miRNA與惡性腫瘤關系研究進展

楊士勇 綜述 江曉春 審校

（皖南醫學院附屬弋磯山醫院，安徽 蕪湖241000）

微RNA（microRNA或miRNA），作為新發現的基因表達調控因子，由基因組DNA編碼，在RNA聚合酶II作用下被轉錄，在RNA誘導的沉默復合體（RNA－induced silencing complex，RISC）下靶向結合mRNA，進而降解RNA或阻遏轉錄后翻譯功能。近年來眾多研究表明miRNA與腫瘤的發生、發展密切相關。隨著miRNA與腫瘤關系進一步深入研究，miRNA在腫瘤的診斷與基因治療方面的應用也成為當前研究的熱點。

1 miRNA

1.1 miRNA的發現和命名

繼第1個階段性調控胚胎后期發育的基因lin－4在秀麗隱桿線蟲發育過程中被發現，隨后在線蟲中找到了第2個調控時序性發育的基因let－7。除lin－4和let－7外，其他miRNAs統一用miRNA－＃表示（＃為阿拉伯數字代表其被克隆的先后順序）。2001年在Science雜志的一篇文章中“microRNA”一詞第一次出現。隨著進一步深入研究將會有更多的miRNA逐漸被發現。

1.2 miRNA的特征及生物學作用

miRNA表達情況明顯異常與其本身特征有關。miRNA是一類約22nt長度的獨立轉錄產物，至少80%的miRNA長度在21～23nt之間，其3＇－端有1～2個堿基；不具有開放的閱讀框架（ORF）和蛋白質編碼基因的功能，但有其內源性表達轉錄本與其靶位點配對；由Dicer酶加工而成，二級結構的前體miRNA 5＇端為磷酸基團，3＇端為羥基，這使它有獨特的降解功能；有特定的作用位點，定位于能潛在編碼其前體發夾結構的蛋白質非編碼區域。

miRNA的多樣性與保守性決定了其在生理、生化功能上的重要性與普遍性。在生物發育過程中，miRNA在調控基因表達方面尤為重要：通過結合到靶mRNA 3＇端非編碼翻譯區與其不完全互補配對而阻斷該基因翻譯過程，從而影響蛋白表達水平，不影響mRNA的穩定性；類似siRNA作用，結合到靶上并降解靶mRNA，從而在多種生物學過程中發揮功能。由于miRNA調控作用至關重要，其失調控可能導致一系列疾病的發生，特別是惡性腫瘤的形成。

2 miRNA與惡性腫瘤

惡性腫瘤是多基因異常疾病，通過激活原癌基因表達或抑癌基因突變缺失從而使細胞逃避正常生長調控機制，自主進行無限增殖和侵襲，出現惡性表型致生物體致病。隨miRNA在腫瘤中作用機制研究的不斷深入，發現其與腫瘤一系列進展密切相關。某些miRNA在腫瘤中特異高表達，其升高可以刺激腫瘤增殖、血管生成、侵襲轉移等，則這些miRNA扮演了癌基因角色。在miRNA的生成過程中通過抑制Drosha降低miRNA生成，發現某些腫瘤的惡性程度降低。這些miRNA扮演了抑癌基因角色。隨后研究發現miRNA與造血腫瘤、胰腺癌、乳腺癌、肺癌、前列腺、胃癌、宮頸癌、膠質瘤的蛋白質編碼基因過程關系密切。某些miRNA可能改變了一些疾病發生、發展過程，且與腫瘤細胞的來源無關。下面就列舉一些miRNA作用比較有代表性的例子。

2.1 造血腫瘤

首個被發現的腫瘤抑制基因miRNA是在慢性淋巴白血病的患者的B細胞中，約40%慢性淋巴白血病患者的染色體13q14有缺失，該缺失位點上miRNA－15a和miRNA－16－1的基因表達缺失或下調［1］。隨后的研究表明miRNA－15a和miRNA－16－1的缺失導致Bcl－2的過度表達，抑制細胞凋亡。由此推測有抑癌基因作用的miRNA轉錄、轉運等一系列環節的缺失，都可導致不正常的基因調控而誘發腫瘤的發生。

