循环miR-18b-3p：预测头颈癌放化疗所致口腔黏膜炎的新型生物标志物及其促血管生成机制研究

口腔黏膜炎(OM)是头颈癌(HNSCC)放化疗的主要剂量限制性毒性。本研究首次发现miR-18b-3p是预测OM发生的新型循环生物标志物，并揭示其通过靶向SEMA3G/FOXJ2促进血管生成的分子机制。该发现为OM的早期预警和靶向治疗提供了新策略。

当头颈 squamous cell carcinoma (HNSCC) 患者接受放疗或化疗时，高达90%的人会遭遇一种难以忍受的副作用——口腔黏膜炎(OM)。这种口腔黏膜的炎症和溃疡不仅带来剧痛，影响进食和说话，更是导致抗癌治疗中断或减量的常见原因。目前，临床上缺乏能够有效预测或监控OM发生的可靠生物标志物，对其病理机制的理解也亟待深入。正是在这一背景下，本研究团队将目光投向了 microRNA——一类在体液中稳定存在的小分子非编码RNA，它们能否成为揭示OM奥秘的关键？

为了回答这个问题，研究人员首先在人类原代牙龈上皮细胞(EGK)中进行了抗癌药物处理后的microRNA表达谱分析。令人振奋的是，无论使用哪种抗癌药物，miR-18b-3p的表达都显著上调。更重要的是，当联合使用 cisplatin 和放射线时，miR-18b-3p的释放呈现出协同增加效应，这恰好对应了临床上的观察：放化疗联合治疗相比单纯放疗，会将重度OM的发生风险提高四倍。

研究团队随后在23名接受常规放化疗且发生OM的III/IV期HNSCC患者队列中验证了这一发现。患者血浆中miR-18b-3p的水平在治疗一个月后和治疗结束时均显著高于基线水平。尤为关键的是，循环miR-18b-3p的增加幅度与患者口腔黏膜接受的放射剂量分布面积正相关，强烈提示其来源于受照射损伤的正常黏膜组织而非肿瘤本身。相反，在10名接受立体定向放疗(SBRT)——一种能精准避开正常组织的技术——且未发生OM的患者中，miR-18b-3p的水平在整个治疗过程中均无显著变化。这些临床证据牢固确立了miR-18b-3p作为OM特异性生物标志物的地位。

机制探索是本研究最精彩的部分。研究人员发现，来自 cisplatin 处理EGK的条件培养基能显著促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)形成毛细血管样结构。通过过表达miR-18b-3p模拟这一过程，RNA-seq分析揭示其靶向抑制了细胞周期调控、有丝分裂和G2/M检查点相关基因。生物信息学分析和实验验证共同锁定了一个关键靶点：SEMA3G和FOXJ2。这两个基因已知是内皮细胞增殖和血管形成的抑制因子。荧光素酶报告基因实验证实miR-18b-3p可直接结合SEMA3G和FOXJ2的3'UTR区域并抑制其表达。功能性实验表明，敲低SEMA3G或FOXJ2足以重现miR-18b-3p过表达所引发的促增殖效应。

本研究综合运用了细胞模型（原代及永生化牙龈角质形成细胞、HUVEC、HEK293）、临床队列研究（23名接受常规放化疗的HNSCC患者和10名接受SBRT的患者）、microRNA表达分析、RNA测序、生物信息学分析、蛋白质印迹、荧光素酶报告基因检测以及细胞功能实验（血管形成实验、细胞活力检测）等技术方法。

miR-18b-3p是抗癌药物诱导释放的microRNA

研究人员用四种不同抗癌药物处理人原代牙龈上皮细胞(EGKs)，发现miR-18b-3p的表达在各种处理下均被上调，且在永生化牙龈细胞(IGK)中得到一致结果。这种释放具有剂量依赖性，但在亚凋亡剂量下即已增加。联合放化疗处理EGKs细胞导致miR-18b-3p释放的增幅大于单一治疗，提示协同效应。

循环miR-18b-3p是OM的潜在生物标志物

在23名发生OM的HNSCC患者中，血浆miR-18b-3p水平在治疗过程中显著升高，且升高程度与口腔黏膜受照射体积和剂量相关，表明其源自受损的正常组织。而在10名接受SBRT（对正常组织损伤小）且未发生OM的患者中，miR-18b-3p水平无显著变化，证实了其与黏膜损伤的特异性关联。

miR-18b-3p通过旁分泌作用促进血管生成

研究发现，经cisplatin处理的EGKs的条件培养基能促进HUVEC形成更多的毛细血管样结构（增加管腔长度和分段数量）。在HUVEC中过表达miR-18b-3p可重现这一促血管生成表型，提示miR-18b-3p是OM微环境中重要的旁分泌信号分子。

miR-18b-3p通过靶向SEMA3G和FOXJ2促进内皮细胞增殖

RNA-seq分析发现，miR-18b-3p过表达导致HUVEC中细胞周期等相关基因集富集。通过比对预测靶点和下调转录本，鉴定出SEMA3G和FOXJ2为直接靶标。qRT-PCR和蛋白质印迹证实了其对这两个基因的抑制，荧光素酶报告实验验证了直接靶向关系。敲低SEMA3G或FOXJ2可模拟miR-18b-3p的促增殖效应，表明miR-18b-3p通过解除这两个基因的增殖抑制功能来驱动内皮细胞增殖和血管形成。

综上所述，本研究首次鉴定出循环miR-18b-3p作为预测放化疗诱导OM的新型生物标志物。在机制上，揭示了OM病变初期，受损黏膜细胞释放的miR-18b-3p通过旁分泌方式作用于内皮细胞，通过直接抑制SEMA3G和FOXJ2的表达，打破内皮细胞的静息状态，促进增殖和血管生成，从而参与OM的发生发展。这一发现不仅为OM的早期预警提供了无创检测指标，更重要的是，揭示了miR-18b-3p及其下游通路作为潜在干预靶点，为开发缓解OM的新型治疗策略奠定了坚实的理论基础，对改善接受放化疗的癌症患者的生活质量具有重要的转化意义。该研究成果已发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊。