microRNA作为胰腺癌早期检测潜在生物标志物的研究进展

摘要

背景

胰腺癌的5年生存率极低（<5%），死亡率很高，是发达国家第四大癌症死亡原因[1]。由于它位于腹部无法接近的位置，导致常见的临床表现，超过80%的患者在发生局部进展或转移时被诊断[2]。因此，胰腺癌的早期诊断是成功治疗该病的关键，尽管由于缺乏早期预警信号而难以实现。虽然已经对生物标记物进行了更多的研究，但很少有生物标记物被证明能有效地用于疾病的早期诊断[三]。因此，寻找灵敏度或特异性更高的新生物标记物仍然是一项挑战。

miRNAs是由18-24个核苷酸组成的小的非蛋白编码RNA，通过降解靶mRNAs或抑制转录后水平的翻译来调节多基因表达，从而调节各种肿瘤过程，包括细胞增殖、迁移、侵袭、存活和转移[4]。miRNA的失调在胰腺癌的发病机制、诊断和治疗中起着重要作用[三]。在这里，我们更新了miRNA作为胰腺癌早期诊断/预后生物标记物的研究进展。

通过成像和生物标记物进行癌症诊断

成像技术已广泛应用于包括胰腺癌在内的多种肿瘤类型的诊断、治疗和预后。虽然常见的成像方式包括计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）、内镜超声（EUS）、内镜逆行胰胆管造影（ERCP，胰腺癌早期检测的敏感性和特异性仍面临挑战[5,6].

至于广泛使用的生物标记物CA 19-9，未能将胰腺癌与良性胰腺疾病和多发性胰腺癌区分开来，这限制了其临床应用，因为其敏感性和特异性不足[7]。同样，其他几种基于血清和组织的生物标记物（表1)与CA 19-9具有相同的局限性，因此没有一种对胰腺癌的早期诊断具有良好的临床应用价值[7]。因此，有效的生物标记物结合成像技术将为癌症的早期检测提供一种理想的方法[5].

作为有效生物标记物的微RNA

目前，大量研究已经确定了miRNAs在肿瘤发生和转移中的潜在作用，表明它可能被开发为用于胰腺癌诊断、预后和预测的生物标记物[8]。鉴于miRNA介导的转录调控参与了每一个细胞过程，miRNA表达的异常改变通常与胰腺导管腺癌（PDAC）的所有致癌过程有关，包括凋亡逃逸、增殖、侵袭、上皮-间质转化（EMT）、，转移与耐药[8,9]。根据它们的表达，少数在肿瘤细胞中上调的miRNAs被归类为强致癌基因，而其他一些被归类为抑癌基因，因为它们在肿瘤发生过程中反过来下调[10]。例如，MiR-21被归类为癌基因，因为其过度表达与胰腺癌细胞对吉西他滨的增殖、侵袭和化疗耐药性增加有关。与miR-21一样，其他几种miRNAs在癌组织中明显过度表达，包括miR-155、miR-106a、miR-27a、miR221/222、miR-224、miR-486、miR-194、miR200b/c、miR-429、miR-10a/b、miR-367、miR-196a/b、miR-210、miR-375和miR-301a[9,10]。同时，另一组miRNAs对细胞增殖、侵袭和转移具有抑制作用，因此具有抑癌作用，包括miR-34a/b、Let-7、miR-96、miR-124、miR-615-5p、miR-200a/b/c、miR-219-1-3p、miR203、miR146a和miR-17-92[9,10]。一项有趣的研究表明，miR-17-92簇在胰腺癌干细胞（CSCs）中表达下调，通过激活NODAL/ACTIVIN/TGF-β1信号通路显示出对化疗的高度耐药，因此，抑制这些通路可能会提高胰腺癌CSCs对化疗的敏感性[11].

