楊鯨蓉(綜述), 柳亞明(審校)

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microRNA與食管癌放療關(guān)系的研究進(jìn)展

楊鯨蓉(綜述), 柳亞明(審校)

食管腫瘤； 微RNAs； 放射療法

我國食管癌發(fā)病率位居各類惡性腫瘤第5位。食管癌的病理類型主要為腺癌和鱗癌，在我國90%食管癌為鱗癌。食管癌患者治療的5年生存率約為17%，其主要的治療方式為化療、放療和手術(shù)治療。由于食管癌患者診斷時往往處于晚期，常需要綜合治療，其中放療是食管癌患者的重要治療手段，但約有40%食管癌患者放療后出現(xiàn)進(jìn)展，固有的或獲得性的放療抵抗是影響腫瘤治療效果和患者生存預(yù)后的重要因素。因此，需要能預(yù)測放療療效的生物標(biāo)志物，這對食管癌患者精準(zhǔn)治療有重要的臨床意義。microRNA(簡稱miRNA)是一類具有內(nèi)源性、功能性的非編碼RNA。miRNA通過調(diào)節(jié)基因和蛋白的表達(dá)，在腫瘤發(fā)生發(fā)展及治療過程中起著關(guān)鍵的作用。研究表明，miRNA參與調(diào)控多種腫瘤的放射治療敏感性，有可能成為食管癌治療的新靶點，并可用于預(yù)測食管癌放射治療療效[1-3]。筆者就miRNA參與食管癌放療敏感性調(diào)節(jié)的研究進(jìn)展做一綜述。

1 miRNA與放療

放療是經(jīng)過電離輻射通過自由基使癌細(xì)胞發(fā)生致死性傷害，其中癌細(xì)胞DNA損傷修復(fù)失敗是導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡的直接或間接原因。通過對比分析放療前后miRNA表達(dá)水平的改變，說明放療可誘導(dǎo)癌細(xì)胞miRNA表達(dá)水平的變化，miRNA參與了放療對癌細(xì)胞的細(xì)胞損傷過程。提示miRNA可作為放療生物標(biāo)志物。放療誘導(dǎo)miRNA表達(dá)水平的改變與食管癌病理類型、細(xì)胞系、照射時間、輻射劑量和劑量率等因素相關(guān)，miRNA可通過不同水平的多種信號通路、誘導(dǎo)miRNA靶基因及其蛋白表達(dá)發(fā)生相應(yīng)變化來調(diào)節(jié)電離輻射引起的細(xì)胞損傷。當(dāng)細(xì)胞經(jīng)電離輻射后，細(xì)胞中的miRNA表達(dá)水平發(fā)生改變，從而調(diào)控細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期阻滯、DNA損傷修復(fù)和上皮介質(zhì)轉(zhuǎn)化的誘導(dǎo)等過程[2-5]。

2 miRNA與食管癌細(xì)胞放療敏感性的關(guān)系

放療是治療食管癌的主要方法之一，其中輻射敏感性是放射生物學(xué)的重要問題，也是探討放射損傷及其防護(hù)和治療的基本問題。若miRNA與放療有良好的劑量-效應(yīng)和時間-效應(yīng)關(guān)系，miRNA在放療后可快速的通過基因表達(dá)，引起細(xì)胞凋亡或細(xì)胞周期等變化，那么miRNA很有可能成為潛在的輻射靶目標(biāo)，有利于腫瘤的放療生物標(biāo)志物的選定。影響食管癌放療敏感性的機(jī)制尚不明確，主要有細(xì)胞凋亡減少、DNA修復(fù)增強(qiáng)、細(xì)胞周期阻滯和凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)等。

