“微”风起,浪潮生:解码microRNA在肺癌中的前世今生 | 综观全局
发布时间:2026-04-20   


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前言


肺癌是全球范围内导致癌症相关死亡的主要原因之一。2022年全球肺癌新发病例约250万例,死亡病例达180万例,占所有癌症死亡病例的18.7%,其中非小细胞肺癌(NSCLC)占比约80%。尽管肺癌诊疗技术近年来取得了长足进展,但晚期患者的5年生存率仍不足20%,肿瘤耐药、远处转移等问题仍是现阶段制约临床治疗效果的核心瓶颈。微小RNA(miRNAs)是一类长度约22个核苷酸的非编码RNA,可在转录后水平调控靶基因的表达,广泛参与肺癌发生、发展的各类关键生物学过程,同时在疾病的早期诊断、预后评估及临床治疗干预中均发挥着重要作用。本文系统梳理并总结了miRNAs在肺癌领域的研究成果,旨在为肺癌精准医疗的基础研究与临床转化提供理论依据和实践支撑。


miRNAs的生物学特性及肺癌相关功能分类



miRNAs作为非编码RNA,主要通过抑制靶mRNA翻译或促进其降解实现基因表达的转录后调控,广泛参与细胞增殖、物质代谢、凋亡调控、应激反应等关键生物学过程。其表达异常调控与肺癌的发生、发展密切相关,依据其在肺癌中发挥的功能,可将其分为致癌性miRNAs、抑癌性miRNAs及功能未明miRNAs三大类。



致癌性miRNAs


    此类miRNAs在肺癌组织及细胞中呈异常高表达,主要通过靶向抑癌基因或激活致癌信号通路的方式,推动肺癌细胞的恶性生物学行为进展。miR-21是目前研究最为广泛的致癌 miRNAs,其亚型miR-21-5p可靶向WWC2基因,显著促进肺腺癌细胞的增殖、迁移与侵袭能力。而抑制miR-21的表达可有效阻断下游相关信号通路,并诱导肺癌细胞凋亡,是肺癌潜在的诊疗靶点。miR-330家族同样为肺癌发生发展中的关键致癌miRNAs,其中miR-330-3p 通过靶向hSOD2b促进肺癌细胞的转移,miR-330-5p则通过上调FAM83A表达、抑制MAPK信号通路,加速NSCLC的进展。敲低miR-330的表达可显著降低肺癌细胞活力、阻滞细胞周期进程并促进细胞凋亡。


    此外,miR-1246可通过破坏内皮细胞屏障增强肺癌的远处转移能力。miR-187靶向PTRF基因促进肺癌细胞的生长与侵袭。miR-9-5p、miR-20a-5p等则分别通过靶向ID4、TGFBR2、KLF9等靶基因,参与调控肺癌细胞增殖、淋巴转移等恶性过程。



抑癌性miRNAs


    此类miRNAs在肺癌组织及细胞中呈表达下调趋势,通过抑制癌基因表达或阻断致癌信号通路的方式发挥抗肿瘤作用。let-7家族是经典的抑癌miRNAs,let-7b-3p可通过靶向BRF2介导的MAPK/ERK信号通路,抑制肺腺癌细胞的增殖与转移。let-7a能够拮抗吸烟诱导的KRAS基因突变,其表达的不可逆下调是肺癌发生的重要诱因。miR-30家族可通过调控P53、PI3K/AKT等关键信号通路,抑制肺癌细胞增殖、上皮-间质转化(EMT)及化疗耐药。其中miR-30-5p通过靶向USP22可显著抑制PD-L1的表达,进而阻断肺癌细胞的免疫逃逸过程。miR-200家族则通过促进上皮标志物E-钙粘蛋白的表达、抑制ZEB1等EMT相关转录因子,显著抑制肺癌细胞的迁移、侵袭及EMT进程。


    此外,miR-532靶向FOXP3和CCR4、miR-497-5p靶向SOX5,均可有效抑制肺癌细胞的增殖与侵袭。miR-139-5p靶向HOXB2可增强NSCLC对化疗药物的敏感性。部分抑癌 miRNAs(如miR-34a)的功能可被lncRNA(如ANRIL、UFC1)通过海绵吸附机制所阻断,使其失去正常的抑癌作用。



功能未明miRNAs


部分miRNAs在肺癌中的功能尚未明确,其作用效果存在争议,受研究细胞模型、实验设计方案及临床研究背景等因素影响,呈现出双向调控的效应。


  • miR-155:既可通过抑制FGF9促进肺鳞癌细胞的增殖与侵袭,亦可通过靶向PDCD4、Smad2抑制NSCLC的进展,其功能的差异性可能与实验所用的细胞系、入组患者的临床特征差异相关。

  • miR-122:其亚型miR-122-3p可靶向FOXO基因抑制A549细胞的增殖。而miR-122-5p在肺癌组织中呈高表达,抑制其表达可激活p53信号通路、阻断甲羟戊酸(MVA)途径,进而抑制肺癌的恶性进展。

  • miR-212:既可通过调控Id3/PI3K/Akt信号轴促进肺癌细胞增殖,同时也能通过靶向ELF3、USP9增强抗肿瘤效果,其功能的双向性与研究聚焦的下游信号通路不同相关。



miRNAs在肺癌诊断与预后中的应用价值



miRNAs因具备组织表达特异性强、体液中稳定性高的生物学优势,成为肺癌诊断、肿瘤分期及预后评估的理想分子生物标志物,其临床应用价值主要体现在肺癌亚型鉴别、早期诊断、原发与转移肿瘤区分、肺癌筛查及预后评估五个方面。


肺癌亚型鉴别


不同病理亚型肺癌存在特征性的miRNA表达谱,可作为亚型鉴别的分子依据。其中miR-153-3p在肺腺癌(LUAD)中呈特异性高表达,miR-944为肺鳞癌(LUSC)的特征性标志物,miR-92a-2、miR-375-3p在小细胞肺癌(SCLC)中高表达。miR-31在肺腺癌、肺鳞癌及大细胞神经内分泌癌中均呈高表达,而在SCLC中无表达,且该miRNA可促进部分肺癌亚型的肿瘤生长与转移进程。


早期鉴别诊断


外周体液中的循环miRNAs为肺癌的早期无创诊断提供了新的研究方向,多种循环miRNAs被证实为NSCLC早期诊断的潜在标志物。全血中miR-33a-5p、miR-128-3p,血浆中miR-1247-5p、miR-301b-3p、miR-105-5p,以及血清中miR-492、miR-590-3p、miR-631等,均可作为肺癌早期诊断的候选分子标志物。


原发与转移肿瘤区分


特定miRNAs的表达差异可有效区分肺部原发肿瘤与转移性肿瘤,为临床精准分期提供关键参考。miR-182在肺部原发肿瘤中呈高表达,而miR-126在肺转移性肿瘤中显著富集。miR-592、miR-552的高表达特征可有效鉴别肺部原发腺癌与结直肠癌肺转移灶,为临床疑难病例的诊断提供分子依据。


肺癌筛查应用


循环miRNAs具备三大筛查优势:体液样本易获取、能反映多部位肿瘤信号、稳定性强不易降解。其中miR-1274b、miR-520c-3p等可作为NSCLC的早期筛查标志物,且多miRNA组合的诊断模型筛查效能更优,如let-7a-5p、miR-375、miR-1-3p等构成的五miRNA组合,以及miR-146b、miR-205、miR-29c、miR-30b构成的四miRNA组合。


预后评估指标


miRNAs的表达水平与肺癌患者的生存预后密切相关,可作为预后评估及治疗效果预测的分子指标。let-7家族表达降低与肺癌患者生存期缩短显著相关。miR-320b、miR-320c、miR-320d的高表达提示肺癌患者预后不良,且该类miRNAs在肺癌确诊前2年的临床标本中已呈显著升高,可作为疾病进展的早期预警指标。肺腺癌中miR-135b-5p、miR-196a-5p、miR-31-5p,以及肺鳞癌中miR-205,均为肺癌患者的独立预后标志物。此外,部分miRNA簇(如miR-183/96/182)还可有效预测肺癌患者抗PD-1免疫治疗的疗效,为临床个体化治疗方案的制定提供参考。



miRNAs调控肺癌的核心信号通路



miRNAs可通过靶向调控信号通路中的关键分子,参与肺癌恶性表型的调控过程,其核心作用于Wnt/β-catenin、NF-κB、MAPK及PI3K/AKT四大信号通路,并在各通路中形成复杂的调控网络。


Wnt/β-catenin通路


该通路参与调控肺癌细胞的EMT、增殖、转移及化疗耐药等多个恶性过程,miRNAs主要通过调控β-catenin的表达介导该通路的活性变化,进而发挥双向调控作用。


  • 致癌作用:miR-128-3p在NSCLC中呈高表达,可激活Wnt/β-catenin与TGF-β通路,抑制Caspase 3、PARP等凋亡相关基因的表达,同时诱导肿瘤干细胞标志物ABCG2的表达,最终促进肺癌细胞的化疗耐药与远处转移。而抑制miR-128-3p的表达,可显著抑制A549细胞的肿瘤生长与转移能力。

  • 抑癌作用:miR-150-5p、miR-708-5p、miR-924可通过下调β-catenin的表达,抑制肺癌细胞的增殖、侵袭及肿瘤干细胞特性,为肺癌的靶向治疗提供了新的作用靶点。


NF-κB通路


NF-κB通路是介导肿瘤发生发展的关键信号通路,miRNAs通过靶向调控该通路的正负调控因子,实现对通路活性的调控。


  • 致癌作用:miR-196b-5p可靶向结合NF-κB通路的负调控因子NFKBIA,激活NF-κB通路并进一步促进IL-6/STAT3信号传导,加速肺癌细胞的增殖进程。QKI-5蛋白可与miR-196b-5p相互作用并抑制其表达,有望成为肺癌靶向治疗的潜在靶点。

  • 抑癌作用:miR-1976通过靶向NCAPH基因,阻断NF-κB通路的激活,进而减少肿瘤细胞的增殖与迁移,并促进细胞凋亡。miR-21抑制剂可通过caspase依赖的信号途径触发肿瘤细胞凋亡,显著升高caspase-3、caspase-8、caspase-9的活性。


MAPK通路


MAPK通路(Ras-Raf-MEK-ERK)是调控细胞凋亡与增殖的核心通路,miRNAs通过靶向通路中的关键组分,调控通路活性并影响肺癌的恶性进展。


  • 抑癌作用:let-7b-3p可直接靶向BRF2介导的MAPK/ERK通路,抑制肺腺癌细胞的增殖与转移。外泌体来源的miR-338-3p通过下调CHL1的表达、灭活MAPK通路,发挥抑制肿瘤增殖与转移的作用。miR-148a-3p可沉默MAP3K9的表达,有效抑制NSCLC的进展、细胞骨架重塑及EMT过程。

  • 通路异常:RAS/RAF亚通路在NSCLC中常发生异常激活,靶向该亚通路的miRNAs(如let-7家族)可有效调控通路活性,改善肺癌患者的治疗结局。


PI3K/AKT通路


PI3K/AKT通路调控肿瘤细胞的增殖、存活及化疗耐药,PTEN、PI3K、AKT、mTOR为该通路的关键调控分子,miRNAs通过靶向调控上述分子介导通路活性变化。


  • 致癌作用:癌相关成纤维细胞(CAFs)来源的外泌体miR-210、miR-20a可靶向结合PTEN基因,激活PI3K/AKT通路,进而促进NSCLC的EMT、远处转移及化疗耐药。

  • 抑癌作用:miR-20a-5p通过调控RRM2的表达抑制PI3K/AKT通路的活性,可显著抑制NSCLC的增殖、血管生成,并诱导肿瘤细胞凋亡。目前针对该通路的抑制剂(如PI3K抑制剂GDC-0941、AKT抑制剂MK2206)已进入肺癌临床试验阶段,部分抑制剂与化疗药物联合使用时,展现出良好的抗肿瘤协同效应。



miRNAs在肺癌治疗中的多维度应用



miRNAs已成为肺癌治疗领域的核心潜在靶点,其在放疗、化疗、靶向治疗、免疫治疗及中医药治疗中均有广泛探索,部分研究成果已进入临床转化阶段,为肺癌多模式治疗提供了新的策略方向。


放疗增敏


miRNAs主要通过调控DNA损伤修复、氧化应激反应等关键过程,影响肺癌细胞的放疗敏感性,同时可逆转放疗耐药表型。


  • 增敏相关miRNAs:miR-27a可激活同源重组介导的DNA修复通路,抑制ZEB1的表达,从而提高肺癌细胞对放疗的敏感性。miR-18a-5p通过下调ATM和HIF-1α的表达,具备潜在的放疗疗效预测价值。miR-139通过抑制NRF2信号通路,增强放疗诱导的肿瘤细胞脂质过氧化及铁死亡。

  • 耐药逆转策略:下调miR-95的表达或敲低miR-1323,可有效恢复放疗耐药肺癌细胞的放疗敏感性。lncRNA GAS5通过抑制mi-135b的表达,不仅能增强NSCLC的放疗敏感性,还可抑制肿瘤的发生与进展。


