王勃霏，姜曉玲，盧斌，蔡惠麗，陳海丹

0 引言

骨肉瘤（Osteosarcoma, OS）是一種高度惡性腫瘤，表觀遺傳學(xué)研究表明OS是由遺傳和表觀遺傳學(xué)改變的積累引起的，在分子水平上表現(xiàn)出多種復(fù)雜的基因組畸變[1-2]。其中miRNA異常起著重要作用。miRNA是一類長約21～24個核苷酸的單鏈非編碼RNA，通過在轉(zhuǎn)錄后水平降解mRNA來調(diào)節(jié)和控制真核生物中的基因表達(dá)。miRNA的異常表達(dá)影響了腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，并與細(xì)胞的增殖、分化、生長、凋亡和侵襲異常有關(guān)。miR-17-92基因簇也稱OncomiR-1，是較強的致癌miRNA之一，它可產(chǎn)生7個單獨的miRNA（miR-17-5p、miR-17-3p、miR-18a、miR-19a，miR-20a、miR-19b-1和miR-92a-1）。He等[3-4]首次在B細(xì)胞淋巴瘤患者中發(fā)現(xiàn)miR-17-92基因組擴增和高表達(dá)，在隨后的研究中也證實了該基因的強致癌活性。隨著研究的不斷深入，研究者發(fā)現(xiàn)miR-17-92基因簇在多種實體腫瘤中的發(fā)生和進展中也發(fā)揮著重要作用。本文就miR-17-92基因簇在OS中的作用和分子機制綜述如下。

1 miR-17-92基因簇在骨肉瘤中的表達(dá)情況

有研究表明，在多種類型腫瘤組織與正常組織之間存在miRNA差異表達(dá)[5-6]。Sarver等[7]通過對22種類型的肉瘤組織樣本進行miRNA表達(dá)譜分析，發(fā)現(xiàn)miR-17-92基因簇在OS中的表達(dá)相對于其他肉瘤更高。有學(xué)者進一步鑒定了177個OS標(biāo)本中相對于正常骨骼之間差異表達(dá)的miRNA[1]，他們發(fā)現(xiàn)在OS組織中miRNA存在不同程度的下調(diào)或過表達(dá)，其中miR-17-92基因簇中的所有miRNA的表達(dá)都升高。另外，還有研究報道m(xù)iR-17-92基因簇的表達(dá)水平在轉(zhuǎn)移性LM7細(xì)胞中明顯高于非轉(zhuǎn)移性親本SAOS-2細(xì)胞[8]，與正常成骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞相比，HOS-58、U2-OS、MNNG/HOS、SJSA-1等骨肉瘤細(xì)胞株中miR-17-92基因簇也顯著上調(diào)[9]。這些研究表明miR-17-92基因簇在OS中過表達(dá)，并在OS疾病進展中發(fā)揮著重要作用。

2 miR-17-92基因簇在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制

腫瘤發(fā)生的因素之一是維持正常細(xì)胞活性的機制發(fā)生紊亂，如過度的細(xì)胞增殖、異常的凋亡和分化等[10]。miRNA在腫瘤發(fā)生和發(fā)展的各個階段發(fā)揮著重要作用。Thayanithy等[11]發(fā)現(xiàn)阻斷miR-18a和miR-20b的表達(dá)后可明顯導(dǎo)致OS細(xì)胞凋亡，表明OS中高表達(dá)的miR-17-92基因簇具有抑制腫瘤凋亡的作用。隨后，體外實驗研究證明，過表達(dá)的miR-17-92基因簇對骨肉瘤細(xì)胞系的增殖、侵襲、遷移有顯著的影響[12]。隨著研究的不斷深入，miR-17-92基因簇在OS中的發(fā)病機制逐漸被認(rèn)知，這些過程主要通過激活癌基因、抑癌基因失活以及調(diào)節(jié)不同的靶基因、信號通路實現(xiàn)。

