游离RNA的生物学特征、功能及其在肺癌临床中的意义
2021-09-07
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第25卷第3期(第86页) 湖北民族学院学报・医学版 V01.25 No.3 P.86 2008薤 Journal of Hubei University for Nationalities・Medical Edition 2008 游离RNA的生物学特征、功能及其在 肺癌临床中的意义 李威(综述),陈燕明(审校) 南京医科大学附属苏州医院呼吸内科(江苏苏州21ooo8) 【关键词】游离RNA;生物学特征;肺癌 【中图分类号】R392.3 【文献标识码】A 【文章编号】1008—8164(200S)03—0086—03 游离RNA是指存在于血清、血浆、肺泡灌洗液、 结肠癌患者手术成功切除后,其中16例13一连接素 尿液、胸腹水等体液中的细胞外游离RNA,循环 mRNA含量下降。以上实验均说明了游离RNA与 RNA是特指血清或血浆中游离RNA。随着现代分 肿瘤密切相关,具有肿瘤来源。另一方面肿瘤细胞 子生物学的发展,证实了游离RNA的存在,为肿瘤 来源有凋亡、坏死、主动释放三种机制,目前认为以 研究开辟了新的领域。本文综述了近来游离RNA 凋亡为主。Biggiogera等 发现在经放射线照射诱 的生物学特征、功能及其在肺癌临床应用中的意义。 导的凋亡小鼠脾细胞培养上清中,可以提取到大量 1游离RNA的生物学特征 RNA,用流式细胞仪检测发现凋亡细胞内的RNA量 与正常细胞比较有所下降,采用细胞化学染色方法, 1.1游离RNA的结构RNA相对DNA而言,更 脾细胞间质呈染色阳性,提示小鼠脾细胞通过凋亡 易被广泛存在的核糖核酸酶所降解,而且癌症患者 释放RNA,胞内RNA含量减少不是胞内核糖核酸 血清中含有更高浓度的核糖核酸酶,Wieczorek等阐 酶降解作用。 述了癌症患者血清中以RNA一蛋白脂复合物化学 I.3游离RNA的稳定性Nacy等 对比了内源 组成来保护RNA,半衰期大约为2 d。Talal等…通 性和外源性RNA在体液中稳定性,当外源性RNA 过实验报道,向血浆中加入十二烷基磺酸钠(一种 加入血清中15s后,99%不能进行扩增检测。然而, 表面活性剂)破坏血浆中脂质或RNA一蛋白质复合 未离心EDTA抗凝血浆4cC下分别放置0、6、24h,内 体后,不能被检测到血浆中游离RNA,说明血浆 源性游离RNA浓度没有统计学意义的差别,单一的 RNA被降解,证明了游离RNA与蛋白质组成复合 冻融前后的血清RNA浓度也没有统计学意义的差 物形式存在。Enders和Nacy等 j对原发性肝癌患 别,提示了在未离心EDTA抗凝血浆4 ̄C环境下和 者血浆中RNA进行研究,采用不同直径的滤网过 单一的冻融循环过程中游离RNA是稳定的。Nacy 滤,分别为0.22、0.45、5 m,利用实时PCR的方法 指出未离心的自凝血需要在6 h内分析完毕才能测 测定滤液中3一磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)mRNA 定稳定的血清RNA浓度。 浓度,发现0.22 m的直径滤液RNA的浓度比未过 1.4 游离RNA的完整性Blendal7 分别对孕妇血 滤组下降了15倍,有力地证明了体液中存在RNA 浆内6种胎盘相关RNA和一种管家基因RNA的3 不是真正地裸露,而是以颗粒包裹或蛋白脂结合的 端和5 端进行定量检测,发现5 端明显高于3 端的 结构存在的,正是这种结构保护了RNA不被降解。 拷贝数(P<0.01),说明可能由于5 端帽子结构的 目前多数学者认为游离RNA包被在凋亡小体中。 存在,游离RNA片段主要分布在5 端。Blenda等 1.2游离RNA的来源关于游离RNA的来源的 还发现53例鼻咽癌患者血浆中3 端与5 端GAPDH 文献报道较少,笔者通过阅读文献总结了以下两个 mRNA比值较健康者明显下降(P=0.002),与肿瘤 方面,一方面游离RNA主要来源于肿瘤细胞,Ko— 的分期呈正相关,说明了肿瘤患者游离RNA完整性 reski等 报道,在6例恶性黑色瘤患者的血浆中, 是下降的,游离RNA在体液中主要是以核酸片段形 有4例可以检测到肿瘤来源的酪氨酸酶mRNA,而 式存在的,绝大多数游离RNA片段分子量在2.5S 2O例健康对照组均为阴性。Wong等 发现19例 和4S之间,核苷酸长度为100bp左右,但仍能扩增 作者简介李威(1977一),男,湖北松滋人,硕士。主要研究方向:肺癌的基础与临床。 第3期 检测到200 bp甚至完整的RNA。 