可以结合在MiR-210后动子附近的缺氧反应元件，缺氧条件下HIF-l通过HRE诱导miR-210的表达。另外，miR-210 HRE位点附近几个重要转录因子结合位点也高度保守，如E2F1、0ct4、PPARy可能也与缺氧相关。此外，微小RNA很可能介导了缺氧条件下的血管生成。已有研究表明，miR-210作为缺氧相关微小RNA，还能够促进血管内皮细胞在缺氧条件下形成血管，进一步研究发现miR-210的下游信号分子是Ephrin-A3。Ephrin-A3是VEGF信号通路上重要的关键节点，因此miR-210可能在接受缺氧信号后靶向调控Ephrin-A3，并通过Ephrin-A3介导VEGF信号通路，最终促进血管生成。MiR-10b能够降解TIP30 mRNA，而TIP30被认为能够抑制血管生成，因此，miR-10b在食管癌中可能发挥潜在的血管生成调控作用。

（3）持续的炎症状态可能改变组织细胞的正常结构导致肿瘤发生。病理结果显示在食管癌中，食管黏膜上皮呈现炎性改变，炎症因子如IL-1a、NF-κB、COX-2变化显著。队列研究发现服用非甾体类抗炎药对食管鳞癌和食管腺癌都是具有保护性的。Zhao等人在178对食管癌组织中分析了微小RNA和炎症因子的表达水平，发现3种微小RNA及炎症因子的表达水平单独或联合均可提示预后。Alder等人构建了缺锌食管癌大鼠模型，发现缺锌大鼠食管组织炎症相关基因，即miR-21和miR-31与正常大鼠相比表达显著升高，芯片结果显示miR-21和miR-31潜在下游靶基因多集中在炎症相关通路。Cheng等人分析了在食管癌两个细胞株中miR-124和STAT3的关系，发现miR-124可以与STAT3的3’UTR直接结合而诱导细胞调亡，抑制细胞增殖。STAT3是慢性炎症介导肿瘤发生和进展的关键节点，因此推测miR-124介导了肿瘤相关炎症通路。

（4）微小RNA除了通过上述EMT、缺氧和血管生成等影响食管癌的生长、增殖和调亡，还可能通过其他方式调控肿瘤的恶性表型。miR-21在食管癌中的表达上调可降解PTEN蛋白，诱导细胞增殖、迁移、侵袭。Zhang等人发现miR-203通过靶向调控CDK6导致细胞周期阻滞于G1期。进一步研究发现E2F1诱导miR-203的表达，E2F1是一种重要的转录因子，可通过改变细胞周期分布诱导细胞增殖。值得注意的是，miR-203靶向调控CDK6后通过Rb磷酸化反馈性地调控E2F1的表达水平。另一关于miR-203与食管癌的研究从另一方面阐释了可能的调控方式。Zhang等人认为，miR-203在食管癌中的抑癌基因样作用包括诱导凋亡和抑制细胞生长、迁移和侵袭，是通过作用于另一个微小RNA——miR-21实现的。miR-203直接调控一种小分子GTP酶Ran，而在食管癌细胞株EC109中，即Ran和miR-21中呈现显著正相关关系，进一步在人群实验中验证了三者表达水平。

4. 微小RNA可作为食管癌的诊断指标、疗效预测和治疗靶点

微小RNA不仅在食管癌组织中表达异常，在外周循环中也有特异性表达谱，并且由于微小RNA在循环系统中不易被RNA酶降解且表达保持一定的稳定性，因此循环微小RNA可作为食管癌的生物标志。Hang等对食管癌患者和健康对照的血清中微小RNA进行检测，发现miR-29c和miR-205在食管癌患者血清中表达显著下降，miR-lOb的表达显著升高，miR-29c、miR-205和miR-lOb的ROC曲线下面积分别为0.72（95%　CI：0.62～0.82）、0.72（0.62～0.83）和0.85（0.79～0.93），提示血清微小RNA可用于食管癌的诊断。Xie等发现食管癌患者唾液中微小RNA的表达谱也与正常人有明显不同，研究者通过Agilent芯片技术发现miR-10b-3p、miR-144、miR-21和miR-451在食管癌患者中表达上调，可作为食管癌的诊断指标。Fu等在PubMed和EMBASE等数据库对食管癌患者预后与miRNA的文献进行meta分析，发现miR-21和miR-375的高表达均提示预后较差。