化疗耐药逆转


铂类药物是肺癌化疗的基石,miRNAs通过调控自噬、凋亡等信号通路,影响肺癌细胞对化疗药物的敏感性,为逆转化疗耐药提供了重要靶点。


  • 增敏相关miRNAs:miR-30a通过抑制自噬过程,提高肺癌细胞对新辅助化疗的敏感性。miR-139-5p靶向HOXB2基因,增强肺癌细胞对顺铂的敏感性。miR-145与mi-125a-5p联合应用时,可显著抑制EGFR的表达,提高肺癌细胞对厄洛替尼的敏感性,同时协同诱导肿瘤细胞凋亡及铁死亡,增强化疗疗效。

  • 耐药逆转策略:下调miR-25的表达可诱导A549细胞发生周期阻滞,显著增强其对顺铂的敏感性。环状RNA cESRP1通过抑制mi-93-5p的功能,提升SCLC的化疗敏感性。动态Boolean模型研究揭示,抑制mi-21可通过PTEN/AKT/SNAIL信号通路,同时实现化疗耐药逆转与EMT抑制。


靶向治疗


miRNAs介导的靶向治疗具有多基因调控优势,可有效克服单一靶点治疗的局限性,进一步优化肺癌靶向治疗效果。


  • EMT相关调控:miR-26在多西他赛耐药肺癌中呈过表达状态,可促进EMT向间质-上皮转化(MET)逆转,进而抑制肿瘤细胞增殖并诱导凋亡。miR-1-3p、miR-206通过抑制c-Met信号通路,增强HGF诱导的吉非替尼耐药肺癌细胞对药物的敏感性。miR-22靶向Snail转录因子,降低N-钙粘蛋白的表达、升高E-钙粘蛋白的水平,从而抑制肿瘤的形成与侵袭能力。

  • 联合靶向策略:miR-34a-5p与HOTAIR相互作用调控Snail的表达,小檗碱与吉非替尼协同作用可抑制EMT进程,提升靶向治疗效果。下调miR-424-3p的表达可升高PTEN的表达水平,增强肺癌细胞对黄芩素的敏感性。沉默mi-135通过靶向TRIM16,提高NSCLC对吉非替尼的敏感性,为靶向治疗耐药后的方案调整提供了新思路。


免疫治疗


miRNAs通过调控免疫检查点分子表达、免疫细胞功能等,影响肺癌免疫治疗的效果,既是免疫治疗疗效的潜在预测标志物,也是免疫治疗的重要协同靶点。


  • 疗效预测标志物:miR-16通过调控PD-L1的表达,可作为PD-L1抑制剂治疗肺腺癌的潜在生物标志物。miR-200b高表达、miR-429低表达提示肺癌患者对免疫治疗的应答良好。循环miR-27a、miR-34a、miR-200等组成的miRNA组合,可有效预测肺癌患者接受抗PD-1治疗后的无病生存期(DFS)和总生存期(OS)。

  • 治疗协同策略:抑制mi-23a的表达可增强CD8+细胞毒性T淋巴细胞的细胞毒性,阻止肿瘤细胞的免疫逃逸。miR-34a模拟物MRX34与放疗联合应用时,可显著下调PD-L1的表达,增加CD8+T细胞浸润并减少PD-1阳性T细胞的比例,协同提升抗肿瘤免疫效应。


中医药治疗


中医药在肺癌治疗中展现出独特的协同潜力,其核心机制之一是通过调控miRNAs的表达发挥抗肿瘤作用。苦参碱可通过恢复mi-126的表达水平,诱导A549细胞发生周期阻滞并启动凋亡程序。姜黄素具有多靶点调控作用,一方面可上调mi-30c的表达,降低紫杉醇耐药肺癌细胞中MTA1的表达水平,增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,另一方面还能通过上调mi-192-5p,靶向结合c-Myc并灭活Wnt/β-catenin信号通路,从而抑制NSCLC的增殖与迁移。此外,和蟾片通过mi-205-5p介导的Gremlin/Rap1通路,有效抑制NSCLC的转移。麦门冬汤(金方)通过调控mi-149-3p的表达发挥肺癌生长抑制作用。β-榄香烯可抑制mi-301a-3p的表达,增强AMPKα的表达水平,进而抑制NSCLC的沃伯格效应。三七总皂苷(PNS)通过抑制mi-222的表达,实现癌基因下调与抑癌基因上调的双向调控,发挥抗肿瘤功效。


