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•综述•
胃癌相关成纤维细胞中microRNA
作用的研究进展
陈鑫K2 蔡梦迪K2 傅松滨l i2
1哈尔滨医科大学医学遗传学研究室150081 ;2中国遗传资源保护与疾病防控
教育部重点实验室（哈尔滨医科大学）150081
通信作者：傅松滨，Email:fusb@ems_hrbmu.edu
【摘要】胃癌在中国的发病率和病死率一直居高不下，是严重危害健康的消化系统恶
联想校园招聘性肿瘤。胃癌的发生发展受到肿瘤微环境的调控，其主要细胞组分癌症相关成纤维细胞在促
进胃癌的发生及进展中作用显著。在胃癌细胞与癌症相关成纤维细胞之间的通讯及互作中，
非编码小R N A分子（m icroR N A.m iR N A)是一类通过抑制下游耙标基因的表达水平而改变细
胞内生物学过程的功能性分子。m iR N A也可借助细胞外囊泡完成在癌症细胞与癌症相关成
纤维细胞之间的传递，实现胃癌与微环境间的信息通讯。本文综述了癌症相关成纤维细胞的
特征及表面标志物，尤其对胃癌细胞中m iR N A对癌症相关成纤维细胞形成与激活的影响，以
及癌症相关成纤维细胞中m iR N A对胃癌细胞恶性表型的影响进行了总结，以明确胃癌发展
过程中m iR N A在胃癌与肿瘤微环境相互作用中所发挥的作用，以期为寻找胃癌治疗的新靶
点提供理论依据。
【关键词】胃癌；肿瘤微环境；癌症相关成纤维细胞；m icroR N A；侵袭；转移
基金项目：中国遗传资源保护与疾病防控教育部重点实验室（哈尔滨医科大学）专项资
江苏二本大学金资助项目
D O I：10. 3760/c m a.j.c n231536-20200915-00089
R earch p ro gress o f the role o f m icroR N A s in cancer - associated fib rob lasts o f gastric can cer
Chen Xin '2, Cai Mengdi12, Fu Songbin1'2
'Laboratory o f Medical Genetics, Harbin Medical University y Harbin 150081, China ；2 Key Laboratory of
Prervation o f Human Genetic Resources and Dia Control in China ( Harbin Medical University ) , Ministry
o f Education, Harbin 150081, China
Corresponding author：Fu Songbin, Em ail ：fusb @ ems. hrbmu. edu. cn
【A b stract 】Gastric can cer，having extremely high incidence and mortality in our country，is a ma-
lignant tumor of the digestive system and particularly harmful to human health. The occurrence and develop
ment of gastric cancer can be regulated by the tumor microenvironment , and cancer-associated fibroblasts,
the main cell component of the tumor microenviroment , which play a significant role in promoting the occur
rence and progression of gastric cancer. In the interaction of gastric cancer cells with cancer - associated fi
broblasts ,the small non-coding RNA ( microRNA , miRNA ) , is a category of functional molecules , which
can regulate the biological process in cells by suppressing the expression levels of the downstream target
genes. In addition , miRNA can also realize the communication between tumor cells and cancer - associated
fibroblasts by the transportation of extracellular vesicles. In this review , we summarize the characteristics
and surface markers of cancer-associated fibroblasts，especially the influence of miRNAs in gastric cancer
业务工作总结cells on the formation and activation of cancer - associated fibroblasts , and the effect of miRNAs in cancer-
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associated fibroblasts on the malignant phenotype of gastric cancer cells , in order to clarify the role of miR-
NAs in the interactions between gastric cancer and tumor microenvironment during the development of gas
tric cancer to provide a theoretical basis for finding new targets of gastric cancer treatment.
