天津商业大学，生物技术与食品科学学院，天津

收稿日期：2023年5月5日；录用日期：2023年5月28日；发布日期：2023年6月7日

摘要

如今肺癌在世界范围内的患病率与死亡率增长迅速，对全世界人类的健康造成了严重影响。约有80%的肺癌发病者属于非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)，通常检查出患有NSCLC时已经发展至中期或晚期，这是因为目前NSCLC诊断方式的精确度有待提高以及缺少相关诊断标志物，致使治疗康复难度大大提高，预后复发率高。MicroRNA是一类内源性存在的非编码RNA，长约22个核苷酸，在细胞中可以参与基因转录后调控，其在包括肺癌在内的众多恶性肿瘤中发挥了重要作用。本文选取一些具有代表性的microRNAs，就其在NSCLC中发挥的作用和相关机制以及其在临床应用中的前景展开论述。

关键词

miR-34a，miR-106a，miR-130，miR-224，miR-335，非小细胞肺癌

The Expression Level and Mechanism of miRNAs in Non-Small Cell Lung Cancer

Meiyan Wang^*, Qifan Wu, Guomin Chen

School of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce, Tianjin

Received: May 5^th, 2023; accepted: May 28^th, 2023; published: Jun. 7^th, 2023

ABSTRACT

The morbidity and mortality of lung cancer are increasing rapidly in the world, which has caused a serious impact on human health all over the world. About 80% of lung cancer patients belong to non-small cell lung cancer (NSCLC), and usually diagnosed NSCLC has developed to the middle or late stage, which is because the accuracy of current NSCLC diagnosis needs to be improved and due to the lack of relevant diagnostic markers, resulting in greatly increased difficulty in treatment and rehabilitation, high prognosis and recurrence rate. MicroRNAs are a class of endogenous non-coding RNAs, about 22 nt, which can participate in the regulation of post-transcriptional gene expression in cells and play an important role in many malignant cancers including NSCLC. Some representative microRNAs are selected to discuss their role and related mechanism in NSCLC and the prospect in clinical application.

Keywords:miR-34a, miR-106a, miR-130, miR-224, miR-335, NSCLC

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1. MicroRNA与肿瘤

1.1. miRNA简介

MicroRNA是一类在真核生物细胞中高度保守的、内生的，在转录后发挥其调控作用的非编码RNA。研究表明，在人类细胞基因组中可能存在超过1000种microRNA，并且人体内可能有超过1/3的基因表达受到其调控 [1] 。目前的研究已经证实了microRNA的调节功能在包括肺癌在内的多种恶性肿瘤中扮演了重要角色。在肿瘤细胞中发挥作用的同时伴有其自身的异常表达，往往其在发挥促癌作用的细胞中会有过表达现象；同时其在发挥抑癌作用时在细胞内的表达水平往往是降低的。MicroRNA调节肿瘤细胞发生发展的作用往往是间接的，其和相应癌基因靶向结合，在转录后调节基因的表达水平，从而可对癌细胞如迁移侵袭等能力产生影响，发挥其促癌或抑癌的作用。

1.2. miRNA在肿瘤中的作用

MicroRNA可以通过多种生物机制以及靶向相应癌基因与抑癌基因，从而发挥调节包含NSCLC在内的多种肿瘤的作用。有促癌作用的microRNA，在肺癌组织中通常为过表达 [2] 。有促癌作用的microRNA例如有miR-106a，miR-130a，miR-224，miR-335等一系列miRNA。miR-106a在如肺癌和胃癌等多种恶性肿瘤中有高表达现象，并且调节肿瘤细胞如增殖转移等多种生物机制。miR-130a在不同的肿瘤细胞中含量有所不同，在一些癌症中其上调，可以发挥促癌作用，如肝癌、宫颈癌和结直肠癌等。同时在另外的一些癌症如前列腺癌和白血病细胞中表达水平下调，发挥抑癌作用。miR-130a在NSCLC中显著上调，研究分析表明miR-130a水平含量和肿瘤大小有关。miR-224在NSCLC和结直肠癌中都存在高表达现象，其可以通过靶向SMAD4增加结直肠癌细胞的转移，同时还能和靶基因Bim结合发挥调节NSCLC的作用。同样有促癌作用的还有miR-335，也在包括肺癌在内的多种肿瘤中高表达。研究发现miR-335的高表达可以对NSCLC细胞产生明显影响，调节其迁移侵袭等能力。具有抑癌作用的microRNA如miR-128a，其与神经系统发育和其生理功能有关，同时还与包括肺癌在内的多种恶性肿瘤具有相关性。miR-128a和癌基因Bmi-1相互作用，可以发挥抑制NSCLC细胞增殖与迁移的作用。

