曹 舒 李莎莎 楊 丹

骨肉瘤也叫成骨肉瘤，是一種常見惡性骨腫瘤，易發(fā)生于20歲以下的青少年或兒童。骨肉瘤發(fā)病原因尚不明確，一旦確診大部分患者將面臨截肢手術(shù)和化療，嚴(yán)重影響患兒骨骼生長(zhǎng)和日常生活，有較高的致死致殘率。目前骨肉瘤的治療以手術(shù)治療和新輔助化療為主，盡管人們不斷完善化療方案，提高骨肉瘤的早期診斷率，但骨肉瘤患者的5年生存率仍然維持在60%～70%水平，無明顯提高。在骨肉瘤中，關(guān)于微小核糖核酸(microRNA，miRNA)的研究進(jìn)展迅速，人們發(fā)現(xiàn)多種microRNA參與骨肉瘤的發(fā)生和發(fā)展過程。但是，microRNA在骨肉瘤中的具體作用機(jī)制尚未完全清楚。因此，深入了解microRNA在骨肉瘤中的分子機(jī)制，對(duì)尋找新的生物標(biāo)志物和探索新的化療藥物具有重要意義。

1 microRNA

microRNA由初級(jí)轉(zhuǎn)錄本(Primary transcript，pri-miRNA)經(jīng)加工形成，是一類存在多種形式的非編碼單鏈RNA分子，長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸，在動(dòng)植物中參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控。隨著對(duì)骨肉瘤的研究日漸深入，人們發(fā)現(xiàn)microRNA是骨肉瘤發(fā)生發(fā)展過程中重要的表觀遺傳調(diào)控因子，與骨肉瘤的治療、轉(zhuǎn)移、預(yù)后密切相關(guān)[1]。

目前研究證實(shí)[2]，與正常組織相比，microRNA在骨肉瘤細(xì)胞內(nèi)差異性表達(dá)，這與骨肉瘤發(fā)生發(fā)展程度等密切相關(guān)。在骨肉瘤組織中表達(dá)升高的有：miR-17、miR-19、miR-524、miR-367、miR-340-5p等，而在骨肉瘤組織中表達(dá)下降的有：miR-223-3p、miR-1281、miR-34a、miR-590、miR-206、miR-485-3p、miR-613、miR-134、miR-126、miR-96、miR-365、miR-30a、miR-493-5p、miR-758、miR-340、miR-152、miR-183、miR-381等。

microRNA表達(dá)的異常變化還與胃癌、膀胱癌等多種癌癥相關(guān)[3-4]。在腫瘤組織中，microRNA與相關(guān)信號(hào)通路相互作用，從而影響下游相關(guān)因子，參與腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移等。目前已發(fā)現(xiàn)microRNA調(diào)控的經(jīng)典信號(hào)通路有MAPK/ERK、PI3K/AKT、Wnt/β-catenin、Notch、NF-кB等[5]。在骨肉瘤中，microRNA可與信號(hào)通路相互作用發(fā)揮致癌或抑癌作用，但是關(guān)于microRNA調(diào)控相關(guān)信號(hào)通路的分子機(jī)制研究尚不完善。

2 microRNA在骨肉瘤中的分子機(jī)制

2.1 MAPK/ERK信號(hào)通路相關(guān)的microRNA

胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signal-regulated kinase，ERK)是絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)家族的一員，與之相關(guān)的Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)級(jí)聯(lián)通路是經(jīng)典的絲裂原活化蛋白激酶通路。Ras與二磷酸鳥苷(Guanosine diphosphate，GDP)結(jié)合時(shí)為失活狀態(tài)，在胞外信號(hào)刺激下，配體與細(xì)胞膜受體酪氨酸激酶結(jié)合，使GDP轉(zhuǎn)化為三磷酸鳥苷(Guanosine triphosphate，GTP)，Ras與GTP結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)，依次磷酸化Raf、MEK、ERK，產(chǎn)生一系列調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育及分裂的信號(hào)[6]。某些microRNA過表達(dá)可激活Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)通路調(diào)節(jié)相關(guān)基因，抑制骨肉瘤的發(fā)展。例如，在骨肉瘤細(xì)胞中，miR-365、miR-206、miR-142-5p表達(dá)水平顯著下調(diào)。研究者通過過表達(dá)以上microRNA，可以激活ERK通路，抑制富含半胱氨酸的血管生成誘導(dǎo)物61(CYR61)的生成、轉(zhuǎn)錄因子同源異形基因3(Paired box homeotic gene-3，PAX3)或組XVI磷脂酶A2蛋白(PLA2G16)的表達(dá)，促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞凋亡，從而抑制骨肉瘤發(fā)展[7-9]。此外，研究者通過下調(diào)某些microRNA表達(dá)，可抑制Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)通路靶向相關(guān)基因，抑制骨肉瘤。例如，骨肉瘤細(xì)胞中miR-367、miR-133a、miR-19表達(dá)水平顯著升高，下調(diào)這些microRNA可抑制ERK通路，調(diào)節(jié)DOC-2/DAB2互作蛋白(DAB2IP)、胰島素樣生長(zhǎng)因子1受體(Insulin-like growth factor1 receptor，IGF1R)、配對(duì)盒蛋白6(Paired box protein 6，PAX6)的表達(dá)，抑制了骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[10-12]。

