神经胶质瘤是来源于神经上皮的肿瘤，约占全部颅内肿瘤的40%~50%，肿瘤类型包括星形细胞瘤、少突胶质瘤、室管膜瘤等，手术结合放化疗等综合治疗疗效不佳，其中星形细胞瘤Ⅳ级即胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme，GBM)的中位生存期仅为14.6个月，仅有5%~10%的患者生存期可达到两年^[1]。总体而言，神经胶质瘤具有高发病率、高复发率和高病死率的特点。

基因靶向治疗是一种新兴的治疗方法，其中miRNA、长链非编码RNA(long noncoding RNA，IncRNA)等非编码RNA为治疗靶点的治疗已成为肿瘤的研究热点。miRNA是一类长约18-27个核糖核苷酸的非编码小RNA，其在多种真核细胞中广泛存在，参与翻译抑制、mRNA的降解和脱腺苷等多种细胞内基因靶向沉默过程。研究表明^[2]：miRNA能够调节癌基因和肿瘤细胞的抑制因子及其介导的信号转导通道。基因组中的遗传和表观遗传变化或区域的扩增或缺失也都有可能导致miRNA水平的失调。其中miRNA-21表达水平与神经胶质瘤的侵袭、迁移和治疗有着密不可分的联系，因此，探索miRNA-21与神经胶质瘤相关的作用机理，对神经胶质瘤未来的诊治和预后判断具有一定的启示作用。本文从miRNA-21在神经胶质瘤细胞中的表达情况、miRNA-21在神经胶质瘤发生发展过程中的调控机制以及miRNA-21的表达神经胶质瘤诊断、治疗和预后中的意义方面进行阐述，为神经胶质瘤新型治疗工具的开发提供新思路。

1 miRNA-21在神经胶质瘤细胞中的表达

研究证实，多种miRNA在神经胶质瘤中表达异常^{[3, 4]}，通过调控血管发生、抗肿瘤因子、细胞周期和细胞凋亡影响神经胶质瘤的分级和预后^[5]。也有人认为，miRNA可能与胶质瘤干细胞的性质相关，从而影响肿瘤的发生与发展^[6]。在这些稳定改变的miRNA中，miRNA-21表达的显著升高是神经胶质瘤的共同特征^[7]。Chan等^[7]通过实验表明，在高度恶性的脑肿瘤中，miRNA-21是GBM中强烈过表达的特征性miRNA。神经胶质瘤病理分级与miRNA-21表达水平存在正相关。Gabriely等^[8]在研究神经胶质瘤细胞侵袭性时发现，miRNA-21通过抑制抗肿瘤基因RECK和活化基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)促进胶质瘤细胞的侵袭和迁移。与低级别神经胶质瘤患者相比，高级别神经胶质瘤患者体内的miRNA-21水平均显著升高^[9]。此外，在神经胶质瘤中，miRNA-21的表达水平与患者的疾病状态和临床预后有关^[10]。

2 miRNA-21在神经胶质瘤中的调控机制

Zhang等^[11]证实，miRNA-21的表达由表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)通过β-连环蛋白和激活蛋白-1(activator protein 1, AP-1)的活化调节，促进肿瘤细胞的增生。他们还表明，奈米妥珠单抗和miRNA-21抑制剂的组合治疗优于单一药物治疗。也就是说，miRNA-21与EGFR在癌细胞的进程中存在反馈调节的环路。TGF-β/ Smad3通路中Smad2/3基因表达的下调能促进细胞的增殖。Qu等^[12]在Meta分析基础上进行实验，发现使用TGF-βI型受体激酶的抑制剂(Galunisertib)靶向TGF-β/ Smad3信号传导，可以减弱miRNA-21从神经胶质瘤细胞的分泌。Põlajeva等^[13]发现miRNA-21与转录因子Sox2和血小板衍生因子(platelet-derived growth factor，PDGF)的表达在神经胶质瘤中呈正相关。同时，miRNA-21通过靶向p53，TGF-β和线粒体凋亡途径的信号通路，而抑制抗肿瘤因子RECK，TGFBR，DAXX，PDCD4，p63，JMY，TOPORS，hnRNPK和TP53BP2的翻译。Luo等^[14]建立miRNA-21敲低和过表达细胞系，确定了miRNA-21表达的增加显著促进胶质瘤细胞的迁移和侵袭，这一现象还伴随着Sox2蛋白的上调表达。这表明Sox2可能作为miRNA-21功能的关键介质。此外，miRNA-21也上调了β-连环蛋白的蛋白表达水平，而抗miRNA-21和Sox2敲除显著降低β-连环蛋白表达。

