作者:杨睿思,刘佳雯,高铎,李向军,河北医科大学口腔医学院·口腔医院
近期研究证实,外泌体miRNA可作为口腔鳞癌早期诊断指标,并且能够直接影响细胞免疫防御功能、调控体内肿瘤微环境、引导肿瘤细胞发生上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)等,从而控制肿瘤的发展进程。本文就口腔鳞状细胞癌患者唾液外泌体miRNA的生物标记物及其作用机制进行综述,为开展口腔癌的癌变风险预测和精准医疗研究提供参考。
1.唾液外泌体miRNA的概述
microRNA(miRNA)是一种非编码单链RNA小分子,全长约20~24个核苷酸,在转录后水平调控基因和蛋白质表达中起关键作用。miRNA可由细胞分泌,参与细胞凋亡、增殖和分化等多种细胞过程。miRNA的异常表达与炎症、神经系统退化、自身免疫性疾病和恶性肿瘤等多种疾病状态有关。外泌体miRNA在多种体液(包括唾液、血液和尿液)中均可被发现,且可定量、不易被破坏。
唾液被认作是“身体的镜子”,含有5种诊断特征性物质:转录组、miRNA、蛋白质组、代谢组和微生物组,可作为肿瘤的生物标志物,用于诊断、治疗、预后监测和药物遗传学研究。和其他体液相比,唾液中含有更高水平的外泌体miRNA,且受到酶降解的保护,可被高效提取,且灵敏度高。唾液易于收集和储存,不需要穿刺、切割等侵入性操作,并且可以在术前进行,因此收集唾液不会增加患者的不适感。
2.唾液中外泌体的分离方法
唾液中外泌体的分离有多种方法,各种方法有不同的优缺点,以下将就几种常用的分离方法进行介绍。
1) 差速超速离心法
外泌体高速离心旋转时沉降系数不同,从而产生不同的离心作用从而分离唾液和外泌体。此法操作相对简单、生产率较高、不易受到其他离心萃取剂产品的污染,但同时设备运行时间长、对实验设备要求高,且超高速离心会导致外泌体破裂,导致收集到的唾液外泌体量较小。
2) 超滤法
通过不同孔径的超细纳米膜材料来选择性地分离样品,从而收集到目标外泌体。此法过滤速度快,装置及操作简单,但是超滤输出膜片可能会对唾液外分泌体膜产生伤害,从而影响其生物活性。这种方法提取的外泌体纯度和完整性较好,但是样品产量少,回收率低。
3) 聚合物沉淀法
样品经低速离心预处理、除去细胞碎片,添加
4) 免疫分离法
利用外泌体表达的靶蛋白,通过磁珠、流式细胞术等技术捕获外泌体。比如磁珠法通过包被抗体材料的磁珠与样品结合,吸附分离样品中相关的靶蛋白。该研究方法所获得的外泌体特异性较高,但分离过程中使用的溶液会影响外泌体的结构和生物学活性,且使用的试剂较昂贵。
5) 微流控分离法
利用单个微流控芯片分离和检测外泌体,克服了上述传统分离方法缺点,因其简单灵活、性价比高、可以分离出高纯度的外泌体,特异性强,而且分离过程不会引起外泌体表型变化,分析速度快、通量高、试剂消耗少,近年来临床应用广泛,尤其在针对少量样本的外泌体分离检测方面优势明显。
3.作为OSCC 的生物标记物的唾液外泌体miRNA及其调控机制
1) 具有诊断能力的唾液外泌体miRNA
唾液中的许多外泌体miRNA相较于健康患者唾液中外泌体miRNA的不同表达对诊断OSCC有一定帮助,下面将列举近期研究发现的一些具有诊断能力的唾液外泌体miRNA。He 等通过miRNA 微阵列研究发现,唾液外泌体中miR-24-3p在OSCC患者组的表达较健康对照组显著增加,其过度表达可促进OSCC细胞增殖并调控细胞周期相关基因表达,且具有较高敏感性和特异性,结果表明miR-24-3p 可作为OSCC 的早期检测指标和靶向治疗的新靶点。
研究发现唾液外泌体中miR-34 在高分化的OSCC中的表达较高,miR-486-5p的表达有助于I期OSCC的检测,miR-4484和miR-10b-5p是口腔扁平苔藓发生OSCC 恶性转化的生物标记物,证明了唾液外泌体miRNA 在癌症早期诊断方面的潜能。同样,有学者认为miR-200a和miR-134的高表达与恶性转化和口腔癌的高风险相关,但也有研究认为OSCC患者的miR-200a水平显著下调,研究结果并不统一,因此尚需更多的研究来揭示唾液外泌体miR-200a与OSCC的关联。
Gai 等人研究OSCC 组与健康组的唾液外泌体4种miRNA发现miR-302b-3p和miR-517b-3p仅在OSCC组中表达,OSCC组中miR-512-3p和miR-412-3p相对于对照组显著上调,提示这4种miRNA有可能成为早期定量检测OSCC的生物标记物。由此可见,具有诊断能力的外泌体miRNA 在OSCC组与健康对照组的表达水平有显著差距,因此在早期诊断OSCC时,可提取患者唾液中的外泌体miRNA进行测定,能在减轻患者不适感的同时高效进行诊断,便于后续治疗。
2) 具有肿瘤抑制作用的唾液外泌体miRNA研究发现唾液外泌体中miR-27b在OSCC患者组水平显著高于其他口腔疾病患者组,结果提示其可作为OSCC潜在的特征性生物标记物,它在OSCC中可抑制细胞增殖、迁移和侵袭;Park等研究表明miR-375在OSCC患者中水平下调,可增强OSCC对放射敏感性,通过靶向调控IGF-1R,抑制肿瘤生长;miR-26a 和miR-26b 在OSCC 中表达下降,miR-26a/b的下调通过直接负向调控跨膜蛋白184B(transmembrane protein 184B,TMEM184B)增强OSCC中癌细胞的迁移和侵袭。