【Key w ords 】Gastric cancer ； Tumor microenvironment ；Cancer - associated fibroblasts ；MicroRNA ；
Invasion ； Metastasis
Fund program ：The Key Laboratory of Prervation of Human Genetic Resources and Dia Con
trol in China ( Harbin Medical University) , Ministry of Education , China , Special Project Fund
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胃癌是全球高发恶性肿瘤之一，在全世界常见癌症中位居第五，是第三大癌症死亡原因，每年有100多万新发病例[1]。中国胃癌早期确诊率很低，仅约20% ，多数确诊时已是进展期，尽管手术切除和辅助治疗已被证明对胃癌有效，但由于复发率仍很高，患者5年生存率 低于 50%[2]。
肿瘤的发生发展不仅取决于细胞自主过程，更受到肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME)影响[3]。肿瘤微环境是一个极其复杂的组织环境，由癌症相关成纤维细胞、肿瘤细胞、正常上皮细胞、内皮细胞、间充质干细胞、细胞 外基质、基底膜等组成[4]。其中癌症相关成纤维细胞是组成肿瘤微环境中最主要的基质细胞成分。微小RNA(microRNA，miRNA)是一类小分子单链非编码RNA，参与肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭和转移等多种生物学行为，在肿瘤的发生、发展过程中发挥重要作用+7]。近年 来，大量研究发现miRNA广泛参与并调控癌症细胞和癌症相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs)之间繁杂的信号网络，功能异常或分泌至细胞外囊泡中的miRNA对肿瘤细胞增殖、侵袭、化疗耐药等起到尤其关键的调控作用[8_9]，其中一些功能性突出的miRNA成 为了胃癌治
疗的潜在靶点。
1CAFs概述
1.1 CAFs的基本特征倒塌的英文
CAFs又称肿瘤相关成纤维细胞（tumor-associated fibroblasts，TAFs)， 主要位于月中瘤边缘区，具有典型的形态学特征。在光学显微镜下，CAFs的形状类似纺锤，排列方式为栅栏状或径向排列，生长较密集；在电子显微镜下，CAFs内常染色质清晰，核仁突出，粗面内质网扩张，相比于正常成纤维细胞，C A Fs的高尔基体上存在突起除典型的形态学特征外，CAFs还具有明显的肿瘤间质特征，相比于正常成纤维细胞，它们的增殖速率更快，且具有活化的肌纤维母细胞表型[U]，并通过分泌各种生长因子、细胞因子和降解细胞外基质蛋白来促进肿瘤的增殖、侵袭和转移[12]。
1.2 CAFs的表面标志物
目前的研究尚未发现CA Fs的绝对特异性标志物，通常使用标志物检测结合形态学观察来鉴定CAFs。〇i-平滑肌肌动蛋白（alpha smooth muscle actin,a-SMA)是鉴定CAFs最常用的标记物之一[13]，但该标志物在正常成纤维细胞，甚至在一些类型的肌细胞中均有表达，如平滑肌细胞、心肌细胞等[141。因此，a-SM A通常不单独作为鉴别CAFs的单一标记物。此外，波形 蛋白（vimentin )、成纤维细胞特
异性蛋白-1 (fibroblast specific protein1，FSP-丨）、成纤维细胞活化蛋白（fibroblast activation protein，FAP)、血小 板衍生生长因子受体（platelet-derived growth factors，PDGFRs)也是CAFs常见的标志物，但它 们同样存在特异性不高的缺陷。并且，不同的CAFs所表达的标志物也不尽相同，这-•特点基 于CAFs的异质性。
