1微小RNA及在胃癌中的表達
微小RNA（microRNA，miRNA）是一類長度約22個核苷酸的非編碼單鏈小分子RNA，由具有髮夾結構約70 nt的miRNA前體經過Dicer酶加工後生成。成熟的miRNA在RNA誘導沉默複合物的引導下，與靶mRNA 3'端非翻譯區完全或不完全匹配結合，誘導靶mRNA降解或阻遏其翻譯，從而在轉錄後水平沉默基因的表達，並通過細胞內複雜的調控網絡對細胞發育、分化、增殖與凋亡等過程進行精確調節。miRNA基因的缺失、突變、擴增或表觀遺傳沉默以及生物合成過程中的異常都可能導致miRNA表達水平的改變。胃癌細胞與相應的正常胃黏膜細胞中miRNA的表達分析顯示胃癌細胞中miRNA表達情況顯著異常。因此，研究特定的miRNA在胃癌發生發展中的作用具有重要意義。
2 胃癌中miRNA與DNA甲基化修飾的相互作用
miRNA根據靶標基因的不同可引起抑癌或者促癌作用。雖然在腫瘤中引起miRNA失調的機制還未完全知曉，但研究顯示一些miRNA的失調與表觀遺傳機制如組蛋白修飾和DNA甲基化密切相關，這些調節機制可以不經DNA序列的變化就使基因表達發生可遺傳的改變。DNA甲基化作為重要的表觀遺傳修飾現象，在腫瘤細胞中經常發生。最新研究表明，與蛋白編碼基因一樣，miRNA表達同樣受DNA甲基化等表觀遺傳影響。與此同時，miRNA也可能通過多種途徑影響DNA甲基化等表觀遺傳調控機制。
2.1 甲基化調控miRNA在胃癌中的表達
在多數基因的5'端非翻譯區和第1外顯子區域常會出現高頻度的二核苷酸胞嘧啶（CpG）對，這些二核苷酸可以通過調節它們的甲基化狀態來控制基因的表達。DNA甲基化將S-腺苷甲基硫胺酸（SAM）的甲基基團連接到CpG島胞嘧啶環的五碳位置上，整個過程由DNA甲基轉移酶（DNMT）催化完成。在一些惡性腫瘤中，啟動子區域的異常甲基化可能導致miRNA表達異常，近年來這方面的研究不斷增加，證明兩者之間存在著複雜的互相調節機制。
2.1.1 超甲基化作用調控胃癌中miRNA的表達：研究者發現在胃癌細胞中，啟動子區域CpG島的超甲基化可抑制抑癌基因的表達，包括編碼p16、上皮性鈣黏素、基因MLH1、CDHI和APC。同樣，研究發現miRNA編碼基因啟動子序列的CpG島也可發生DNA的甲基化，這種甲基化修飾可以調控miRNA的表達。Suzuki等發現miR-34b及miR-34c在胃癌中有重要的腫瘤抑制作用，miR-34b及miR-34c在胃癌中表觀沉默，並且它們的表達下調與鄰近CpG島的超甲基化密切相關。5-氮-2'-脫氧胞苷（5-Aza-CdR）及5-氮胞苷（5-Aza-dC）均為甲基化抑制劑，嵌入5-Aza-CdR的DNA與DNMT形成穩定共價複合體，從而導致DNMT活性下降，基因組甲基化相應降低，誘導腫瘤細胞向正常細胞分化或誘導腫瘤細胞凋亡。人們常由經試劑處理前後細胞中miRNA的表達變化情況判斷DNA甲基化在miRNA表達中的調節作用。Hashimoto等報導16例原發胃癌組織與相應的癌旁組織對比，其中9份胃癌組織中出現miR-181c表達下降。在一些miR-181c陰性或低表達胃癌組織標本或胃癌細胞株中，觀察到miR-181c的上遊區域出現了超甲基化信號。檢測經5-Aza-CdR處理前後胃癌細胞株KATO-Ⅲ的miRNA表達變化，miR-181c在5-Aza-CdR處理後的KATO-Ⅲ細胞株和其他2個胃癌細胞株及1個結直腸癌細胞株中均出現表達上調，而用miR-181c前體轉染2個胃癌細胞株後則出現了生長速度減慢。這些結果均表明DNA甲基化使miR-181c沉默而在胃癌形成過程中發揮了重要作用。Xu等對miR-212的研究也得出了相似結果。
