miR-221 在腫瘤中的研究進展

邢慧慧 劉曉峰 劉長江 孫艾茜

microRNA(miRNA)為一種新型的基因調控因子，它能在轉錄后水平抑制靶基因的表達或蛋白質翻譯，從而參與生物體內多種生理、病理過程的調節，如細胞分化、增殖、凋亡、遷移和侵襲等［1］。Calin 等［2］最早報道了miRNA 的異常表達與癌癥相關，研究表明，miR-221 在多種腫瘤中異常表達，如肝癌、胃癌、乳腺癌、膠質母細胞瘤、前列腺癌等，提示其與腫瘤發生密切相關，這可能會為腫瘤的治療提供新的靶點［2 ～7］。

一、miR-221 的生物學功能

1.miR -221 的成熟過程及作用機制:與其他miRNA 的形成過程相同，編碼miR-221 的基因在核內RNA 聚合酶Ⅱ的作用下轉錄成初級轉錄本(pri -miRNA)，由RNA 酶Ⅲ和接頭蛋白Dorsha 組成的核酸酶復合體剪切pri-miRNA 加工成前體miRNA(pre-miRNA)。pre-miRNAs 被Exportin -5 轉運到細胞質，細胞質中的Dicer 酶將其剪切成19 ～25 個核苷酸的雙鏈miRNA。解旋酶(Helicase)將雙鏈解開后，其中一條鏈與miRNP(miRNA-containing ribonucleoprotein particles)結合形成成熟的miRNA，成熟的miRNA 被引導進入RNA 誘導的沉默復合體(RNA -induced silencing complex，RISC)中，通過與其靶mRNA 結合調控基因表達，另一條互補鏈則被降解。miRNA 負向調控靶基因的表達是目前被普遍認可的作用機制。miRNA 可引導miRNP 識別靶mRNA 的3端非翻譯區(3' -untranslated region，3' - UTR)，若miRNA 與靶mRNA 完全或接近完全互補則可引起靶mRNA 在互補區內的特異性斷裂從引起基因序列的特異性“沉默”。如果是不完全互補，通常結合在mRNA 的3' -UTR 抑制蛋白質的翻譯，近而對基因表達進行調控。miR-221 亦是通過堿基互補配對原則與靶mRNA 結合，從而在轉錄后水平引起靶mRNA的降解或者抑制其翻譯成蛋白質。

2.miR -221 的表達:miR -221 是成簇分布的miRNA，它作為miRNA 家族內的一員，串聯編碼于人、小鼠及大鼠的X 染色體上，在脊椎動物中具有高度的保守性。目前，許多研究已經確定了miR -221的靶基因，如細胞周期蛋白G1(CyclinG1)、細胞周期抑制因子(p27Kip1)、Bcl -2 家族中BH3 -only 亞族的成員之一Bmf 基因，這些靶基因與miR-221 相互作用共同調控腫瘤的生長過程［8～10］。Chou 等［11］報道miR-146b、miR-221、miR-222 的表達水平與甲狀腺癌的腺外侵襲、腫瘤分期等相關，這些異常表達的miRNAs 通過作用于其靶基因，調節與腫瘤發生相關的生物學過程［12］。

二、miR-221 在腫瘤發生中的作用

惡性腫瘤是目前造成人類死亡的主要原因之一，隨著分子生物學和人類基因組學的發展，人們對腫瘤的認識已經達到了一個新的高度，大量研究表明腫瘤的發生發展中伴有miRNA 的異常表達［13］。miRNA的表達具有組織特異性，即特定的腫瘤組織具有各自獨特的miRNA 表達譜。目前研究報道miR -221 可以作為癌基因或抑癌基因參與腫瘤的形成過程。

1.miR-221 作為癌基因參與惡性腫瘤的進展過程:腫瘤中某些miRNA 的表達可誘發或促進腫瘤的發生，具有癌基因的特性，其表達通常表現為上調，此類miRNA 被稱為癌性miRNA。在許多腫瘤中，miR-221 具有癌基因的作用，促進了惡性腫瘤的發生、發展及轉移。大量研究證實miR -221 在原發性肝細胞癌中過表達，但它在肝癌中的功能及作用機制目前尚不清楚。應用RT -PCR 技術，Rong 等［14］檢測了肝癌與癌旁組織中miR -221 的表達，結果發現，miR-221 在肝癌組織中表達明顯增高，將miR -221的抑制劑導入肝癌細胞，發現miR -221 抑制劑能夠通過阻滯細胞G1/S 期進展而抑制細胞增殖、促進細胞凋亡;相反，導入miR -221 的類似物則可以促進肝癌細胞生長。另外，CDKN1C/p57 屬于細胞周期依賴抑制因子(cyclin -dependent kinase inhibitors，CDKIs)家族，CDKN1C/p57 表達下降與肝癌的高侵襲性、低分化、門脈侵犯有關。Fornari 等［15］報道CDKN1C/p57 是miR-221 的靶基因，他們將miR -221轉染肝癌細胞Hep3B，發現CDKN1C/p57 較正常細胞表達降低1.8 倍。相反，將anti -miR -221 轉染SNU449 細胞，則CDKN1C/p57 蛋白水平較正常細胞增高1.3 倍，提示miR -221 與肝癌的惡性程度及進展有關。PTEN 是一種抑癌基因，為人類第10 號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因，Ye 等［16］研究發現，miR-221 通過抑制PTEN 的表達，能夠促進人表皮生長因子-2(human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)陽性的乳腺癌細胞的轉移并增加對曲妥珠單抗(trastuzumab)的耐藥性。