上述研究结果表明：miRNA-21与多种细胞信号通路和因子相互作用、调节与被调节。如能抑制miRNA-21在胶质瘤中的表达，就可通过多种通路同时抑制胶质瘤细胞的增殖、侵袭与细胞周期。因此miRNA-21是治疗胶质瘤的有希望的靶标。

3 miRNA-21对神经胶质瘤的诊断意义

Miele^[15]通过比较儿童高级别胶质瘤(pediatrics high grade glioma，pHGG)、成人高级别胶质瘤(adult high grade glima，aHGG)和正常脑组织中的高通量miRNA，发现致癌miRNA-17-92簇和miRNA-21在pHGG中呈现上调趋势。袁平等^[16]通过荧光定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)检测探索脑脊液中miRNA的表达差异，结果显示miRNA-21在神经胶质瘤中表达显著高于对照组(P < 0.05)，而miRNA-128在神经胶质瘤中表达显著低于对照组(P < 0.05)，miRNA-128和miRNA-21联合诊断神经胶质瘤的灵敏度和特异度均为100%，即脑脊液中miRNA-128和miRNA-21可能是神经胶质瘤潜在的早期诊断标志物。赵保等^[17]收集临床确诊的胶质瘤患者和健康人群的血浆标本，通过实时定量PCR检测，结果表明相对于健康对照人群，miRNA-21在胶质瘤患者血浆中呈高水平状态，ROC分析表明血浆miRNA-21水平作为诊断胶质瘤标志物具有较高的灵敏度和特异度。Qu等^[12]在其研究中，对35例神经胶质瘤患者进行15种癌症相关miRNA表达水平的检测，发现其中23例神经胶质瘤患者miRNA-21高表达(65.7%)，与非癌组织的平均值相比，至少有高达1.5倍的变化。此外，脑脊液样本和癌症组织中miRNA-21的表达水平之间存在很强的相关性(r=0.506，P=0.002)，表明脑脊液中miRNA-21的表达具有同步性，胶质瘤患者的脑脊液中呈现高水平的miRNA-21^[18]。

4 miRNA-21的潜在治疗意义

目前，欧洲神经肿瘤学协会指南^[19]中对神经胶质瘤的一般治疗仍推荐显微手术治疗、放射治疗和药物治疗，值得注意的是，指南更加重视神经胶质瘤的组织学分类和分子诊断，认为IDH突变、1q/19q杂合子、组蛋白H3-K27M突变和O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(O6-methylguanine DNA methyltransferase, MGMT)启动子甲基化四种分子生物标志物是诊断和治疗胶质瘤的核心标志物，并以此为基础推荐治疗策略。研究表明^[20]，miRNA-21作为基因转录后调节剂与MGMT的表达和GBM患者的生存期息息相关。我们有理由认为，miRNA-21对神经胶质瘤具有潜在的治疗意义。

miRNA-21是一种抗凋亡因子，可抑制肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤细胞增殖，影响胶质瘤细胞的增殖，调节肿瘤细胞对化疗药物的敏感性和耐药性^[11]。Chan^[7]在实验中发现，在培养的胶质母细胞瘤细胞系中敲除miRNA-21可引发半胱天冬酶活化和相关的凋亡细胞的死亡，提示miRNA-21具有抗细胞凋亡的功能。周旋等^[21]通过原位注射miRNA-21反义寡聚核苷酸(AS-miRNA-21)治疗裸鼠皮下荷U87人脑胶质瘤，肿瘤生长曲线显示AS-miRNA-21治疗组肿瘤生长速度及体积明显小于对照组与无义序列，且miRNA-21表达下调，肿瘤恶性度降低。可见以miRNA-21作为胶质瘤的治疗靶点，其结果是令人满意的。随后，陈波等^[22]采用miRNA海绵技术构建人源miRNA-21(has-miRNA-21)反义片段(miRNA-21AS)，并串联重复8个构建至真核表达载体(pCMV)，转染脑胶质瘤细胞U251，结果显示U251细胞转染重组pCMV-miRNA-21AS质粒后显著下调了miRNA-21的水平，降低了细胞增殖能力，同时提高了TPM1、PTEN、TGF-β、hMSH2和PDCD4的mRNA水平，降低了肿瘤细胞学效应。

此外，miRNA-21联合替莫唑胺治疗神经胶质瘤能增强替莫唑胺的细胞毒性作用，Ananta等^[23]利用携带反义miRNA-21的纳米颗粒联合替莫唑胺处理U87MG细胞后，神经胶质瘤细胞较单独替莫唑胺治疗组数量明显减少(24%; p < 0.01)，G2/M期细胞周期停滞增加2.9倍。Shi等^[24]也在实验中发现U87肿瘤细胞系中高表达的miRNA-21能抵抗替莫唑胺诱导的细胞凋亡，且miRNA-21失调对替莫唑胺治疗神经胶质瘤的耐药性具有重要作用，其表达的增加是胶质瘤对替莫唑胺抗药性增加的潜在标志。

5 miRNA-21对神经胶质瘤患者临床预后判断的意义

神经胶质瘤由于特征性的过度生长和扩散性侵袭，预后极差。Luo等^[25]研究发现，miRNA-21可以明显下调抑癌基因程序性死亡因子4(programmed cell death 4，PDCD4)的表达水平，诱导上皮间质转化过程，从而导致肿瘤的发生和侵袭。虽然世界卫生组织(world health organization，WHO)分类可以作为预测患者临床结局的标准，但最近的几项研究表明，单独这一标准可能并不足以估计患者的预后^{[26, 27]}。Lin等^[28]采用实时荧光定量PCR方法对125例人神经胶质瘤和非肿瘤性脑组织进行评估，还分析了miRNA-21表达与临床病理因素的关系以及胶质瘤患者的预后。其结果显示：与相应的非肿瘤性脑组织相比，miRNA-21在胶质瘤组织中表达更为显著(P < 0.001)，而具有低miRNA-21表达的患者的总生存期(Overall survival，OS)明显长于高miRNA-21表达的患者(P < 0.001)。由此看来，miRNA-21表达可作为胶质瘤患者总体生存预测的潜在生物标志物，但仍需进一步的前瞻性研究来确定其实际临床应用价值。随后一项包括1121例胶质瘤和533例GBM患者的Meta分析研究表明^[29]：miRNA-21的高表达与胶质瘤中较差的OS相关。外囊泡以外泌体的形式转运胞内蛋白或核酸(包括各种miRNA)来传递细胞间的信息。Shi等^[30]检查了复发性胶质瘤患者的脑脊液与癌症相关miRNA的水平，比较脑脊液和血清外泌体中含有miRNA-21的测量值来评估预后，样本来源于70例胶质瘤术后患者，脑外伤患者作为非肿瘤对照组，研究发现胶质瘤患者脑脊液源外泌体中miRNA-21水平明显高于对照组，而血清源外泌体中miRNA-21的表达没有检测到差异。脑脊液源外泌体中miRNA-21的含量水平不仅与肿瘤转移有关，还与肿瘤好发部位的复发几率有关。由此可知，外泌体中miRNA-21的含量水平可作为诊断胶质瘤和判断预后的一项可靠指标，特别是用于预测肿瘤复发和转移。王宏勤等^[31]对多发与单发性胶质瘤组织中miRNA表达谱的差异进行比较，有差异的基因有128个，其中上调差异倍数最显著的是miRNA-21(差异倍数240.11)，下调差异倍数最大的是miRNA-200a(差异倍数0.009913)。可以推测多发胶质瘤与单发胶质瘤存在miRNA的差异表达，其中miRNA-21和miRNA-200a可能与胶质瘤的侵袭和迁移密切相关。

6 小结

综上所述，越来越多的证据证明miRNA-21在胶质瘤的发生发展、诊断、治疗和预后的判断中有重要意义。在神经胶质瘤的诊断方面，miRNA-21具有很高的灵敏度和特异性；在治疗方面，不仅能利用miRNA-21控制胶质瘤细胞的增殖，还可以在联合放化疗的过程中，改善替莫唑胺的耐药性，增加患者对药物的敏感性；在预后的判断方面，miRNA-21可以作为估计患者预后的可能性指标，并对胶质瘤的转移和复发的评估有一定的参考价值。总之，miRNA-21可以成为诊治神经胶质瘤的新靶标，但仍存在一些问题需要解决。针对miRNA-21治疗胶质瘤的研究中，动物实验的疗效虽然令人满意，但在临床试验中疗效欠佳。如何发现更高效的载体，如何增加miRNA-21治疗中的靶向性以及如何保证治疗中的安全性，实现miRNA-21治疗胶质瘤向临床应用的过渡，都是我们需要探讨和努力的方向。