2.1.2去甲基化或低甲基化作用調控miRNA的表達：基因組普遍的低甲基化是腫瘤細胞染色質不穩定和遺傳缺失的原因，特異基因低甲基化會引起癌基因激活，被認為是促進轉移的重要機制之一。據報導DNA低甲基化同樣也參與miRNA的調控。正常情況下，細胞中的let-7 a-3所在CpG島高度甲基化而致其失活，在肺腺癌細胞中則出現相應CpG島的低甲基化。用甲基轉移酶抑制劑及組蛋白脫乙醯基酶抑制劑（HDAC）聯合處理肺癌A549細胞株後出現顯著的去甲基化及let-7 a-3表達上調，激活的let-7a-3使近200個基因調節障礙，參與腫瘤的形成。miR-196s由3個HOX簇上的平行基因座編碼，屬於促進腫瘤形成的miRNA之一。Tsai等發現不同細胞株中miR-196b的表達與甲基化狀態密切相關，甲基化沉默細胞經5-Aza-dC處理後則能使miR-196b重新激活轉錄，在原發胃癌細胞中能觀察到miR-196b CpG島的低甲基化狀態，而胃癌中miR-196b表達顯著增加，證明胃癌中DNA異常低甲基化能引起miR-196b的過度表達。可見，低甲基化或去甲基化作用也可以增加miRNA分子表達，並參與腫瘤的形成。
2.1.3 miRNA的甲基化調控的影響因素：miRNA的甲基化同時受到其他因素的調控。研究發現DNA甲基化沉默過程通過甲基化CpG結合域（melhyl-CpG-binding domain，MBD）介導與組蛋白修飾緊密聯繫，DNA甲基化引起的miR-124a沉默常伴隨著活化組蛋白標記如乙醯化的組蛋白H3、乙醯化的組蛋白H4、三甲基的組蛋白H3-L4等的缺失，同時也伴有如甲基CpC結合蛋白2（MeCP2）、MBD2等MBD的結合。另外，這些活化的標記和結合的MBD可以通過DNA低甲基化恢復和脫離，DNA低甲基化可由DNMT遺傳缺失或5-Aza-CdR處理得到。一些研究表明超甲基化miRNA經24-96 h的5-Aza-dC去甲基化處理後可重新表達，並且如果與HDAC如4-苯丁酸或制滴菌素A聯合處理可進一步加強這種表達，進一步表明DNA甲基化和組蛋白修飾作用在腫瘤抑制miRNA沉默中的協同角色。DNMT、去甲基化酶、組蛋白修飾酶等進行不同的組合，導致DNA甲基化狀態的多樣性，更為精確地調控miRNA表達，從而對細胞的各項生理病理進程產生重要意義。
2.2 胃癌中miRNA對DNA甲基化的影響
miRNA並不只受表觀遺傳機制調控，也能通過表觀遺傳修飾調控DNA甲基化和組蛋白修飾過程。最近的研究顯示DNMT、HDAC和組蛋白甲基轉移酶（HMT）都是miRNA的直接作用靶點，這些分子均涉及包括DNA甲基化在內的表觀遺傳調節過程。
