微小RNA和腫瘤治療的研究進(jìn)展

邢智偉　蘇秀蘭

[摘要] 微小RNA（miRNAs）是一類在轉(zhuǎn)錄后階段調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)的非編碼小分子RNA。miRNAs在腫瘤中的作用是目前的研究熱點(diǎn)，研究顯示通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞中特定miRNAs的表達(dá)可以影響腫瘤的發(fā)展，并且發(fā)現(xiàn)miRNAs可以在表觀遺傳方面調(diào)控腫瘤生長(zhǎng)，此外許多抗腫瘤藥物在作用過程中也可以影響miRNAs的表達(dá)。因此，miRNAs目前在疾病的診斷及治療方面已經(jīng)得到重視，并且日后可能被廣泛運(yùn)用于臨床實(shí)踐。

[關(guān)鍵詞] 微小RNA；惡性腫瘤；表觀遺傳；抗腫瘤藥物

[中圖分類號(hào)] R3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2017）01（c）-0027-04

[Abstract] MiRNAs are kinds of non-coding small RNA， which can regulate gene expression at the stage of post-transcription. At present， the role of miRNAs in tumor is a hot research topic. Studies show that the expression of miRNAs in tumor cells can affect the development of tumor， and it is found that miRNAs can regulate tumor growth at a deeper level of epigenetic aspect. In addition many anticancer drugs in the process also affect the expression of miRNAs. So， miRNAs have received much attention in the diagnosis and treatment of malignant tumor， and may be widely used in clinical practice in the near future.

[Key words] MiRNAs； Malignant tumor； Epigenetics； Antitumor drugs

微小RNA（miRNAs）是在轉(zhuǎn)錄后階段調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)的一類非編碼小分子RNA，它廣泛存在于動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)。目前科學(xué)家已在人類基因組中發(fā)現(xiàn)將近900條miRNAs，并且估算約30%的基因表達(dá)和翻譯受到miRNAs的調(diào)控[1]。miRNAs不但可以調(diào)控正常細(xì)胞的功能和行為，而且也可以調(diào)控腫瘤細(xì)胞的分化、增殖、凋亡、耐藥、侵襲及轉(zhuǎn)移等多種生物學(xué)行為[2]。通過調(diào)控腫瘤中特定miRNAs的表達(dá)，可在一定程度上對(duì)于疾病的發(fā)展和趨勢(shì)加以改變。

1 上調(diào)腫瘤組織中微小RNA的表達(dá)水平

通過基因治療的方法上調(diào)某些miRNAs在組織中的正常表達(dá)以達(dá)到抑制腫瘤的目的。Takaizawa等[3]在let-7低表達(dá)的肺腺癌細(xì)胞株A549中，通過表達(dá)重組的方法轉(zhuǎn)染let-7，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞株細(xì)胞集落形成能力在轉(zhuǎn)染let-7f和let-7a后均明顯下降。XU等[4]發(fā)現(xiàn)p70S6K1作為miRNA-145的靶基因，當(dāng)它過度表達(dá)miRNA-145時(shí)，miRNA-145可與p70S6K1的3′UTR結(jié)合，抑制表達(dá)，從而使基因產(chǎn)物（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和缺氧誘導(dǎo)因子1）生成減少，二者分別抑制腫瘤血管形成及卵巢癌細(xì)胞增殖，從而達(dá)到抑制腫瘤的目的。Kent等[5]研究發(fā)現(xiàn)RAS通路的活化可引起細(xì)胞中miR-143/miR-145表達(dá)下調(diào)，甚至miR-143/miR-145在KRAS突變的胰腺癌細(xì)胞中表達(dá)缺失，而恢復(fù)或上調(diào)該miRNA的表達(dá)可抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展；因此MiR-143/ miR-145在RAS致癌機(jī)制中起到抑制作用。Scott等[6]利用表達(dá)miR-125a或miR-125b的逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)染乳腺癌SKBR3細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)水平上成功抑制了ERBB2和ERBB3表達(dá)。Diederichs等[7]發(fā)現(xiàn)miRNA-205在乳腺癌組織中的表達(dá)與正常乳腺組織相比明顯偏低。此外，miRNA-205可通過抑制HER3受體，從而促使其下游蛋白激酶B（PKB）表達(dá)下調(diào)；還可以通過抑制SKBr3細(xì)胞的增值速度、促進(jìn)酪氨酸激酶活性等來抑制HER-3功能，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。吳曉峰等[8]研究高轉(zhuǎn)移潛能人肝癌細(xì)胞HCCLM3侵襲過程中的趨化因子受體CCR1作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)HCCLM3的CCR1表達(dá)可被外源性導(dǎo)入的miRNAs有效抑制，進(jìn)而降低HCCLM3細(xì)胞侵襲能力，但對(duì)細(xì)胞增殖無明顯影響。MiR-100的缺失至少通過部分上調(diào)AGO2基因的表達(dá)來促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力，這也說明miR-100/AGO2可能在前列腺癌轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，并且是防治前列腺癌潛在的靶點(diǎn)[9]。Santos等[10]研究顯示，TGF-β1相關(guān)的miR-143、miR-145、miR-146a和miR-199a可能在前列腺癌轉(zhuǎn)移的發(fā)生、發(fā)展中起到關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，恢復(fù)其表達(dá)可能是將來前列腺癌治療的一個(gè)新策略。

