MicroRNAs與前列腺癌的研究進展

成少平，潘暉（長江大學臨床醫學院 荊州市第一人民醫院泌尿外科，湖北 荊州 434000）

近年來隨著microRNAs（miRNAs）的發現，為基因的表達和功能的調節提供了一個新的途徑。miRNAs是一種內源性非編碼的、大小為22nt的單鏈小分子RNA，通常在轉錄后水平調控基因表達。許多研究顯示，miRNAs在細胞的增殖、凋亡、分化、個體發育以及腫瘤的發生和發展等方面有很重要的作用［1］。miRNAs可以作為一種理想的生物標志物，對腫瘤的診斷、治療及預后進行評估。單個的miRNA可以作為腫瘤抑制因子或致癌因子。miRNAs的上調或下調與腫瘤的臨床或病理指標相關，這在肺癌、肝細胞癌和乳腺癌中得到了證實［2～4］。

在西方發達國家，前列腺癌是男性患者中最為常見的惡性腫瘤，是繼肺癌之后病死率處于第二位的腫瘤。臨床上前列腺癌被診斷為：早期局限性和晚期前列腺癌［5］。由于前列腺癌的異質性，找到一種疾病特異性的分子標志物來評估前列腺癌的進展和轉移顯得尤為重要。隨著miRNAs在前列腺癌的診斷、治療和預后方面的研究的開展，miRNAs也許可以成為前列腺癌診斷治療的重要工具。

1 miRNAs在前列腺癌組織中的研究

一些分子學的改變，如染色體的不穩定、表觀遺傳沉默、抑癌基因的改變和一些蛋白的表達與前列腺癌的發生相關［6］。此外，磷酸酶和張力蛋白同源物的缺失和失活的CD9促進前列腺癌的進展。雄激素受體信號在激素非依賴性前列腺癌的進展中很重要。有趣的是，miRNAs在這些癌癥發展的具體過程中扮演著重要的角色。在前列腺癌中，30%的表觀遺傳沉默區，包含有miRNA基因位點［7］。啟動子區的DNA甲基化和P53基因的突變導致了miRNA的下調［8］。此外，Xu等［9］發現pre－miR－146a在前列腺組織中的功能多態性影響了miR－146a的數量，與前列腺癌的發生風險有關。

檢測miRNA在不同組織中的表達，說明其具有較高的表達量并且比mRNA更有預測性。在一定程度上可以根據miRNA的表達，對于來源不明的低分化腫瘤進行分類。然而，一些miRNA在不同的有關前列腺癌的實驗中出現相反的表達，說明研究結果仍然存在爭議。事實上，一些研究表明miRNA在腫瘤中廣泛下調，這與miRNA在腫瘤的終末分化，以及腫瘤的退行性改變的趨勢相一致。另一些研究如Volinia等［10］則發現與腫瘤相關的miRNA明顯高表達。通過對比由363個實性腫瘤和177個正常組織中抽提的總RNA，證實在腫瘤中miRNA明顯上調。特別是在前列腺癌中39個miRNA上調，6個下調；這結果和Ambs等［11］的實驗結果部分吻合，他通過對60個前列腺癌的病理標本及16個癌旁組織進行顯微切割并進行分析。兩個實驗都發現了一些上調的基因例如miR－32、miR－26a、miR－196a、miR－181a、miR－25、miR－93、miR－92、let7i和下調的基因 miR－218、miR－128。而且 Ambs也鑒定一些與前列腺癌的局部擴散有關的miRNA，包括miR101、miR－30c和miR－195，這也和Volinia的實驗結果相同，這些在前列腺癌中高表達的miRNA通過計算研究，對比三個不同的基因表達數據，證實了一些miRNA在前列腺癌中的靶基因。

而其他研究小組卻發現不同的結果。Porkka等［12］研究發現：根據6種前列腺癌細胞系，9種前列腺癌移植物以及13個臨床前列腺組織；特別是4個前列腺增生，5個未治療的前列腺癌，和4個雄激素非依賴性前列腺癌的初步分析發現，前列腺癌細胞系和腫瘤移植物的miRNA的表達與雄激素受體的狀態有關。另外，miRNA的水平與aCGH數據庫中報道的miRNA的趨勢明顯相關［13］。對比前列腺癌與前列腺增生臨床標本中發現51個異常表達的miRNA，其中37個下調，14個上調。其中下調中有15個，上調中有6個，只發生在雄激素非依賴性的腫瘤中。而Pokka與Ambs的結果不同：只有miR184和198上調。Let7i與Volinia相同，miR205、221下調與Ambs相同。Ozen等［14］在近期研究中發現對比16個前列腺癌組織和10個正常前列腺組織發現miRNAs在前列腺癌中廣泛下調，檢測的85個miRNAs中76個下調。而早期生化復發中發生變化的miRNAs則更多。綜上所述，Poekka等和Ozen等確定幾個 miRNAs明顯下調，包括let7家族，miR－16、miR－23a／b、miR－99、miR－125a／b、miR－30a／b／c。