2 miRNA通过调控CAFs影响胃癌进展
miRNA是一类长度约22个核苷酸的小分子单链非编码RNA，通常位于靶mRNA的3、非 编码区（3 'untranslated region，3 '-UTR)，通过诱导mRNA降解或干扰mRNA的蛋白翻译过程来
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调节基因的表达[15]。miRNA与肿瘤进展密切相关，能够调节肿瘤细胞增殖、转移、上皮间充质转化、血管生成等多个生物学过程[~。近年 来，大量研究表明，miRNA在肿瘤微环境的互作中十分活跃，对促进肿瘤的发生发展过程起到关键作用。
2.1 miRNA参与调控CAFs的形成与激活
miRNA在CAFS中具有多种功能，将正常成纤维细胞（normal fibrolasts,NFs)转化为 CAFs 就 是其中之一。miRNA参与调控胃癌相关成纤维细胞的形成与激活主要有两种途径：①胃癌细胞中异常表达的
miRNA通过靶向胃癌细胞中的蛋白、细胞因子等生物分子，进而参与调控CAFs的形成和激活。最新研究表明，miRNA-141在胃癌细胞中的表达明显低于正常胃细胞，信号转导和转录激活因子4 (signal transduc-er and activator of transcription4, STAT4 )是 miRNA-141的直接靶点，该细胞因子的表达量与miRNA-141的表达量呈负相关，在胃癌细胞中，高表达的STAT4可以激活正常成纤维细胞中的W nt/ (3-catenin通路，从而将正常成纤维细胞转化为CAFs[17];②胃癌细胞也可通过miRNA 靶向调控正常成纤维细胞或释放包含miRNA 的细胞外囊泡进入正常成纤维细胞细胞，促进 其活化形成CAFs。越来越多的证据表明，miRNA可由肿瘤细胞衍生的细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)携带，并在肿瘤微环境的细胞间完成转移，以发挥调节作用[18]。Wang等[19]研究发现，在胃癌细胞释放含有miRNA-27 a的细胞外囊泡，被正常成纤维细胞摄取后，正常成纤维细胞中a-SMA表达上调，同时可以促进肿瘤细胞的增殖、侵袭及迁移能力，从而获得CAFs细胞样表型。此外，细胞外 囊泡中miRNA促进正常成纤维细胞转化为CAFs这一现象在其他组织类型的肿瘤中也十分常见。例如，黑色素瘤细胞将含miRNA-221 的细胞外囊泡作用于正常成纤维细胞后，可通 过抑制胰岛素样生长因子2受体（insulin-like grow th factor 2 receptor，IGF2R)的表达，并过度 激活IGF1R/MAPK信号通路，诱导正常成纤维细胞向CAFs转变[2()]。另有研究表明，胰腺癌 细胞可分泌含miRNA-155的细胞外囊泡，该种 囊泡与正常成纤维细胞融合后，能够下调正常成纤维细胞中的肿瘤蛋白P53诱导性核蛋白1 (tumor protein P5 3 inducible nuclear protein1，TP53INP1 )的表达，进而诱导正常成纤维细胞向CAFs转变[21]。综上所述，胃癌中的miRNA 可以通过改变胃癌细胞中的信号通路分子、细 胞因子等生物分子的功能，间
接参与调控CAFs 的形成和激活，也可以通过胃癌细胞释放的细胞外囊泡直接进人正常成纤维细胞，并促进其活化形成CAFs。
2.2 CAFs来源的miRNA影响胃癌恶性表型