2 下調(diào)腫瘤組織中微小RNA的表達(dá)水平

在實(shí)體瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA-21全部高表達(dá)可以抑制抑癌基因或其余凋亡相關(guān)基因而促使腫瘤的形成與發(fā)展，故可以認(rèn)為這里的miRNA-21的作用與原癌基因相似。張寶貴等[11]將miRNA-21 inhibitor轉(zhuǎn)染進(jìn)入胃癌細(xì)胞株HEK-293，下調(diào)miRNA-21的表達(dá)，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞增殖受到抑制，腫瘤細(xì)胞凋亡程序被啟動(dòng)；此外還可以使腫瘤細(xì)胞G1+S期的比例增加從而更有利于放化療的敏感性，同時(shí)使HEK-293遷移能力下降，侵襲性下降。Si等[12]在雌性裸鼠的乳腺中注射轉(zhuǎn)染了與miRNA-21互補(bǔ)的寡核苷酸的乳腺癌細(xì)胞MCF-7后，經(jīng)過28 d，該組裸鼠所生長(zhǎng)出的腫瘤，與對(duì)照組相比要小50%，并且這種方法的腫瘤抑制作用可以維持2周。亦有研究顯示miR-483-3p明顯抑制PDGFB表達(dá)，直接促使人臍靜脈內(nèi)皮樣細(xì)胞的增殖、遷移等惡性行為下調(diào)，并且抑制腫瘤血管生成。另外，miR-483-3p負(fù)調(diào)控PDGFB后可以下調(diào)Akt蛋白在PI3K/Akt信號(hào)通路中的磷酸化，故可以認(rèn)為miRNA-483通過影響此通路從而調(diào)節(jié)的腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[13]。

3 微小RNA的表觀遺傳調(diào)控的腫瘤治療策略

在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中，表觀遺傳機(jī)制的地位舉足輕重。有3種主要的表觀遺傳學(xué)改變可以在人類腫瘤發(fā)生中發(fā)揮作用：因自身CpG島超甲基化導(dǎo)致的相關(guān)基因沉默、基因組的整體低甲基化和各種組蛋白修飾所致的DNA空間結(jié)構(gòu)改變[14]。miRNAs在基因表達(dá)所致的表觀遺傳變化過程中發(fā)揮著較為復(fù)雜的作用：一方面，基因DNA甲基化及組蛋白修飾可影響miRNAs的表達(dá)；另一方面，miRNAs也可促使基因DNA甲基化及組蛋白修飾而影響表觀遺傳的調(diào)控機(jī)制。

