腫瘤干細胞與microRNA的關系

葛 雯

（上海市徐匯區中心醫院檢驗科，上海 200031）

腫瘤干細胞與microRNA的關系

葛 雯

（上海市徐匯區中心醫院檢驗科，上海 200031）

腫瘤干細胞是腫瘤組織中具有自我更新和多項分化潛能，可形成新的腫瘤細胞，具有放化療抵抗性。MircoRNA是一類長約21～25個核苷酸組成的內源性非編碼單鏈RNA分子。在細胞中起到轉錄后調控作用。研究表明MircoRNA同樣參與腫瘤干細胞的自我更新過程，其與腫瘤干細胞的關系，成為腫瘤干細胞研究的一個重要方面。

腫瘤；干細胞；微小RNA

隨著干細胞理論在腫瘤研究中的廣泛應用，人們逐漸認識到在絕大多數癌癥中，腫瘤細胞很可能起源于腫瘤干細胞。近年研究發現腫瘤組織中存在著少數具有干細胞性質的細胞群即腫瘤干細胞，這類細胞具有自我更新和多向分化潛能，也可形成新腫瘤[1]。這些腫瘤干細胞表現出對化療和放療的高度抵抗，是腫瘤發生發展惡化的關鍵。微小RNA（mircoRNA，miRNA）是一類長約21～25個核苷酸組成的內源性非編碼單鏈RNA分子。自1993年首次從秀麗隱桿線蟲中發現，至今已經識別的人類miRNA達900多種[2-3]。現已有研究表明miRNA與腫瘤干細胞的自我更新有關。關于miRNA與腫瘤間關系及對腫瘤的作用近年來已成為腫瘤治療的新熱點。本綜述旨在對于近年來二者研究及關系的進行歸納和總結。

1 腫瘤干細胞及其生物學特性

經對惡性腫瘤組織中腫瘤細胞的研究發現并不是所有腫瘤細胞都具有惡變得特征，而發現只有很少量的具有不斷自我更新和分化的能力的腫瘤細胞在惡性腫瘤的發展進程中起著腫瘤干細胞的作用，這些腫瘤干細胞不僅可以維持惡性腫瘤組織的生長和轉移，而且這腫瘤干細胞因環境因素還可分化為各種的非腫瘤細胞和腫瘤細胞[4]。

腫瘤干細胞生物學特性有[5]：①無限的自我更新能力；②高致瘤性；③強耐藥性；④特殊的生長微環境；⑤異質性；⑥特殊的細胞因子；⑦具有廣闊的分化潛能。

2 腫瘤干細胞的研究現狀

近年來有越來越多的腫瘤干細胞被分離確定出來。各國的研究方向更加側重于腫瘤干細胞表面標志物的研究和確定。現已有子宮內膜癌，宮頸癌，鼻咽癌，食管癌，胃癌，結直腸癌，霍奇金淋巴瘤，視網膜母細胞瘤，非小細胞肺癌，惡性黑色素瘤，骨肉瘤，垂體腺瘤的等[6-11]，近年來很多研究對腫瘤干細胞表面標志物的研究發現都無明確的定論[12]，但不管如何這些都為今后以腫瘤干細胞作為腫瘤靶向治療的研究提供了實驗和理論依據。

3 腫瘤干細胞的臨床意義

3.1 腫瘤干細胞在腫瘤診斷及預后中的意義：國內外的研究提示多種腫瘤患者臨床預后與腫瘤干細胞相關[12]。也闡明了如果腫瘤干細胞在腫瘤細胞中占有的比例越高，提示患者的治療預后可能更差。這些都為我們提示腫瘤的診斷及預后評價中腫瘤干細胞是一重要的指標。

3.2 腫瘤干細胞在腫瘤治療中的意義：腫瘤干細胞是腫瘤細胞生長和轉移的關鍵根源，因此可以采用特異性或非特異性殺傷腫瘤干細胞可能是將來作為腫瘤治療的主要措施和方案。對于腫瘤干細胞調節主要集中于以下幾個方面：①調節腫瘤干細胞微環境可抑制腫瘤干細胞的自我更新[13]；②逆轉腫瘤干細胞對放化療抵抗的特性[14]；③靶向作用于腫瘤干細胞的特異性分子標志及信號通路促進分化療法[12]；④特異性免疫治療等腫瘤干細胞。先采用在體外進行大量擴增的腫瘤特異性效應細胞，然后再將這些細胞輸給患者，達到殺傷腫瘤細胞，此法是目前較為常用的腫瘤生物治療手段。

4 MircoRNA的生物合成

最早發現的約22nt的MircoRNA，是秀麗新小桿線蟲中控制發育時序的基因，并不編碼蛋白質[14]。隨后在秀蟲、果蠅、人的細胞中克隆出了類似的微小RNA（miRNA）。miRNA經RNA多聚酶作用，轉錄為pri-mircroRNA， pri-mircoRNA 經RNA結合蛋白DGCR8復合物裂解產生pre-microRNA。pri-mircoRNA經exportin5-RanGTP系統由核內轉入胞質。繼之，RNaseIII將其裂解，產生22個左右核苷酸雙鏈，其中的一個鏈被釋出并降解；另一個鏈成熟并結合Argonaute及其他蛋白質，形成miPap復合體，繼而復合體可抑制靶mRNA[15]。

miRNA介導的翻譯抑制的機制還不是很清楚，其可能的機制為：①miRNA可能短暫的結合和修飾靶mRNA；②miRNA與靶位點穩定結合，共同參與翻譯抑制；③miRNA和其靶mRNA穩定結合后進而激活翻譯抑制因子從而引起翻譯抑制[16-17]。