在前列腺癌組織中的miRNAs可能是一個有價值的腫瘤標志物。Szczyrba等［15］研究表明33個miRNAs在前列腺癌組織中較正常組織上調或下調超過了1.5倍。他們認為miR－143和miR－145參與了前列腺癌的發生。而 Mattie等［16］表明miRNAs在針刺活檢組織中的高通量表達譜能夠區分正常組織。

癌癥組織中的miRNAs也可能是判斷前列腺癌預后一個有用的標志物。Tong等［17］進行了一項對照研究。40例前列腺癌根治術后患者，其中20例2年內生化復發，另外20例隨訪超過10年無復發。對上述所有患者瘤灶和正常組織中的 miRNAs進行檢測，發現5個 miRNAs（miR－23b、miR－100、miR－145、miR－221和miR－222）在癌癥組織中下調，這與Porkka等的發現一致。miR－135b和miR－194在早期生化復發的患者腫瘤組織中是高表達的。Schaefer等［18］同樣也在76例患者中進行了配對研究，分別比較了腫瘤組織和鄰近組織的 miRNAs的表達。結果10個 miRNAs包括 miR－16、miR－31、miR－125b、miR－145、miR－149、miR－181b、miR－184、miR－205、miR－211 和 miR－222下調，而5個miRNA：miR－96、miR－182、miR－182＊、miR－183、miR－375是上調的。一些 miRNAs的表達與 Gleason評分和腫瘤的分期有關。miR－96的表達與術后復發有關。此外，Spahn等［19］也分析了前列腺增生和轉移性前列腺癌患者中的miRNAs的表達，發現一些miRNAs與腫瘤相關，且miR－222的下調與Gleason評分和腫瘤的進展、復發有關。microRNAs在前列腺癌組織中的表達，能夠獨立的預測術后的疾病轉歸［20］。

2 miRNAs在前列腺癌患者體液中的研究

2008年，Mitchell等［21］報道了腫瘤來源的miRNAs能進入循環系統，能在血清和血漿中被檢測到，可以作為一種通過血液檢測的重要腫瘤標志物。他們指出了循環系統中的miR－141在前列腺癌患者的血清中明顯升高。他們的報道首次描述了在轉移性前列腺癌患者的血循環中發現了miRNA。近來，在轉移性前列腺癌患者的血漿中 miR－141的上調被證實［22］。Brase等［23］也發現在循環系統中miRNAs（miR－375和miR－141）在晚期腫瘤中被發現異常升高，并且升高水平與高的Gleason評分和淋巴結轉移相一致。此外，miRNAs在腫瘤組織中也明顯上調。這些結果表明，一些miRNA如miR－141可能是預測前列腺癌進展最有價值的標志物。而目前miR－141在前列腺癌細胞中的功能還不是太清楚。Waltering等［24］證實miR－141在前列腺癌患者去勢治療后上調，它的激活導致了LNCaP細胞的生長，表明miR－141可能對雄激素起調節作用。從而推測miR－141可能參與了前列腺癌的進展。

循環的miRNAs可能與病理結果、患病風險、疾病進展、分級和疾病的轉歸有關。例如，Mahn等［25］對局限性前列腺癌患者和前列腺增生患者以及健康志愿者的血清中的microRNA進行了分析。發現miR－195與病理結果如陽性切緣和Gleason評分有關，miR－let7i也和一些特殊參數有關。Shen等［26］通過檢測82例前列腺癌患者血漿中的miRNAs，了解miRNAs與前列腺癌進展的關系，結果發現一些miRNAs能夠區分低危、中危和高危患者，并能預測前列腺癌的侵襲性。Bryant等［27］對前列腺癌患者血清和尿液進行分析，發現一些miRNAs與前列腺癌轉移有關，表明以尿液為標本檢測到的一些miRNAs也可以作為診斷的標志物。有趣的是Lodes等［28］發現僅需1ml的血清，就能獲得足夠的miRNAs來對前列腺癌患者進行診斷。這些研究表明提取患者少量的體液，就能對作為生化標志物的miRNAs進行測定，有利于疾病的臨床診斷和預后判斷。

3 miRNA數據庫和oncomiR

miRNA數據庫在miRNA的靶標預測中起著關鍵的作用。許多數據庫的建立，使得不同腫瘤的miRNA數據及其對應的靶基因能夠很容易的找到。starBase數據庫［29］能夠使研究人員通過不同的算法找到目標基因。miRBase數據庫［30］則能幫助研究者找到miRNA的序列和注釋。miRNA數據庫能幫助研究者找到miRNA序列和miRNA復雜的網絡分析。