許多抑癌性miRNAs啟動(dòng)子區(qū)結(jié)構(gòu)常可因DNA超甲基化而沉默甚至關(guān)閉，從而使該基因轉(zhuǎn)錄下調(diào)[15]。DNA甲基化酶抑制劑以及組蛋白修飾酶抑制劑等是一類基因修飾藥物，該類化學(xué)藥物可通過下調(diào)啟動(dòng)子區(qū)DNA甲基化或開放異常的基因結(jié)構(gòu)，使miRNAs基因初級(jí)轉(zhuǎn)錄本功能恢復(fù)，而再次激活初級(jí)轉(zhuǎn)錄本經(jīng)過加工形成成熟的miRNAs，重新發(fā)揮正常的基因調(diào)控作用[16]。利用諸如DNA甲基化抑制劑和組蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制劑等染色質(zhì)修飾藥物來進(jìn)行表觀遺傳學(xué)治療已經(jīng)被認(rèn)為在臨床治療腫瘤領(lǐng)域較為有應(yīng)用前景。目前，HDAC抑制劑SAHA已被批準(zhǔn)用于表皮性T細(xì)胞淋巴瘤的臨床治療。Saito等[17]用HDAC抑制劑4-苯基丁酸和DNMT抑制劑5-氮-2′-脫氧胞苷處理膀胱癌細(xì)胞T24后，用miRNAs基因芯片技術(shù)篩選miRNAs的異常表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)miRNAs上調(diào)超過3倍的約5%，其中以miR-127表達(dá)上調(diào)尤為明顯，其位于CpG島中，它在DNA甲基化水平降低和組蛋白標(biāo)記活性增加的條件下顯著誘導(dǎo)而至表達(dá)明顯上調(diào)，約49倍。原癌基因Bcl-6目前認(rèn)為是miR-127的靶基因之一，Bcl-6作為轉(zhuǎn)錄抑制子可以調(diào)控P53信號(hào)通路的功能。Lujambio等[18]利用基因敲除技術(shù)成果抑制結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116的DNMT1和DNMT3b基因，與空白對(duì)照對(duì)比發(fā)現(xiàn)，處于CpG島上的miR-124a上調(diào)表達(dá)明顯，miR-124a在癌細(xì)胞中出現(xiàn)高甲基化，在正常細(xì)胞中則無甲基化，細(xì)胞周期依賴性蛋白激酶6（CDK6）是其靶基因之一，CDK6可參與并調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的推進(jìn)及細(xì)胞分化。而miR-124a甲基化引起的基因沉默可以使CDK6顯著過表達(dá)，用去甲基制劑處理細(xì)胞后，miR-124a明顯上調(diào)，CDK6表達(dá)下調(diào)，后者參與調(diào)節(jié)Rb抑癌基因的磷酸化過程[19]。

miRNAs通過靶向調(diào)節(jié)DNA甲基化而參與控制DNA甲基化。Garzon等[16]發(fā)現(xiàn)，在急性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞中過度表達(dá)miR-29b可以在RNA及蛋白水平顯著降低DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1、DNMT3a和DNMT3b的表達(dá)，引起細(xì)胞全基因的總體低甲基化及p15-INK4b和ESR1再次表達(dá)。miRNAs可通過調(diào)控機(jī)制改變細(xì)胞DNA的甲基化，也可以作為直接因素參與維持DNA甲基化。Benetti等[20]研究證實(shí)小鼠Dicer 1缺乏可減少DNA甲基化，隨后促進(jìn)端粒的基因重組進(jìn)而使端粒的延長(zhǎng)。這些DNA甲基化缺陷與DNMT1、DNMT3a和DNMT3b甲基化轉(zhuǎn)移酶表達(dá)減少相關(guān)，而恢復(fù)其過度表達(dá)可以使甲基化水平恢復(fù)。視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤2蛋白（RbI2）與Dnmts表達(dá)減少相關(guān)，miR-29b可以沉默RbI2，從而促進(jìn)Dnmts的表達(dá)恢復(fù)，最終控制細(xì)胞整體DNA甲基化水平。

miRNAs也可以改變組蛋白修飾水平從而調(diào)節(jié)基因的表觀遺傳情況。有研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，miR-449a可靶向抑制HDAC1表達(dá)，前列腺癌組織的腫瘤細(xì)胞中miR-449a表達(dá)下調(diào)可促進(jìn)HDAC1過表達(dá)；將miR-449a轉(zhuǎn)染前列腺癌細(xì)胞使其過表達(dá)，促使細(xì)胞周期停滯、衰老及凋亡[21]。多梳抑制復(fù)合物通過三甲基組蛋白H3賴氨酸27介導(dǎo)表觀遺傳基因的沉默，特別是腫瘤抑制基因，而EZH2是其催化亞基。EZH2在幾種腫瘤中過表達(dá)，可提高腫瘤的致病性及侵襲性。MiR-101在膀胱移形細(xì)胞癌中可直接抑制EZH2。miR-101在惡性腫瘤中的表達(dá)往往與EZH2表達(dá)趨勢(shì)相反，與腫瘤細(xì)胞高侵襲性具有相關(guān)性，上調(diào)miR-101表達(dá)水平可降低腫瘤侵襲性，而下調(diào)miR-101表達(dá)水平則可增加腫瘤的侵襲性[22]。