2.2 胰腺癌

在胰腺癌鑒別出的29種miRNA的表達中，miRNA－148a、miRNA－34a和miRNA－34b／c啟動子甲基化導致表達異常，引起細胞癌變［2］。應用熒光原位雜交技術對胰腺癌標本中miRNA檢測，胰腺癌miRNA－10b、miRNA－21和miRNA－155較正常組織和慢性胰腺炎顯著高表達，這些可作為胰腺癌的診斷指標［3］。在21個胰腺癌細胞系miRNA表達譜研究中發現，miRNA－200家族和miRNA－17－92簇、miRNA－27a、miRNA－10b、miRNA－21、miRNA－132、miRNA－212、miRNA－17－5a［4］在 胰 腺癌中過表達，促進細胞增殖，參與腫瘤的侵襲轉移。通過轉染它們可增加細胞增殖，反之用拮抗劑降低其表達可有效阻斷胰腺癌細胞侵襲轉移。在胰腺癌中表達受到抑制的miRNA通常是作為抑癌基因發揮阻斷細胞腫瘤生長的功能。增強miRNA－96或者過表達miRNA－148a可分別靶向抑制KRas基因表達［5］和靶向通過CDC25B［6］發揮作用來抑制胰腺癌細胞生長和增殖。這些表明在胰腺癌中不同的miRNA表達不同，其作用也不同，未來需進一步研究來解釋這些作用機制。

2.3 肺癌

近年來的研究表明與肺組織相關的miRNAs約有40余種，而在肺癌中基因表達差異最顯著的6種miRNA是miRNA－99b、miRNA－102、miRNA－203、miRNA－202、RNA－204和premiRNA－205，這些miRNAs通過對其相應的靶基因的影響來誘導細胞的凋亡抑制癌基因的表達或影響細胞周期來抑制肺癌細胞增殖。國內學者［7］采用RTPCR和免疫組化方法檢測研究癌組織和癌旁組織肺癌患者，發現miRNA－34a對肺癌具有調節作用，可能通過與C－myc的結合而發揮調節作用。Xing L等［8］采用RT－PCR對6個miRNA檢測并聯合miRNA－205／210／708診斷肺鱗癌的敏感度和特異度分別為76%、96%。聯合miRNA－21／486／375／200b，在診斷肺腺癌時敏感度和特異度分別為80.6%、91.7%［9］。這些miRNAs為診斷惡性腫瘤開辟了嶄新途徑。

2.4 前列腺癌

Porkka KP［10］等的研究發現在前列腺癌中miRNA－23的表達下調或缺失。另外miRNA－15a／miRNA16在85%的前列腺癌腫組織中表達也下調或缺失，它們通常在轉錄后水平調控BCL2、CCND1和WNT3A的表達，激活AKT、MAPK信號通路可使細胞周期紊亂和過度增殖、促進癌癥的發生。而Walterin KK等［11］在前列腺癌和腫瘤移植模型中對雄激素應答的55個miRNAs的研究發現miR－141的表達上調。Brase JC等［12］亦驗證了miR－141和miR－375在前列腺癌血液中增高。在前列腺癌中上調和沉默miRNAs表達 中，miRNA－221／222、miRNA－21、miRNA－125b以及miRNA－296在前列腺癌中高表達或上調，而miRNA－101、miRNA－146a、miRNA－126A、miRNA－34簇和miRNA－200家族在前列腺癌中低表達或缺失和沉默。

2.5 乳腺癌

采用基因芯片技術，Iorio MV等［13］在研究正常乳腺組織與乳腺癌的數種miRNA的表達譜中發現miRNA－125b、miRNA－145、miRNA－21、miRNA－155在乳腺癌癥中表達明顯減少，這些miRNA的表達和特異的乳腺癌病理學特征密切相關，如血管浸潤、分期、雌激素和孕激素受體表達水平以及增殖指數。Radojicic J等［14］應用RT－PCR方法，檢測9種miRNAs在乳腺癌組織及其癌旁組織中 的 表 達 差異發 現miRNA－21、miRNA－210、miRNA－221表達上調，miRNA－10b、miRNA－145、miRNA－122a、miRNA－205表達下調。這些miRNAs大部分目前研究尚未有明確的靶基因以及確切的特異的機制通路，其如何參與基因信號傳導途徑來影響腫瘤的進展尚需進一步研究。