以上结果表明，当microRNA在包括NSCLC等癌症中有高表达现象时，其可发挥使肿瘤抑制因子表达得到抑制的作用，从而增强肿瘤的发生和发展。当microRNA在肿瘤细胞中表达降低时，它可以对相应癌基因产生负调控作用，从而发挥抑制肿瘤的作用，以此来调控肿瘤细胞的发生发展 [3] 。

2. miRNA在NSCLC中的作用机制

2.1. miR-34a和NSCLC

MiR-34a在microRNA中扮演重要角色，其可通过与c-myc mRNA作用从而抑制肿瘤发生 [4] ，以往有研究表明，P53蛋白可以调节miR-34a对于c-myc的调控 [5] 。C-myc蛋白在细胞中可以发挥调控细胞增殖及分化的作用。但是由于其在正常的细胞中的存在并不稳定，生成后被快速降解，但其在肿瘤细胞中的稳定性相对来说要高的多，故c-myc高表达可作为癌症发生的信号。研究发现miR-34a和c-myc mRNA水平呈负相关，miR-34a和c-myc RNA相作用导致c-myc蛋白水平降低，通过此机制可以抑制肿瘤发生 [6] 。

另有研究表明肿瘤组织中p53蛋白的表达水平要高于其在癌旁组织中的表达水平，miR-34a在p53表达阳性组织中的表达水平要比其在p53阴性组织中表达水平低。这说明p53对miR-34a有调节作用。

总而言之，miR-34a可通过和c-myc相作用在一定程度上调节肿瘤的发生，研究miR-34a具体机制对于肿瘤治疗将是有利的。

2.2. miR-106a和NSCLC

MiR-106a是最近几年发现的由23个核苷酸组成的microRNA。miR-106a的基因位于Xq26.2染色体，且在胃癌 [7] 、肠癌 [8] 、胰腺癌 [9] 、胶质瘤 [10] 等多种恶性肿瘤中有高表达现象。研究发现miR-106a可以调节肿瘤的发生发展，并且发挥调节其增殖、转移、血管生成等多种生物过程。和胃癌癌旁组织相比，miR-106a在胃癌组织中的含量水平要明显增多，同时其表达水平还与胃癌大小、淋巴转移、分期、浸润等现象存在明显的关联，故miR-106a可以在胃癌早期的诊断以及预后中作为潜在的分子标志物。

miR-106a在肺癌中同样发挥重要作用，其在肺癌组织中有明显的表达上调，并且还和肺癌患者的淋巴转移明显相关性，患者的平均生存时间和其表达含量具有负相关性。miR-106a可能对于NSCLC的增殖转移有所影响，但其对于NSCLC的具体调控机制尚不明确 [11] ，据此可得若可以深入研究miR-106a在NSCLC中作用机制可在未来为NSCLC的诊断和治疗提供新方法。

