MicroRNAs在膠質瘤中生物學功能及基因治療潛力研究進展

劉 楠，涂艷陽，張永生（第四軍醫大學：唐都醫院實驗外科，唐都醫院，陜西 西安 70038）

·基礎與轉化醫學·

MicroRNAs在膠質瘤中生物學功能及基因治療潛力研究進展

劉 楠1，涂艷陽1，張永生2（第四軍醫大學：1唐都醫院實驗外科，2唐都醫院，陜西 西安 710038）

MicroRNAs（miRNA）是一類非編碼 RNA，研究表明，膠質瘤中 miRNA表達水平異常與其發病機制及惡化密切相關，這為研究腫瘤發病機理提供了新的方向，同時為癌癥的診斷與治療提供了新的策略．神經膠質瘤是顱內最頻發的惡性腫瘤，根據其惡性程度，世界衛生組織（WHO）將其分為 IIV 4個等級，每個等級又分為許多亞型．通過抑制參與調控膠質瘤細胞增殖和凋亡相關基因的表達，miRNA參與膠質瘤發生發展的調控，影響預后．此外，miRNA還影響著膠質瘤的放、化療抵抗，它不僅可以作為膠質瘤臨床診斷與治療新的分子靶標，還可以作為膠質瘤基因治療的靶點．本文綜述了目前在神經膠質瘤中發現的表達水平上調或下調的 miRNAs，及其在膠質瘤發生發展中的生物學功能，討論了 miRNAs在神經膠質瘤臨床治療中的診斷與治療潛力．

MicroRNAs；神經膠質瘤；基因治療

0 引言

神經膠質瘤（Glioma）是顱內最頻發的惡性腫瘤，占腦內腫瘤的70%．根據其起源可以分為星形細胞瘤、惡性膠質瘤、成神經管細胞瘤、室管膜瘤和少突神經膠質 瘤［1］．根據 其 惡 性 程 度，世界 衛 生 組 織（WHO）將其分為I－IV 4個等級，每個等級又分為許多亞型．由于其侵潤性生長及豐富的血液供應，傳統的癌癥治療手段如手術、放療等預后較差［2］．近年來，隨著研究的深入，一系列神經膠質瘤治療體系在不斷完善，但是惡性膠質瘤的死亡率依然居高不下，其平均中位生存期小于 14個月［3］．根據其惡性程度，神經膠質瘤可以分為低等級腦膠質瘤（WHO III）和高等級膠質瘤（WHO III－IV），低等級膠質瘤的中位生存期能達到6～10年，而高等級膠質瘤的中位生存期只有12～36個月［4］．膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）是腦膠質瘤中等級最高的，由于其高度侵襲性，手術難以將其徹底切除，而且其表現為對放療、化療不敏感，導致其預后極差，復發率高，難以治愈［5］．目前，國際上標準的 GBM治療方案是手術切除后加替莫唑胺（Temozolomide，TMZ）同步化療，再予以 TMZ周期化療，但是由于其高度放、化療抵抗性，只有30%的患者中位生存期可達到2年，而達到 5年的患者只占9．8%［6］．

目前，將 miRNAs應用于神經膠質瘤的治療已經引起研究者的廣泛關注．理論上，miRNA可以發揮其生物學功能，在分子水平上阻斷神經膠質瘤的發生，提高患者的生存率．研究表明，敲除miR-21能降低膠質母細胞瘤細胞的生長速度，減小其侵襲性，促進其凋亡［7］．暗示 miR-21表達下調可以增加癌細胞的化療敏感性，這為癌癥的臨床治療提供了新的策略，miRNAs將有望被開發成一種新的靶向抗癌劑．

雖然神經膠質瘤相關的 miRNAs研究還處在基礎階段，但是隨著神經膠質瘤特異性miRNA表達譜的建立，為人類神經膠質瘤的診斷與治療提供了新的方向．本文綜述了目前在神經膠質瘤中發現的表達水平上調或下調的 miRNAs，及其在膠質瘤發生發展中的生物學功能，討論了其在神經膠質瘤臨床治療中的診斷與治療潛力．