目前研究發現一些miRNAs如miR－221和miR－222在前列腺癌中上調，抑制凋亡基因和導致腫瘤的生長及轉移。而miR－21是另外一個潛在的oncomiR，它在一些實體腫瘤如肺癌、乳腺癌和前列腺癌中過度表達，從而在腫瘤的生長、浸潤和轉移中起重要作用。miR－21在一些侵襲性強的前列腺癌細胞如PC－3和DU－145中過度表達，而在雄激素依賴的前列腺癌細胞中表達降低。miR－125b也被發現在前列腺癌中過度表達，對雄激素非依賴性腫瘤的增殖起到關鍵作用［31］。

4 利用miRNAs存在的問題

miRNAs可以成為有用的診斷和判斷預后的生化指標，但要替代傳統的一些腫瘤標志物如PSA、AFP和CEA等，還存在一些問題需要解決。首先，沒有確定的內源性miRNA來作為體液中miRNA的判斷標準。U6小核RNA被用來作為標準測量組織和體液中的miRNA的水平，但是它有時并不穩定，且在血清中易被降解［32］。其次，miRNA釋放入體液如血液和尿液中的具體機制目前不是太清楚，而其功能和最終結果目前也不清楚。少數研究對體液中的miRNA的性質和功能做了檢測。表明含有miRNAs的小囊泡可以在細胞間轉移，miRNAs和蛋白質復合物能夠維持miRNA在體液中的穩定［33，34］。尤其是腫瘤患者，腫瘤來源的微泡攜帶miRNA可以刺激腫瘤的血管生成、導致腫瘤進展和轉移［35］，但是尚需進一步的研究來證實miRNA的作用機制及結果。最后，在不同的腫瘤實驗中，得出結果并不一致。

5 前景

隨著人類基因組計劃的完成，對非編碼序列的研究越來越受到人們的重視，尤其是miRNAs在腫瘤發生發展中的研究是目前國際上腫瘤研究的前沿。將miRNAs作為標志物來進行診斷和判斷腫瘤患者的預后是目前研究的熱點，許多研究證實了miRNAs作為腫瘤標志物的可行性，此外，一些研究也揭示了miRNAs在腫瘤治療方面的潛能［36］。

在miRNAs和前列腺癌的研究方面也還有大量的研究工作需要開展，miRNAs有關的功能基因在前列腺癌診斷、治療及預后等應用方面的研究應該是今后一段時間內前列腺癌基礎和臨床研究的方向和熱點。

［1］Bartel D P.MicroRNAs：genomics，biogenesis，mechanism，and function［J］.Cell，2004，116：281～297.

［2］Iorio MV，Ferracin M，Liu CG，et al.MicroRNA gene expression deregulation in human breast cancer［J］.Cancer Res，2005，65：7065～7070.

［3］Murakami Y，Yasuda T，Saigo K，et al.Comprehensive analysis of microRNA expression patterns in hepatocellular carcinoma and non－tumorous tissues［J］.Oncogene，2006，25：2537～2545.

［4］Yanaihara N，Caplen N，Bowman E，et al.Unique microRNA molecular profiles in lung cancer diagnosis and prognosis［J］.Cancer Cell，2006，9：189～198.

［5］Harris W P，Mostaghel E A，Nelson P S，et al.Androgen deprivation therapy：progress in understandingmechanisms of resistance and optimizing androgen depletion［J］.Nat Clin Pract Urol，2009，6：76～85.

［6］Meeker A K，Hicks J L，Platz E A，et al.Telomere shortening is an early somatic DNA alteration in human prostate tumorigenesis［J］.Canser Res，2002，62：6405～6409.

［7］Coolen M W，Stirzaker C，Song J Z，et al.Consolidation of the cancer genome into domains of repressive chromatin by long－range epigenrtic silencing（LRES）reduces transcriptional plasticity［J］.Nat Cell Biol，2010，12：235～246.

［8］Suh S O，Chen Y，Zaman M S，et al.MicroRNA－145is regulated by DNA methylation and p53gene mutation in prostate cancer［J］.Carcinogenesis，2011，32：772～778.

［9］Xu B，Feng N H，Li P C，et al.A functional polymorphism in pre－miR－146agene is associated with prostate cancer risk and mature miR－146aexpression in vivo［J］.Prostate，2010，70：467～472.

［10］Volinia S，Calin G A，Liu C G，et al.A microRNA expression signature of：human solid tumors defines cancer gene targets［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2006，103：2257～2261.

［11］Ambs S，Prueitt R L，Yi M，et al.Genomics profiling of microRNA and messenger RNA reveals deregulated microRNA expression in prostate cancer［J］.Cancer Res，2008，68：6162～6170.

［12］Porkka K P，Pfeiffer M J，Waltering K K，et al.MicroRNA expression profiling in prostate cancer［J］.Cancer Res，2007，67：6130～6135.