2.6 胃癌

在癌旁組織和胃癌組織中，有些miRNA上調，有些則下調，Ueda T等［15］進一步對353個胃粘膜標本研究顯示miRNA－160對胃癌組織與相應癌旁組織中，22個miRNAs在癌組織表達明顯升高，13個miRNAs在癌旁組織中表達顯著下降。同時還發現在不同病理類型的胃癌組織中miR－NAs表達也存在差異，miRNA－100等在彌漫性胃癌中高表達，miRNA－373等miRNAs在腸型胃癌中高表達。另一項研究［16］發現胃癌中miRNA－218表達下調對Robol蛋白的靶向抑制作用減弱，通過一系列通路作用，最終促進胃癌細胞的浸潤和轉移。

2.7 宮頸癌

一項宮頸癌miRNA芯片分析研究表明：miRNA－146a等 上 調 表 達，miRNA－143、miRNA－145等下調。功能分析表明，miRNA－143、miRNA－145具有抑制細胞增殖作用，miRNA－146a具有促進細胞增殖效應。在宮頸上皮細胞惡性轉化過程中miRNA－199a明顯上調，然而另有研究卻發現miRNA－199a在宮頸癌組織表達下調，分析其原因：除了miRNA－199a－Brm［17］的雙負反饋調節外，不同內參也導致不同結果：選擇Let－7a為內參表達上調，選擇U6為內參表達下調。miRNA－199a在宮頸癌組織中表達上調因素錯綜復雜，特異的機制尚未明確，但其在宮頸癌組織表達下調可能是Drosha或miRNA－199a前體轉錄本表達下降引起。miRNA在腫瘤中的差異性表達不但是宮頸癌的重要標志，還可輔助指示腫瘤的分化程度。

2.8 膠質瘤

多個研究證實miRNA－221／222在膠質瘤細胞表達水平明顯上調。Zhang C等［18］敲除膠質瘤細胞株U251中miRNA－221／222后，IFN－a表達增加，STAT1和STAT2蛋白的表達量和磷酸化程度均上升，從而抑制腫瘤細胞生長和促進細胞凋亡。魏厚祿等［19］研究膠質瘤細胞被X線照射后，miRNA－221／222表達量增加，膠質瘤SF與細胞中miRNA－22l／222表達呈正相關，下調miRNA－221／222可能提高患者的治療效果，延長生存期。Papagiannakopoulos等［20］研究發現miRNA－21作用p53通路的p53、TP73L（TAp63）的激活輔助因子JMY、TOPORS、HNRPK、TP53BP2等；同時作用于TGF－β通路中的TGFBR2、TGFBR3、DAXX等，過表達的miRNA－21使這些信號轉導通路無法發揮對腫瘤的抑制功能，從而促進膠質瘤發生。Zhi F等［21］在84例膠質瘤miRNA表達譜檢測和分析時，也發現miRNA－21表達水平高低與生存期有很大關系。miRNA－21可能通過下調MMP抑制劑如PECK和TIMP3，激活MMP提高癌細胞的侵襲性，miRNA－21的表達失調促進膠質瘤的惡性，用它可判斷患者的預后。

3 前景與展望

隨著miRNA研究的興起和深入研究，以及在檢測腫瘤特異性miRNA各種不同研究方法和新技術、新科技的應用，為人類腫瘤治療提供了新的方向和嶄新手段。某些miRNA在不同腫瘤表達的差異性，可作為某些腫瘤診斷性、特異性的標志物，從而提高腫瘤的診斷和治療。某些miRNA表達的減少、缺失和增加可能與調節細胞增殖、分化和凋亡直接相關，與腫瘤的發展直密切相關。我們可人為的調節或激活或剔除miRNA表達來阻止腫瘤形成過程達到預防腫瘤發生的目的。但是，由于每種腫瘤中的miRNA表達譜眾多，如何尋找出某個腫瘤差異性明顯的特異性miRNA有待進一步研究。針對某個腫瘤采取何種最績優的檢測方法和應用最簡單、最有效的技術，有待進一步研究。以及利用最新的技術在疾病發生發展的哪些關鍵環節中加以干預和治療，更期待我們深入研究。總之，隨著這些問題的解決，miRNA將成為腫瘤診斷、疾病預防、生物治療的新亮點、突破口、新思路，有著無限的應用前景和不可低估的社會和經濟效益。

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