2.1 miR-17-92基因簇與癌基因

癌基因或腫瘤抑制因子的失調(diào)在細(xì)胞癌變中發(fā)揮重要作用。C-myc是一種重要的癌基因，C-myc調(diào)控人類基因組中10%～15%的基因，該基因參與細(xì)胞周期、凋亡、能量代謝和大分子合成等多種功能調(diào)節(jié)[13]。在人類癌癥中，C-myc具有高突變率[14]。該基因在大多數(shù)OS病例樣本中都過表達(dá)，其轉(zhuǎn)錄水平比正常骨組織高2～4倍，C-myc的失調(diào)是OS發(fā)病機制的重要部分[11,15]。miR-17-92基因簇是C-myc的直接轉(zhuǎn)錄靶點[16]，C-myc升高可以過度激活miR-17-92基因簇miRNA轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致異常細(xì)胞分裂以及細(xì)胞凋亡逃逸[17-18]。通過反轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)miR-17-92基因簇過表達(dá)，促進了C-myc誘導(dǎo)的B淋巴瘤發(fā)生[19]。Olive等[20]揭示了miR-19可能是miR-17-92簇中的關(guān)鍵致癌基因。miR-19靶向C-myc的拮抗劑MXD1而提高C-myc活性，miR-19具有致癌活性另一原因是其激活A(yù)kt-mTOR，從而在功能上拮抗抑癌基因PTEN以促進細(xì)胞存活[21-23]。這些研究也說明了miR-17-92基因簇與靶基因C-myc之間存在正反饋調(diào)節(jié)。BIM是一種促凋亡蛋白基因，該基因在各種腫瘤和成骨細(xì)胞中均有表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)miR-17與Bim表達(dá)下調(diào)相關(guān)[24-25]。BIM在維持中樞免疫耐受和周圍免疫耐受中也起重要作用，miR-17-92基因簇可靶向BIM，造成免疫耐受系統(tǒng)破壞[26]。miR-17-92基因簇由此造成的免疫系統(tǒng)紊亂也可能是誘發(fā)腫瘤的因素之一。最近研究還發(fā)現(xiàn)，在OS中miR-17-92基因簇與抑癌基因MFN1、QKI2表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。MFN1位于線粒體外，是一種線粒體融合蛋白，當(dāng)基因突變時可在線粒體中出現(xiàn)，通過調(diào)控線粒體形態(tài)學(xué)，導(dǎo)致線粒體功能障礙，進而誘發(fā)腫瘤的發(fā)生，MFN1還可以抵抗藥物誘導(dǎo)的凋亡作用，使癌細(xì)胞對化療產(chǎn)生抗性[27-28]；QKI2是一種RNA結(jié)合蛋白，已被證明是一種抑癌基因，通過抑制β-catenin的表達(dá)而抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[29]。上述研究表明miR-17-92基因簇可促使致癌基因表達(dá)，并抑制抑癌基因表達(dá)，證明mir-17-92基因簇具有較強的致癌活性，同時也說明mir-17-92基因簇功能多樣性是其在腫瘤發(fā)生過程中多效性作用的分子基礎(chǔ)。

2.2 miR-17-92基因簇與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)

