文章信息
- 阳娟,刘崇梅,王彩霞. 2015
- YANG Juan, LIU Chongmei, WANG Caixia. 2015
- 微小RNAs在良恶性胸腔积液中的研究进展
- MicroRNAs Expression in Benign and Malignant Pleural Effusion
- 肿瘤防治研究, 2015, 42(04): 399-402
- Cancer Research on Prevention and Treatment, 2015, 42(04): 399-402
- http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2015.04.019
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文章历史
- 收稿日期:2014-05-11
- 修回日期:2014-09-22
2. 414000 岳阳,岳阳市二人民医院病理科
2. Department of Pathology, Yueyang Second People’s Hospital, Yueyang 414000, China
胸腔积液临床常见、多发,其病因复杂多 样,可由胸膜、肺部、肺外等多种部位的疾病引 发,如胸膜炎、肺结核、恶性肿瘤等。临床上约 5%~10%恶性胸腔积液患者的原发肿瘤病灶无法明 确。一般来说对于不明病因的胸腔积液,最重要 的是尽早排除恶性胸腔积液。临床上常用胸腔积 液常规、生化、脱落细胞学、肿瘤标志蛋白等方 法鉴别良恶性胸腔积液。胸腔积液脱落细胞学检 查寻找恶性细胞是目前临床上诊断恶性胸腔积液 的标准,但其敏感度局限于70%左右。胸腔积液 中常用的具有诊断意义的肿瘤标志蛋白有CEA、 CA-153、CA-199、CA-125、CA-724以及角蛋白 (CYFRA)21-1[1, 2, 3],它们可能有助于诊断恶性胸腔 积液,但特异性较差。近来DNA甲基化状态[4]、游 离mRNA的表达水平[5]的研究也被用于诊断恶性胸 腔积液,由于它们诊断肿瘤类型的精确性欠佳, 在临床上尚未广泛应用。因此寻找胸腔积液中稳 定存在、对患者创伤小、特异性高、可重复性 高、出现较早的标志物对于鉴别良恶性胸腔积液 意义重大,不仅有助于尽早确诊恶性胸腔积液, 而且有助于临床工作者对恶性胸腔积液患者尽早 实施最佳临床治疗方案,减轻患者病痛。
miRNAs具有较强的稳定性,广泛存在人体组 织与体液中。血清、血浆中的循环miRNAs已经 被证实是潜在的非侵入性肿瘤生物学标志物[6, 7, 8, 9]。 而人体的胸腔积液、腹腔积液、尿液、泪液、精 液、脑脊液、母乳、羊水中均存在肿瘤特异性 miRNAs[10, 11, 12]。现就miRNAs在良恶性胸腔积液中的 研究进展作一综述。 1 miRNAs的生物学特性
MicroRNAs(miRNAs)是长度为19~24 nt的 非编码小RNA,可通过与其靶mRNA特异性结合 导致mRNA降解或翻译抑制,从而起着调控细胞 分化、生长、增殖、代谢、凋亡等功能。研究显 示,miRNAs与人类肿瘤密切相关,广泛涉及肿瘤细胞增殖、分化、转移、代谢等生理病理过程, 以癌基因或抑癌基因形式参与肿瘤形成、侵犯、 转移、进展。 1.1 miRNAs的生成与成熟