2.2 PI3K/AKT信號(hào)通路相關(guān)的microRNA

磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(Phosphatidyli-nositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)信號(hào)通路在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用。磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)的P85亞單位與活化的受體結(jié)合，使PI3K的P110亞單位磷酸化。經(jīng)PI3K催化產(chǎn)生的PIP3可結(jié)合蛋白激酶B(PKB，也稱AKT)的PH結(jié)構(gòu)域而活化，可磷酸化多種蛋白，參與代謝調(diào)節(jié)和細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育等[13]。與人成骨細(xì)胞系相比，miR-206、miR-134、miR-493-5p、miR-100在骨肉瘤細(xì)胞中表達(dá)水平顯著下調(diào)。有研究表明，在骨肉瘤細(xì)胞中上調(diào)miR-206、miR-134、miR-493-5p或miR-100，可抑制AKT信號(hào)通路，發(fā)揮抑癌作用。例如，過表達(dá)miR-134可顯著抑制AKT的活化，以及細(xì)胞核抗原(PCNA)的表達(dá)，使血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGFA)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體1(VEGFR1)的表達(dá)明顯下調(diào)，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖和血管生成，是一種潛在的腫瘤抑制因子[14]。過表達(dá)miR-206、miR-493-5p或miR-100可阻斷AKT信號(hào)通路，調(diào)節(jié)ANNEXIN A2(ANXA2)、Kruppel-like factor 5(KLF5)、胰島素樣生長(zhǎng)因子I受體(Insulin-like growth factor1 receptor，IGF1R)的表達(dá)水平，進(jìn)而抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。其中miR-100表達(dá)上調(diào)還可增強(qiáng)骨肉瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性[15-17]。另一方面，miR-17、miR-524等microRNA在骨肉瘤細(xì)胞中表達(dá)顯著上調(diào)，敲除miR-17或miR-524可抑制PI3K/AKT信號(hào)通路，增加SAM and SH3 domain containing 1(SASH1)或phosphatase and tensin homolog(PTEN)的蛋白表達(dá)，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖、遷移并促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞凋亡[18-19]。

2.3 Wnt/β-catenin信號(hào)通路相關(guān)的microRNA

Wnt信號(hào)通路分為經(jīng)典Wnt信號(hào)通路和非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，在骨肉瘤的研究中，經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路與骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展過程關(guān)系密切。經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路中的Wnt家族分泌蛋白、低密度脂蛋白關(guān)聯(lián)受體5/6(Low density lipoprotein receptor related protein，LRP5/6)及Frizzled家族跨膜受體蛋白(Frz)與Dishevelled蛋白(Dsh)結(jié)合形成Wnt-Frz-LRP5/6三聚體，經(jīng)一系列反應(yīng)，LRP5/6因子與軸蛋白(Axin)結(jié)合形成復(fù)合物。該復(fù)合物可導(dǎo)致β-catenin大量累積，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子(TCF)/淋巴增強(qiáng)因子(LEF)結(jié)合，從而激活核內(nèi)靶基因的表達(dá)[20]。與正常組織相比，骨肉瘤細(xì)胞中miR-340-5p、miR-758、miR-152、miR-381、miR-133b、miR-107、miR-506、miR-183、miR-370等表達(dá)水平明顯降低。研究者通過過表達(dá)miR-340-5p、miR-758、miR-152、miR-381、miR-133b、miR-107、miR-506、miR-183和miR-370，激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、High mobility group AT-hook 1(HMGA1)、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6(LRP6)和Forkhead box protein M1(FOXM1)等目的基因，從而抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，降低骨肉瘤的惡性程度[21-29]。