2. miR-221 抑制腫瘤形成:癌基因的活化和過表達是惡性腫瘤發生發展的主要因素。miR -221 不僅能夠促進腫瘤的發生，在某些情況下也可通過抑制相關癌基因的表達從而抑制腫瘤的形成。miR -221抑制腫瘤形成的機制多種多樣，主要包括抑制相關癌基因的表達、抑制腫瘤細胞轉錄活性、阻滯腫瘤細胞周期、誘導腫瘤細胞凋亡。Gordanpour 等［17］對170例前列腺癌切除術后放療的患者進行隨訪，結果發現，在去除17 例失訪的患者中，有54.2 %的患者跨膜絲氨酸蛋白酶2 基因(TMPRSS2):ETS 轉錄因子家族成員相關基因(ERG)融合基因表達陽性，RT -PCR 顯示miR-221 在TMPRSS2:ERG 陽性的患者中表達下調。對隨訪超過5 年的患者，研究者應用RT-PCR 對腫瘤的轉移和復發情況進行了研究，發現miR-221 在55 例轉移或復發患者中的表達水平明顯低于44 例沒有復發轉移的患者，提示前列腺癌的復發轉移與低表達的miR -221 相關。血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)信號通路在腫瘤的發生、發展中起重要作用，可以調節細胞的增殖、凋亡、轉移、侵襲及細胞上皮間質轉化(epithelial - mesenchymal transition，EMT)。Su 等［18］的研究表明，miR -221 在胰腺癌的生長、侵襲及PDGF介導的EMT 中起重要作用，下調miR-221 可以提高其靶基因TRPS1 的表達水平，從而抑制胰腺癌細胞的增殖。

三、miR-221 與腫瘤治療

越來越多的證據表明，耐藥的腫瘤細胞與轉移癌細胞的抗凋亡和侵襲能力具有相似性，腫瘤細胞的耐藥性可能與某些miRNA 功能失調有關。膽管癌細胞對包括吉西他濱在內的多種化療藥具有耐藥性。Okamoto 等［19］利用細胞活力分析實驗證實膽管癌細胞HuCCT1 對吉西他濱的敏感度明顯優于HuH28 細胞，比較這兩種細胞治療組與非治療組的miRNA 表達譜，發現在HuH28 細胞中無差異表達的miRNA，而在HuCCT1 細胞中miR -1260 與miR -1280 表達下調，提示miRNA 參與細胞對吉西他濱的耐藥。應用微陣列(microarray)技術比較這兩種細胞的miRNA表達譜，發現miR -221 在HuH28 細胞中表達降低，過表達miR -221 可以恢復細胞對吉西他濱的敏感度，表明miR-221 與膽管癌細胞HuH28 對吉西他濱的耐藥有關。

Zhang 等［20］利用脂質體將miR -221 的抑制劑導入人結直腸癌細胞Caco2，檢測miR -221、PTEN mRNA 和PTEN 蛋白的表達水平，同時檢測了射線照射后細胞的死亡數目。結果發現，與對照組相比，miR-221 抑制劑組miR - 221 的表達明顯下降，PTEN 蛋白的表達增高，并且照射后的細胞死亡數目明顯增加，表明miR -221 的抑制劑可以通過上調PTEN 的表達增強結直腸癌對放射的敏感度。Zhao等［21］應用RT-PCR 證實了miR-221 在骨肉瘤細胞系中的表達下調，因此，將miR -221 的類似物及抑制劑分別轉染入骨肉瘤細胞SOSP -9607 和MG63中，結果發現，下調miR -221 的表達能夠促進細胞增殖、減少細胞凋亡并增加對順鉑的耐藥性，進一步他們用熒光酶素報告分析及Western blot 法證實了PTEN 是miR-221 的靶基因，與miR-221 表達呈負相關。缺乏3' -UTR 的PTEN cDNA 或者磷脂酰肌醇3 -激酶的抑制劑LY294002 可以消除miR -221誘導的順鉑耐藥，因此，miR-221 可以作為骨肉瘤治療的一個新型靶標。

四、展 望

miRNA 作為內源性低分子RNA，可以通過多種機制參與生物體內的生物學過程。目前，有關miRNA 功能的研究已成為科學研究領域中的前沿問題，miRNA 與腫瘤發生發展的關系及其潛在的診斷及治療價值越來越受到人們的重視，已有研究報道miRNA 與miRNA 靶位點的多態性可作為腫瘤診斷及預后指標。研究顯示miR -221 已經作為異常表達的miRNA 出現在許多惡性腫瘤中，然而，miR -221 是否可以通過正負反饋機制調控自身的表達，是否可以通過調控其他各種類型的非編碼RNA(如長鏈非編碼RNA)從而間接調控某些基因的表達等方面還研究甚少。因此，通過深入研究腫瘤中miR -221 分子的調控機制及其功能靶點，有望為腫瘤的防治提供新的思路。

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