到目前为止人类并不完全清楚miRNAs的起 源。通常miRNAs依据来源分为细胞内miRNAs 及细胞外环境miRNAs。编码miRNAs的基因在 细胞核内经RNA聚合酶Ⅱ作用下转录成长度约 为500 nt、具有发夹结构的原始miRNAs(primiRNAs), 随后pr i -miRNAs在RNA聚合酶 Ⅲ-Drosha/DGCR8作用下被切割成长度约65~75 nt 的前体miRNAs(pre-miRNAs),后者由转运蛋 白exportin-5从细胞核转运至细胞质。最后,premiRNAs 在细胞质中经RNA酶Ⅲ(Dicer)识别并 被修剪为长度约为19~24 nt的成熟miRNAs[13, 14, 15]。通 过此种方式生成的miRNAs构成了主要miRNAs, 其他miRNAs则来自细胞外环境。研究显示,人体 中某些细胞可能释放含有miRNAs的复合体,如 特异性靶向蛋白如Argonaute(Ago)[16, 17]或高密 度脂蛋白[18]至体液中。当这些复合体在体液中循 环时,可能被远处细胞所摄取进而传递由miRNAs 所介导的细胞之间的生物学信息。成熟miRNAs较 mRNA具有更好的稳定性,不易被延长存储期、 反复冰冻、解冻、加入核糖核酸酶等多种方法所 降解[19]。因而使得体液中miRNAs检测的持续性及 重复性成为可能。 1.2 miRNAs的作用机制
成熟miRNAs通过调控靶mRNA的表达发挥调 控各种细胞活动的功能。miRNAs和Ago2一起构 成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC),随后该复合体以完全或不完 全配对的方式靶向结合到mRNA的3'UTR。当 miRNAs与mRNA完全互补时,mRNA被特异性 核酸内切酶切割;若两者不完全互补,则导致 翻译过程抑制,mRNA的稳定性不受影响。也有 研究报道,miRNAs在少数情况下结合到mRNA- 5'UTR[20]甚至氨基酸编码序列上[21]调节基因表达。 据统计,约1 000余种miRNAs调控着人类超过30% 的基因。 2 miRNAs在胸腔积液中的表达情况 2.1 胸腔积液中miRNAs的检测与稳定性
miRNAs广泛存在人体组织、体液中。Xie 等[22]较早利用qRT-PCR证明了胸腔积液中含游离 的miRNAs,并且分别检测经过反复冰冻、解冻 循环,在室温中放置不同时间(3 h与24 h)、 加入RNase酶处理的β-actin mRNA、18S RNA、 miRNAs 三者的含量,证明了胸腔积液中的 miRNAs尽管出现了沉淀,但其稳定性仍然高于 mRNA。随后,由于胸腔积液样本来源广泛, 容易收集,胸腔积液中miRNAs的检测具有稳定 性、无创性、可重复性、敏感度高的优点,越来 越多的研究者将目光投入其中。但由于胸腔积液 中miRNAs检测一般采用miRNAs微阵列法或qRTPCR 检测法,该方法操作复杂、所需时间长,中 间污染环节多,很容易出现假阳性结果(环境核 酸污染)或假阴性结果(环境核酸酶污染),实 际研究成果并不多,将其应用于临床更需要一个 漫长的过程。 2.2 胸腔积液中miRNAs的诊断价值
游离的循环miRNAs有望作为潜在的分子生 物学指标应用于肿瘤的诊断。Xie等[22]首次证明胸 腔积液中游离miRNAs可作为鉴别良恶性胸腔积 液的潜在指标,他们利用qRT-PCR分别检测22种 miRNAs在18例恶性胸腔积液及11例良性胸腔积 液中的表达水平(此22种miRNAs已确定在肺癌 患者血清中表达异常),发现miR-24、miR-26a和 miR-30d在良恶性组中的表达明显不同(P=0.006, 0.021及0.011,差异有统计学意义),且三者在恶 性组中表达明显增多,由此推测检测胸腔积液中 miR-24,miR-26a和miR-30d的表达量可以作为良 恶性胸腔积液的鉴别指标。Xie等[23]经进一步扩大 样本实验,检测上述22种miRNAs在80例恶性胸腹 腔积液与28例良性胸腹腔积液中的表达含量,进一 步证明miR-24及miR-30d在恶性胸腔积液中表达升 高,然而恶性腹腔积液中只有miR-30d表达含量增 高,由此推断miR-24结合miR-30d更具诊断意义。