2.2.1 C A Fs中miRNA对胃癌细胞增殖的影响在胃癌CA Fs中异常表达的miRNA或经细 胞外囊泡运送至肿瘤细胞的miRNA，均可靶向 胃癌细胞内的细胞因子或蛋白，从而影响肿瘤的增殖和生长。有研究表明，胃癌相关成纤维细胞中miRNA-149的表达水平低于正常成纤维细胞，并且可以靶向白细胞介素-6( interleukin-6 ，IL-6) ，该细胞因子在肿瘤细胞增殖、浸 润或转移时，表达水平升高。MiRNA-149表达 量与IL-6分泌水平呈负相关。通过细胞实验和裸鼠成瘤实验发现，过表达miRNA-149的CAFs能明显抑制胃癌细胞增殖，裸鼠肿瘤Ki-67阳性细胞的增殖率明显降低。进一步研究发现，IL-6中和抗体可阻断CAFs条件培养液诱导EM T标志物的表达[22]。该研究证实，C A Fs中miRNA-149表达量的降低，可导致CAFs中IL-6的分泌水平增加，从而增强了肿瘤细胞的增殖能力。最新研究结果显示，基质 金属肤酶 11(matrix metallopeptida 11，MMP11 )可对胃癌相关成纤维细胞来源的miRNA-139 进行负调控，该蛋白在肿瘤发生、发展及转移中具有重要作用。相比于胃正常成纤维细胞，胃癌相关成纤维细胞所分泌的细胞外囊泡中miRNA-139的表达量较低，使用异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate isomer，FITC )对 miRNA-139进行标记，通过细胞实验和动物实验，发现细胞外囊泡可包裹miRNA-139并将其
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从CAFs转移到胃癌细胞。功能学实验表明，miRNA-139的转移降低了胃癌细胞的增殖能力，同时，MMP11在胃癌组织中的表达高于癌旁组织[23]。该研究表明，miRNA-139可由细胞外囊泡包裹并完成其从CA Fs到胃癌细胞的转移，进而导致MMP11的表达降低，使胃癌细胞的生长受到抑制。
2.2. 2 C A Fs中miRNA对胃癌侵袭转移的作用侵袭和转移是恶性肿瘤的主要特征，90%的癌症相关死亡原因是由恶性肿瘤的转移所致。CAFs中的miRNA在调控肿瘤细胞的侵袭和转移过程中起到了关键作用[16’24]。有研究表明，与正常成纤维细胞相比，miRNA-106b在胃 癌CAFs中显著上调，磷酸酶和张力素同源物基因（phosphata and tensin homolog，PTEN )是 miRNA-106b的直接靶点，该基因是一种肿瘤抑制基因，通过多种信号通路参与肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和凋亡等。敲减miRNA-106b的CAFs条件培养基可以降低胃癌细胞的迁移和侵袭能力。进一步研究发现，PTEN在C A Fs中的表达低于正常成纤维细胞，过表达CAFs中的 磷酸酶和张力素同源物基因可以抑制胃癌细胞的迁移和侵袭[25]。该研究提示CA Fs中高表达 的miRNA-106b可能直接促进了肿瘤细胞的侵袭迁移能力。~^〇等[26]的研究证实，与正常成 纤维细胞相比，硬化性胃癌来源的C A F s中miRNA-143高表达，且miRNA-143可以上调CAFs 中D I 型胶原（collagen type ID，C0L3 )的表 达，该蛋白是一种细胞外基质蛋白，在软组织肿瘤中通过剂量依赖的方式显著增加肿瘤细胞的迁移和侵袭能力。miRNA-143作为抑癌基因，其下调与患者预后不良有关[27#。而在非硬化性胃癌相关成纤维细胞中，miRNA-143呈 高
表达，并且可以促进胃癌细胞的侵袭迁移能力。最新的研究显示，相较于胃正常成纤维细胞，发挥抑癌作用的miRNA-214，在胃癌相关成纤维细胞中表达下调。成纤维细胞生长因子9 基因（fibroblast grow th factor 9，FGF9 )是 miRNA-214的直接靶基因，该基因在多种组织类型的肿瘤中充当促进肿瘤进展的关键介质，在CAFS 促胃癌作用中扮演了重要的角色。在C A F s中高表达rm R N A-214可以抑制胃癌细胞的迁移和侵袭。进一步研究发现，F G F9在C A F s中的 表达高于正常成纤维细胞，F G F9中和抗体可抑制C A F s条件培养基对胃癌细胞的迁移和侵袭[29]。该研究提示，胃癌相关成纤维细胞中的m iR N A-214可以直接抑制F G F9的表达，进而抑制胃癌细胞的迁移和侵袭能力。然而，该研 究仍有待于在动物体内进行进一步的验证。X u等[23]研究发现，胃癌相关成纤维细胞中的细胞外囊泡m iR N A-139较正常成纤维细胞表达量较低，靶基因M M P11与之表达呈负相关。细胞实验和动物实验表明，在C A F s中表达
