miRNA 在胰腺癌中的研究进展

陈旭，王飞，赵海平

（内蒙古医科大学附属医院，内蒙古自治区 呼和浩特 010000）

0 引言

胰腺癌是一种不可治愈的实体恶性肿瘤，在世界范围内对人类健康构成严重威胁。因为其早期缺乏典型的临床症状，极易通过神经、血管侵犯周围组织器官，并通过淋巴管快速远处转移；大部分在临床确诊前已发生转移，仅有10%～20%患者在确诊时有手术切除机会；即使手术，约90%患者在术后12～18 个月内可复发[1]。因此，寻找胰腺癌发生发展、早期诊断及预后相关的新的标记，对早期发现胰腺癌并改善胰腺癌预后有重要意义。尽管近年来对其分子发病机制的了解有了新进展，但仍缺乏有效的治疗方法来治疗这种致命的疾病。

微小RNA（miRNAs）是一种小的（19-24 个核苷酸）、单链的内源性非编码RNA。其通过与靶基因 mRNA 3′端的非编码区（UTR）结合，降解或抑制 mRNA 翻译导致基因沉默，同时通过多种途径对多基因进行微调，并改变疾病相关信号通路，参与调节细胞生长发育、增殖、凋亡、自噬等多种细胞生物活动。研究表明，至少有50%的miRNAs 在肿瘤中异常表达，作为转录后调节因子发挥重要作用，并通过直接与靶mRNAs 结合发挥致癌或抑癌功能[2]。因此研究这些miRNAs有利于从不同角度理解胰腺癌发病机制，并为其诊治的探索提供新思路。

细胞增殖和分化受许多激素、生长因子和细胞因子的调节。这些分子与细胞受体相互作用，并通过细胞内信号通路网络与细胞核沟通。在癌细胞中，这些途径的关键成分可能被癌基因通过过表达或突变而改变，导致细胞信号失调，抑制凋亡，转移和细胞增殖。这些异常信号通路的成分是肿瘤细胞特有的，代表了新抗癌疗法的潜在选择性靶点。这些潜在的靶点包括配体、细胞受体、细胞内第二信使和核转录因子[3]。本文将从miRNA 通过各种信号传导通路对胰腺癌的影响做如下综述。

1 MAPK/KRAS 信号通路

Kirsten 大鼠肉瘤病毒基因（KRAS）是RAS 家族中最重要的基因，它在GTP 约束的活跃态和GDP 约束的非活跃态之间循环，其发生突变后，会丧失GTP 水解酶活性，使原本的GTP 结合状态通过丧失内在的催化活性或者是通过 GTPase丧失而最终激活蛋白，并启动复杂信号网络，持续激活下游RAS-RAF-MEK-MAPK 细胞信号通路，促使细胞持续增殖而至癌变。至少90%的胰腺癌中存在KRAS 的突变形式，诱导下游信号级联的组成性激活。

相关研究发现，通过锁定核酸原位杂交和实时定量聚合酶链反应，与相应的正常胰腺组织相比，在76.2%的PDAC 组织和所有PDAC 细胞系中miR-217 的表达是下调的，双荧光素酶报告子检测显示KRAS mRNA 是miR-217 体外直接作用的靶点。在PDAC 细胞系中miR-217 的过度表达降低了KRAS 水平，降低了下游信号转导子AKT 的组成性磷酸化，并抑制了细胞增殖[4]。

miR-155 为多西环素诱导系统中激活K-Ras 后上调幅度最大的miRNA，提示miR-155 可能是胰腺癌的候选致癌基因。进一步研究表明，K-Ras 通过MAPK 和NFκB 途径上调miR-155 的表达，miR-155 通过抑制Foxo3a 的表达而增加ROS 水平，从而促进胰腺癌细胞的增殖，揭示miR-155 是K-Ras 致癌信号与氧化还原调节之间的一个机制性联系[5]。

Xie 等研究表明：miR-143-3p 在PDAC 组织和细胞中的表达下调，而KRAS 为其直接靶基因。此外通过westernblot发现miR-143-3p 能使下游ERK 信号通路失活，ERK 信号转导途径在细胞增殖和存活中起着核心作用，其会激活细胞核内的转录因子，调节细胞增殖和存活，以及血管生成和迁移。因此，过表达miR-143-3p 可能通过下调KRAS 抑制ERK 信号的激活进而抑制胰腺癌细胞的增殖、转移和侵袭能力，但具体机制还需要进行实验验证[6]。