目前，關(guān)于食管癌放療與miRNA的研究主要在體外食管癌細(xì)胞系的研究，通過對比分析放療前后miRNA表達(dá)水平的改變，表明放療可誘導(dǎo)癌細(xì)胞miRNA表達(dá)水平的變化。曲媛等通過建立miRNA-22過表達(dá)或低表達(dá)的轉(zhuǎn)染細(xì)胞模型，通過細(xì)胞克隆形成實驗和MTT法，表明miRNA-22過表達(dá)時，可促進(jìn)食管癌細(xì)胞對γ射線的放射敏感性，而miRNA-22低表達(dá)，抑制了食管鱗癌細(xì)胞對γ射線的放射敏感性[6]。陳鑫等通過構(gòu)建放射抵抗細(xì)胞株Eca-109R、TE-1R，miRNA芯片檢測并經(jīng)RT-PCR驗證放射抵抗細(xì)胞和母代細(xì)胞之間表達(dá)差異的miRNA，發(fā)現(xiàn)Eca-109R與Eca-109之間，miRNA-21、miRNA-1246、miRNA-1826、miRNA-663和miRNA-638表達(dá)上調(diào)，miRNA-107和miRNA-345表達(dá)下調(diào)；而在TE-1R與TE-1細(xì)胞間，miRNA-21和miRNA-99b表達(dá)上調(diào)，miRNA-210和miRNA-16表達(dá)下調(diào)。但通過對比不同放射抵抗細(xì)胞株中差異表達(dá)的miRNA，認(rèn)為只有miRNA-21的表達(dá)變化與放射抵抗相關(guān)[7]。鄭志范等比較了食管癌放射抵抗KYSE-150R細(xì)胞和其親本細(xì)胞間miRNA表達(dá)譜的差異，結(jié)果顯示放射抵抗細(xì)胞中上調(diào)超過2倍的miRNA有10個，為miRNA-1539、miRNA-1237、miRNA-92b等，表達(dá)下調(diào)超過2倍的有25個，為miRNA-185、miRNA-18b和miRNA-17等[8]。這2項研究結(jié)果存在差異，可能與食管癌細(xì)胞系、構(gòu)建放療抵抗細(xì)胞系所采用的放射劑量和miRNA表達(dá)譜檢測系統(tǒng)不同有關(guān)。周蘇娜等研究表明，食管癌細(xì)胞系不同放療敏感性相關(guān)的miRNA也不一樣；研究采用RT-PCR法測定不同的食管鱗癌細(xì)胞系TE-1、TE-10和TE-11之間miRNA-381表達(dá)和對放射敏感性分析，表明miRNA-381高表達(dá)的TE-11細(xì)胞對放療最敏感，miRNA-381低表達(dá)的TE-1細(xì)胞表現(xiàn)為放療抵抗[9]。葉柯等利用免疫組織化學(xué)SP方法檢測了食管鱗癌放療前后Fas和Bax蛋白表達(dá)水平的差異，發(fā)現(xiàn)放療后的Fas和Bax蛋白表達(dá)水平明顯上調(diào)，與食管鱗癌細(xì)胞放射敏感性和放射誘導(dǎo)的凋亡增加成正相關(guān)[10]。

3 miRNA參與調(diào)節(jié)食管癌細(xì)胞放療敏感性的機(jī)制

不同的miRNA參與調(diào)節(jié)食管癌細(xì)胞放療敏感性的機(jī)制不同。目前研究表明，miRNA可能通過直接作用于靶基因、DNA損傷修復(fù)、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、促進(jìn)干細(xì)胞分化、活化信號通路、細(xì)胞周期阻滯等方式參與調(diào)節(jié)食管癌細(xì)胞對化療的敏感性。