许多肿瘤抑制miRNAs通过抑制促进细胞增殖的基因表达发挥作用。其中包括miR-7,它抑制表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR)的表达,和miR-107,它通过蛋白激酶Cε(Protein kinase Cε,PKCε) 抑制Akt,Stat3 和RhoGTPases基因。其他有肿瘤抑制作用的miRNAs,如miR-218、miR-let-7 家族的一些成员和miR-12,通过干扰信号级联抑制细胞迁移、侵袭和转移,其中miR-218 抑制局灶粘附通路,阻碍细胞迁移;Fadhil 等报道了OSCC 唾液中miR-let-7a-5p的下调和miR-3928的上调,miR-let-7a-5p的表达因p53异常而改变,这会导致细胞凋亡、血管生成抑制和细胞周期阻滞。
Mehterov等通过微阵列分析发现OSCC患者组唾液外泌体miR-30c-5p表达水平较健康组显著下调,且具有较高的敏感性和特异性,表明具有作为OSCC诊断标志物的价值,并可抑制肿瘤细胞增殖、侵袭和转移的过程;研究还发现miR-30c-5p 有31个靶基因中参与p53和Wnt信号通路,并参与调控OSCC生长、转移和放疗敏感性。Duz等研究发现,OSCC患者的唾液外泌体miR-139-5p 水平较健康个体显著下调。
研究表明miR-139-5p 表达的缺失与肿瘤转移潜力、不良预后、静脉浸润、微卫星形成、肿瘤包被缺失和分化程度降低显著相关。miR-139-5p在OSCC组织和细胞系中表达下调,通过靶向降低TPD52抑制OSCC细胞增殖。miR-140表达增强与头颈癌患者总生存期的改善显著相关,miR-140通过改变
Bufalino等人的一项研究表明,抑制肿瘤衍生的miR-143/145簇在临床上与疾病进展、淋巴结受累和口腔癌患者的低生存率相关,miR-143靶向CD44v3,CD44v3在抑制口腔癌细胞的迁移和侵袭中起着至关重要的作用。此外,外泌体miR-145的下调已被确定为口腔癌早期发现和风险预测的重要标志物,Shao等人证明,miR-145靶向细胞周期蛋白D1表达可以通过调节细胞周期有效抑制OSCC细胞生长。由以上可得,这些miRNA 可通过抑制细胞增殖、迁移、侵袭、靶向调控、抑制促进细胞增殖基因等方法抑制肿瘤发展,因此这些外泌体miRNA对控制与治疗OSCC具有很大帮助。
3) 具有肿瘤激活作用的唾液外泌体miRNA
miR-21作为癌基因,通过抑制细胞凋亡促进OSCC的发展和进展,是恶性转化的标志,提示预后较差,生存期缩短。miR-93在OSCC放疗后12个月表达升高,考虑到其高表达与T分级、淋巴结转移和临床分期之间的显著关系,该miRNA可被认为是预测预后和转移风险的有价值的标记物。miR-184是迄今为止唯一可以区分OSCC和癌前发育不良疾病的miRNA。miR-31被报道在体外和小鼠模型中促进OSCC细胞的增殖、迁移和生长,增加其致癌潜力。
miR-31通过靶向激活缺氧诱导因子抑制因子(factor inhibiting hypoxia inducible factor,FIH)抑制缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)基因,激活HIF通路,加速肿瘤的生长,提高肿瘤的侵袭性,促使肿瘤发生转移。
Liu等人研究证实miR-31 是一种很好的诊断辅助手段,但在区分OSCC 分期(I-IV 期)以及肿瘤大小和淋巴结转移状态方面,miR-31 水平的差异没有统计学意义。miR-412-3p通过转化生长因子(TGF)通路正向调控并诱导OSCC进展。miR-34a在白斑患者与健康个体中相比,白斑患者唾液的外泌体miR-34a表达下调,并与肿瘤的局部侵袭性及其组织病理学分级显著相关。
据研究表明,miR-146b-5p表达的降低抑制了OSCC细胞在体外的增殖、迁移和侵袭能力以及体内OSCC细胞的生长。从机制上讲,miR-146b-5p过表达通过直接靶向HIPK3的3'-UTR 抑制HIKP3,因此抑制外泌体miR-146b-5p分泌可能是OSCC 的一种有前途的治疗方式。
PTEN 突变是人类癌症发生的关键因素之一,miRNA-23a-3p和PTEN 之有相应的结合位点,并且miRNA23a-3p在细胞水平上对PTEN 有靶向性。miRNA-23a-3p通过抑制PTEN实现的促肿瘤作用也在体内也可以被观察到。由以上可得,这些外泌体miRNA均具有一定的肿瘤激活作用,因此在治疗OSCC的时候应采用相应措施抑制其表达,从而抑制肿瘤发展,控制OSCC发展进程。
来源:杨睿思,刘佳雯,高铎,等.口腔鳞状细胞癌中唾液外泌体miRNA生物标记物的研究进展[J].现代口腔医学杂志,2025,39(01):51-54+25.
(本网站所有内容,凡注明来源为“医脉通”,版权均归医脉通所有,未经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任,授权转载时须注明“来源:医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载,转载仅作观点分享,版权归原作者所有,如有侵犯版权,请及时联系我们。)