湖北民族学院学报・医学版 87 因、糖酵解酶的基因等。这类基因在所有类型的细 胞中呈组成性表达,对于维持细胞的基本结构和代 2游离RNA生物学功能 2.1 作为肿瘤标志物 研究发现肺癌 、黑色素 瘤 引、乳腺癌 】、胃肠道肿瘤 等患者肿瘤组织中 谢功能是必不可少的,通常在细胞内恒定表达。测 定体液中游离看家基因拷贝数可以评价总的游离 RNA的水平。Schmidt等¨ 分析了73例肺癌患者 肺泡灌洗液上清中GAPDH mRNA水平,其平均拷 贝数为34600/mL,56例良性疾病患者为9200/mL, 明显低于肺癌患者(P=0.009),而血清中比较无显 肿瘤相关基因表达与体液中游离肿瘤相关性基因 RNA表达密切相关,游离RNA作为肿瘤标志物鉴 别良恶性病变具有较好的特异性和敏感性。具有转 移潜能的肿瘤细胞在术前或术时脱离原发灶,以非 常少的数量转移到淋巴结、骨髓、血液或远处器官 中,普通的检测手段不能发现,肿瘤的微转移是肿瘤 复发和转移的重要起始步骤,及时诊断微转移有助 于对I临床治疗方案选择和预后的判断,游离RNA是 肿瘤微转移、监测疗效、预后判断的有效标志物…J。 肿瘤相关性游离RNA本身是否具有微转移功能,即 “基因微转移”假说,目前尚未被证实。 2.2血液的促凝作用 Christian等-】 通过体外实 验表明凝血因子XII、XI具有强烈RNA结合能力, 游离RNA具有促进凝血因子XII、XI蛋白酶活性, 为XII、XI因子提供了表面激活途径的辅助模板。 而且,在三氯化铁诱导的小鼠动脉血栓形成模型中, 游离RNA与纤维蛋白含量具有相关性,予核糖核酸 酶预处理能明显延长血栓形成的时间。因此,Chris— ifan认为应用核糖核酸酶可能是一种全新的抗凝治 疗策略。 2.3介导血管内皮的渗透性Fischer S等¨刘实验 表明游离RNA以其聚阴离子作用结合稳定血管内 皮生长因子(VEGF)及其受体,通过VEGF介导了 单层内皮细胞问紧密连接的解离,增加了内皮细胞 通透性。在三氯化铁诱导的小鼠前矢状窦血栓形 成、脑梗塞模型中,予核糖核酸酶预处理能明显减少 脑梗塞的体积,阻止脑水肿的形成。因此,核糖核酸 酶处理可能作为血管内皮渗透性保护的一种方法。 3游离RNA在肺癌患者中的临床意 义 目前国内外文献报道,游离RNA中的RNA成 分有看家基因GAPDH,肌动蛋白基因,18S—rRNA 等,有肿瘤标志物特异基因角蛋白l8片段mRNA, 癌胚抗原mRNA,不均一核糖核蛋白BlmRNA,端粒 酶mRNA等。 3.1 肺癌游离看家基因RNA定量的测定看家基 因是维持细胞最低限度功能所不可少的基因,如编 码组蛋白基因、编码核糖体蛋白基因、线粒体蛋白基 著性差别,提示了定量检测肺泡灌洗液上清总的游 离RNA是鉴别肺部良恶性病变的有用工具。 3.2肺癌肿瘤相关性基因mRNA的测定 3.2.1不均一核糖核蛋白 (heterogeneous nuclear rihonucl protein,HnRNP)B1 mRNA是一种核内 RNA结合蛋白,可与端粒重复序列单链特异性结 合,保护其免受核酸酶的分解,并激活端粒酶。它在 癌细胞和增殖细胞中过度表达,可能是细胞癌变的 原因之一 。Schmidt等¨刮检查了25例肺癌患者 的肺泡灌洗液中,l8例hnRNP BlmRNA阳性 (72%),5例MAGE一2阳性(2O%),3例hTERT阳 性(12%),25例患者至少有一项是阳性,hnRNP B1mRNA阳性率最高。Sueoka等 采用实时RT— PCR定量分析了44例肺癌患者血浆中hnRNP B1mRNA,其平均浓度为0.99 pg/gRNA,而25例健 康对照及24例肺部良性疾病患者分别为0.23 Pg/g RNA和0.30 Pg/g RNA,明显低于肺癌患者(P< 0.05),2O例肺癌患者(45.5%)血浆RNA的浓度超 过0.70Pg/g,相比较健康对照组只有3例(12%)超 过其值。I期肺癌患者3/7(42.9%)II期3/5 (60%)血浆hnRNP B1 mRNA含量升高,结果表明 hnRNP B1mRNA可望成为肺癌早期诊断的一种无 创或微创的分子标记物。 3.2.2端粒酶mRNA端粒酶的激活是细胞永生 化的必要途径,而永生化是肿瘤发生必要的步骤,端 粒酶表达可能是肿瘤细胞形成和发展的共同途 径Ⅲ 。Miura等¨副采用实时定量PCR的方法测定 了1 12例肺癌患者和80例血清中端粒酶逆转录酶 mRNA和表皮生长因子受体mRNA含量,结果发现 hTERTmRNA的拷贝数与肿瘤大小、数量、是否转移 复发、吸烟指数独立相关。