Gee等[24]则通过试验认为恶性胸膜间皮瘤并发 的胸腔积液与肺腺癌所致胸腔积液相比,miR-200 基因家族在前者的表达水平显著降低。Han等[25] 则先运用miRNAs微阵列法检测10例良性胸腔积 液与10肺腺癌恶性胸腔积液中160种miRNAs的表 达,再利用qRT-PCR法检测上述微阵列实验组及 另外42例良性胸腔积液和45例肺腺癌相关胸腔积 液中miRNAs的表达含量,发现qRT-PCR检测法与 miRNAs微阵列法检测结果一致,miR-198在肺腺 癌相关胸腔积液中表达明显下调(前者P=0.002, 后者P<0.001),因此推断游离miR-198有可能作 为区分肺腺癌恶性胸腔积液及良性胸腔积液的鉴 别指标。同时,他们更进一步绘制受试者工作特征曲线(ROC),通过曲线下面积(AUC)来评 估miRNAs微阵列组miR-198、CEA、CYFRA21-1 (CEA和CYFRA21-1)是目前胸腔积液中研究 最多、最可靠的肿瘤标志物[1, 3, 26])三者的诊断价 值,结果显示miR-198、CEA、CYFRA21-1的曲 线下面积分别是0.887、0.898和0.836,miR-198 的诊断价值与CEA相当,并优于CYFRA21-1。三 种标志物结合的曲线下标志物为0.926(95%可信 区间为0.843~0.973),其敏感度为89.2%,特异 性为85%。他们也根据Xie等[22, 23]的试验结果利用 miRNAs微阵列法检测了前述20例良恶性胸腔积液 中miR-24及miR-30d的表达含量,结果显示并不是 每例样本都能检测出miR-24及miR-30d,他们由此 推断两者在胸腔积液的表达甚少。
可见胸腔积液中确实存在着肿瘤相关性的 miRNAs,全面发现胸腔积液中具有诊断意义的 miRNAs对鉴别良恶性胸腔积液意义重大,但这需 要研究者们更多的试验及努力。 2.3 胸腔积液中miRNAs预测肿瘤患者预后的价值
大量研究显示,miRNAs具有预测肿瘤患者 预后的潜在价值。Wang等[27]首次证明了胸腔积液 中miRNAs也具有此价值。他们通过检测184例非 小细胞肺癌合并恶性胸腔积液患者的胸腔积液中 miRNAs的表达量,结果发现非小细胞肺癌患者生 存期较长组与生存期较短组有33种miRNAs表达量 改变两倍以上,其中miR-100的高表达及miR-93、 miR-134、miR-151、miR-345的低表达与生存期 较短有关。他们由此推测胸腔积液中miR-100、 miR-93、miR-134、miR-151及miR-345可作为预测 肺癌患者预后的潜在生物学指标。 2.4 胸腔积液中miRNAs与肿瘤细胞化疗耐药性
越来越多的研究证明miRNAs参与肿瘤细胞 化疗耐药性过程。机制在于miRNAs参与调控肿 瘤干细胞,而肿瘤干细胞与肿瘤治疗过程中的耐 药性关系密切。Xie等[22]首次证明胸腔积液中游离 miR-152表达降低与肿瘤患者耐多西环素有关, 他们推测胸腔积液中游离miR-152能提示肿瘤患 者的化疗耐药性。相信胸腔积液中还存在着目前 尚未发现与肿瘤细胞化疗耐药性相关的特异性 miRNAs,这需要研究者们更进一步的试验与研 究。 3 展望
综上所述,胸腔积液中的miRNAs具有巨大 的生物学功能,有望作为良恶性胸腔积液鉴别诊 断、提示肿瘤患者预后及反映肿瘤细胞化疗敏感 度的潜在分子生物学指标。采用基因工程技术, 人工合成经证实在肿瘤患者表达下调的miRNAs, 构建转基因载体,实现对目的基因的沉默,从而 为肿瘤的基因治疗提供一定的理论依据。尽管将 其运用于临床还有一个漫长的过程,但挑战与机 遇并存,相信在人类的不断探索下,对miRNAs的 进一步研究将有利于我们对肿瘤做出早期诊断、 有效治疗及预后评估。
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