5 miRNA與腫瘤的關系

近年發現miRNA與腫瘤的發生和發展有著密切的關系。與正常組織相比，腫瘤組織中miRNA的表達譜發生明顯的變化，并且miRNA與傳統的抑癌基因和原癌基因相互作用，在腫瘤的發生和發展中扮演著“雙重身份”，因為每一種miRNA都調控著多種mRNA的翻譯，而后者可翻譯得到具有致癌或抑癌作用的蛋白。

6 miRNA與腫瘤干細胞的關系

6.1 miRNA影響腫瘤干細胞運動與侵襲：研究表明，特異的miRNA參與了腫瘤干細胞表型的維持作用，以及參與維持腫瘤細胞的侵襲和轉移，因此說miRNA 介導的細胞各通路是細胞干細胞化的基礎[18]。另外，大量特異的miRNAs存在于胚胎干細胞中，這些miRNA除了參與基因調節外，他們還受到自我更新和多潛能性轉錄因子的控制外，這些胚胎干細胞中一些較為重要的miRNAs也參與了腫瘤細胞的周期調控以及與腫瘤的發生、發展有關。有研究提出let-7（體細胞中高度表達的一類miRNA是一種腫瘤抑制劑）在乳腺癌的腫瘤干細胞中，這let-7 的表達量下降較為顯著，若將這些類細胞移植入裸鼠體內可發現其具有促進體內腫瘤的形成和轉移能力[19]。另外研究發現miR-206也參與了干細胞化的作用，miR-206與乳腺癌腫瘤的轉移和復發呈負相關[20]。而有趣的是研究發現miRNA-101具有促進細胞干細胞化和轉移，其這作用則是通過抑制EZH2的表達而實現的，因此，miR-101不僅可調控腫瘤細胞的增殖，還可調控腫瘤細胞的轉移和侵襲能力，呈現其具有雙重的作用[21]。miR-101則在某些腫瘤中呈現低表達的情況，如乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌、結腸癌和肺癌，而且研究發現在胰腺癌的轉移灶中miR-101是不表達的[22]。

6.2 miRNA對腫瘤干細胞的自我更新機制的影響：miRNA在調控干細胞的自我更新過程中有一定作用。miRNA控制編碼蛋白基因的表達，是決定繼續增殖或停止分裂，分化影響細胞命運，使細胞周期中G1-S起調定點的必要因子。腫瘤干細胞具有干細胞特性，所以miRNA同樣也能調節腫瘤干細胞的增殖與分化間的平衡。可能的機制如下：

6.2.1 直接調節相關靶基因作用于腫瘤干細胞的自我更新：有研究發現，用反義的寡聚核苷酸引物可抑制let-7作用，發現增體外腫瘤起始細胞的自我更新能力[19]。

6.2.2 通過信號途徑參與調節腫瘤干細胞自我更新：調控腫瘤干細胞自我更新主要包括有Wnt、Notch、Hedgehog等信號轉導通路，miRNA可能通過調控這些信號途徑對腫瘤干細胞的自我更新進行干預。①影響Wnt信號途徑：研究證實miR-204的表達水平與Bcl-2蛋白的表達水平負相關，并且是通過轉錄后水平靶向調控Bcl-2，通過對Bcl-2的抑制作用從而誘導了白血病細胞的凋亡。其在膽管細胞癌細胞系中下調可引起Wnt3a的上調。Wnt3a可誘導腫瘤細胞的增殖性和侵襲性，故miR-204在Bcl-2和Wnt信號通路中都起重要的作用，對調控腫瘤干細胞的自我更新能力很重要。②影響Notch信號途徑：研究發現miR-199b-5p（具有抑癌作用）在腫瘤轉移的中其表達很低甚至丟失。如在成纖維神經瘤細胞中miR-199b-5p則通過下調Notch信號途徑中的HESl（轉錄因子）的表達從而達到降低成纖維神經瘤細胞自我更新的能力。過表達的miR-199b-5p則通過阻斷Notch信號通路而減少成纖維神經瘤干細胞類（CDl33+）的亞群細胞。③影響Hedgehog信號途徑：研究顯示在胰腺癌組織中miR-223呈高表達趨勢，可能與胰腺癌發生發展中起到一定行作用。Hedgehog通路核心成員之一的SUFU（抑癌基因），SUFU在哺乳動物中是Hedgehog通路的主要負調控因子，其位于胞質或胞核內，SUFU直接作用于GLI的過程而調節Hedgehog通路，這一調節則不通過PTCH和Smo。在對胰腺癌組織標本中的SUFU、GLI1 mRNA、miR-223的表達檢測發現，在胰腺癌癌旁組織中miR-223的相對表達量與GLI1的相對表達量呈正相關，由此提示在胰腺癌的發生中，miR-223與GLI1二者間起協同作用。

7 總 結

腫瘤干細胞與分化的腫瘤細胞不同，對放化療治療具有抗性，因此，在放化療治療之后雖然可殺死大部分的腫瘤細胞，但不可避免地遺留下一些致瘤性較強的腫瘤干細胞，而這部分細胞恰恰是日后成為腫瘤復發轉移的罪魁禍首。也提示我們腫瘤靶向治療可以從針對腫瘤干細胞的治療作為一個切入點。

微小RNA使細胞中重要好的調控因子，研究已證實其與腫瘤干細胞及腫瘤的形成和進展均具有重要作用，而且微小RNA的表達異常是腫瘤干細胞中促進腫瘤發生、發展及轉移的重要機制之一。對維持干細胞的數量和特征方面起到關鍵性的作用。

本文探討了微小RNA對腫瘤干細胞自我更新，轉移等調控機制。理解這些機制對于靶向消滅腫瘤干細胞。最終根除腫瘤具有深遠的意義。

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