1 MicroRNA簡介

隨著人類基因組計劃的深入研究，占人類基因組99%的非編碼序列越來越受到研究者們的關注，其中最受關注的是microRNA（miRNA）．miRNA是一類內源性的單鏈小RNA，長約19～25 nt，雖無開放閱讀框，不編碼蛋白質，但其在機體許多重要的生命活動和疾病發生過程中扮演著重要的角色，miRNA通過不完全配對結合于靶基因的3′-非編碼區，在轉錄后水平調控靶基因的表達［8］，參與個體發育、細胞增值及分化和細胞凋亡等重要生命活動，這在癌癥等疾病的發生發展中有著重要的意義．研究表明 miRNA在神經膠質瘤的發生發展中扮演著致癌基因或抑癌基因的角色［9］，miRNA的發現為膠質瘤發病機理的研究提供了新的思路，同時為膠質瘤的診斷與預后提供了新策略．迄今為止，研究者們已經發現了數百種miRNAs，近年來，miRNA在分子生物學、遺傳學和臨床醫學等研究領域中成為熱點，大約有三人之一人類編碼基因的轉錄表達受到miRNA的負調控［10］．

1．1 microRNA的生物合成 miRNA由內源性基因編碼，由 RNA聚合酶II／III轉錄而來（如圖1所示）．首先，在 RNA聚合酶 II／III的作用下產生具有一個或多個莖環結構的初級轉錄物，稱為pri-miRNA．然后，pri-miRNA被Drosha／DGCR8復合體切割成長約60～110 nt的 miRNA前體 pre-miRNA，隨后，premiRNA在輸出因子 Exportin-5／Ran-GTP的協同作用下轉運至細胞質中．在細胞質中，pre-miRNA在 RNA酶 III-Dicer酶與 TRBP協同作用下被切割成長約 19～25 nt的雙鏈 RNA，其中編碼鏈與含Argonautes的RNA沉默復合體（RISC）結合形成 RISC-miRNA沉默復合物．隨后，RISC-miRNA與靶基因mRNA的3′-非編碼區結合，抑制靶基因的表達，參與眾多疾病的病理 進程［11］．

1．2 microRNA在腫瘤中的重要研究意義 研究表明 miRNA表達譜在腫瘤組織與正常組織中存在較大的差異，在特定的腫瘤組織中同種 miRNA表達呈現明顯上調或下調，在某種腫瘤組織中表達上調的miRNA在其他腫瘤組織則會呈現表達下調．miRNA表達異常對細胞信號通路有著重要的影響，導致細胞增值和分化失去控制［12］．

圖1 microRNA的生物合成過程

近年來，許多研究表明 miRNA在腫瘤尤其是惡性腫瘤發生發展中具有重要的生物學意義．2002年，Croce等首次發現 miRNA與腫瘤的形成有關．神經膠質瘤的放、化療抵抗性是目前臨床治療的巨大挑戰，也是導致預后差的關鍵因素［13］，這與 miRNA表達水平異常有著密切的關系．除了調控細胞增殖分化等生命活動，miRNA在癌癥等眾多疾病的病理進程中同樣扮演著重要的角色，其表達水平異常成為惡性腫瘤的新特征．因此，一些特定的miRNA有潛力成為惡性腫瘤診斷與預后新的生物標記．事實上，超過50%的 miRNA基因位于染色體的脆性位點上，在腫瘤發生過程中，染色體的這些區域經常發生缺失、插入、異位等基因突變，這與腫瘤的發生發展密切相關［14］．miRNA可以在外周血液循環中被檢測到，腫瘤病人血漿中 miRNA水平的定量檢測對癌癥臨床診斷有著重要的意義，血液中miRNA的篩查可以預測腫瘤是否轉移，miRNA表達譜不僅可以作為癌癥臨床診斷的生物標志物，同樣是預后評估的重要參照物．

