腫瘤靶向治療藥物微小核糖核酸的應用前景

蘇兆林 高懷秀 朱杰高

腫瘤靶向治療藥物微小核糖核酸的應用前景

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近年來，對于腫瘤細胞信號通路的研究有了很大進展，但是藥物治療腫瘤的現狀仍不樂觀。微小核糖核酸（miRNA）在腫瘤組織中的發現在臨床中有了新進展，研究表明miRNA在腫瘤的發生發展過程中發揮著關鍵作用，隨著腫瘤基因靶點的不斷確認，miRNA可能會成為一種新的靶向治療藥物。

miRNA；腫瘤；轉運系統；基因調控

細胞信號轉導通路的異常或紊亂，會直接或者間接導致腫瘤的發生。在人體內，細胞信號轉導通路較為復雜，相互聯系，構成極為復雜的信號通路網，并且調控機制極其精細。目前，對腫瘤細胞信號通路的研究已有很大進展，但信號通路切斷不完全、抗癌藥物耐藥性以及不良反應等，使藥物治療腫瘤的現狀并不樂觀。研究發現，微小核糖核酸（miRNA）參與了腫瘤發生發展的所有過程，有抑癌作用，和目前的抗腫瘤藥物相比，miRNA對致癌因子引起癌基因表達的改變具有較高的敏感性，能徹底抑制癌基因的表達，隨著癌基因靶點的不斷確認，miRNA治療腫瘤將進入一個新階段[1]。

1 miRNA的特點

miRNA是近年新發現的一類內源性非編碼核糖核酸（RNA），是人類基因組表達的主要調節點之一。在許多疾病中，RNA的表達和功能發生了改變，使其成為首選的藥物作用靶點[2]。尤其是在癌癥中，某些特定的miRNA是癌基因表達的抑制劑，符合作為治療藥物的要求。迄今已知的人類miRNA約1 400種，這不僅極大地增加了新型藥物的作用靶點，同時為臨床開創新的治療模式提供了條件。

miRNA是由22核苷酸組成的單鏈RNA，在細胞質中，可以與攜帶互補序列的信使RNA配對，抑制特定基因的表達。miRNA可與多種信使RNA不完全配對，因此能調節多個基因的表達。癌癥是一種基因異型改變的疾病，單一基因靶點治療往往不能成功[3]，但是miRNA可針對多個基因靶點起到一定的治療作用，有希望治愈癌癥。

2 miRNA的傳遞載體

如何在保證miRNA完整的前提下將其導入到靶向組織，是目前需要解決的問題[4]。較成熟的傳遞載體可分為病毒載體和非病毒載體兩種[5]。病毒載體雖然轉載率高，但對腫瘤的特異性低，并且殘余在體內的病毒載體可刺激機體產生相應的免疫反應，引起機體的基因重組或細胞基因變異[6]。非病毒載體包括陽離子脂質體和納米粒子復合體。其中陽離子脂質體制備相對簡單，能含大量核酸分子，同時轉染各種類型的細胞，用途較為廣泛。雖然其能夠避免引起免疫反應，但對腫瘤細胞同樣缺乏特異性，并且轉染率較病毒載體低。納米粒子復合體是一種新的腫瘤細胞基因治療系統，具有配體導向的腫瘤特異性，有良好的傳遞效率和特異性，對miRNA的靶向傳遞有重要意義，目前人體試驗已取得一定進展。

3 miRNA對腫瘤的作用

2002年首次在慢性B淋巴細胞白血病患者中證實miRNA具有抑癌作用[7]，也在套細胞淋巴瘤、多發性骨髓瘤和胰腺癌患者中得到同樣結論。Cimmino等[8]研究發現，在造血細胞中miR-15a和miR- 16-1缺失或下調，B淋巴細胞瘤的基因表達升高，最終導致白血病和淋巴瘤的發生。隨后對乳腺癌的研究中發現，miR-126功能恢復后可抑制腫瘤的增殖，同時發現miR-335具有抑制腫瘤細胞侵襲的功能[9]。這些發現豐富了對miRNA功能的認識，為miRNA治療癌癥的研究奠定了基礎。隨后研究發現，miR-34家族與 p53腫瘤抑制基因存在協同作用，這一發現為miRNA能夠抑制腫瘤增殖提供了有力的證據。

部分miRNA的表達增加會導致腫瘤的發生。在成神經細胞瘤、乳腺癌、結腸癌和肺癌中，miR-21的表達增加，在惡性膠質瘤細胞中，miR-21排除后，能導致半胱天冬酶介導的細胞凋亡[10]。Si等[11]在乳腺癌的研究中，也發現類似現象，與正常乳腺組織比較，乳腺癌組織中miR-21高水平表達，拮抗miR-21后，由miR-21介導的細胞生長受到抑制，細胞凋亡有所增加。這些證據充分證明了miRNA和細胞增殖密切相關。