2.3. miR-128a和NSCLC

MiR-128a是一种在正常神经系统高表达的microRNA，在神经发育与维护中起到了重要作用 [12] [13] 。以往研究 [14] [15] 显示，miR-128a在包括乳腺癌、前列腺癌以及神经上皮肿瘤等肿瘤细胞中有下调现象，并且和肿瘤细胞的发生发展有较强关联。miR-128a可通过和靶基因(如Bim-1等促癌基因)相互作用，从而达到其抑制肿瘤细胞增殖的作用。另外，在NSCLC组织中miR-128a表达降低，且在其肿瘤发生发展中可发挥重要作用。对于NSCLC，miR-128a可在一定程度上抑制其迁移作用，同时miR-128a对NSCLC中靶基因和具体调节机制的研究仍有余地，所以研究此miRNA对与预防、诊断、治疗NSCLC具有新的意义和途径 [16] 。

2.4. miR-130a和NSCLC

MiR-130a是近年来发现的与肿瘤增殖、转移以及耐药性有关的microRNA，它的含量水平在不同肿瘤中是不同的。miR-130a在肝癌 [17] 、卵巢癌 [18] 、宫颈癌 [19] 以及直肠癌 [20] 中表达水平是上调的，同时miR-130a可以作为一种癌基因来增加癌细胞的增殖和浸润。而miR-130a在神经胶质瘤 [21] 、前列腺癌 [22] 和白血病 [23] 细胞中其相对表达水平是下降的，作为抑癌基因发挥抑制肿瘤增殖和转移的作用。研究发现 [24] 在NSCLC组织中miR-130a的表达有明显上调现象，并且和肺癌尺寸、淋巴结转移和肿瘤分期有明显的相关性。miR-130a在NSCLC中水平含量上调很明显，通过对NSCLC患者临床病理参数分析得知miR-130a表达水平与肿瘤大小、淋巴结转移和分期明显相关。同时，体外细胞实验进一步证实，下调肺癌细胞中miR-130a的表达可以明显抑制肿瘤细胞的增殖 [24] 。由此可推测，miR-130a在NSCLC中作为癌基因参与调控肿瘤增殖和转移 [25] 。

2.5. miR-200c和NSCLC

MiR-200c可以靶向NSCLC细胞中的ZEB2，并且研究证实在NSCLC中miR200c与ZEB2呈负相关作用。同时在细胞中转染ZEB2 siRNA后，ZEB2表达降低，这会使NSCLC细胞的迁移侵袭能力降低，而若上调miR-200c可得到同样的结果 [26] 。研究结果还证明miR-200c可以抑制ZEB2等多种EMT相关因子的含量水平从而达到抑制EMT的作用 [26] 。

2.6. miR-224和NSCLC

研究显示，结直肠癌中miR-224有高表达情况，并且还可以通过负调控SMAD4从而提高结直肠癌转移 [27] 。和癌症周围正常组织相比，miR-224在NSCLC组织和其细胞内均高表达。荧光素酶实验显示miR-224可以和靶基因Bim结合，还有研究表明miR-224在NSCLC中有高表达现象，可以调节Bim靶基因从而抑制NSCLC细胞的增殖且诱导凋亡 [28] 。

2.7. miR-335和NSCLC

研究证明，miR-335在结肠癌、儿童急性粒细胞性白血病及星形细胞瘤等中高表达 [29] [30] 。还有发现表明 [31] 过表达miR-335可增加星形细胞瘤细胞迁移、侵袭和细胞增殖的能力。另有研究使用miRNA芯片技术，获得NSCLC组织和相应正常肺组织的miRNA差异表达图谱，还用realtime PCR鉴定了40个差异表达的microRNA，结果发现和正常肺组织相比，miR-335在NSCLC组织中的表达有显著增高现象 [32] 。进一步的研究显示，在NSCLC中miR-335的高表达现象和癌细胞迁移与侵袭能力紧密相关；而miR-335表达的下调可以明显抑制NSCLC的迁移和侵袭能力，由此可得miR-335可能是治疗和诊断NSCLC的新靶点，这可以为NSCLC的诊断提供有用的指标，也将为临床治疗NSCLC提供新的方法 [33] 。