F1TC 标记的 miRNA-139 后，miRNA-139 可被细胞外囊泡包裹并从C A F s转移到胃癌细胞，并且 降低了胃癌细胞的迁移能力。而miRNA-139 的靶基因M M P11在胃癌组织中的表达高于非肿瘤组织。因此，C A F s来源的miRNA-139可以 以细胞外囊泡为媒介，从C A F s转移到胃癌细胞中，导致M M P11表达的降低，从而使胃癌细胞的迁移受到抑制。综上所述，C A F s中m iR N A的异常表达，可以对C A F s中的靶基因等进行调控，或可以通过细胞外囊泡转移到肿瘤细胞，对肿瘤细胞的靶基因进行调控，从而参与调控胃癌的侵袭转移。
3 C A F s中miRNA作为胃癌治疗的潜在靶点
近年来有研究发现，药物作用可能影响C A F s中m iRNA的表达，进而一定程度的削弱肿瘤细胞存活和转移的有利条件，因而m iRN A成 为了胃癌治疗潜在的理想靶点。Wang等[29]研 究者发现，胃癌相关成纤维细胞中miRNA-149 的表达水平低于正常成纤维细胞，miRNA-149 可以靶向IL-6，二者表达水平呈负相关，该研究结果印证了前文中L i等[22]的研究结果。使 用芍药苷处理C A F s后，发现C A F s中miRNA- 149 的表达显著上调，IL-6 的分泌被抑制 ，从而 抑制了 C A F s的迁移和侵袭能力。进一步研究发现，经芍药苷处理的C A F s的条件培养基，在 培养胃癌细胞时，细胞内磷酸化信号传导子及
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转录激活子 3 (phosphorylated signal tranducers and activators of transcription，p-STAT3 )、MM P2 和 MM P9的表达水平较未处理组显著降低，这3 种因子在肿瘤细胞生长、分化、侵袭、转移及肿瘤血管生成等方面起到重要作用，与多种肿瘤的发生发展密切相关[3〇]。因此，miRNA-149可 能是开发抗CAFs新药的有效耙点。该研究团 队还发现，miRNA-301a在胃癌C A Fs中的表达 高于正常成纤维细胞，其靶蛋白组织金属蛋白酶抑制因子 2 (tissue inhibitor of metalloprotea 2，TIMP2)分泌量与之表达呈负相关。该蛋白是MMP-2的特异性抑制剂，可抑制肿瘤细胞的侵袭、生长等恶性表型。雷公藤
内酯醇处理CAFs 后，miRNA-301a的表达量显著降低，TIMP2的分泌相继增加，同时miRNA-149的表达显著增加，IL-6的表达量降低，从而抑制了CAFs的集 落形成、迁移和侵袭的能力。由此可见，miRNA-301a 与 miRNA-149 可能是抗CAFs 新 药开发的有效耙点。综上所述，有效调控CAFs 中miRNA的表达，可影响C A F s中下游蛋白及细胞因子的表达情况，进而抑制CAFs对胃癌 的促进作用，对胃癌治疗提供帮助。
4 小结
胃癌相关成纤维细胞具有特殊的形态、标 志物及功能，可促进胃癌的发生发展。在胃癌 与胃癌相关成纤维细胞的互作中，miRNA充当 着重要的信息交流因子，可有效促进CAFs的激 活与形成，也可参与调控胃癌细胞的生长增殖及侵袭转移等恶性表型。这些具有调控胃癌恶性表型的miRNA都是胃癌治疗的潜在生物学靶点。然而，以miRNA为媒介调控胃癌与胃癌微环境之间互作的机制研究仍有待于更深更广的探索，以功能性miRNA作为临床治疗靶标的转化应用仍亟待更深层次的推进。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
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