microRNA與鼻咽癌

基金項目：廣東省大學生創新實驗項目（NO.1055810111）

作者單位：510080 中山大學中山醫學院

通訊作者：李博斐

【摘要】 microRNA（miRNA）是一組長度約20～23個核苷酸的單鏈非編碼RNA，在轉錄后水平調控靶基因的表達。近年來的研究表明，部分miRNA的異常表達與人類某些類型腫瘤的發生、發展密切相關。本文主要對鼻咽癌以及其相關的miRNA的最新研究進展展開綜述。

【關鍵詞】 miRNA； 鼻咽癌； 綜述

MicroRNA and Nasopharyngeal carcinoma SHEN Lu-jun，LI Bo-fei，HONG Shao-dong，LI Chang-chuan.Medical School of Sun Yat-sen University，Guangzhou 510080，China

【Abstract】 MicroRNAs （miRNAs） represent a conserved class of small noncoding RNAs that are 20 to 23 nucleotides in length，which can regulate gene expression in cells.Recent research show miRNAs play important roles in physical development， death， proliferation and differentiation of cells.hormone secretion and carcinogenesis. This article reviews the advances in the research of the functions of miRNAs in nasopharyngeal carcinoma in recent years and the mechanism of miRNA action to provide important insight into the roles of microRNAs in NPC.

【Key words】 miRNA; NPC; Review

microRNA（miRNAs）是一類長約20～23個核苷酸左右的單鏈小分子RNA，存在于迄今研究的所有植物、動物體^［1］。自1993年第一次發現miRNA以來^［2］，已經有大約1000種左右的miRNA被發現。研究表明，miRNA在細胞的增殖、凋亡、分化、個體發育以及腫瘤的發生和發展中有很重要的調控作用。

1 miRNA的生物學特性

1.1 miRNA的生物合成及作用機理 miRNA基因首先轉錄產生幾百至幾千核苷酸長的初級核苷酸產物（pri-miRNA），在核內被RNaseⅢ內切酶家族的Drosha酶切割成70 nt左右的發夾狀前體（pre-miRNA）。Pre-miRNA在轉運蛋白Exportin-5等的作用下轉運出核，然后經Dicer酶切割成約22 nt的成熟miRNA，成熟的miRNA在RNA誘導沉默復合物（RNA-induced silencing complex， RISC）引導下通過與靶mRNA的3'非翻譯區（3'-untranslated region）互補配對，指導miRNA的切割，降解靶mRNA或阻遏其轉錄或翻譯，切割與降解的平衡決定于miRNAs與靶mRNA的互補程度^［3］。植物的miRNA與靶基因配對程度高，多數是進行切割^［4］，而動物中miRNA與靶序列的配對性差，多數進行翻譯抑制。近階段研究表明，不同miRNA與靶基因結合位點的競爭，假陽性miRNA的存在等等調節方式暗示著miRNA調控是個復雜、精細、高效的網絡^［5］。

1.2 miRNA的命名規則 隨著miRNA家族成員不斷被發現，全球成立了miRNA文庫，對新的miRNA登記和命名^［5］。研究人員對發現的miRNA制定了一下命名規則^［6］：（1）miRNA簡寫成 miR，再根據克隆的先后順序加上阿拉伯數字，如miR-21；（2）高度同源的miRNA在數字后加上英文小寫字母（a、b、c等），如miR-199a和miR-199b；（3）由不同染色體上的DNA序列轉錄加工而成的具有相同成熟體序列的miRNA，則在后面加上阿拉伯數字以區分，如miR-199a-1和miR-199a-2；（4）如果一個前體的2個臂分別加工產生miRNA，則根據克隆實驗，在表達水平較低的miRNA后面加“*”，如miR-199a和miR-199a*，或進行如下命名，miR-142-5p和miR-142-3p（也可分別為miR-142-s和miR-142-as，表示分別從5'端或3'端的臂加工而來）；（5）將物種縮寫置于miRNA之前，has-miR-195；（6）確定命名規則之前發現的miRNA，如let-7，則保留原來的名字。