3. miRNA和NSCLC的诊断、治疗和预后

作为一个研究热点，MicroRNA在生命科学中具有重要地位。通过靶向相应靶基因，可以发挥促癌基因或抑癌基因的作用从而在细胞各种生理活动中扮演重要角色，在肿瘤中发挥重要作用。由于其在肿瘤细胞中表达水平的不同，可以作为肿瘤发生发展，以及诊断肿瘤的临床标志物，同时还能针对其在肿瘤中发挥的作用制定相应治疗方式，将其作为一种诊断治疗肿瘤的靶点。近年来出现了更多针对其临床应用的研究，希望将microRNA作为肿瘤诊断、治疗以及预后的一种有效的标志物。

以NSCLC为例，大部分NSCLC患者在检查出患癌时已经处于癌症晚期，据统计，I期NSCLC患者5年生存率为80%，然而III和IV期患者生存率则分别低至5%~15%和2%以下 [34] 。若能找到准确性高的癌症标志物，更多的癌症将会在早期被诊断出，这可大大降低癌症患者的死亡率。随着临床上对于肿瘤标志物研究的加深，越来越多的标志物开始应用到临床诊断上。然而如今临床肿瘤标志物敏感度较低，同时特异性也并不理想，需要更加特异、更加灵敏的标志物才能满足当前临床诊断的需求。由于可以调节肿瘤细胞表达的microRNA在肿瘤中表达水平变化较为明显，故microRNA有作为肿瘤标志物的潜力，有希望在肿瘤早期及时诊断出来，目前的研究也暗示了这一点。研究发现 [3] ，与正常者的血清相比，microRNA的水平含量在NSCLC患者的血清中具有明显的差别，如此microRNA有希望能作为临床上诊断肿瘤的标志物。

再者，如上文所述，越来越多的microRNA已被证实可以发挥促癌基因或抑癌基因的作用而对肿瘤产生影响，待对microRNA在癌症中作用的研究更加深入，相信microRNA会在癌症治疗方面占有一席之地，提高癌症整体治疗效果及患者的存活率。关于肿瘤的预后评估依然是治疗中很重要的一点，在预后这一项上microRNA同样有着巨大的应用潜力，并且很多研究也表明microRNA可作为NSCLC复发以及生存期的独立预后因子 [2] 。

总之，在NSCLC以及其他肿瘤中，microRNA在临床诊断、治疗以及预后评估中都可以发挥重要的作用，并且其临床应用潜力巨大，可以预见，今后microRNA在临床应用上的发展将会越来越深入，在NSCLC等恶性肿瘤的治疗中扮演重要角色。

4. 小结与展望

对于microRNA的研究近年来一直都是生命科学的热点，越来越多新的microRNA被发现，并且microRNA在包括肺癌在内的许多恶性肿瘤中的异常表达现象以及其发挥的重要作用已经被证实。随着针对microRNA研究的不断深入，各种来源不同的microRNA在细胞中的表达及其机制相继被发现，然而仍然存在有待解决的问题。如许多研究虽然都证实了microRNA可以靶向特定的基因从而直接或间接发挥其调控作用，然而microRNA的自我调节尚未明确，针对其自身调节是否可对肿瘤细胞产生影响，以及这种影响的机制的研究甚少 [2] 。同时，microRNA和其在肿瘤细胞中的靶向基因相互作用，从而调控癌细胞内的生物机过程的精密机理尚未明确。有研究推断microRNA和肿瘤干细胞有着紧密的关联，这是一个重要的研究方向。若能在现有研究基础上逐步阐明并且解决这些问题，microRNA日后必然会在NSCLC等恶性肿瘤的诊断、治疗以及预后评估中发挥非常重要的作用。

基金项目

国家自然科学基金青年项目(81803548)；天津市级大学生创新创业训练计划项目(202110069066)；天津商业大学校级大学生创新创业训练计划项目(202310069227)。

文章引用

王梅燕,吴其繁,陈国敏. 非小细胞肺癌中miRNAs的表达水平及作用机制研究进展
The Expression Level and Mechanism of miRNAs in Non-Small Cell Lung Cancer[J]. 临床医学进展, 2023, 13(06): 8959-8965. https://doi.org/10.12677/ACM.2023.1361254

参考文献