结直肠癌是最常见的恶性肿瘤之一，全球发病率呈逐年上升趋势。微小RNA-21（miR-21）作为微小RNA家族中一员，在许多肿瘤中过度表达。近年来越来越多的研究表明，miR-21表达异常与结直肠癌的发生、发展及预后密切相关。现就近年来miR-21在结直肠癌的诊断、预后及治疗等方面的最新研究进行系统综述。
引用本文： 德吉, 王一平. 微小RNA-21与结直肠癌. 华西医学, 2014, 29(3): 578-581. doi: 10.7507/1002-0179.20140174 复制
随着现代人类生活水平、膳食结构的改变，结直肠癌的发生率也呈现出迅速增长的趋势，已成为当今最常见的恶性肿瘤之一[1]。其发病率目前已跃居常见肿瘤的第3位，全球每年新发病例近120万，死亡例数多达60万[2]，严重威胁人类的健康和生命。微小RNA（miRNA）作为新发现的一类内源性、保守性非编码RNA，参与了调节细胞周期、凋亡、分化、发育等重要生物学进程，在肿瘤发生过程中也扮演着重要角色。miRNA-21（miR-21）作为一个较广泛存在的miRNA，对结直肠癌的早期诊断、预后分析、个性化治疗和疗效评价方面均大有裨益。现将血浆miR-21在结直肠癌方面的作用作一综述。
1 miR-21概述
自Lee等[3]于1993年在秀丽隐杆线虫中发现了第1个定时调控胚胎发育的miRNA以来，人们对miRNA的了解正逐步加深。miR-21是miRNA家族的重要成员。与大多数miRNA的成熟过程一样，成熟miR-21的加工过程可以概括如下：首先初级转录产物（Pri-miR-21）由DNA聚合酶Ⅱ转录[4]，然后，由细胞核内的RNaseⅢ酶、Drosha和DGCR8加工形成70个核苷酸左右的具有茎环结构的前体微小RNA （pre-miR-21）[5]，然后在转运酶5（exportin5）的协助下被转运至细胞质[6]。进入细胞质后在另一个RNaseⅢ酶Dicer，识别并被切割产生一个22个核苷酸的miRNA-miRNA复合体。其中一条单链被降解，而另一条单链可以选择性结合到RNA诱导沉默复合体（RISC）上成为成熟miRNA，通过靶向结合具有完全或非完全互补序列的mRNA的3’端非翻译区（3’-UTR）发挥调控作用。miR-21与大多数miRNA一样有多种检测方法，如RNA印迹法[7]、微阵列法[8]、克隆和测序法[9]、实时荧光定量聚合酶链反应（PCR）法[10]等。人类miR-21基因定位于17q23.2染色体FRA17B脆性区域上，该点是多种肿瘤发生的脆性位点，miR-21能够与其靶基因PTEN、TPM1等结合，并抑制其表达，广泛参与机体多种生物学过程的调控，在肿瘤发生上起到重要的“癌基因”作用[11-17]，见图 1。
2 miR-21与结直肠癌的诊断
结直肠癌通常是由良性腺瘤缓慢演变成恶性腺癌甚至远处转移[18]。早期多无症状，大多数患者确诊时已属晚期，丧失了最佳的治疗时机。因此，筛查与早期诊断是防治结直肠癌的最佳手段。虽然肿瘤生化标志物癌胚抗原（CEA）和粪便隐血试验对结直肠癌具有重要的辅助诊断价值，但CEA及粪便隐血试验的灵敏度偏低[19]，对结直肠癌的早期诊断价值不高。因此寻找一种高灵敏度的理想肿瘤标志物显得尤为重要。大量研究表明，具有原癌基因作用的miR-21在结直肠癌患者的肿瘤组织、粪便和血液中被检获，常呈过度高表达状态[20-25]，且血浆miR-21诊断结直肠癌的灵敏度及特异度均高于传统肿瘤标志物如CEA和粪便隐血试验[26]，因此miR-21有可能作为新型结直肠癌临床诊断参考生物标志物。