1.3 miRNA的研究方法 miRNA的鑒定目前主要采用小分子RNA建庫克隆測序結合生物學信息預測的方法。檢測miRNA表達水平的方法主要包括microarray、RT-PCR、Northern blot、Ribonuclease protection assay（RPA）、Bead-based flow cytometric assay（磁珠流式檢驗）、原位雜交等。miRNA主要通過調控靶基因表達從而參與生命活動調控，因此目前研究主要根據miRNA的序列特點，根據信息學方法對miNRA的靶基因序列進行預測。常用的軟件有：TargetScan、PicTar、miRanda、RNAhybrid、RNA22、DIANAmicroT等。對于生物信息學方法預測的miRNA靶標基因，再通過過表達，熒光報告基因系統或敲出miRNA等實驗進一步確認。

2 胞內miRNA對腫瘤的影響

現已探明，miRNA作為癌癥因子有兩種途徑影響癌癥的發展。一種情況為一些miRNA在瘤內靶標為致癌基因，常常定位于基因組中染色體片段的缺失區或表達下調，發揮類似癌基因樣效應^［7］。這類miRNA的缺失會導致其靶標腫瘤基因的過表達，與一些腫瘤中癌基因擴增或激活的效應相同。另一類為一些miRNA在腫瘤內的靶標為抑癌基因，常常定位于基因組中染色體片段的擴增或者表達上調，發揮抑癌基因樣作用。這類miRNA的高表達會使某些癌基因的表達降低，一定程度上緩解腫瘤的惡化^［8］。

目前已發現人類miRNA達800多種，并證實miRNA的異常表達與特定的腫瘤具有相關性，它能發揮癌基因或者抑癌基因的作用，參與腫瘤細胞的增殖、分化、凋亡及轉移過程。現在認為，引起miRNA在腫瘤表達水平改變的原因可能有：（1）50%的miRNA位于或靠近基因組中腫瘤相關的脆性區域，即經常發生缺失、擴增、易位的染色體片段^［9］，如在慢性淋巴細胞性白血病中表達降低的miR-15a/miR-16-1，位于腫瘤經常缺失的13q14^［10］；（2）由于異常甲基化造成miRNA轉錄水平的明顯改變，如在前列腺癌、膀胱癌中的miR-127^［11］；（3）miRNA加工過程的關鍵蛋白的表達異常，如在肺癌中Dicer表達水平的下調^［12］；（4）miRNA前體上的突變或多態影響miRNA的加工成熟，如miR-15a、16-1前體上游7bp的C/T多態位點，位于miR-125a成熟提的G/T多態位點^［13］；（5）由于致癌病毒感染，胞內合成病毒miRNA，造成表達異常，如EB病毒的BART7基因調空的miRNA^［14］。

3 miRNA與鼻咽癌的研究進展

近年來發現，miRNA的異常表達與鼻咽癌的發病和進展密切相關，但是關于鼻咽癌中miRNA的研究仍主要集中在鼻咽癌胞內以及EB病毒自身合成miRNA表達譜的建立，不同miRNA在胞內參與腫瘤發展調控信息通路的探索。而對于鼻咽癌中miRNA的精細調控的研究仍處于初級階段。下面介紹一些鼻咽癌miRNA相關熱點的研究報告。

