循环miRNA：一种新的癌症诊断和预后的潜在生物标记物

循环miRNA：一种新的癌症诊断和预后的潜在生物标记物
miRNA的正常表达调控对于维持细胞机能处于一种稳定状态至关重要。

最近，科学家们发现尽管人体血液中存在大量核糖核酸酶（RNA酶），但在健康人和患者的细胞外血液中均存在着游离的miRNA。

大多数这些循环miRNA被包含于与脂质或脂蛋白复合物之中，如凋亡小体（apoptotic bodies）、微泡（microvesicles）、外来体（exosomes）等，因此在血液中能耐RNA酶，具有良好的稳定性。

癌症患者血液中的循环miRNA有可能成为一种新的潜在生物标志物，用于癌症的诊断和预后。

本篇文章总结了一些在癌症患者中具有诊断、预后及治疗意义的miRNAs，同时期待更多关于循环miRNA分泌和纳入机制的研究
Abstract：In the past several years，the importance of microRNA（miRNA）in can-cer cells has been recognized.Proper control of miRNA expression is essential for maintaining a steady state of the cellular machinery.Recently，it was discovered that extracellular miRNAs circulate in the blood of both healthy and diseased patients，although ribonuclease is present in both plasma and serum.Most of the circulating miRNAs are included in lipid or lipoprotein complexes，such as apoptotic bodies，microvesicles，or exosomes，and are highly stable.The existence of circulating mi-RNAs in the blood of cancer patients has raised the possibility that miRNAs may as a novel diagnostic marker.However，the secretory mechanism and biological function，as well as the meaning of the existence of extracellular miRNAs，remain largely unc-ear.In this review，the usefulness of circulating miRNA for cancer diagnosis，progno-sis，and therapeutics were summarized.Furthermore，a mechanism for the secretion and incorporation of miRNA into the cells are expected.
Key words：miRNA；Biomarker；Cancer
1933年，Ambros[1]等在秀丽隐杆线虫中发现了一种定时调控胚胎后期发育的基因lin-4，它的转录产物是一种非蛋白编码RNA，称为microRNA（miRNA）。

miRNA是一类长度约22nt的内源性非编码小分子单链RNA，普遍存在于各种真核生物中，具有高度保守性、时序表达特异性和组织表达特异性。

miRNA通过与靶基因进行相互作用来降解靶mRNA或抑制靶基因的翻译，还可调节靶基因的翻译和转录水平。

目前筛查癌症的方法都是侵入性的，而且很难在早期发现癌症。

1 循环miRNA在癌症患者中的发现
研究显示，miRNA的表达谱与肿瘤的分类、诊断和疾病进展都密切相关。

由于一个miRNA能同时作用于多个mRNA，因此miRNA的异常表达能扰乱多个mRNA和蛋白质的表达。

Rosenfeld等发现miRNA表达可用于检测最初原因不明的癌症患者的起源组织。

Lu[2]等通过分析不同癌症患者体内的217种miRNA的表达情况，发现这些miRNA能清晰地反映出该肿瘤的发展谱系及分化状态。

与正常组织相比，肿瘤组织内的miRNA水平下调。

这些发现展示了miRNA
用于癌症诊断的巨大潜能。

一些研究表明循环miRNA也可用于肿瘤诊断和预后。

第一个发现的肿瘤血清诊断标志物是miR-21。

Lawrie[3，4]等证实，弥漫性B细胞淋巴瘤患者的血清miR-21水平很高，后者与淋巴瘤复发及患者存活率密切相关。

大约在同一时间，Mitchell等将人前列腺癌细胞输入到异种移植物模型的小鼠体内，证明了血清中存在肿瘤来源的miRNA，且在转移性前列腺癌的患者血清中miR-141表达上调。