研究表明，在 B細胞慢性淋巴瘤、卵巢癌、神經膠質瘤、肺癌、肝癌及結腸癌等腫瘤中，腫瘤組織的miRNA表達譜與正常組織存在明顯的差異．證明miRNA表達異常與腫瘤發生發展及預后有著密切關系，研究腫瘤組織中miRNA表達水平異常對揭示腫瘤發生機制和尋求新的基因治療靶點以及提供疾病臨床診斷與預后新指標等方面有著深遠的意義．

1．3 microRNA在膠質瘤中的重要研究意義 近年來，諸多研究表明 EGFR基因過表達、PTEN基因缺失突變及 p53基因突變等分子事件與人類腫瘤的發生密切相關，神經膠質瘤的發生與細胞周期失控，信號通路中關鍵成員水平異常，細胞代謝紊亂等多種基因功能紊亂有關，然而，這些都受到miRNA的負調控．

miRNA表達水平異常對膠質瘤細胞的增殖、凋亡、轉移、侵襲性和抗藥性有著重要的影響．2005年，Chan等［15］首次研究指出 miR-21在膠質瘤組織中表達顯著上調，miR-21過表達抑制細胞凋亡相關基因的表達，誘導腫瘤惡化，該報道拉開了研究 miRNA表達異常與神經膠質瘤發生發展關系的新篇章．Ciafrè等［16］通過基因芯片定量分析了膠質瘤組織中數百種miRNAs的表達情況，結果表明，與正常組織相比，其中有 13種 miRNAs表達水平異常，其中miR-21，miR-9-2，miR-10b，miR-25，miR-123，miR-125b-1，miR-125b-2，miR-221，miR-130a 9種 miRNAs水平則顯著上調．