龍輝等研究表明，食管癌Eca109親本細(xì)胞和誘導(dǎo)放射抵抗細(xì)胞之間miRNA-296表達(dá)無明顯差異，認(rèn)為miRNA-296與食管癌放射抵抗的產(chǎn)生無明顯直接關(guān)聯(lián)；研究還通過RT-PCR檢測X射線照射食管癌細(xì)胞不同時間點miRNA-296的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)照射3 d內(nèi)，miRNA-296表達(dá)逐漸降低，隨后，miRNA-296隨照射時間延長而逐漸增加，在照射第10天，miRNA-296的表達(dá)超過照射前細(xì)胞的表達(dá)水平，達(dá)到最高值。因此，推測miRNA-296在照射快速反應(yīng)機(jī)制中，作用不明顯，可能參與細(xì)胞的損傷修復(fù)過程[11]。Lynam-Lennon等通過食管癌放射抵抗細(xì)胞OE33R與親本細(xì)胞OE33對比發(fā)現(xiàn)，放射抵抗細(xì)胞miRNA-31表達(dá)顯著下調(diào)。其機(jī)制可能是通過調(diào)節(jié)DNA修復(fù)相關(guān)基因，增強(qiáng)放療對食管癌細(xì)胞DNA損傷的修復(fù)能力[12-13]。

Meng等研究表明，過表達(dá)miRNA-193a-3p可增加抗輻射性；相反，miRNA-193a-3p下調(diào)降低了輻射耐受性。通過測量γ-H2AX與miRNA-193a-3p水平也已證實miRNA-193a-3p誘導(dǎo)DNA損傷。miRNA-193a-3p通過下調(diào)PSEN1使食管癌細(xì)胞產(chǎn)生放療抗性[14]。miRNA-96可通過下調(diào)RECK促進(jìn)食管癌細(xì)胞對放療的抵抗。RECK基因被認(rèn)為是miRNA-96的一個靶點，其過表達(dá)可阻止miRNA-96誘導(dǎo)的EC細(xì)胞生長[15]。Huang等研究表明，miRNA-21可增通過激活PTEN，抑制其下游的PI3K/AKT信號通路，降低DNA損傷修復(fù)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)食管癌TE-1細(xì)胞的放射敏感性[16]。李曉青等通過構(gòu)建低表達(dá)miRNA-21的細(xì)胞轉(zhuǎn)染模型，表明下調(diào)miRNA-21可通過降低wnt/β-catenin信號通路的活化程度來增強(qiáng)食管癌細(xì)胞的放射敏感性。研究還表明，下調(diào)miRNA-21后能促進(jìn)P75NTR+食管癌干細(xì)胞的分化，使P75NTR+細(xì)胞比例減少，導(dǎo)致其對放射線較為敏感[17]。

4 miRNA與食管癌放療敏感性的臨床研究

miRNA參與食管癌的發(fā)生和發(fā)展，并參與調(diào)節(jié)食管癌細(xì)胞對化療、放療的敏感性。因此，經(jīng)鑒定有意義的miRNA可成為預(yù)測食管癌化療療效、判斷預(yù)后的生物標(biāo)志物，并有望成為食管癌化學(xué)治療中的新靶點。

目前，關(guān)于miRNA與食管癌放療敏感性的臨床研究主要為預(yù)測食管癌放療療效和判斷預(yù)后。周蘇娜等將食管鱗癌放療1個月后的療效分為敏感組和抵抗組，分析2組患者食管鱗癌組織中miRNA-381表達(dá)差異，結(jié)果顯示放療抵抗組的miRNA-381表達(dá)顯著低于放療敏感組。食管鱗癌組織中miRNA-381表達(dá)量越低，患者接受根治性放療后近期療效越差[9]。在輻射耐受的組織和細(xì)胞中，miRNA-381表達(dá)抑制；miRNA-381的過表達(dá)促進(jìn)食管癌細(xì)胞的放射敏感性和不擴(kuò)張性，包括減少細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，相反，miRNA-381低表達(dá)使食管鱗癌細(xì)胞增加輻射耐受及擴(kuò)張性。這些結(jié)果的意義在體內(nèi)試驗中得到擴(kuò)展，miRNA-381的過表達(dá)降低腫瘤的外生及在腫瘤移植瘤放療中的抵抗[18]。李曉寧等回顧性分析了85例放療聯(lián)合PE化療方案治療的食管癌患者，根據(jù)放療劑量不同分為觀察組(放療劑量50 Gy)和對照組(放療劑量>50 Gy)。研究表明，食管癌治療后miRNA-21的表達(dá)水平均低于治療前，治療后觀察組miRNA-21表達(dá)水平明顯低于對照組，觀察組生存時間延長，放療副作用減少[19]。