2.2.1 miRNA通過調節DNA甲基化酶調節DNA甲基化：在哺乳動物中，已經發現DNMT蛋白家族有5個成員，分別是Dnmtl、Dnmt2、Dnmt3a、Dnmt3b和Dnmt3L，其中只發現Dnmt1、Dnmt3a及Dnmt3b有甲基轉移酶催化活性。DNMT在腫瘤細胞中通常過度表達，被認為是腫瘤細胞出現超甲基化現象的原因之一。一些證據表明DNMT的表達、催化活性及靶專一性都受到基因多重調控，miRNA可以通過調節DNMT影響DNA的甲基化。Fabbri等在研究肺癌中miRNA時發現miR-29s的表達與DNMT-3a、-3b呈負相關，並且miR-29s直接以DNMrl3a、NMT3b為作用靶點。若增強外源性miR-29s在肺癌細胞株中表達能恢復DNA正常的甲基化形式，引起因甲基化沉默的抑癌基因重新表達如脆性組氨酸三聯體（FHIT）基因、wwOx（WW domain containing oxidoreductase）基因，並在體內和體外都能抑制腫瘤形成。Ng等在直腸癌研究中發現miR-143將Dnmt3a作為直接作用靶點，可通過抑制其表達發揮其抑癌作用。DuurSma等的研究也表明miRNA可結合於靶基因DNMT-3b mRNA編碼區的保守靶序列，調控其表達。
2.2.2 miRNA參與維持細胞中DNA甲基化：Bao等以擬南芥植物為研究對象探索miRNA與PHB基因甲基化之間的關係時發現，miR-165和miR-166是該植物中PHB甲基化所必需，胞質中成熟的miRNA可重新進入細胞核與轉錄的mRNA配對並進一步結合其他因子而導致結合位點處形成非特異性染色質重構複合物，誘導基因啟動子的甲基化。
2.2.3其他：miRNA除了通過以上兩種形式來影響甲基化修飾，還可以通過其他途徑來調控DNA甲基化。Ting等發現結腸癌細胞株HCT116中突變的Dicer可引起一些基因啟動子區域的去甲基化，而此過程中並未影響DNMT活性，提示miRNA或是其他類型的非編碼RNA分子通過調節DNMT以外的途徑參與了細胞DNA甲基化的調節。Wu等報導了一類新的長度為24核苷酸的miRNA，此長鏈miRNA通過介導靶標基因DNA的甲基化，在轉錄水平抑制其表達，進一步闡明了miRNA與DNA甲基化相互作用的多樣性。
3臨床相關研究
miRNA異常表達與腫瘤發生發展之間的獨特聯繫表明miRNA可能作為腫瘤的一個潛在治療靶點。一項研究顯示化學合成寡核苷酸antagomirs在小鼠體內可作為內源性miRNA的特異性抑制劑，在抗癌治療中也許可以用來沉默致癌性miRNA如miR-17-92s。另一方面，在腫瘤細胞中有些抑癌性miRNA下調或沉默，如果使這些miRNA重新激活也可能成為抗癌治療新的研究方向。由於基因啟動子區發生甲基化而去表達的基因，經去甲基化處理後可以重新表達，DNA甲基化抑制劑等表觀遺傳修飾療法在抗癌治療中展現了重要的臨床前景。Kim等研究發現在胃癌細胞中miR-10b啟動子的CpG處於超甲基化狀態而使其沉默。胃癌細胞中miR-10b的甲基化狀態經5-Aza-CdR處理後明顯減少，同時miR-10b表達得到極大恢復。miR-10b在胃癌形成過程中發揮腫瘤抑制作用。事實上，DNA甲基化抑制劑已被美國食品藥物監督管理局（FDA）批准用於選擇性治療脊髓發育不良症候群。但仍有許多問題亟待解決，如使DNA甲基化逆轉是否會引起其他基因表達的異常等。
4結語
過去幾年關於DNA甲基化與miRNA之間相互調控關係的了解有了顯著增長，但是在腫瘤發生發展過程中引發DNA甲基化的精確機制還有許多未知之處。相信在不久的將來，DNA甲基化和miRNA在胃癌的早期診斷、治療、預後判斷等方面會發揮更大作用，為人類攻克腫瘤這一難題開闢更新穎更廣闊的視野。