2.4 Notch信號(hào)通路相關(guān)的microRNA

Notch信號(hào)通路由Notch受體、Notch配體(DSL蛋白)、CSL(CBF-1，Suppressor of hairless，Lag)、DNA結(jié)合蛋白等組成。Notch信號(hào)是由相鄰細(xì)胞的Notch配體與受體相互作用產(chǎn)生的，Notch蛋白橫跨細(xì)胞膜，經(jīng)過三次剪切后，膜內(nèi)部分(NICD)從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)與轉(zhuǎn)錄因子CSL結(jié)合，形成NICD/CSL復(fù)合體啟動(dòng)NOTCH信號(hào)通路靶基因的轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮生物學(xué)作用[30]。在骨肉瘤組織中，miR-340、miR-34a、miR-26a表達(dá)水平明顯降低，過表達(dá)miR-340、miR-34a、miR-26a可阻斷Notch信號(hào)通路，調(diào)節(jié)鈣粘蛋白相關(guān)蛋白1(CTNNB1)、酪氨酸蛋白激酶Met(C-MET)或Jagged1的表達(dá)，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移和肺轉(zhuǎn)移[31-33]。而miR-199b-5p在骨肉瘤組織中表達(dá)上調(diào)，抑制miR-199b-5p的表達(dá)，可通過調(diào)節(jié)Notch通路抑制骨肉瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[34]。

2.5 JAK/STAT信號(hào)通路相關(guān)的microRNA

酪氨酸激酶相關(guān)受體與非受體型蛋白酪氨酸激酶(JAK)結(jié)合后，活化的JAK磷酸化信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(Signal transducer activator of transcription，STAT)，使STAT形成二聚體，進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)控細(xì)胞增殖與分化[35]。在骨肉瘤細(xì)胞中miR-126、miR-101、miR-520a-3p表達(dá)水平下調(diào)。過表達(dá)miR-126、miR-101、miR-520a-3p可通過抑制JNK/JAK1通路調(diào)節(jié)鋅指E盒蛋白(Zinc Finger E-Box Binding Homeobox 1，ZEB1)、RhoA蛋白1(Rho-as-sociated，coiled-coil containing protein kinase 1，ROCK1)、白細(xì)胞介素-6受體(Interleukin-6 receptor，IL6R)的表達(dá)，進(jìn)而抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲[36-38]。

2.6 NF-кB信號(hào)通路相關(guān)的microRNA

NF-кB由p50和p65兩個(gè)亞單位以不同形式組合而成，包含DNA結(jié)合區(qū)、蛋白質(zhì)二聚化區(qū)和核定位信號(hào)。受體被激活后，IкB激酶(IKK)磷酸化NF-кB抑制蛋白(Inhibitor of NF-кB，IкB)，并與NF-кB解離，使NF-кB活化，進(jìn)入細(xì)胞核作用于相應(yīng)增強(qiáng)子元件，影響細(xì)胞增殖、分化、遷移等[39]。骨肉瘤細(xì)胞中miR-155、miR-107表達(dá)水平顯著上調(diào)，miR-20a表達(dá)顯著降低。研究者通過抑制miR-155、miR-107的表達(dá)調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)通路，增強(qiáng)Caspase 3活性，抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[40-41]。而過表達(dá)miR-20a可通過NF-κB信號(hào)通路，靶向轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β激活激酶1(TGF-β-activated kinase 1，TAK1)發(fā)揮抑癌作用，增強(qiáng)骨肉瘤細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性[42]。

3 小結(jié)與展望

隨著對(duì)骨肉瘤分子機(jī)制的深入研究，研究報(bào)道m(xù)icroRNA對(duì)骨肉瘤的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲、耐藥性等生物學(xué)功能產(chǎn)生重要的影響。但是，在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展過程中，microRNA的具體作用機(jī)制尚不明確。小RNA種類繁多，除microRNA之外，還有l(wèi)ncRNA，cricRNA，snoRNA等在骨肉瘤中參與調(diào)控，例如lncRNA可與microRNA形成競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(ceRNA)[43]，進(jìn)而影響骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展；cricRNA具有穩(wěn)定環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可作為骨肉瘤診斷和預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。隨著科技水平的不斷提高，人們對(duì)小RNA的研究進(jìn)一步深入，未來以microRNA為代表的小RNA將在臨床診斷、治療、預(yù)后等領(lǐng)域成為新興生物學(xué)標(biāo)記物。