細(xì)胞周期調(diào)節(jié)失控是惡性腫瘤的一個重要特征，miR-17-92基因簇可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)從而在腫瘤發(fā)生中起重要作用。E2F家族（包括E2F1、E2F2和E2F3）是一類能精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞周期的重要轉(zhuǎn)錄因子，通過調(diào)控細(xì)胞G1期進入S期所需相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，進而調(diào)控細(xì)胞的增殖。E2F的活化受到視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤（aberrant retinoblastoma, RB）家族蛋白的調(diào)控。RB-E2F途徑的失調(diào)可改變OS的表觀遺傳和生物學(xué)行為[30]。除了受到RB家族蛋白調(diào)控外，E2F1-3的表達(dá)還受miR-17-92基因簇的調(diào)控。E2F1、E2F2和E2F3已被鑒定為miR-17和miR-20a的靶基因，而E2F1-3又可結(jié)合到miR-17-92基因簇的啟動子區(qū)，激活miR-17-92基因簇的轉(zhuǎn)錄[10,31-32]。同時，E2F1-3還可激活C-myc的轉(zhuǎn)錄，而C-myc也可激活E2F1-3的轉(zhuǎn)錄[33]，C-myc-E2F-miR-17-92之間存在著一種反饋調(diào)控循環(huán)，這個調(diào)控循環(huán)失控將導(dǎo)致細(xì)胞過度增殖，誘發(fā)腫瘤形成。除此之外，miR-20a還可與早期生長反應(yīng)因子2（early growth response 2, EGR2）的mRNA結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上抑制EGR2 mRNA的表達(dá)，從而實現(xiàn)調(diào)控OS細(xì)胞的增殖和周期[34]，并通過上調(diào)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白cyclin D1和下調(diào)p21蛋白的表達(dá)，促使OS細(xì)胞G1/S期轉(zhuǎn)變。這些研究表明，miR-17-92基因簇可作為OS有前景的治療靶標(biāo)。

2.3 miR-17-92基因簇與信號通路

miR-17-92簇作為一種致癌基因，其促進OS細(xì)胞遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移的另一種重要機制主要通過調(diào)節(jié)信號通路實現(xiàn)。磷酸酶張力蛋白同系物（phosphatase and tensin homolog, PTEN）是一種公認(rèn)的腫瘤抑制因子，主要通過阻斷PI3K/Akt通路抑制腫瘤增殖、遷移、侵襲和血管生成[35-36]。然而在大多數(shù)腫瘤中，PTEN的表達(dá)減少。Gu等[37]發(fā)現(xiàn)PTEN在腫瘤中表達(dá)下調(diào)與miR-17基因有關(guān)。在OS細(xì)胞系中高表達(dá)的miR-17可抑制PTEN的表達(dá)，進而導(dǎo)致PI3K/Akt通路相對激活，促使OS的進展。最新研究表明，敲低miR-17可抑制p-PI3K/p-AKT/MMP-9通路，降低Bcl-2的表達(dá)，同時增加Caspas-3、Bax等促凋亡的表達(dá)[38]。該研究還發(fā)現(xiàn)miR-17負(fù)性調(diào)節(jié)抑癌基因SASH1（SAM-and SH3-domain containing 1）可通過PI3K/Akt信號通路抑制癌細(xì)胞中TGF-β1誘導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，影響癌細(xì)胞的增殖和侵襲[39-40]。同時，SASH1過表達(dá)還可抑制癌細(xì)胞中FAK信號通路相關(guān)蛋白表達(dá)，共同調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖，侵襲和凋亡[41]?？梢?，抑制miRNA-17-92基因簇中miR-17表達(dá)可影響多種信號通路，從而抑制OS的發(fā)展，這對OS患者的臨床治療具有積極意義。

3 miR-17-92基因簇與骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移

死亡受體分子Fas是一種分子量為48 kDa的Ⅰ型跨膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子（TNF）/神經(jīng)生長因子（NGF）受體家族。Fas與配體FasL結(jié)合可誘發(fā)細(xì)胞凋亡級聯(lián)，導(dǎo)致Caspase3/Caspase8激活，以及線粒體功能障礙，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。miR-20a表達(dá)水平與OS組織中的Fas表達(dá)水平呈負(fù)調(diào)節(jié)。通過特異性抑制劑抑制miR-20a后，F(xiàn)as表達(dá)水平上升，進而導(dǎo)致FasL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡增加，更重要是在動物模型中，肺轉(zhuǎn)移顯著減少[42]。這可能是Fas/FasL在肺轉(zhuǎn)移微環(huán)境中誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡引起的。miR-20a調(diào)節(jié)Fas表達(dá)這一過程是通過調(diào)控Fas啟動子活性實現(xiàn)。90 bp區(qū)域（-240～-150 bp）是miR-20a介導(dǎo)Fas下調(diào)的作用位點，miR-20a靶向Fas啟動子結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致Fas表達(dá)關(guān)閉[43]。除miR-20a之外，miR-17、miR-18a和miR-92a的表達(dá)水平與FAS也呈負(fù)相關(guān)[44]。通過這些研究可以推測，調(diào)控miR-17-92基因簇表達(dá)，上調(diào)Fas在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)，可以實現(xiàn)控制OS轉(zhuǎn)移到FasL陽性的肺微環(huán)境中的能力，達(dá)到抑制腫瘤肺轉(zhuǎn)移的目的。