hTERT mRNA作为标志 物诊断肺癌的敏感性和特异性分别为89.O%和 72.7%,同时发现hTERT mRNA血清中拷贝数与肿 瘤组织中拷贝数呈正相关,表明游离hTERT mRNA 是肺癌诊断和临床分期的新颖特异的标志物。 3.2.3癌胚抗原(CEA)mRNA Castaldo等研究发 现,在32例肺癌患者中有l7例血清CEA mRNA阳 88 湖北民族学院学报・医学版 第3期 性,这17例中12例在9个月内发生转移,而l5例 血清CEA mP, ̄A阴性患者有l2例随访24个月未 出现转移,可见游离CEA mRNA检测有助于评价肺 癌患者转移的风险是Ii缶床治疗的选择之一。 3.2.4 5T4 mRNA 53"4是一种高表达于上皮恶性 肿瘤细胞和胚胎干细胞表面的糖蛋白分子,在胚胎 正常发育中,53'4分子促使干细胞有规律的移动,而 在癌组织中,促使癌细胞以一种失控方式扩散。Ko— preski等采用半巢式RT—PCR方法测定了14例肺 癌患者和25例正常对照者血清中5T4 mRNA的阳 性率,结果8例肺癌5T4 mRNA阳性42%,而对照 组只有3例阳性(12%)。游离53"4 mRNA可以作 为肺癌诊断的标志物。 游离RNA作为一个新兴的研究领域,许多方法 和技术尚处于探索阶段。它作为一种非侵入性的早 期检测手段,能在许多领域广泛地应用,目前的研究 中已显示出了良好的发展前景,但是游离RNA作为 一种成熟的监测、诊断手段,还需要大样本基础临床 实验,检测技术的标准化。随着循环RNA分子的基 础实验及临床研究在深度和广度上的日益加强,也 许在不远的明天,尤其肿瘤相关性游离RNA分子的 检测会成为肿瘤早期诊断、鉴别诊断、有效观察及预 后监测中一个重要的检测项目。 [参考文献】 [1]TalalEH,SivaR,Loft K,et a1.Characterizaiton of amph・ ifable.circulating RNA in plasma and its potential as a tool for cancer diagnostics[J].Clin Chem,2004,so(3): 564—573. [2]Enders KO,Nancy BY,Nicole YL,et a1.Presence of ifl— terable and nonfilterable mRNA in the Plasma of Cancer Patients and Healthy individuals【J].Clin Chcm,2002, 48(8):1212—1217. [3]Michael S,Kopreski,Floyd A,et a1.Detection of tunlor messenger RNA in the serum of Patients with Malignant Mclanolna[J].Clin Cancer Res,1999,5(8):1961— 1965. [4] Wong SC,Lo SF,Cheung biT,et a1.Quantiifcation of plasma beta——eateninmRNAin eolorectla cancer and ad-・ enolna patients,Clin Cancer Res,2004,lo(5):1 613一 l617. [5]Biggiogera M,Bottolitc MG,PeUieciari C.Nuclear RNA is extruded from apoptotic cells[J].J Histochem Cytochem, 1998,46(9)_-999—1005. [6]Tsui NB,Ng EK, YM.Stability of endogenous and added RNA in blood specimens,sertlm,and plsama[J]. Clin Chem,2002,48(10):I647—1653. [7]Blench CK,Wong KC,Rossa WK,et a1.Circulaitng pla- centla RNA in maternal plasma is associatde witII a pre. opndernacc of5’mRNAf1"agment8:implicationsfornonin— vasive prenatal diagnosis and monitoring[J].Clin Chem, 2005,51(8):1786—1795. [8]Blenda CK,Wrong KC,Alien Chan,et a1.Reduced plasam