2 PI3K/AKT 信号通路

磷脂酰肌醇-3- 激酶(PI3K) 是一组蛋白多聚体，其被RTK 激活后产生PIP3 和PIP2。AKT 与这些磷脂相互作用，导致其移位到内膜，使之磷酸化并激活。激活的AKT 能调节多种底物的功能，这些底物参与调节细胞存活、细胞周期进程和细胞生长[7]。张力蛋白同源物基因（PTEN）为一种主要的神经元凋亡调节因素，具有蛋白磷酸酶与脂质磷酸酶双重活性，作为脂质磷酸酶时，会抑制PI3K-AKT-mTOR 信号转导，抑制细胞生长。

miR-221 在胰腺癌细胞系和肿瘤组织中的表达明显高于正常胰管上皮细胞和正常胰腺组织。通过实验发现，使用异黄酮混合物(G2535)或合成姜黄素类似物(CDF)处理胰腺癌细胞可以下调miR-221 的表达，而下调其表达会上调PTEN表达，从而抑制MiaPaCa-2 和PANC-1 细胞的增殖和迁移[8]。

miR-181a 是已报道的参与炎症和疾病的重要miRNA之一，在胰腺癌中表达增加，而且炎症刺激会显著增加miR-181a 的表达[9]。通过miRNA 基因网络分析和其他靶点预测程序预测了miR-181a 针对PTEN 靶点。并且研究发现胰腺癌组织中miR-181a 表达与PTEN 表达呈负相关。也就是说过表达miR-181a 后，则会抑制PTEN 的表达，进而促进胰腺癌细胞迁移[10]。

miR-375 和miR-200C 则作为肿瘤抑制因子发挥作用。PDK1 是PI3K 下 游 的 激 酶，其mRNA 是PDAC 中miR-375的直接靶点[11,12]。miR-375 通过AKT 信号通路抑制PDAC细胞的恶性表型。miR-200C 在PDAC 中的表达与上皮-间充质转化(EMT) 和黏蛋白-4（MUC4）有关，MUC4 稳定HER2 并激活AKT，过表达miR-200C 导致MUC4mRNA 和蛋白表达显著下调，抑制胰腺癌细胞的增殖与转移[13,14]。

3 JAK/STAT 信号通路

Janus 激酶（JAK）/信号转导子和转录活化因子（STAT）信号通路主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受体、JAK和STAT。JAK 家族是一类非受体型酪氨酸激酶，包括JAKl，JAK2，JAK3 和TYK2 四个成员。其能使与其结合的细胞因子受体磷酸化，又能磷酸化多个含特定SH2 结构域的信号。STAT 是一类具有信号转导和转录因子作用的DNA 结合蛋白。该通路由生长因子和细胞因子触发，激活JAK，其催化细胞因子受体上的酪氨酸残基发生磷酸化修饰，并使其成为STAT 和其它细胞内信号分子的结合位点，集聚到该位点上的 STAT 在JAK 的作用下磷酸化而被激活，活化的STAT 蛋白以二聚体的形式进入细胞核内与靶基因结合，调控基因的转录[15]。

在PDAC 细胞中，miR-448 在胰腺癌细胞中下调，且Janus 激酶1(JAK1)是miR-448 的直接靶点。值得注意的是，JAK1 与miR-448 的水平呈负相关。研究发现：过表达miR-448 会下调JAK1 的表达，进一步抑制了PDAC 细胞在体内外的迁移和侵袭[16]。Wang 等研究表明miR-216a 在胰腺癌细胞中经常下调，而且JAK2 是miR-216a 的直接靶点，抑制JAK2 的表达可以减少肿瘤体积。此外，过表达miR-216a 会抑制PDAC 细胞中JAK/STAT 通路下游成分（如survivin）的生长和基因转录，并促进胰腺癌细胞的凋亡[17]。miR-130b在PDAC 中下调，直接与STAT3 的3'-UTR 结合，并与STAT3水平呈负相关。此外，miR-130b 的下调与预后不良和肿瘤进展相关，过表达miR-130b 会抑制PDAC 细胞的增殖[18]。

miR-155 与JAK/STAT 通路相关，是一种致癌miRNA。miR-155 负调控SOCS1 蛋白，它在JAK/STAT 信号中起到抑瘤作用。当miR-155 表达上调时，会抑制STAT3，使胰腺癌细胞的体外侵袭和迁移能力明显增强[19]。miR-203 在胰腺癌组织中显著升高。通过生物信息学分析表明miR-203 与SOCS3mRNA 的3'UTR 之间存在一个靶向结合位点，而细胞因子信号转导抑制因子3(SOCS3)是JAK-STAT 的负性调节因子。此外，过表达miR-203 可以抑制SOCS3 的表达，影响JAK-STAT 通路的活性，促进胰腺癌细胞的侵袭与增殖[20]。miR-1225 在PC 组织和细胞系中上调，靶向JAK1 的3'-UTR，并且与JAK1 的水平呈负相关。而且下调miR-1225 的表达可以抑制PANC-1 和ASPC-1 细胞的活力和增殖，促进细胞凋亡[21]。