4 微小RNA與抗腫瘤藥物

托瑞米芬是乳腺組織中的雌激素受體拮抗劑，因而被用于絕經(jīng)前后雌激素受體陽性的乳腺癌患者。Miller等[23]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)內(nèi)分泌治療有抵抗性質(zhì)的HER陽性乳腺癌組織中miR-221/222異常升高，過度表達(dá)miR-221/222可以使MCF-7細(xì)胞對(duì)托瑞米芬產(chǎn)生抵抗性。而與雌激素受體α（ERα）陽性的乳腺癌相比，ERα陰性的乳腺癌細(xì)胞miR-221/222是上調(diào)的，這也說明miR-221/222是通過調(diào)節(jié)ERα的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞對(duì)內(nèi)分泌治療的抵抗[24]。Cittelly等[25]也發(fā)現(xiàn)miR-342的下調(diào)與乳腺癌細(xì)胞和組織樣本對(duì)托瑞米芬抵抗有相關(guān)性，通過恢復(fù)miR-342可以明顯提高托瑞米芬所引起的乳腺癌細(xì)胞凋亡和細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制。

氟維司群適用于雌激素受體陽性的抗雌激素受體治療失敗所致的轉(zhuǎn)移性乳腺癌。Rao等[26]發(fā)現(xiàn)乳腺癌細(xì)胞中miR-221/222過表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞對(duì)于氟維司群的抵抗，并且促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞周期的演進(jìn)。ERα陽性細(xì)胞系中異常升高的miR-221/222可以對(duì)抗雌二醇耗盡和氟維司群所引起的細(xì)胞死亡，推斷β-catenin和TGF-β信號(hào)通路與miR-221/222對(duì)于抗氟維司群乳腺癌細(xì)胞功能相關(guān)。

長(zhǎng)期應(yīng)用和觀察發(fā)現(xiàn)非甾體類抗炎藥（NSAIDs）可以明顯減少結(jié)直腸癌、乳腺癌等多種腫瘤的發(fā)病率和死亡風(fēng)險(xiǎn)。研究顯示，COX-2的上調(diào)使得變異細(xì)胞得以長(zhǎng)期存活，從而使遺傳改變不斷增加，因此增加了腫瘤形成率；COX-2的過度表達(dá)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，COX-2抑制劑可抑制腫瘤，COX-2的表達(dá)水平與腫瘤的預(yù)后呈相反趨勢(shì)[27]。Li等[28]發(fā)現(xiàn)硫化舒林酸（SS）可以通過COX的抑制活性直接抑制腫瘤細(xì)胞侵襲，硫化舒林酸的抑制活性與miRNAs的表達(dá)譜的變化相關(guān)。以上研究表明miRNAs與NSAIDs的抗腫瘤活性相關(guān)。后續(xù)的研究進(jìn)一步表明被SS抑制的miRNAs啟動(dòng)子區(qū)，115個(gè)序列中有81個(gè)序列包含NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)。SS可以通過減少IKKβ和Iκβ的磷酸化從而抑制NF-κB的核轉(zhuǎn)運(yùn)，其結(jié)果導(dǎo)致miRNAs的表達(dá)抑制，所以也表明了硫化舒林酸具有抗侵襲的功能是通過改變miRNAs表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

5 展望

miRNAs作為一種內(nèi)源性非編碼小分子RNA，在細(xì)胞增殖、發(fā)育、分化、代謝、造血、凋亡、免疫和腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，各領(lǐng)域科學(xué)家、學(xué)者、科研機(jī)構(gòu)對(duì)miRNAs均已給與了高度關(guān)注及深入研究。目前研究miRNAs的主要挑戰(zhàn)是預(yù)測(cè)目標(biāo)miRNAs的靶基因與驗(yàn)證其生物功能，并且多種信號(hào)通路的調(diào)控機(jī)制的進(jìn)一步闡明。但是常規(guī)生物信息學(xué)方法的往往得到海量的miRNAs靶基因數(shù)據(jù)，因而更為準(zhǔn)確和合理的靶基因篩選方法目前迫切需要。目前主要是采用人工合成的miRNAs轉(zhuǎn)染技術(shù)使其高表達(dá)或利用反義技術(shù)使目標(biāo)miRNAs低表達(dá)，但是由于miRNAs調(diào)控多種靶基因，本身在生成、剪切、功能發(fā)揮的過程中又受到多方面因素左右，如何確保上下調(diào)的高效性和專一性或直接尋找腫瘤特異性的miRNAs非常關(guān)鍵。

隨著各種研究miRNAs技術(shù)的不斷推陳出新，使得對(duì)miRNAs作用機(jī)制研究的進(jìn)一步深入，miRNAs無論是作為診斷標(biāo)志物，或是作為治療的靶點(diǎn)，甚至是以藥物的角色應(yīng)用于臨床，必將逐漸推廣并且最終變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

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（收稿日期：2016-10-26 本文編輯：李岳澤）