miRNAs通过改变参与PDAC分子发病机制的信号通路来调节肿瘤细胞的关键生物过程，包括K-ras公司、p53、SMAD4、E-cad、PTEN、ADAM9、Bcl-2、STAT3、细胞周期蛋白D1、EGFR、TGF-β、JNK、Hedgehog、Notch、NF-κB和Akt-2[2]。RAS相关信号通路来源于最常见的突变KRAS公司在90%的胰腺癌中，其翻译被发现由miR-96、miR-126、miR-143/145、miR-217和Let-7介导[三]。最近，p53已被证明介导miR-34家族（miR-34a/b/c）的调节。miRNAs，如miR-21、miR-143、miR-155、miR-130a/301a/454、miR-224、miR-146a、miR-483-3p、miR-494、miR-494和miR-421，通过直接或间接调节TGF-β/SMAD-4信号通路参与胰腺癌的进展[三]。此外，miR-137在Ras诱导的衰老过程中靶向KDM4A mRNA，并激活p53和视网膜母细胞瘤（pRb）[12]。关于miRNAs作为生物标记物及其靶向途径的更多信息，如图所示1.

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图1

胰腺癌中潜在的miRNA生物标记物及其相关靶向途径。↑ 上调↓下调

由于miRNA的异常表达发生在胰腺癌的分子发病机制中，识别在疾病不同病理阶段差异表达的miRNA特征可以以优异的敏感性或特异性区分胰腺癌和胰腺良性疾病。最近一项对胰腺癌患者血清的研究表明，与无癌受试者相比，胰腺癌患者的7种血清miRNAs，包括miR-20a、miR-21、miR-24、miR-25、miR-99a、miR-185、miR-191的表达存在差异，提示这种miRNA谱可能被开发成为一种有效的生物标记物，用于早期检测疾病，具有较高的敏感性和特异性[13]。更多研究发现，血浆和胆汁中的五种miRNAs（包括miR-10b、−155、−106、−30c和−212）与对照组（患有胆总管结石但胰腺正常的患者）相比，在检测PDAC方面具有极好的准确性、敏感性和特异性[14]。类似地，miR-21、miR-210、miR-155和miR-196a在癌症和健康对照中显示出显著差异，对miR-21的进一步研究表明，这种miRNA可以作为一种独立的预后生物标志物来区分侵袭性和非侵袭性宏观导管内乳头状黏液肿瘤（IPMN），这是PDAC的前驱病变之一[15,16]。值得注意的是，miRNA生物标记物可以与几种蛋白质标记物一起在胰腺癌的早期识别中发挥辅助作用。例如，一组miRNAs，特别是miR-16和miR-196a与CA19-9的组合，在1期肿瘤的鉴定中表现出有效性[17]。胰腺癌起始细胞（PaCIC）标记物，如CD44v6、Tspan8、EpCAM、MET和CD104，结合miRNA血清外体生物标记物，包括miR-1246、miR-4644、miR-3976和miR-4306，与所有其他组相比，对胰腺癌的敏感性显著提高，特异性达80%[18]。表2列出了上述miRNA的敏感性和特异性。

未来展望

尽管更多数据表明，miRNAs作为胰腺癌早期检测的生物标记物具有巨大潜力，但目前只有有限的前瞻性验证研究来证明其有效性。到目前为止，大多数研究都处于病例对照阶段，其在临床早期预测和诊断胰腺癌方面的应用仍然存在挑战。这可能是由于在标准化临床分析中缺乏有效的标准操作程序（SOP）。其次，对于肿瘤细胞中miRNA放松调控的机制尚未达成共识，因此更好地了解miRNA在肿瘤发生中的作用可能会消除胰腺癌的分子诊断和有效治疗领域。

结论

作为基因调节剂，miRNAs可以在许多人类肿瘤中调节细胞生长、分化和凋亡。胰腺癌中miRNAs的异常表达是胰腺癌发生发展的早期事件，可以作为胰腺癌早期检测的一种新的生物标志物。单个miRNA的评价在生物标记物研究中起着重要作用，然而单个生物标记物的敏感性和特异性往往受到限制。miRNA谱由一组上调或下调的miRNA组成，因此它可以高灵敏度和特异性地反映肿瘤的进展。尽管已有大量文献表明miRNAs作为生物标志物在胰腺癌早期检测中的潜在作用，但其在临床上的应用仍有待探索。

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