4 miR-17-92基因簇作為骨肉瘤的生物標(biāo)志物

miRNA以非常穩(wěn)定的形式存在于體液中并穩(wěn)定表達(dá)，這個特征可以使miRNA充當(dāng)癌癥的理想非侵入性檢測的生物標(biāo)志物。通過技術(shù)手段確定腫瘤中特異性表達(dá)的miRNA，可作為一種新的診斷、預(yù)后和疾病監(jiān)測工具。miR-17-92基因簇在多種實體瘤和血液腫瘤的血清或血漿中升高，這提示我們，這些miRNA可以作為某些腫瘤敏感的“警報信號”。在OS組織中，miR-19a、miR-20a、miR-19b、miR-92a的高表達(dá)水平提示與腫瘤TNM分期密切相關(guān)，高表達(dá)miR-17-92基因簇的OS患者術(shù)后有更高的短期復(fù)發(fā)率和更低的生存期[12,44]。這提示我們，這些在細(xì)胞株和組織中表達(dá)的miRNA可作為OS診斷和評估預(yù)后的良好生物學(xué)指標(biāo)。但現(xiàn)在更多的學(xué)者熱衷于對外周循環(huán)中miRNA表達(dá)譜的研究，嘗試在盡可能無創(chuàng)的情況下了解癌癥患者的身體狀況。在一組對OS患者的研究顯示，與健康對照組血清中的miR-17相比，OS患者血清中miR-17水平顯著上調(diào)，而且與低表達(dá)miR-17患者相比，具有高miR-17表達(dá)的患者總體存活率更短[45]。這說明OS患者血液中miR-17的含量與預(yù)后存在明顯的關(guān)聯(lián)，檢測循環(huán)中miR-17可以作為OS的一個新的預(yù)后生物標(biāo)志物。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，諸多研究結(jié)果已經(jīng)表明，miR-17-92基因簇作為一種重要的致癌基因，可以從多方面調(diào)控OS的增殖、遷移和侵襲等惡性表型，而且對患者的治療及預(yù)后具有指導(dǎo)意義。深入認(rèn)識miR-17-92基因簇對OS的生物學(xué)作用及其調(diào)控機制，有助于為OS的臨床診斷和治療提供新的策略。miR-17-92基因簇作為循環(huán)生物標(biāo)志物在OS的診斷中具有巨大的應(yīng)用價值，但仍有許多局限性。例如，這些miRNA可能同時存在于健康個體和癌癥患者體液中，部分miRNA表達(dá)水平差異非常小，因此，需要準(zhǔn)確地區(qū)分癌癥與健康狀態(tài)或其他良性損傷[46]。目前在大多數(shù)研究中，OS患者隊列相對較小，要獲得更加可信的、穩(wěn)定的結(jié)果，還需要進行長期、可控和大樣本量的實驗研究，進一步提高miR-17-92基因簇作為生物標(biāo)志物的敏感度、特異性和適用性。另外，基于miR-17-92基因簇的OS靶向治療目前尚無相關(guān)研究，有效地設(shè)計基于miR-17-92基因簇的治療，也是未來需要研究的方向。