胃癌與microRNA的研究進(jìn)展

【關(guān)鍵詞】microRNA;腫瘤;胃癌

【中圖分類號(hào)】R735.2【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1007-8517(2010)16-019-2

胃癌是最常見的消化道惡性腫瘤，在我國(guó)每年約有40萬(wàn)新發(fā)病例，近30萬(wàn)人死于胃癌[1]。深入探討胃癌的發(fā)病機(jī)制對(duì)于胃癌的預(yù)防、治療以及提高生存率有重要意義。microRNA是新發(fā)現(xiàn)的一類含有22～28個(gè)核苷酸的非編碼小分子單鏈RNA，廣泛存在于真核生物中。microRNA通過(guò)與靶mRNA的3’UTR的堿基互補(bǔ)結(jié)合，促進(jìn)靶mRNA的降解或抑制翻譯，從而調(diào)控靶基因的表達(dá)，影響細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等過(guò)程。目前研究認(rèn)為，一些microRNA與腫瘤關(guān)系密切，可通過(guò)不同信號(hào)通路直接參與調(diào)控腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸過(guò)程[2]。

1microRNA的發(fā)現(xiàn)及命名

1993年，在秀麗新桿線蟲的突變體中，Lee等利用遺傳分析的方法發(fā)現(xiàn)了第1個(gè)長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的小分子RNA[3]，命名為lin-4。這種RNA只在線蟲發(fā)育的第1、2期大量表達(dá)，促進(jìn)線蟲從第1期向第2期過(guò)渡，時(shí)序性地調(diào)控胚胎的后期發(fā)育。2000年，Reinhart等在線蟲體內(nèi)中發(fā)現(xiàn)了另一種類似的具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)功能的小分子RNA，即let-7。它存在于幼蟲第3、4期及成蟲期，決定線蟲從幼蟲向成蟲的轉(zhuǎn)變。這兩種RNA都是通過(guò)識(shí)別及結(jié)合3’UTR，從而抑制轉(zhuǎn)錄過(guò)程、下調(diào)相關(guān)蛋白的水平、調(diào)控生物體的生長(zhǎng)發(fā)育等。隨后，陸續(xù)許多實(shí)驗(yàn)室從線蟲、果蠅、斑馬魚、人類、擬南芥和水稻等多種真核模式生物中發(fā)現(xiàn)了300余種這類RNA，科學(xué)家將它們統(tǒng)一命名為microRNA。

2microRNA的生成及作用機(jī)制

2.1生成

在細(xì)胞核內(nèi)，microRNA的基因在RNA轉(zhuǎn)錄酶的作用下生成原始轉(zhuǎn)錄本，然后經(jīng)RNA聚合酶Ⅲ作用，形成含莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體microRNA，再由Ran-GTP依賴的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和Exportin-5轉(zhuǎn)移至胞質(zhì)內(nèi)。Dicer酶將莖環(huán)結(jié)構(gòu)剪切成雙鏈RNA片段，并整合到RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體中，其中一條鏈降解，另一條生成成熟的microRNA，保留在復(fù)合體中。

2.2作用機(jī)制

在多數(shù)植物體內(nèi)，microRNA與靶mRNA幾乎能夠完全互補(bǔ)，通過(guò)RNA干擾機(jī)制，單鏈microRNA與相關(guān)蛋白結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體，能與靶mRNA的3’UTR特異性結(jié)合，促使靶mRNA在特異性位點(diǎn)斷裂，減低靶mRNA的轉(zhuǎn)錄水平。而在動(dòng)物體內(nèi)，由于microRNA與靶mRNA不能完全互補(bǔ)配對(duì)，microRNA主要通過(guò)抑制翻譯，起到抑制靶基因表達(dá)的作用。部分研究揭示了更為復(fù)雜的作用機(jī)制，例如某些基因的3’UTR是多個(gè)microRNA的作用靶點(diǎn)，提示可能多個(gè)microRNA聯(lián)合抑制靶基因的活性。迄今，仍有不清楚的作用機(jī)制有待更進(jìn)一步的研究。

3microRNA與腫瘤的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的microRNA表達(dá)譜存在明顯差異，且多數(shù)microRNA基因位于與腫瘤相關(guān)性弱的基因位點(diǎn)，由此推測(cè)microRNA在腫瘤形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用。若microRNA在癌癥中的表達(dá)水平上調(diào)，則為促癌基因，可下調(diào)抑癌基因的活性;若microRNA在癌癥中的表達(dá)水平下調(diào)，則為抑癌基因，可下調(diào)原癌基因的活性。