［13］Saramaki O R，Porkka K P，Vessella R L，et al.Genetic aberrations in prostate cancer by microarray analysis［J］.Int J Cancer，2006，119：1322～1329.

［14］Ozen M，Creighton C J，Ozdemir M，et al.Widespread deregulation of microRNA expression in human prostate cancer［J］.Oncogene，2008，27：1788～1793.

［15］Szczyrba J，Loprich E，Wach S，et al.The microRNA profile of prostate carcinoma obtained by deep sequencing［J］.Mol Cancer Res，2010，8：529～538.

［16］Mattie M D，Benz C C，Bowers J，et al.Optimized high－throughput microRNA expression profiling provides novel biomarker assessment of clinical prostate and breast cancer biopsies［J］.Mol Cancer，2006，5：24.

［17］Tong A W，Fulgham P，Jay C，et al.MicroRNA profile analysis of human prostate cancers［J］.Cancer Gene Ther，2009，16：206～216.

［18］Schaefer A，Jung M，Mollenkopf H J，et al.Diagnostic and prognostic implications of microRNA profiling in prostate carcinoma［J］.Int J Cancer，2010，126：1166～1176.

［19］Spahn M，Kneitz S，Scholz C J，et al.Expression of microRNA－221is progressively reduced in aggressive prostate cancer and metastasis and predicts clinical recurrence［J］.Int J Cancer，2010，127：394～403.

［20］Martens－Uzunova E S，Jalava S E，Dits N F，et al.Diagnostic and prognostic signatures from the small non－coding RNA transcriptome in prostate cancer［J］.Oncogene，2012，31：978～991.

［21］Mitchell P S，Parkin R K，Kroh E M，et al.Circulating microRNAs as stable blood－based markers for cancer detection［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2008，105：10513～10518.

［22］Yaman Agaoglu F，Kovancilar M，et al.Investigation of miR－21，miR－141，and miR－221in blood circulation of patients with prostate cancer［J］.Tumour Biol，2011，32：583～588.

［23］Brase J C，Johannes M，Schlomm T，et al.Circulating miRNAs are correlated with tumor progression in prostate cancer［J］.Int J Cancer，2011，128：608～616.

［24］Waltering K K，Porkka K P，Jalava S E，et al.Androgen regulation of micro－RNAs in prostate cancer［J］.Prostate，2011，71：604～614.

［25］Mahn R，Heukamp L C，Rogenhofer S，et al.Circulating microRNAs（miRNA）in serum of patients with prostate cancer［J］.Urology，2011，77：1265.

［26］Shen J，Hruby G W，Mckiernan J M，et al.Dysregulation of circulating microRNAs and prediction of aggressive prostate cancer［J］.Prostate，2012，72：1469～1477.

［27］Bryant R J，Pawlowski T，Catto J W，et al.Changes in circulating microRNA levels associated with prostate cancer［J］.Br J Cancer，2012，106：768～774.

［28］Lodes M J，Caraballo M，Suciu D，et al.Detection of cancer with serum miRNAs on an oligonucleatide microarray［J］.PLoS One，2009，4：e6229.

［29］Yang J H，Li J H，Shao P，et al.starBase：a database for exploring microRNA－mRNA interaction maps from Argonaute CLIP－Seq and Degradome－Seq date［J］.Nucleic Acids Res，2011，39：D202～209.

［30］Griffiths－Jones S，Grocock R J，van Dongen S，et al.miRBase：microRNA sequences，targets and gene nomenclature［J］.Nucleic Acids Res，2006，34：D140～144.

［31］Lee Y S，Kim H K，Chung S，et al.Depletion of human micro－RNA miR－125breveals that it is critical for the proliferation of differentiated cells but not for the down－regulation of putative targets during differentiation［J］.J Biol Chem，2005，280：16635～16641.

［32］Peltier H J，Latham G J.Normalization of microRNA expression levels in quatitative RT－PCR assays：identification of suitable reference RNA targets in normal and cancerous human solid tissues［J］.RNA，2008，14：844～852.

［33］Valadi H，Ekstrom K，Bossios A，et al.Exosome－mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells［J］.Nat Cell Biol，2007，9：654～659.

［34］Arroyo J D，Chevillet J R，Kroh E M，et al.Argonaute 2comlexes carry apopulation of circulating microRNAs independent of vesicles in human plasma［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2011，108：5003～5008.

［35］Grange C，Tapparo M，Collino F，et al.Microvesicles released from human renal cancer stem cells stimulate angiogenesis and formation of lung premetastatic niche［J］.Cancer Res，2011，71：5346～5356.

［36］Mercatelli N，Coppola V，Bonci D，et al.The inhibition of the highly expressed miR－221and miR－222impairs the growth of prostate carcinoma xenografts in mice［J］.PLoS One，2008，3：e4029.