4 WNT/β-CATENIN 信号通路

WNT/β-catenin 信号通路在肿瘤细胞的增殖、分化、侵袭和迁移中具有重要作用。在正常组织细胞中，β-Catenin 与肿瘤抑制因子APC、Axin、GSK-3 结合形成降解复合物，GSK-3使β-Catenin 磷酸化后，导致WNT/β-CATENIN 信号通路处于关闭状态。当有WNT 激活信号时，其与一种异二聚体受体复合物结合，该复合物由FZD 和LRP5/6 共受体组成。WNT的结合导致β-catenin 无法磷酸化而累积在细胞中并向细胞核移位，从而激活Wnt 靶基因的转录[22,23]。

研究发现miR-29c 直接靶向并抑制四个β-catenin 上游效应因子(FRAT2，LRP6，FZD4，FZD5) 的表达，从而抑制Wnt 信号，导致PANC 细胞转移、侵袭和干细胞样表型减少[24]。miRNA-27A 通过激活Wnt/β-catenin 通路促进人胰腺癌细胞增殖，抑制细胞凋亡[25]。miR-744 的表达在胰腺癌中显着上调，并且与患者生存不良呈正相关。过表达miR-744 会通过直接靶向Wnt/β-catenin 通路的多个负调控因子，即SfrP1、Gsk3β 和Tle3，促进胰腺癌细胞的干细胞样表型和肿瘤发生[26]。

Peng 等研究结果显示miR-148a 在PDAC 中的表达明显下调，而且Wnt10b（Wnt/β-catenin 信号通路的促进分子）通过双荧光素酶报告实验证明是miR-148a 的直接靶点。此外，miR-148a 负调控Wnt/β-catenin 信号通路的重要组成部分的表达,例如β-catenin、cyClinD1 和MMP9，进而影响胰腺癌的增殖与转移[27]。在胰腺癌组织和细胞系中的microRNA-195被下调，过表达miR-195 会显著抑制Wnt 信号传导活性并降低c-myc（Wnt 信号的下游目标）的表达，抑制胰腺癌细胞的增殖和侵袭。相反，抑制miR-195 产生相反的效果[28]。

5 TGF-β 信号通路

TGF-β 信号转导通路由TGF-β 超家族、TGF-β 受体和Smad 信号分子组成。

TGF-β 超家族是一组调节细胞生长和分化的蛋白，可以参与调节细胞增殖、分化、迁移和凋亡等多种细胞反应。TGF-β 受体属于单跨膜受体, 其超家族具有丝/ 苏氨酸蛋白激酶活性,分为Ⅰ型和Ⅱ型2 种类型。具体转导机制为：TGF-β 与细胞膜表面TGF-β2 型受体结合，导致TGF-β1型受体磷酸化。磷酸化的TGF-β1 型受体依次使下游的SMAD2 和SMAD3 的磷酸化。磷酸化的SMAD2 和SMAD3与SMAD4 形成复合物，该复合物易位至细胞核，发挥转录调控作用,调控TGF-β 基因的转录,影响细胞生长、发育、增殖和凋亡等过程[29]。

Wu 等研究表明：当miRNA-21 在PDAC 细胞中过表达时，TGF-β1 表达水平下降；反之，当miRNA-21 在PDAC 中的表达被抑制时，TGF-β1 表达呈显著增高的状态。结合TGF-β1对PDAC 的影响，提示miRNA-21 是调控胰腺癌发生途径中较为关键的一环[30]。

miR-193a 可以通过抑制TGFβ2/TGF-βR Ⅲ/SMADs/e2f 6/c-Myc 信号通路，加速胰腺癌细胞周期，刺激细胞增殖，甚至通过抑制TGF-β2/TGF-βR Ⅲ/ARHGEF15/ABL2 通路，破坏正常细胞间连接，促进转移。此外，在胰腺癌细胞中敲除miR-193a 或恢复TGF-β2/TGF-βR Ⅲ信号可阻断胰腺癌放疗后的再增殖和转移[31]。

研究表明：miR-15b 在胰腺癌中上调，且靶向SMURF2 mRNA 的3'-UTR，而SMURF2 已经被证实可以抑制正常胰腺细胞中TGF-β 介导的上皮间质转化，此外，miR-15b 会降解胰腺癌细胞中的SMURF2，并且其过表达促进了胰腺癌的EMT，其表达与胰腺癌的转移有关[32]。

6 小结

胰腺癌的发病率高居不下，关于胰腺癌发病机制的研究也在如火如荼的进行着，但大部分无实质性的进展。既往研究发现胰腺癌中存在多种异常表达的miRNA，而且异常表达的miRNA 可以通过影响细胞功能，如增殖、凋亡、转移等等，在胰腺癌的发展和进展中起着关键作用。因此，随着对胰腺癌中异常表达的miRNA 和信号通路的深入研究，可能使这种致命疾病的预防和治疗成为现实。