RNA integrity in nasopharyngeal carcinoam patients[J]. Clin Cancer Res,2006,12(8):2512—2517. [9]Sueoka E,Sueoka N,1wanaga K,et a1.Detcetion ofplas. ma hnRNP B1 mRNA,a new cancer biomarker,in lung cancer patients by quantitative real—time polyme, ̄e chain reaction[J].Lung Cancer,2005,48:77—83. [10]Silva JM,Dominguez G,Silva J,et a1.Detcetion of epi- htclila mes∞nger RNA in the plasma of breast cancer patients is associatde tll poor prognosis tumor charac— terisitcs[J].Clin Cancer Res,2001,7(9):2821— 2825. [11] 王景美,黄培林.循环RNA测定与肿瘤外周血微转移 的研究进展【J].东南大学学报,2002,21(3):225— 227. [12]Christina K,Aya S,Fumie N,et a1.Extracellular RNA constitutes a natural proeoagulant cofactor in blood coag- luafion[J].Proc Nail Acad Sci U S A,2007,104(15): 6388—6393. [13] Fischer s,Gerrietset T,et 1a.Extracelhlar RNA mediates endothelial cell permeability via vaBeulB2r endothelila growth factor[J].Blood,2007,110(7):2457—2465. [14]Schmidt B,Engel E,Carstenaen T,et a1.Quantiifcation fofree RNA in 8eruln and bronchila lavagn:a new diag- nostic tool in lung cancer detection?[J].Lung Cancer, 2005,48(1):145—147. [15]Sueoka E,Sueoka N,Goto Y,et a1.Heterogeneous nu- clear ribonucleoprotein BI as e cancer biomarker for occult cancer of human lnugs and bronchial dysplasia [J].Cancer Res,2001,61(5):l 896—1902. [16] Sehmidt B,Carstensen T,Engel E,et a1.Detcetion of ceH—free nucleic acids in bronchial lavage fluid super- natants from patients wiht lnug cancer[J].Eur J Cane-’ cr,2004,40(3):452—460. [17]Yan P,Coindre JM,Benhattar J,et a1.Telomeracs ac— tivity and human telomerase I verse transeriptase mRNA expression in soft tissue tmuors:correlation with grade, histology。and proliferative activity【J].Cancer Res, 1999,59(13):3166—3170. [18]MiuraN,NakamuraH,SatoR,eta1.Cliincalusefulness fo semm telomerase erverse transcriptsuc(hTERT)mR- NA and epidermal growth factor receptor(EGFR)mR- NA as a novel tumor marker ofr lung cancer[J].Cancer Sci,2006,97(12):1 366~1 373. [收稿日期2008—07—03]