Schetter等[27]利用miRNA芯片检测了197例结肠腺癌患者肿瘤组织和非肿瘤组织中miRNA的水平，发现两者表达谱明显不同，miR-21在肿瘤组织中明显高表达。另外，Shibuya等[28]对156例结直肠癌患者的肿瘤组织及其周围正常结直肠组织的miR-21的表达进行比较，结果在结直肠肿瘤组织的miR-21表达水平同样显著高于周围正常组织（P=0.025）。
由于结直肠肿瘤的脱落物直接进入粪便，因此粪便检测也成为筛查结直肠癌的重要手段之一。近期有学者分别收集了88例结直肠癌患者的肿瘤组织及粪便样品，利用定量PCR法检测了其miRNA的表达谱，发现不仅在结直肠肿瘤组织的miR-21呈现高表达（P＜0.000 1），而且结直肠癌患者大便样品中miR-21的表达水平也比正常人高（P＜0.01），粪便miR-21作为一个独立诊断结直肠癌的标志物其灵敏度为55.7%，特异度为73.3%[29]。Link等[30]同样发现大肠癌及大肠腺瘤患者大便样本中miR-21的表达水平与健康人存在差异，且粪便中提取和检测miRNA简便、重复性好。
Lawrie等[31]开创了血清miRNA用于肿瘤诊断研究的先河。相继有研究表明在结直肠癌患者血浆中同样检测出过表达的miR-21，而且在血清中可长期稳定存在[32]。有学者进一步研究发现血浆miR-21能够正确识别结直肠癌的特异度和灵敏度均是90%，表明血浆miR-21可能是一种很有前途的诊断结直肠癌的生物标志物[26]。
3 miR-21与结直肠癌的预后
miRNA表达水平的检测不但可用于肿瘤和正常组织的鉴别，还可用于肿瘤预后的评估。最近一些研究结果显示在结直肠癌中miR-21异常表达与结直肠癌的预后密切相关，可能是一个非常有前途的判断预后指标。如Schetter等[27]对入组的113例结直肠肿瘤组织中miRNA的表达水平进行检测并随访，发现miR-20a、miR-21、miR-106a、miR-181b和miR-203的表达显著增加，其中miR-21在腺瘤及肿瘤组织中的含量随肿瘤的TNM分期存在升高趋势，表明miR-21可作为一个独立有效的预后指标，高表达者预后差。结直肠癌组织中miR-21的过表达与癌症分期（P=0.032）、淋巴结转移（P=0.025）和远处转移（P=0.009）的发展呈正相关[33]。Yamamichi等[34]发现不同病理分期的结直肠癌组织切片中miR-21的表达从癌前病变到晚期癌逐渐增加。为深入探讨miR-21与肿瘤（包括结直肠癌）患者预后的相关性，有学者以“miR-21与肿瘤”和“miRNA与肿瘤预后”为关键词检索收集了1996年－2010年的17项研究数据，在总体存活率的系统分析中发现各种肿瘤组织miR-21高水平表达的合并危险比为1.69（P＜0.001），提示miR-21过表达降低患者存活率[35]。因此，miR-21与结直肠癌的预后密切相关。
4 miR-21与结直肠癌的治疗