3.1促癌作用

mir-155的最初前體是B細(xì)胞整合族非編碼RNA。mir-155的高表達(dá)可見于B細(xì)胞淋巴瘤、乳腺癌、肺癌等多種惡性腫瘤。編碼mir-17族的基因位點(diǎn)在濾泡淋巴瘤、套細(xì)胞淋巴瘤等多種腫瘤中出現(xiàn)擴(kuò)增，導(dǎo)致mir-17族的高表達(dá)。mir-21是在惡性膠質(zhì)瘤中發(fā)現(xiàn)的另一種異常高表達(dá)的microRNA。在培養(yǎng)的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞中下調(diào)mir-21，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的凋亡。它在腫瘤發(fā)生中的作用可能與阻止腫瘤程序性細(xì)胞死亡有關(guān)，但其確切的靶基因還有待于證實(shí)。

3.2抑癌作用

有些microRNA基因可能通過(guò)控制細(xì)胞分化和凋亡，進(jìn)一步抑制腫瘤發(fā)展。let-7家族是典型具有抑癌基因作用的分子，在肺癌、結(jié)腸癌等腫瘤研究中發(fā)現(xiàn)，let-7負(fù)調(diào)控原癌基因let-60的表達(dá)。結(jié)腸癌組織中，mir-143和mir-145的表達(dá)明顯下調(diào)。在65%的慢性B淋巴細(xì)胞白血病患者的細(xì)胞中，mir-15a和mir-16-1通過(guò)抑制具有抗凋亡作用的Bcl-2蛋白的表達(dá)，發(fā)揮類似抑癌基因的作用。

4microRNA與胃癌

現(xiàn)階段，圍繞microRNA與胃癌的研究已經(jīng)展開，實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)了一些與胃癌關(guān)系密切的microRNA。92%的胃癌樣本中mir-21呈高表達(dá)狀態(tài)，提示mir-21可能作為胃癌有效的診斷標(biāo)志物。Motoyama等的研究顯示，在胃癌細(xì)胞系中，let-7抑制腫瘤相關(guān)蛋白HMGA2的表達(dá)。而在HMGA2低表達(dá)的胃癌細(xì)胞中，let-7a、let-7b和let-7c的表達(dá)水平明顯高于高表達(dá)的胃癌細(xì)胞。由此可見，通過(guò)與腫瘤相關(guān)蛋白之間的相互作用，microRNA發(fā)揮促進(jìn)或抑制腫瘤形成的生物學(xué)功能。Li等[4]研究了microRNA與胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)基因PRL-3之間的關(guān)系。觀察發(fā)現(xiàn)，人工microRNA可以抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)基因PRL-3的表達(dá)，從而影響腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為[5]。

胃癌細(xì)胞自身存在或使用化療藥物后獲得的多藥耐藥性是胃癌預(yù)后差、病死率高的一個(gè)重要原因。在腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性的過(guò)程中，microRNA也發(fā)揮了重要的作用。Xia等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了一系列microRNA在胃癌多藥耐藥細(xì)胞系中存在著表達(dá)差異。而且，在表達(dá)下調(diào)的microRNA中，mir-15R和mir-16R通過(guò)調(diào)控其靶基因，即凋亡抑制基因Bcl-2，在胃癌細(xì)胞多藥耐藥性的形成過(guò)程中扮演重要角色。

5總結(jié)

正如Phillip Zamore所說(shuō):“如果microRNA在進(jìn)化過(guò)程中如此高度保守而沒(méi)有任何實(shí)際功能，那真是大自然拿科研人員開涮，而且是一個(gè)殘酷的玩笑。”隨著分子生物學(xué)的飛速發(fā)展，對(duì)microRNA的基本生物學(xué)特性和功能有了初步了解。但microRNA的確切功能及其靶目標(biāo)、作用機(jī)制及影響因素、能否成為攻克腫瘤的一個(gè)突破口?microRNA與胃癌的密切關(guān)系也需要進(jìn)行更多更深入的研究。比如，特異性的microRNA的靶基因及其相關(guān)調(diào)控機(jī)制的研究有利于胃癌的早期診斷和基因治療。這些都展示了microRNA在胃癌臨床治療等方面的巨大應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃偉，孫巖.MicroRNA與癌癥的研究進(jìn)展[J].天津醫(yī)藥，2009，37(3):238-240.

[2] Shen R，etc.Epigenetic repression of microRNA-129-2 leads to overexpression of SOX4 in gastric cancer.Biochem Biophys Res Commun，2010，394(4):1047-1052.

[3] Lee RC，etc.The C.elegans heterochronic gene lin24 encodes small RNAs with.

[4] 張輝，蘇式兵.微RNA與中醫(yī)藥抗腫瘤研究[J].上海中醫(yī)藥雜志，2008，42(3):10-13.

[5] Wijnhoven BP，etc.MicroRNA profiling of Barrett's oesophagus and oesophageal adenocarcinoma.Br J Surg.2010，97(6):853-861.