李冰馨等研究表明，食管癌患者放療后比放療前miRNA-21表達(dá)水平降低。腫瘤越晚期，miRNA表達(dá)水平降低越明顯。miRNA-21表達(dá)水平與腫瘤病理性質(zhì)相關(guān)，食管鱗癌放療后較腺癌放療后miRNA-21降低明顯。放療后miRNA-21水平減低顯著的患者生存期較長[20]。王光等分析了60例接受放療的食管癌組織中miRNA-21的表達(dá)水平，結(jié)果顯示，在完全緩解、部分緩解和無效患者中miRNA-21的表達(dá)水平與食管癌放療敏感性呈負(fù)性相關(guān)，差別有統(tǒng)計學(xué)意義。將所有患者按miRNA-21平均表達(dá)水平分為低表達(dá)組和高表達(dá)組，Kaplan-Meier分析顯示miRNA-21高表達(dá)組放療后生存時間明顯低于低表達(dá)組[21]。

Yu等通過研究對比放療前、放療第1周和放療后患者血漿miRNA表達(dá)變化，應(yīng)用腫瘤放射影像學(xué)表現(xiàn)和3年的總生存率來評估其作用。結(jié)果表明，在放療后預(yù)后良好的患者中miRNA-16水平明顯高于預(yù)后不良的患者(P<0.05，曲線下面積：0.762)。研究還發(fā)現(xiàn)，miRNA表達(dá)變化趨勢與其放療反應(yīng)相關(guān)。此外，食管癌治療后miRNA-16水平增加2倍以上得患者總生存率較長(P=0.009)。因此，miRNA-16對食管癌患者放療療效的預(yù)測有相當(dāng)?shù)呐R床價值[22]。Zhou等研究表明，miRNA-100在食管鱗癌組織中的表達(dá)減少，而其低表達(dá)在食管癌的進(jìn)展和預(yù)后中起到至關(guān)重要的作用。對miRNA-100表達(dá)的檢測可能可以用于有效地篩選對放療敏感的食管癌患者[23]。Wang等通過RT-PCR檢測100例食管鱗癌組織中miRNA-22的表達(dá)，分析其對食管癌細(xì)胞放射敏感性的影響。結(jié)果顯示，miRNA-22表達(dá)與食管鱗癌患者的總體生存率無相關(guān)性。但miRNA-22的表達(dá)與接受放療的患者存活率之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。miRNA-22過表達(dá)增加食管鱗癌細(xì)胞對γ射線輻射的敏感性和促進(jìn)γ射線輻射誘導(dǎo)的食管癌細(xì)胞凋亡，并增強(qiáng)放射后Rad51蛋白的表達(dá)。結(jié)果表明，miRNA-22表達(dá)下降與食管癌放療抵抗增加相關(guān)，可能是通過Rad51途徑介導(dǎo)的[24]。

綜上所述，由于食管癌患者對放療反應(yīng)性存在差異，且放療存在一定的副作用，因此，如果能在放療前預(yù)測放療療效、篩選出放療敏感人群，則可實現(xiàn)食管癌患者放療的個體化治療，使食管癌患者獲得最大利益。然而，目前miRNA與食管癌放療關(guān)系的研究尚處于起步階段，缺乏足夠的臨床研究。篩選出能準(zhǔn)確預(yù)測放療療效的miRNA，建立更完善的預(yù)測模型指導(dǎo)個體化治療，深入熟悉miRNA在食管癌放療抵抗的機(jī)制，將為食管癌放療提供治療新靶點。

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(編輯:常志衛(wèi))

2017-02-19

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南京軍區(qū)福州總醫(yī)院 心胸外科，福州 350025

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R312； R342.2； R735.1； R977.9

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