miRNA在宮頸癌中的研究進展

【關鍵詞】 miRNA； 宮頸癌； 研究進展

微小RNA（microRNA，miRNA）是一類長度為19～25個核苷酸的非編碼小分子RNA。miRNA能夠識別特定的目標mRNA，并在轉錄后通過促進mRNA的降解和（或）抑制翻譯過程而發揮負調控基因表達作用。miRNA在生物進化過程中具有高度保守性、時序性和組織特異性，在細胞凋亡、脂肪代謝、神經元發育、細胞分化、激素分泌及腫瘤發生發展等多種生理和病理過程中發揮重要作用^［1］。本文就近年來miRNA在宮頸癌方面的研究做一綜述。

1 miRNA的分子生物學特征

miRNA是一類能參與基因轉錄后水平調控的非編碼小分子單鏈RNA，通過與靶mRNA序列的3'非翻譯區或編碼區以堿基互補配對的方式來執行對靶mRNA的轉錄翻譯抑制的功能，從而對基因進行轉錄后的表達調控。miRNA普遍存在于真核生物中，而且數量可觀，約占整個基因組基因總數2%左右，已成為最大的基因調控家族^［2］。然而，對于數量巨大的miRNA成員來說，功能已經明確的miRNA分子卻很少。miRNA具有以下特征：一是前體常形成分子內莖環結構，造成基因本身不具有開放閱讀框架（open reading frame，ORF）；二是其5'端有磷酸基團，3'端為羥基，這一特點使它與大多數寡核苷酸和功能RNA的降解片段存在明顯差別；三是多以單拷貝、多拷貝或基因簇等多種形式存在于內含子和（或）外顯子或基因間隔區，通常一個miRNA可調節多個靶基因；四在各物種間還具有高度的進化保守性，同時還呈現出組織特異性或發育階段性、miRNA基因簇生性以及簇生排列的基因協同表達性等表達特征，這些特征對miRNA調控功能的作用具有重要意義^［3］。

2 miRNA的產生及作用機制

MicroRNAs在1993年首次被發現，是一類長度約19～25nt的非編碼調控單鏈小分子RNA。大多數miRNA位于蛋白編碼基因的內含子或非編碼mRNA轉錄片段中，其余miRNA離轉錄區較遠，如位于非編碼miRNA基因的外顯子中或成群聚集在其他miRNAs基因中^［4］。細胞核內的編碼miRNA的基因在RNA聚合酶Ⅱ作用下轉錄成初級miRNA（pri-miRNA），再被RNA聚合酶Ⅲ-Drosha-DGCR8復合體加工形成60～70個核苷酸的莖環miRNA前體（pre-miRNA）。隨后被核質/細胞質轉運蛋白Exportin-5所識別并與之結合轉運至胞漿中。然后在RNA聚合酶Ⅲ的剪切下形成不完全互補的具有復式結構雙鏈RNA，再在解旋酶（helicase）的作用下解鏈，其中一條鏈進入核蛋白復合體并參與形成RNA誘導的沉默復合體（miRNA-associated RNA-induced silencing complex，miRISC），從而發揮生物學作用^［5］。miRNA指導miRISC下調基因表達可通過兩種轉錄后機制實現：mRNA切割和翻譯抑制。這兩種機制的選擇并非決定于其來源是miRNA還是siRNA（small interferin RNA），而取決于靶位點的識別。組成miRISC配對完全則切割mRNA，配對不完全則抑制翻譯。miRISC形成后，miRNA通過與靶基因的3'端互補配對，指導miRISC對靶基因mRNA進行切割或者翻譯抑制。miRNA與靶序列互補配對程度高的可能進行切割，而程度低的可能抑制^［6］。植物的miRNA與靶基因配對程度高，多數是進行mRNA切割；動物中miRNA與靶序列的配對性不好，多數進行翻譯抑制^［7］。

3 miRNA與宮頸癌

宮頸癌是全球女性最常見的婦科惡性腫瘤。流行病學和功能學已研究證實，人乳頭瘤病毒（HPV）的感染與宮頸癌的發生密切相關，尤其最常見的是高危型HPV16，18。但最近的研究發現，許多miRNA的表達異常也在宮頸癌的發生發展過程中起著重要的作用，如miR-21，miR-143，miR-127，miR-218，miR-214，miR-200等^［8］。

3.1 miR-21 miR-21又稱為oncogenic miRNA，其基因位于染色體17q23.3，與蛋白編碼基因VMP1（或TMEM49）相重疊。17q染色體區域的擴增與多種腫瘤的發生密切相關，包括神經膠質細胞瘤、乳腺癌、結腸癌、前列腺癌、肺癌及髓母細胞瘤等^［9］。盡管目前在miR-21的基因位點擴增與腫瘤組織中高表達這兩者之間沒有確切的關系，但仍可預測miR-21表達調控可發生在轉錄水平或轉錄后水平或是兩者同時發生^［10］。HPV16與18的感染是宮頸癌發病的主要危險因子，并且常見的脆性位點是即HPV16在宮頸癌中最優先考慮的整合靶點，HPV整合進入宿主細胞基因組后可以導致遺傳學與表觀遺傳學改變^［11］。研究發現，miR-21基因位于染色體17q23.2脆性位點區域FRA17B，此區域恰好是HPVl6基因整合位點，可以推測miR-21基因位于或鄰近HPV整合位點處可能與其表達水平升高有關，因此宮頸癌中miR-21表達上調可能與HPV16整合密切相關^［12］。Qing等研究發現在宮頸癌Hela細胞系中抑制miR-21的表達后，明顯抑制Hela細胞的增殖，并且上調抑癌基因PDCD4蛋白的表達水平，這證實了PDCD4即為miR-21的靶基因之一，miR-21通過與PDCD4的3'-端非翻譯區（3'-UTR）互補配對發揮作用^［13］。因此可推測miR-21在宮頸癌細胞惡性轉化的過程中扮演著癌基因的角色。最近研究表明，miR-21可負向調控PDCD4的表達，并可誘導腫瘤細胞發生侵襲、血管浸潤和轉移^［14］。此外，miR-21可能是發育過程中（例如胚胎植入）維持細胞運動性以及浸襲性的關鍵調節因子，同時對腫瘤細胞侵襲力也起到重要調節作用^［15］。