虽然结直肠癌的诊断及治疗手段不断创新，但是由于肿瘤分子的异质性，目前对进展期的结直肠癌患者仍缺乏有效的治疗方法。因此寻找一种有效的个性化治疗方法及疗效预测指标显得尤为重要。miR-21作为一种新型肿瘤标志物，与结直肠癌的发生发展密切相关，不仅对结直肠癌的早期诊断和预后监测有重要的价值外，对结直肠癌的个性化治疗及预测药物效果方面也有很大的潜能。已有文献显示，靶向miR-21并抑制其表达有可能为结直肠癌的治疗提供一种崭新手段。如Asangani等[13]在发现肿瘤抑制因子PDCD4基因是miR-21的靶基因的基础上，进一步研究表明miR-21能够下调PDCD4的表达并诱导结肠直肠癌肿瘤细胞侵袭、血管浸润及转移，提示可通过抑制miR-21的表达或阻碍miR-21与PDCD4的相互作用，对肿瘤进行个性化治疗。近期国内学者马一杰等[36]应用氟尿嘧啶（5-FU）、miR-21及两者同时作用于HT29结直肠癌细胞株，通过干预实验与空白组进行对照，并采用噻唑蓝法及细胞形态观测的方法检测HT29大肠癌细胞株的凋亡情况。结果显示同时应用5-FU及miR-21的实验组细胞凋亡增加，与分别单独应用5-FU或miR-21的实验组相比有统计学意义，表明miR-21对结直肠癌HT29细胞的增殖有抑制作用，同时抑制miR-21作为靶点的治疗手段用于临床治疗结直肠癌提供了理论依据。
药物疗效的预测同样也是结直肠癌患者诊治面临的另一个问题。miR-21表达水平的高低可作为结直肠癌患者化学疗法（化疗）效果的预测指标[37]。Schetter等[27]通过研究发现终末期结肠癌患者miR-21的高表达与抗癌药物5-FU治疗反应不佳和更快速的疾病复发相关，提示miR-21可能是一个预测化疗疗效的指标。
5 结语
综上所述，miR-21作为新发现的一类内源性、保守性非编码RNA，广泛参与了机体多种生物学过程的调控，在肿瘤的发生过程中也扮演着重要角色。miR-21在结直肠肿瘤细胞中的表达显著异常，对结直肠癌的诊断、预后、个性化治疗和疗效预测等可能具有重要的临床意义及应用前景。然而人们对于miR-21与临床相关的研究领域起步较晚，对于miR-21及其作用机制缺乏深入的了解，所以miR-21应用于肿瘤临床还面临很多问题。因此今后需要进行深入的研究，规范miR-21的监测，相信不久的将来，随着对miR-21作为结直肠癌诊断、预后、治疗和疗效预测研究的不断深入，可靠数据的不断产生，miR-21与结直肠癌的关系将进一步明了。
随着现代人类生活水平、膳食结构的改变，结直肠癌的发生率也呈现出迅速增长的趋势，已成为当今最常见的恶性肿瘤之一[1]。其发病率目前已跃居常见肿瘤的第3位，全球每年新发病例近120万，死亡例数多达60万[2]，严重威胁人类的健康和生命。微小RNA（miRNA）作为新发现的一类内源性、保守性非编码RNA，参与了调节细胞周期、凋亡、分化、发育等重要生物学进程，在肿瘤发生过程中也扮演着重要角色。miRNA-21（miR-21）作为一个较广泛存在的miRNA，对结直肠癌的早期诊断、预后分析、个性化治疗和疗效评价方面均大有裨益。现将血浆miR-21在结直肠癌方面的作用作一综述。
1 miR-21概述
自Lee等[3]于1993年在秀丽隐杆线虫中发现了第1个定时调控胚胎发育的miRNA以来，人们对miRNA的了解正逐步加深。miR-21是miRNA家族的重要成员。与大多数miRNA的成熟过程一样，成熟miR-21的加工过程可以概括如下：首先初级转录产物（Pri-miR-21）由DNA聚合酶Ⅱ转录[4]，然后，由细胞核内的RNaseⅢ酶、Drosha和DGCR8加工形成70个核苷酸左右的具有茎环结构的前体微小RNA （pre-miR-21）[5]，然后在转运酶5（exportin5）的协助下被转运至细胞质[6]。进入细胞质后在另一个RNaseⅢ酶Dicer，识别并被切割产生一个22个核苷酸的miRNA-miRNA复合体。