此外，在兔子、老鼠、牛、马等动物血清中也发現了循环miRNA，说明循环miRNA在哺乳类动物体内普遍存在。

Chen[4]等研究肺癌、结肠癌、糖尿病患者和健康人体内的miRNA表达谱，发现癌症患者血清miR-25和miR-223的水平高于正常人。

Ng等表明miR-92在结肠癌患者体内的水平均高于比正常人、胃癌和炎症性肠病患者，因此可以作为检测直肠癌的潜在血浆生物标志物。

最近，Hu[5]等用Solexa测序技术筛选可以预知非小细胞肺癌的血清miRNA，并在303例患有I至IIIa期NSCLC的患者展开了验证研究。

研究发现，在生存时间较长和生存时间较短的患者血清中，有11种miRNA的含量改变达5倍之多。

其中四种miRNA的水平与患者的存活时间密切相关。

Yamamoto等在研究小鼠肝脏整个发育过程中的miRNA表达谱时，发现一种肝癌的原胚癌miRNA-miR-500。

Wong[6]等报道在舌鳞状细胞癌患者血浆中过度表达的成熟miR-184的含量要高于正常人，但是进行过外科手术后，血浆内的miR-184的水平会随之下降。

所以，在肿瘤切除之后，利用血浆生物标志物监测肿瘤会不会复发凸显了极大的优势。

像miR-500和miR-184这类的血浆miRNA既可以为癌症早期的下一步治疗提供依据，又可以监测癌症在体内转移。

2 循环miRNA以颗粒形式存在
Chen等表明大多数RNA在极苛刻的条件下很容易降解，而miRNA却可以稳定的存在。

El-Hefnawy[7]等研究表明，血浆miRNA通过包含于脂质或脂蛋白复合物中来保护自己不被降解。

近期研究表明，遗传基因可以通过微泡或者一种称作外来体的膜性脂类囊泡中的miRNA在细胞之间进行交换，表1显示了在体液中发现的各种微粒物质及其作用[8]。

第一个报道胞外体中存在miRNA的是Valadi，他发现由人和小鼠的肥大细胞系释放的外来体中含有mRNA和miRNA。

Hunter[9]等发现，miRNA包含于血液中的微泡里，控制血细胞的分化和新陈代谢，以及调节免疫功能。

同时，Taylor 等发现在外周循环中也存在由肿瘤分泌而来的外来体。

此外，他们还发现肿瘤来源的miRNA图谱和外周血液来源外来体中miRNA的圖谱并无显著差别。

Rabinowits[10]等报道肺腺癌患者循环外来体的蛋白浓度高于正常人，同时外来体中miRNA平均浓度也高于正常人。

有意思的是，在检测四例肺腺癌患者的肿瘤和血浆样品时发现，由肿瘤分泌的外来体中的循环miRNA和肿瘤miRNA存在很好的相关性。

3 循环miRNA的分泌和纳入机制
最近报道表明循环miRNA存在于癌症患者的血液之中，如图1但要将
miRNA作为诊断生物标志物，还必须了解miRNA在循环血液中的释放机制。

在有些生物体中，如秀丽隐杆线虫和黑腹果蝇，小RNA可以在细胞之间转移。

然而哺乳动物细胞中胞外miRNA的分泌和纳入机制仍不清楚。

图1 体液miRNA是一种非侵入性癌症诊断标志物
Rechavi等表明T细胞接受来自于B细胞的小RNA，可以通过细胞接触影响受体T细胞中目标基因的表达。

Pegtel[11]等表明疱疹病毒（Epstein-Barr，EBV）感染的细胞分泌的miRNA通过外来体的形式进入受体细胞后，并不引起受体细胞的感染。

Yuan等表明胚胎干细胞微泡中含有大量的miRNA，而且他们能转移一部分miRNA至体外小鼠胚胎纤维母细胞。

表明胚胎干细胞可以通过转移微泡内的miRNA影响周围细胞的基因表达。

Miyanishi[12]等发现了一种抗体能抑制磷脂酰丝氨酸依赖的凋亡细胞吞噬作用，抗原通过克隆表达一种称作T细胞免疫球蛋白及黏蛋白域分子4的Ⅰ型跨膜蛋白来被抗体识别。

纤维母细胞表达Tim 能提高其吞噬凋亡细胞的能力，表达Tim4的细胞群通过磷脂酰丝氨酸受到外来体的约束，这些结果表明Tim4是凋亡细胞吞噬过程中的磷脂酰丝氨酸受体，而且与外来体介导的细胞间信号传导有关。

4 讨论
癌症是一种基因水平上的调节异常，对于早期诊断，有必要寻找一种无创的肿瘤生物标志物用于在分子水平上对肿瘤进行监测。

这类肿瘤标志物包括结肠癌中常用作标志物的癌胚抗原、HCC的相关标志物甲胎蛋白在成年男性血液中低水平表达，与前列腺癌存在密切联系的前列腺特异抗原。

如前列腺炎和良性前列腺肥大会导致患者血液中PSA升高；肝硬化、炎症性肠疾病、慢性肺病和胰腺炎患者血液中CEA水平增高；肝炎和肝硬化患者血液中AFP水平升高。

最近的几篇报道表明miRNA的异常与癌症的发生有密切的关系，而且部分miRNA还与临床预后紧密相关。

尽管关于循环miRNA的研究才刚刚开始，但是循环miRNA所表现出来的生物学作用使它可能成为一种用于诊断、预后的生物标志物，也有可能成为一种新的治疗靶标。

本文表明循环miRNAn可以作为一种潜在的癌症诊断和预后的生物标志物。

但同时，来自同种癌症的循环miRNA在不同的研究报道中表示也不一样。

这可能是由于缺乏一种固定的内源性miRNA能作为对照，将这些循环miRNA标准化。

因为随着癌症患者的状态改变，如等待治疗、接受化疗、手术之后等，循环miRNA的表达也不断改变。

因此，有必要在大批量的癌症患者和健康人之间对循环miRNA做一个严格的对照分析。

所有这些发现都表明循环miRNA有希望作为一种无创生物标志物，并可消除传统检测方法引起的多种假阳性和假阴性。

但是要能在循证医学中合理地应用循环miRNA作为癌症的检测和预后，循环miRNA的功能还需要被进一步确认。

5 展望
目前，特异性的临床诊断标志物将为疾病诊断和治疗带来革命性的变化。

miRNA不仅自身作为功能分子发挥作用，还参与和决定基因表达调控、蛋白质翻译等多种过程。

因此，miRNA可以实现从DNA、RNA、蛋白质三大分子方面实现对肿瘤的发生和发展的预警和预后。

利用外周血液中的循环miRNA作为肿瘤诊断和预后的生物标志物更是一种无创检测。

同时，不仅血液中的循环miRNA，其他体液，如唾液和尿液中的循环miRNA也可作为疾病诊断标志物，为临床多种疾病提供诊断依据和治疗靶点。

参考文献：
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