癌症真正的血清学标志－－microRNA

寻找癌症的生物学标志一直以来都是一个重要的研究领域。生物学标志往往能在其他手段检出癌症之前揭示其存在，而能在癌症的早期阶段对其作出诊断是提高生存率的关键之一。例如，美国癌症协会发现，乳腺癌患者的生存率如此制高的一个原因就是有很好的检查手段能在疾病的早期发现这一肿瘤。不过并不是所有的肿瘤都如此。譬如肺癌，其总的5年生存率是15%，而在占总患者数16%的早期诊断病例中，5年生存率却达到了49%。虽然这只是一个例子，但这个仍然较为局限的癌症确诊能力还是卓有益处的。目前，大多数识别和检测肿瘤标记物的方法都很困难且程序繁琐，而且对于大多数肿瘤来说，只有很少的几个标志物可以快速检测出来。然而，由于血清的获得越来越简便，人们将更加青睐于血清中更容易被检出的生物学标志。

就在最近，科学家们开始认识到，microRNA能够作为癌症的生物学标志。这个相对较晚发现的22个核苷酸长度的调节RNA分子是由microRNA基因编码的。microRNA的中心文库--miRBase（Release 12.0）包含了超过8000种植物、动物和病毒的microRNA。许多microRNA在不同物种间非常保守，暗示了它们的重要地位。许多文献都已广泛涉及了microRNA的生物合成和表达。简单地说，大多数成熟的microRNA是RNA多聚酶II的合成产物——转录产物则由两种RNaseIII酶--Drosha酶和Dicer酶进行加工。成熟microRNA与目标mRNA结合，形成了RNA诱导的基因沉默复合体。在动物中，microRNA与靶mRNA的3‘端非翻译区（UTR）并不完全地互补配对，从而抑制基因表达。该过程有以下几个可能的机制，包括mRNA的降解，对翻译起始和延伸阶段的抑制，以及在细胞质内P小体上的定位。因为动物的microRNA结合并不完全互补，所以它能与多种多样的mRNA结合，因此，一个microRNA的错误表达就会扰乱成千上万蛋白质的正确表达。

虽然最早在线虫体内发现，但已经证明，microRNA参与了人类癌症的发生。研究结果证实，许多microRNA基因存在于那些与癌症有关的人类基因组脆弱区域。此外，microRNA基因还不断被证实扮演着原癌基因和抑癌基因的角色。随着一次性测定成百上千种microRNA的表达水平的技术的发展和microRNA在肿瘤中地位的明了，研究小组们开始探寻不同癌症中microRNA的表达谱。Calin等人首先证实，他们的microRNA芯片可以将B细胞性慢性淋巴细胞白血病（CLL）细胞和正常细胞区分开来。他们还根据microRNA的表型进一步将CLL病例分为两个不同的组，这些表型同与一个在低水平上反应积极预后的蛋白质的表达高低水平密切相关。不久之后，Lu等人发展了基于微球的microRNA分析方法，他们发现当杂交反应在溶液中进行时，这一方法的敏感度更高。将这项技术应用于20种不同的癌症后，他们发现，每一种癌症都有一个特征性的microRNA表达谱，大多数低分化肿瘤也可以根据其它们microRNA的表达水平确定其起源的组织或器官。应用各种不同的技术，许多研究小组一直在试图寻找不同癌症的特异性microRNA表达谱。癌症特异性的microRNA表达谱不仅对于找寻低分化肿瘤的原发灶大有裨益，确定组织来源对于制定个体化治疗方案同样非常有好处。

虽然癌症特异性的microRNA对于揭示癌症的分子生物学基础非常重要，而能在血液中检出癌症特异性的microRNA并将其作为癌症的生物学标志对于早期诊断癌症则具有至关重要的意义。这一新兴的研究领域仅仅在测定血清标志物上开始得到应用。microRNA在血浆和血清中非常稳定，它们有效保护以免接触RNases，在严酷环境的条件下仍能保持稳定。因此，它们的稳定性使得其实际值与在病人身上得到的测试值吻合的很好。第一个被发现的血清microRNA标志物是miR-21。Lawrie等人证实，弥漫性大B细胞淋巴瘤的病人的血清miR-21水平很高，后者与增高的不复发存活率密切相关。大约在同一时间，Mitchell等人将人前列腺癌细胞输入作为异种移植物模型的小鼠体内，从而证明了循环中含有肿瘤来源的microRNA。他们进一步发现，在转移性前列腺癌的患者的血清中，miR-141存在高度的过表达。事实上，miR-141水平对于确诊前列腺癌患者具有高度的敏感性和良好的特异性。此外，Chen等人在这一期的细胞研究杂志上的报道对肺癌、结肠癌和糖尿病的患者血清miR-141水平进行了分析，确定这些疾病都有其特异性的血清microRNA表型。在肺癌患者的血清中有63种microRNA是健康人血清中所不存在的。有趣的是，他们还发现肺癌患者血清和血细胞中的microRNA表型是不同的，而在健康人，这两者则完全一致。血清microRNA指纹同样能很好地诊断结肠癌。虽然一些microRNA在肺癌和结肠癌患者的血清中同时发现，但有10种microRNA是肺癌和结肠癌各自特异的。更具体地说，这一最近的研究结论确定，比起健康人，早已证明与肿瘤形成有关的microRNA——miR-25和miR-223在肺癌患者的血清中存在高表达，这一结论的作出依靠Solexa测序和定量PCR技术。因此，二者可以作为非小细胞肺癌的标志物。这些研究清楚表明癌症相关的microRNA存在于血液中，尽管并不清楚它们是如何进入血液的。肿瘤microRNA在血液中的存在可能是肿瘤死亡和溶解，或者由肿瘤细胞释放出microRNA到其周围微环境的结果。

尽管特异性的microRNA标志物是一个了不起的发现，但不同患者——甚至是患同一种肿瘤的不同患者——的多样性可能导致只用一种标志物来判断肿瘤分期显得极不可靠。然而，如果一个microRNA指纹库得以建立，更准确的评估将变得可能。随着技术的不断成熟，microRNA测定将变得更容易，更快捷，也更便宜。为了显示它在早期诊断癌症上的作用，确定如何更早使这些标志物更加显著——当癌症还在早期或者甚至可能在肿瘤完全成形之前--将更加有趣。大体上说，前面提到的每个测定血清标志物的实验的样本都来源于有限人群中的150名癌症患者，因此，在任何其他标志物被证实可用于临床之前，进一步的大样本实验是十分必须的。同时，这些研究也证实，血清microRNA的测定是一个检测癌症生物学标志物很有前途的领域。