目前，大量miRNA在哺乳動物腦組織被發現，這些 miRNA不僅與腦組織發育、神經元分化和高級神經功能有關，還與神經退行性疾病、精神病和腦腫瘤等疾病密切相關．研究表明［17］，在膠質瘤組織中存在一類可以無限增殖與自我更新的細胞，這些細胞具有多向分化潛能，被稱為膠質瘤干細胞（glioma stem cells，GSCs）．與一般的腫瘤細胞相比，膠質瘤干細胞具有更強的增殖和癌變活力，其生物學特性與神經干細胞相似，與膠質瘤發生發展及復發密切相關．隨著miRNA生物學功能研究的深入，研究發現miRNA與其靶基因間存在一個復雜的調控網絡，miRNA通過調控 RTK-Akt、Notch、BMPs／TGF-P、Hedgehog-Gli、Wnt-b-catenin、STAT3、GSK3-e等信號通路中的關鍵分子的表達影響膠質瘤的發生．研究指出，miRNA能在轉錄后水平上調控信號通路中關鍵分子的表達，導致信號通路異常，這些細胞中重要的信號通路的異常直接導致細胞周期 G1／S期監控點失活，使細胞周期調節失控，導致細胞異常增殖，進而導致腫瘤發生．RTK-Akt信號通路，即多種癌基因生長因子的受體酪氨酸激酶轉錄途徑，miR-7不僅能通過抑制 ATK信號通路中IRS2的表達阻礙細胞周期進程，還能通過抑制EGFR基因的表達來阻斷 ATK信號通路，進而減弱膠質瘤細胞的侵襲性和生存能力．研究發現膠質瘤干細胞較普通的膠質瘤細胞更依賴 Akt途徑，阻斷 ATK信號通路可以抑制膠質瘤干細胞的生長［17］．Notch信號通路在維持干細胞自我更新和抑制其分化上扮演著重要的角色，miR-326能通過抑制 Notch信號通路而誘導膠質瘤細胞和膠質瘤干細胞的凋亡，同樣 miR-107通過抑制Notch的表達抑制膠質瘤干細胞的增殖和侵襲．Li等［18］首次發現 pre-miR-34a在膠質瘤細胞中表達下調，miR-34a過表達能同時抑制膠質瘤細胞中 Notch-1、Notch-2、CDK6和c-Met的表達．此外，Notch表達水平異常與膠質瘤干細胞的放療抗性相關．TGF-β分子是 TGF-β信號通路中的關鍵信號分子，扮演著癌基因的角色，它不僅能誘導腫瘤組織血管生成，還能提高腫瘤細胞的侵襲性．miR-34a是膠質母細胞瘤 TGF-β信號通路新的調控分子，它通過靶向作用于 Smad4調控TGF-β信號通路，TGF-β信號通路是膠質母細胞瘤（GBM）中的重要致癌因素．最近一項研究表明，miR-146a是膠質母細胞瘤細胞TGF-β信號通路新的調節因子，其過表達可以抑制U87細胞增殖和轉移［19］．Hedgehog-Gli信號通路同樣在神經干細胞的自我更新中扮演著重要的角色，研究表明，Hedgehog-Gli信號通路與腫瘤的發生及膠質瘤干細胞的自我更新密切相關，阻斷Hedgehog-Gli信號通路可直接抑制膠質瘤干細胞的生長，誘導其凋亡［20］．Gu等［21］通過基因芯片分析發現17種作用于Hedgehog-Gli信號通路的 miRNAs在膠質母細胞瘤中表達水平異常．STAT3信號通路在膠質瘤干細胞的增殖中同樣扮演著重要的角色，敲除信號分子STAT3基因可以抑制膠質瘤干細胞的生長，因此，STAT3基因在膠質瘤干細胞中充當致癌基因的角色．研究表明，miR-124可以抑制STAT3基因表達，從而加強神經膠質瘤中T細胞介導的免疫清除作用，miR-124是STAT3信號通路的重要調節因子，STAT3信號通路是介導腫瘤微環境免疫抑制的關鍵信號通路．在膠質母細胞瘤中，miR-21可以通過抑制STAT3的表達而調節hTERT的表達．

換言之，miRNAs通過以下幾個方面在神經膠質瘤的發生發展中扮演著重要的角色，研究膠質瘤中miRNAs的調控作用對于闡明膠質瘤的病理機制和膠質瘤基因治療有著重要的意義．①miRNA可以調控抑癌基因的表達，如 miR-21可以抑制細胞凋亡相關基因的表達［22］，miR-221和 miR-222可以抑制抑癌基因p27的表達［23］．②miRNA可以調控膠質瘤發生發展相關的信號通路，如miR-7可以通過阻斷 ATK信號通路來抑制膠質瘤的發生［24］．③miRNA可以調控膠質瘤干細胞的分化，如過表達 miR-124和 miR-137可以誘導膠質瘤干細胞分化為膠質瘤細胞，值得注意的是 miR-16、miR-107、miR-185、miR-425、miR-451和 miR-486在 CD133-細胞系中表達水平顯著上調，卻在 CD133＋細胞系中表達下調［25］．

2 膠質瘤中表達上調的microRNA

諸多文獻報道，過表達是 miRNA在膠質瘤中最常見的表達異常方式，本部分將詳細綜述miR-21、miR-93及 miR-221／222三種在神經膠質瘤中研究最全面最透徹miRNAs的作用靶點及生物學功能，如表1所示．

表1 膠質瘤中表達上調的miRNAs及其生物學功能

2．1 miR-21 miR-21是首個在膠質瘤中被研究的miRNA，與正常腦組織相比，其在膠質瘤組織中表達顯著上調，文獻指出當敲除miR-21時，膠質瘤細胞中的 caspase將被激活，后者與細胞凋亡密切相關，暗示miR-21在膠質瘤中扮演著癌基因的角色．根據 WHO的疾病分類標準，miR-21表達上調在 IV級星形細胞瘤中更為顯著，功能研究表明，在 GBM中，敲除 miR-21可誘導細胞凋亡，同時細胞的生長和侵襲性降 低［26］．