3.1 miRNA與鼻咽癌的調控 Srikumar等^［15］采用基因芯片技術，將31份鼻咽癌活檢樣品與10份正常鼻咽上皮細胞樣品對比分析了207個miRNA，共發現了8個明顯表達異常的miRNA：miR-29c、miR-34b、miR-34c、miR-212、miR-216、miR-217、miR-151、miR-192。值得一提的是，在鼻咽癌細胞中，miRNA-29c表達的濃度僅有正常鼻咽上皮細胞的五分之一。通過胞外實驗以及RT-PCR等實驗進一步發現，miR29-c的靶基因大多數編碼胞外蛋白包括部分膠原蛋白以及層粘連蛋白，而膠原蛋白和層粘連蛋白與腫瘤的轉移相關，提示miR-29c很可能在鼻咽癌的轉移中發揮重要作用。Hua等^［16］通過研究發現共96個與VEGF相關的miRNA，miRNA間通過合作或者競爭等方式與靶標結合域結合，調控表達。

3.2 miRNA參與鼻咽癌的信息途徑 H-C Chen^［17］等通過對13個鼻咽癌活檢樣品以及9個正常鼻咽組織的研究發現，270個候選miRNA中共有35個表達有顯著性差異。一些為已知的癌癥相關的miRNA，如miR-17-92和miR-155在鼻咽癌中為明顯的高表達，如miR-34家族、miR-143、miR-145則表達下調。進一步研究發現，許多下調miRNA的靶基因產物涉及一些已知的腫瘤的經典信號通路，包括TGF-Wnt通路、G1-S循環、VEGF通路、細胞凋亡信號通路以及IP3信號通路等。上述研究也表明，系統生物學途徑可以是一個非常有效的探究miRNA作用方式的工具，相同的方法還可以人類其他疾病的miRNA表達翻譯上。

3.3 EB病毒miRNA與鼻咽癌的研究 EB病毒是人類發現的第一個在寄住細胞內表達miRNA的病毒。目前對于EB病毒miRNA功能的了解仍非常少，因此它也成為當下研究的熱點。Elizabeth等^［18］通過研究發現，胞內蛋白PUMA被EB病毒所編碼轉錄的miR-BART5以及anti-miR-BART5所調控。他們推測EB病毒通過表達miR-BART5，引起細胞內蛋白PUMA的下調，降低細胞凋亡因子的敏感性，增加了寄主細胞的存活率。Angela等^［19］通過研究發現，由EB病毒編碼的LMP1蛋白在鼻咽癌的發展中的關鍵作用。由EB病毒編碼的BART miRNA靶標為LMP1基因3'端的結合域，能夠下調LMP1的表達，加快癌的發生。Rachel等^［20］繼續深入研究，發現EB病毒BARTmiRNA在剪切前產生于一較大的內含子，而miRNA表達的量受多種因子影響，如前體miRNA的處理，序列突變，外顯子的連接順序。Katherine^［21］第一次對40種已知EB病毒miRNA中的39種做了廣泛全面的研究并有了初步的了解，包括對每個癌細胞中miRNA轉錄本的預測。與之前的研究相比，他們發現miRNA在細胞中的表達區間很大，同時也證明了BHRF1 miRNA并不在鼻咽癌中表達以及EB病毒在鼻咽癌細胞C666-1中表達的miRNA與原發癌中相近。

4 問題及展望

近年來，隨著生物信息學、人類基因組學和蛋白組學等相關領域的快速發展，miRNA已經成為當下國際腫瘤研究的前沿和熱點。鼻咽癌的發病機制極其復雜，越來越多的研究發現，利用轉錄組學、基因組學研究miRNA在癌細胞中的調控機制具有重要意義。但目前對鼻咽癌組織中miRNA的研究仍處于起步階段，已經揭示的僅僅是冰山一角。在諸多謎團中，較為重要的有：鼻咽癌組織中異常調控的miRNA的調控機制是什么？miRNA與組織中靶基因特異性結合位點和機制是什么？鼻咽癌組織和病毒所攜帶的miRNA之間相互影響調控的機制又是什么？

相信隨著研究的深入，miRNA的表達譜及遺傳表達模式可能發展成為新的生物學標志，有助于實現鼻咽癌的早期診斷、來源分型及預后判斷，同時為藥物治療提供新的靶標。

參 考 文 獻

［1］ Bartel DP. MicroRNAs:genomics，biogenesis，mechanism，andfunction.Cell，2004，116:281-297.