其中一条单链被降解，而另一条单链可以选择性结合到RNA诱导沉默复合体（RISC）上成为成熟miRNA，通过靶向结合具有完全或非完全互补序列的mRNA的3’端非翻译区（3’-UTR）发挥调控作用。miR-21与大多数miRNA一样有多种检测方法，如RNA印迹法[7]、微阵列法[8]、克隆和测序法[9]、实时荧光定量聚合酶链反应（PCR）法[10]等。人类miR-21基因定位于17q23.2染色体FRA17B脆性区域上，该点是多种肿瘤发生的脆性位点，miR-21能够与其靶基因PTEN、TPM1等结合，并抑制其表达，广泛参与机体多种生物学过程的调控，在肿瘤发生上起到重要的“癌基因”作用[11-17]，见图 1。
2 miR-21与结直肠癌的诊断
结直肠癌通常是由良性腺瘤缓慢演变成恶性腺癌甚至远处转移[18]。早期多无症状，大多数患者确诊时已属晚期，丧失了最佳的治疗时机。因此，筛查与早期诊断是防治结直肠癌的最佳手段。虽然肿瘤生化标志物癌胚抗原（CEA）和粪便隐血试验对结直肠癌具有重要的辅助诊断价值，但CEA及粪便隐血试验的灵敏度偏低[19]，对结直肠癌的早期诊断价值不高。因此寻找一种高灵敏度的理想肿瘤标志物显得尤为重要。大量研究表明，具有原癌基因作用的miR-21在结直肠癌患者的肿瘤组织、粪便和血液中被检获，常呈过度高表达状态[20-25]，且血浆miR-21诊断结直肠癌的灵敏度及特异度均高于传统肿瘤标志物如CEA和粪便隐血试验[26]，因此miR-21有可能作为新型结直肠癌临床诊断参考生物标志物。Schetter等[27]利用miRNA芯片检测了197例结肠腺癌患者肿瘤组织和非肿瘤组织中miRNA的水平，发现两者表达谱明显不同，miR-21在肿瘤组织中明显高表达。另外，Shibuya等[28]对156例结直肠癌患者的肿瘤组织及其周围正常结直肠组织的miR-21的表达进行比较，结果在结直肠肿瘤组织的miR-21表达水平同样显著高于周围正常组织（P=0.025）。
由于结直肠肿瘤的脱落物直接进入粪便，因此粪便检测也成为筛查结直肠癌的重要手段之一。近期有学者分别收集了88例结直肠癌患者的肿瘤组织及粪便样品，利用定量PCR法检测了其miRNA的表达谱，发现不仅在结直肠肿瘤组织的miR-21呈现高表达（P＜0.000 1），而且结直肠癌患者大便样品中miR-21的表达水平也比正常人高（P＜0.01），粪便miR-21作为一个独立诊断结直肠癌的标志物其灵敏度为55.7%，特异度为73.3%[29]。Link等[30]同样发现大肠癌及大肠腺瘤患者大便样本中miR-21的表达水平与健康人存在差异，且粪便中提取和检测miRNA简便、重复性好。
Lawrie等[31]开创了血清miRNA用于肿瘤诊断研究的先河。相继有研究表明在结直肠癌患者血浆中同样检测出过表达的miR-21，而且在血清中可长期稳定存在[32]。有学者进一步研究发现血浆miR-21能够正确识别结直肠癌的特异度和灵敏度均是90%，表明血浆miR-21可能是一种很有前途的诊断结直肠癌的生物标志物[26]。
3 miR-21与结直肠癌的预后