研究表明，在GBM中，胰島素生長因子結合蛋白-3（IGFBP3）是miR-21的直接作用靶點，miR-21可以抑 IGFBP3的表達，后者是重要的腫瘤抑制因子，在GBM發生中發揮抑癌基的作用．miR-21參與調控膠質瘤干細胞的增殖與凋亡，Shang等研究發現FASLG是 miR-21新的作用靶點，抑制 miR-21的表達可以直接降低膠質瘤干細胞中的 FASLG表達水平，從而降低細胞增殖速率，引發細胞凋亡．miR-21還可以直接作用于 RECK，參與調控 β-catenin／STAT3信號通路，誘導膠質瘤細胞增殖和侵襲［27］．Papagiannakopoulos等報道miR-21通過靶向作用于 HNRPK、TAp63及PDCD4等重要的細胞周期調控因子，參與調控 p53、TGF-β及線粒體凋亡信號通路，從而調控細胞凋亡，此外，敲除miR-21可以抑制PI3K／ATK信號通路，從而增加膠質瘤細胞的放療敏感性，同時加強輻射引發的細胞自噬作用，這表明在惡性膠質瘤中 miR-21水平與放療抗性密切相關［28］．

近年來，藥物抵抗是臨床上癌癥治療遇到的多因素的普遍現象，也是導致預后差的直接因素．研究發現，敲除miR-21可以增加U251細胞（PTEN突變型）和 L229細胞（PTEN野生型）對抗癌藥物紫杉醇的敏感性，表明PTEN可能是miR-21在膠質瘤中另外一個作用靶點，miR-21還與膠質瘤替莫組胺抵抗相關，miR-21抑制劑與替莫組胺聯合給藥 LN229細胞可以獲得較好的抗腫瘤效果［29］．miR-21水平與膠質瘤病人的預后密切相關，諸多研究表明，高等級膠質瘤（III-IV）中的 miR-21水平要遠高于低等級膠質瘤（I－II）［28－30］，Hermansen等［30］研究發現 miR-21同時存在于腫瘤細胞和外周血液循環中，細胞中高水平的 miR-21與膠質瘤病人預后差密切相關．

研究 miR-21在膠質瘤中的表達上調機制對闡明膠質瘤的發病機理有著重要的意義．DNA脫甲基化被認為是卵巢癌細胞中 miR-21轉錄激活的重要機制，基因低甲基化是在癌癥中的普遍表現，可以激活GBM等癌癥的致癌基因［31］，但是 miR-21在膠質瘤發生過程中發揮的準確的表觀遺傳學作用還有待深入研究．

2．2 miR-93 研究表明 miR-93在 GBM中過表達［32］，miR-93隸屬于 miR-106b～25家族，該家族與miR-17～92家族同源，都發揮著致癌基因的作用．研究表明［33］，miR-93通過靶向作用于 integrin-β8可以促進腫瘤血管生成，同時，integrin-β8參與調控 GBM細胞凋亡，當將內皮細胞與感染外源性的 miR-93的U87細胞共培養時，其增殖，遷移與管腔形成顯著增強．此外，miR-93過表達可以顯著增加 GBM異體移植瘤小鼠的血管生成速率［34］，這表明miR-93是一個血管生成誘導因子，這一發現為 GBM臨床治療提供了新策略．