［2］ Lee RC， Feinbaum Rl，Ambros V，et al. Elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14.Cell，1993，75（5）:843-854.

［3］ Doench JG，Sharp PA.Specificity of microRNA target selection in translational repression. Genes Dec，2004，18（5）:504-511.

［4］ Hornstein E，Mansfield JH，Yekta S.The microRNA mir-196 acts upstream of hoxb8 and shh in limb development.Nature，2005，438:671-674.

［5］ http://microrna.sanger.ac.uk/sequences/.

［6］ Lagos-Quintana M，Rauhut R，Lendeckel W.Identification of novel genes coding for small expressed RNAs.Science，2001，94:853-858.

［7］ Akao Y，Nakagawa Y， Naeo T.MicroRNAs 143 and 145 are possible common onco-microRNAs in humancancers. Oncol Rep，2006，16（4）:845-850.

［8］ Sankar Swaminathan.Noncoding RNAs produced by oncogenic human herpesviruses. Cell Physiol，2008，216（2）:321-326.

［9］ Calin GA， Sevignani C， Dumitru CD.Human microRNA genes are frequently located at fragile sites and genomic regions involved in cancers. Proc Nat1 Acad Sci USA，2004，101（9）:2999-3004.

［10］ Calin GA， Dumitru CD.Frequent deletions and down-regulation of micro-RNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia.Proc Natl AcadSci USA，2002，99（24）:15524-15529.

［11］ Saito Y，Liang G，Egger G. Specific activation of microRNA-127 with downregnlation of the proto-oncogene BCLb by chromatin-modifying drugs in human cancer cells.Cancer Cell，2006，9（6）:435-443.

［12］ Karube Y，Tanaka H，Osada H.Reduced expression of Dicer associated with poor prognosis in lung cancer patients. Cancer Sci，2005，96（2）:111-115.

［13］ Duan R，Pak C，Jin P.Single nucleotide polymorphism associated with mature miR-125a alters the processing of pri-miRNA.Hum Mol Genet，2007，16（9）:1124-1131.

［14］ Po-Ling C， Yu-Sun Chang， Jian-Hung Chen.Analysis of BART7 microRNA from Epstein-Barr virus-infected nasopharyngeal.Anal Chem，2008，80（22）:8554-8560.

［15］ Srikumar S， Johan A，den Boon， et al.MicroRNA 29c is down-regulated in nasopharyngeal carcinomas， up-regulating mRNAs encoding extracellular matrix proteins.PNAS，2007:5874-5878.

［16］ Hua Z， Lv Q， Ye W， et al.MiRNA-Directed Regulation of VEGF and Other Angiogenic Factors under Hypoxia.PLoSONE1，2006:116.

［17］ H-C Chen， G-H Chen，Y-H Chen.MicroRNA deregulation and pathway alterations in nasopharyngeal carcinoma.BritishJournalofCancer，2009，100:1002-1011.

［18］ Elizabeth Y W， Choy K L，Siu，et al. An Epstein-Barr virus - encoded microRNA targets PUMA to promote host cell survival.J.Exp.Med，2008:2551-2560.

［19］ Angela Kwok Fung Lo，Ka Fai To.Modulation of LMP1 protein expression by EBVencoded microRNAs. PNAS，2007，104:no41.

［20］ Rachel Hood Edwards，Aron R.Marquitz， Nancy Raab-Traub. Epstein-Barr Virus BART MicroRNAs Are Produced from a Large Intron prior to Splicing.Journal of Virology， 2008:9094-9106.

［21］ Katherine Cosmopoulos， Michiel Pegtel， Jared Hawkins.Comprehensive Profiling of Epstein-Barr Virus MicroRNAs in Nasopharyngeal Carcinoma.JOV，2009:2357-2367.

（收稿日期：2011-07-18）

（本文編輯：陳丹云）