临床转化探索


基于miRNA的靶向治疗在动物实验与早期临床试验中均取得阶段性进展,为肺癌临床转化提供了重要支撑。


在动物实验层面,let-7b、mi-34a的纳米递送系统可有效抑制NSCLC的生长并改善模型动物的生存预后。外泌体介导的mi-101递送展现出显著的抗肺癌转移效果。mi-193b-3p通过靶向PRNP基因,抑制肺癌细胞的增殖与侵袭。mi-138与mi-193协同靶向lncRNA UCA1,共同阻断肿瘤的恶性进展。


在临床试验层面,miR-34a模拟物MRX34的I期临床试验结果显示,部分经多线治疗失败的晚期肺癌患者可出现治疗应答,但治疗过程中出现了败血症、肝衰竭等免疫介导的毒性反应,提示需进一步优化递送系统以提升肿瘤靶向性、降低脱靶毒性。联合治疗策略(如抗mi-155与顺铂、PD-1抑制剂的联合应用)在临床前模型中已证实可显著延长患者的无进展生存期(PFS),为后续临床试验的开展奠定了坚实的理论与实验基础。



外泌体miRNAs在肺癌中的特殊作用



外泌体是一类直径为30-150 nm的细胞外囊泡,可携带miRNAs等多种生物活性分子,在肺癌肿瘤微环境调控及分子生物标志物开发中具有不可替代的独特价值,其作用主要体现在促癌机制介导与生物标志物应用两个方面。


促癌机制


外泌体miRNAs可通过调控下游信号通路、诱导细胞表型转化等方式,参与肺癌恶性进展的多个关键环节。骨髓间充质干细胞(BMSCs)来源的外泌体miRNAs可通过激活STAT3信号通路诱导EMT,进而促进肺癌的远处转移。肿瘤细胞来源的外泌体miR-210通过调控JAK2/STAT3通路,促进CAFs的血管生成,为肿瘤生长提供营养支持。miR-19b-3p可促进M2型巨噬细胞极化及lncRNA LINC00273的分泌,通过Hippo信号通路加速肺腺癌的转移进程。miR-3157-3p靶向TIMP/KLF2分子,显著促进NSCLC的血管生成、增强血管通透性并加速肿瘤转移。在化疗耐药诱导方面,外泌体mi-4443通过FSP1的m6A修饰介导铁死亡信号通路,最终促进NSCLC对顺铂的耐药性产生。


生物标志物价值


外泌体miRNAs凭借其稳定性强、特异性高的特性,已成为肺癌诊断、预后评估及治疗疗效监测的潜在生物标志物。血浆外泌体中的mi-23b-3p、mi-21-5p、mi-10b-5p可作为NSCLC的预后评估标志物,其表达水平与患者生存预后密切相关。肿瘤来源的外泌体mi-574-5p、mi-342-5p具有早期肺腺癌诊断价值,为肺癌早期筛查提供了无创检测方向。此外,循环外泌体中的miR-150、mi-29a的表达水平与NSCLC胸部放疗剂量存在相关性。mi-1246、mi-96可作为肺癌放疗耐药的特异性标志物。mi-323-3p、mi-5189-5p等外泌体miRNAs能够有效区分奥希替尼敏感型与耐药型肺癌患者,为靶向治疗方案的选择与调整提供参考依据。



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小结

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miRNAs作为肺癌发生发展过程中的关键调控分子,在功能分类界定、诊断预后评估、核心信号通路调控及多模式治疗干预等多个维度均展现出不可替代的核心价值。其不仅可作为高特异性无创生物标志物,应用于肺癌的早期筛查、病理亚型鉴别及预后风险分层,还能通过精准调控Wnt/β-catenin、PI3K/AKT等核心信号通路成为治疗靶点,为攻克肿瘤耐药、远处转移等临床棘手问题提供全新策略。


尽管目前miRNAs相关技术的临床转化仍面临靶向递送效率不足、脱靶效应控制不佳、不同研究结果一致性欠佳等现实挑战,但随着分子生物学研究的持续深入与递送系统、检测技术的不断突破,miRNAs有望成为肺癌精准医疗体系中的核心组成部分,为显著改善患者预后、降低疾病死亡率提供重要支撑。未来需进一步强化基础研究与临床实践的深度衔接,加速基于miRNA的诊断技术与治疗药物的临床转化进程,最终实现肺癌个体化诊疗的临床目标,为肺癌患者带来更多生存获益。


参考文献:Long W, Cheng L, et al. Research progress of MicroRNA in lung cancer. Discov Oncol. 2026 Jan 29. doi: 10.1007/s12672-026-04507-1.Epub ahead of print. 


撰写:Kenken

审校:Faline

排版:Kenken

执行:Faline






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