2．3 miR-221／222 miR-221和miR-222位于染色體 Xp11．3，隸屬于同一家族，具有相同的作用靶點［35］，他們通常在高級星形細胞瘤 （III～ IV）和GBM中表達上調．miR-221／222可以抑制 p27kip1（細胞周期依賴性激酶抑制因子 1B）的表達，后者是一個重要的細胞周期抑制因子，在高級星形細胞瘤中表達顯著下調，p27kip1可以與CDK結合使細胞周期停滯在 G1期，研究發現 p27kip1是 miR-221／222的直接作用靶點［36］．根據生物信息學分析，CDK4可能是 miR-221的轉錄激活因子，當其表達被抑制時p27kip1水平顯著增加，抑制 miR-221轉錄可以獲得相同的結果［37］．通過分析 GBM細胞周期進程中的miRNA表達譜，研究發現miR-221／222在 G1／S期表達水平上調，同時發現CDKN1C／p57是miR-221／222的另一個作用靶點．Zhang等通過生物信息學分析發現16個 miR-221／222作用靶點，這些靶點與ATK信號通路密切相關，表明在膠質瘤中 miR-221／222同時參與調控 ATK信號通路．此外，有研究表明miR-221／222表達水平上調增強了膠質瘤細胞的增殖和侵襲，同時誘導皮下異種移植小鼠模型的膠質瘤生 長［38］．

2．4 其他在膠質瘤中表達上調的 microRNA 此外，研究發現越來越多的 miRNA被證實在膠質瘤細胞和組織中表達水平上調，與 miR-21、miR-93和miR-221／222一致，這些 miRNA在膠質瘤中表達下調可以抑制腫瘤細胞生長，降低其增殖、侵襲和遷移，可以作為潛在的膠質瘤診斷與治療的非侵襲性生物標志物．研究表明 miR-372在膠質瘤中表達水平顯著上調，PHLPP2是其作用靶點，降低 miR-372水平可以降低膠質瘤細胞增殖和侵襲，誘導細胞凋亡［39］．miR-454-3p水平同樣可以作為膠質瘤潛在的預后標，miR-17過表達預示著膠質瘤病人預后較差，體外實驗表明，miR-23b和miR-92b在膠質瘤中的作用靶點分別是VHL和 NLK，抑制 miR-23b和 miR-92b的表達可以抑制膠質瘤細胞的生長和侵襲，誘導細胞凋亡，在GBM中降低miR-146水平可以阻斷TGF-β信號通路［40］．此外，miR-10b、miR-15b、miR-18a、miR-33a、miR-155、miR-182、miR-183、miR-210、miR-335和miR-381等也被證實在膠質瘤中過表達，這些 miRNAs在膠質瘤發生發展過程中扮演著癌基因的角色，可以作為膠質瘤臨床治療的新靶標．

3 膠質瘤中表達下調的microRNA

此外，本文還綜述了已證實在膠質瘤中表達下調的 miRNAs，它們是膠質瘤發生發展過程中重要的腫瘤抑制因子，本文重點綜述了 miR-128、miR-7、miR-218和miR-1814種近幾年來報道最多的 miRNAs，如表2所示．

表2 膠質瘤中表達下調的 miRNAs及其生物學功能

3．1 miR-128 miR-128被認為是腦組織特異性miRNA，分散于機體其它組織，諸多研究表明，miR-128在 GBM中表達下調［41－45］，但是在低級膠質瘤中下調不顯著［41］．Bmi-1是第一個在膠質瘤中被證實的 miR-128作用靶點，它可以促進干細胞自我更新，是一個致癌基因，Bmi-1是第一個被發現的神經干細胞自我更新因子，研究發現 miR-218過表達不僅可以顯著降低膠質瘤細胞的增殖速率，還可以抑制小鼠體內移植膠質瘤的生長［42］．E2F3a是一個重要的轉錄因子，也是 miR-128的另一個作用靶點，研究表明，miR-128可以通過抑制 E2F3a的表達而抑制膠質瘤細胞增殖，無論在膠質瘤組織還是在正常腦組織中，E2F3a的水平與 miR-128的水平皆呈現負相關，此外，過表達 miR-128可以降低 T98G細胞的E2F3a水平．