3.2 miR-143 miR-143在腫瘤細胞中作用復雜，生物學作用與組織學類型存在相關性，在不同組織學類型細胞中其可靶向作用于不同的靶基因從而發揮不同的生物學功能，其與多種腫瘤的發生發展可能存在密切關系^［16］。研究發現miR-143在結腸癌、直腸癌、乳腺癌和前列腺癌等中呈現明顯低水平表達，提示在腫瘤細胞中主要起抑制作用，與淋巴轉移相關^［17］。miR-143可能直接或間接錨定其中某些蛋白的mRNA 3'UTR區，使蛋白的合成抑制或減少，使細胞周期與細胞增殖活性失調而發生惡性轉化^［18］。研究發現，miR-143在宮頸癌的發生中起重要作用，但與HPV感染無關^［19］。Wang等人發現miR-143可影響宮頸癌細胞的增殖活性，在HeLa腺癌細胞中上調miR-143的表達后細胞增殖活性明顯抑制^［20］。miR-143表達上調可抑制宮頸鱗癌與腺癌細胞增殖活性，影響細胞周期，并可誘導鱗癌細胞凋亡，說明miR-143高表達對宮頸鱗癌與腺癌細胞增殖活性均存在負性調節作用^［21］。宮頸癌細胞中miR-143低表達或表達缺失則可致相關靶基因激活或表達量增加，從而導致宮頸細胞抗凋亡能力增強而發生惡性轉化^［22］。

3.3 miR-127 miR-127基因位于染色體14q32，該區域位于數種血液系統腫瘤的基因異位區域和實體腫瘤的LOH區。miR-127是一個推測的抑癌microRNA，其靶基因包括原癌基因BCL6和癌因子CDK634。BCL6能抑制P53表達，同時在B細胞生發中心調節DNA損傷導的調亡反應。CDK634可使抑癌基因Rb磷酸化。DNA甲基化程度的減低強烈誘導了miRNA的表達，在測定的17種miRNA中miR-127是改變最為明顯，并且發現宮頸癌因BCL6治療后有下調^［23］。Lee等^［24］報道與正常宮頸上皮相比，宮頸鱗癌中miR-127的表達上調，并與淋巴結轉移有關。但也有人發現與正常宮頸上皮相比，miR-127表達下調，二者結論矛盾。進一步對一些表達差異的miRNA與宮頸癌的淋巴轉移及化療敏感性之間的關系做了進一步的研究，發現在早期浸潤性宮頸癌中，未發現有miRNA與宮頸癌的臨床分期、腫瘤大小及復發相關，但發現miR-127與宮頸癌淋巴結轉移存在一定的相關性，因此推測miR-127可能是浸潤性宮頸癌淋巴轉移的分子標志物，但此結論還需大樣本研究的驗證。

3.4 其它相關miRNA miR-218在HPV16陽性的宮頸癌細胞系中表達明顯下調，高危型HPV16的E6癌基因的表達導致了miR-218的表達下調^［25］。miR-214通過靶向調控基因MEK3和JNK1的mRNA及蛋白水平抑制宮頸癌細胞的增殖，這可能成為宮頸癌治療的潛在靶標^［26］。miR-200和miR-9可被用作判斷宮頸癌預后的指標，其中miR-200可能是通過協助抑制多種控制腫瘤運動的基因來影響宮頸癌細胞的轉移^［27］。miR-146在宮頸癌中的表達與HPV基因表達無關，在HPV感染組織中還下調表達，但證實其有利于宮頸癌的生長^［28］。總之，miRNA在宮頸癌中扮演著癌基因或者抑癌基因的角色，通過癌基因表達上調或者抑癌基因表達下調的方式促進宮頸癌的發生發展。

4 展望

miRNA的表達異常在各種腫瘤中廣泛存在，各種突變或者擴增都易引起miRNA的激活或者失活，而miRNA是通過作用于靶mRNA發揮作用的，因此，miRNA的表達異常則可能會導致其作用的靶mRNA的表達異常，進而可能引起腫瘤的發生。隨著后基因組時代的來臨，探索非編碼序列的生物學意義日益凸現，探索miRNA在腫瘤發生發展中的作用成為當前的研究熱點。目前，miRNA在宮頸癌方面的研究處于初級階段，隨著miRNA表達圖譜的不斷完善和宮頸癌相關的miRNA分子的不斷發現，其功能和作用機制更為明確，使miRNA在宮頸癌的診斷、治療和預后評價具有更大的應用價值。

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（收稿日期：2011-03-04）

（本文編輯：陳丹云）