此外，除了在抑癌和致癌方面的作用外，miRNA與腫瘤的遷徙和轉移也存在關聯性。研究發現，miRNA-10a在轉移性乳腺癌患者中高表達；在未發生轉移的乳腺癌細胞中，隨著miRNA-10a表達升高，腫瘤細胞的侵襲性及轉移能力相應提高。

miRNA與腫瘤的發生、發展及轉移有相關性，在一些腫瘤中，miRNA起到了癌基因的作用；而在其他腫瘤中，miRNA卻扮演著抑癌基因的角色，因此對miRNA的定位要考慮其在腫瘤細胞中的作用。在未來，miRNA的一些潛在生物學功能將逐漸被開發。miRNA的作用靶點不可能是單一的，可調節多個靶向信使 RNA的轉錄過程，此調節過程非常復雜，需要進一步研究。

4 miRNA治療尚存在的問題

miRNA具有良好的臨床應用前景，但仍存在一些亟待解決的問題。首先要克服miRNA的生物化學不穩定性，未修飾的miRNA容易被細胞及血清的核苷酸分解，通過載體可在一定程度上克服這些問題，但即使載體經過了化學修飾，仍會產生不良反應。其次，要進一步提高miRNA對靶基因的特異性，miRNA對靶目標識別具有堿基序列特異性，使靶基因沉默只需miRNA與其靶基因編碼的信使RNA部分互補即可，因此要提高miRNA對靶基因的特異性識別，需在蛋白質組學研究基礎上，通過大規模篩選，提取識別高度特異信使 RNA的miRNA分子，達到對腫瘤的特異性識別，從而避免發生可能存在的骨髓抑制和免疫反應。目前miRNA治療靶基因的范圍有限，因此在設計miRNA時，應優化miRNA對靶基因的選擇，增加miRNA對靶基因的識別特異性。研究發現，miRNA分子介導的基因敲除治療過程中，會并發神經病變，如老年癡呆癥的出現。基于miRNA治療的不良反應，運用miRNA分子治療癌癥時，需做進一步評估。

5 展望

miRNA從發現到治療功能的開發，僅僅用了10年時間，這種快速發展反映了miRNA在癌癥治療中的巨大潛力，但如何將這種潛力轉化為具有穩定作用的藥物仍然需要進一步克服困難，直面挑戰。隨著載體導入技術的進一步成熟，在臨床應用中完善以及新的載體導入技術的不斷涌現，miRNA治療必將為癌癥患者帶來新的希望。

[1] Bader AG,Brown D,Stoudemire J,et al.Developing therapeutic microRNAs for cancer[J].Gene Ther,2011,18(12):1121-1126.

[2] Esquela-Kerscher A,Slack FJ.Oncomirs - microRNAs with a role in cancer[J].Nat Rev Cancer,2006,6(4):259-269.

[3] Parsons DW,Jones S,Zhang X,et al.An integrated genomic analysis of human glioblastoma multiforme[J].Science,2008,321(5897): 1807-1812.

[4] Kaasgaard T,Andresen TL.Liposomal cancer therapy: exploiting tumor characteristics[J].Expert Opin Drug Deliv,2010,7(2):225-243.

[5] Kota JR,Chivukula RR,O'Donnell KA,et al.Therapeutic microRNA delivery suppresses tumorigenesis in a murine liver cancer model[J]. Cell,2009,137(6):1005-1017.

[6] Gao Y,Liu XL,Li XR.Research progress on siRNA delivery with nonviral carriers[J].Int J Nanomedicine,2011(6):1017-1025.

[7] Calin GA,Dumitru CD,Shimizu M,et al.Frequent deletions and down-regulation of micro- RNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia[J].Proc Natl Acad Sci USA,2002, 99(24):15524-15529.

[8] Cimmino A,Calin GA,Fabbri M,et al.miR-15 and miR-16 induce apoptosis by targeting BCL2[J].Proc Natl Acad Sci USA,2005, 102(39):13944-13949.

[9] Tavazoie SF,Alarcón C,Oskarsson T,et al.Endogenous human microRNAs that suppress breast cancer metastasis[J].Nature,2008, 451(7175):147-152.

[10] Chan JA,Krichevsky AM,Kosik KS.MicroRNA-21 is an antiapoptotic factor in human glioblastoma cells[J].Cancer Res,2005, 65(14):6029-6033.

[11] Si ML,Zhu S,Wu H,et al.miR-21-mediated tumor growth[J]. Oncogene,2007,26(19):2799-2803.

R979.1

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