miRNA表达水平的检测不但可用于肿瘤和正常组织的鉴别，还可用于肿瘤预后的评估。最近一些研究结果显示在结直肠癌中miR-21异常表达与结直肠癌的预后密切相关，可能是一个非常有前途的判断预后指标。如Schetter等[27]对入组的113例结直肠肿瘤组织中miRNA的表达水平进行检测并随访，发现miR-20a、miR-21、miR-106a、miR-181b和miR-203的表达显著增加，其中miR-21在腺瘤及肿瘤组织中的含量随肿瘤的TNM分期存在升高趋势，表明miR-21可作为一个独立有效的预后指标，高表达者预后差。结直肠癌组织中miR-21的过表达与癌症分期（P=0.032）、淋巴结转移（P=0.025）和远处转移（P=0.009）的发展呈正相关[33]。Yamamichi等[34]发现不同病理分期的结直肠癌组织切片中miR-21的表达从癌前病变到晚期癌逐渐增加。为深入探讨miR-21与肿瘤（包括结直肠癌）患者预后的相关性，有学者以“miR-21与肿瘤”和“miRNA与肿瘤预后”为关键词检索收集了1996年－2010年的17项研究数据，在总体存活率的系统分析中发现各种肿瘤组织miR-21高水平表达的合并危险比为1.69（P＜0.001），提示miR-21过表达降低患者存活率[35]。因此，miR-21与结直肠癌的预后密切相关。
4 miR-21与结直肠癌的治疗
虽然结直肠癌的诊断及治疗手段不断创新，但是由于肿瘤分子的异质性，目前对进展期的结直肠癌患者仍缺乏有效的治疗方法。因此寻找一种有效的个性化治疗方法及疗效预测指标显得尤为重要。miR-21作为一种新型肿瘤标志物，与结直肠癌的发生发展密切相关，不仅对结直肠癌的早期诊断和预后监测有重要的价值外，对结直肠癌的个性化治疗及预测药物效果方面也有很大的潜能。已有文献显示，靶向miR-21并抑制其表达有可能为结直肠癌的治疗提供一种崭新手段。如Asangani等[13]在发现肿瘤抑制因子PDCD4基因是miR-21的靶基因的基础上，进一步研究表明miR-21能够下调PDCD4的表达并诱导结肠直肠癌肿瘤细胞侵袭、血管浸润及转移，提示可通过抑制miR-21的表达或阻碍miR-21与PDCD4的相互作用，对肿瘤进行个性化治疗。近期国内学者马一杰等[36]应用氟尿嘧啶（5-FU）、miR-21及两者同时作用于HT29结直肠癌细胞株，通过干预实验与空白组进行对照，并采用噻唑蓝法及细胞形态观测的方法检测HT29大肠癌细胞株的凋亡情况。结果显示同时应用5-FU及miR-21的实验组细胞凋亡增加，与分别单独应用5-FU或miR-21的实验组相比有统计学意义，表明miR-21对结直肠癌HT29细胞的增殖有抑制作用，同时抑制miR-21作为靶点的治疗手段用于临床治疗结直肠癌提供了理论依据。
药物疗效的预测同样也是结直肠癌患者诊治面临的另一个问题。miR-21表达水平的高低可作为结直肠癌患者化学疗法（化疗）效果的预测指标[37]。Schetter等[27]通过研究发现终末期结肠癌患者miR-21的高表达与抗癌药物5-FU治疗反应不佳和更快速的疾病复发相关，提示miR-21可能是一个预测化疗疗效的指标。
5 结语
综上所述，miR-21作为新发现的一类内源性、保守性非编码RNA，广泛参与了机体多种生物学过程的调控，在肿瘤的发生过程中也扮演着重要角色。miR-21在结直肠肿瘤细胞中的表达显著异常，对结直肠癌的诊断、预后、个性化治疗和疗效预测等可能具有重要的临床意义及应用前景。然而人们对于miR-21与临床相关的研究领域起步较晚，对于miR-21及其作用机制缺乏深入的了解，所以miR-21应用于肿瘤临床还面临很多问题。因此今后需要进行深入的研究，规范miR-21的监测，相信不久的将来，随着对miR-21作为结直肠癌诊断、预后、治疗和疗效预测研究的不断深入，可靠数据的不断产生，miR-21与结直肠癌的关系将进一步明了。