研究表明，miR-128可以抑制 EGFR和 PDGFRα等 RTKs類癌基因的表達，從而加強神經元分化進而抑制膠質瘤初始干細胞（glioma-initiating neural stem cells，giNSC）生長，體內實驗表明，miR-128是重要的腫瘤抑制因子［43］．Peruzzi等［44］研究發現miR-128可以抑制GBM中癌基因PRC的表達，而且miR-128表達缺失是GBM發生的早期分子事件．EphB1和EphB2是 miR-128在膠質瘤中的新的作用靶點，miR-128可以抑制 EphB1和EphB2的表達從而促進 U87細胞的細胞間粘連作用，進而抑制膠質瘤細胞遷移．在膠質瘤細胞中，WEE1和 Msi1被證實同樣是 miR-128的作用靶點．p70S6K1同樣是 miR-128在膠質瘤中的作用靶點，miR-128過表達可以抑制膠質瘤細胞中 p70S6K1的水平，進而抑制其下游分子 HIF-1和VEGF的表達，從而抑制膠質瘤組織血管生成速率．最近一項研究表明，SNAI1／miR-128／SP1復合物在膠質瘤發生發展中扮演著重要的角色，SP1是 miR-128另一個作用靶點［45］，指出該復合物可以作為膠質瘤臨床診斷與治療的分子靶標．

3．2 miR-7 miR-7在膠質瘤中同樣表達下調，參與調控膠質瘤細胞中重要的信號通路，EGFR和 ATK信號通路活化是 GBM中常見的分子事件．Kefas等［24］研究表明，miR-7不僅可以顯著抑制 GBM中EGFR的表達，還可以通過抑制 ATK信號通路下游的調控因子ISR1和ISR2的表達而阻斷ATK信號通路，且轉染 miR-7可以降低 GBM細胞的生存活力和侵襲性，miR-7可以通過抑制位于EGFR下游的轉錄因子 PI3K和 Raf-1分別抑制 PI3K／ATK和Raf／MEK／ERK信號通路，miR-7過表達可以抑制 GBM細胞增殖和遷移，誘導其凋亡［46］．

miR-7的在GBM中的另一個作用靶點是黏著斑激酶（FAK），研究表明，miR-7可以通過抑制FAK的表達而降低GBM細胞的侵襲性，而且miR-7過表達可以降低U87細胞和U251細胞的遷移和侵襲，GBM細胞中內源性的miR-7和FAK水平呈現顯著的負相關，此外，作者還指出 miR-7可以抑制GBM中促侵襲因子p-ERK1／2、MMP-2和MMP-9的表達．Babae等研究發現，過表達miR-7可以抑制GBM組織血管生成，轉染 miR-7可以降低內皮細胞的生存能力、官腔形成和遷移，達到與抗血管生成藥物舒尼替尼類似的效果［47］．以上研究表明，miR-7在神經膠質瘤中表達下調，它可以作為腫瘤抑制因子，可以作為膠質瘤分子治療的潛在靶點．

3．3 miR-218 研究表明 miR-218在腫瘤組織中表達顯著下調，諸多證據表明，它可以抑制膠質瘤的惡化［48－50］．在膠質瘤細胞中，IKK-β是 NF-kβ的上游調節因子，過表達 miR-218可以直接抑制其的表達，從而抑制NF-kβ／MMP-9信號通路，進而抑制膠質瘤細胞的侵襲性，誘導細胞凋亡，同時，NF-kβ信號通路中調節 NF-kβ信號表達的基因表達皆上調．其中，ECOP是NF-kβ信號的重要調節因子，過表達miR-218不僅可以抑制其表達，還顯著抑制 NF-kβ分子下游基因如 BcL-xL，MYC和CCND1NF-kβ的表達，進而誘導膠質瘤細胞凋亡［48］．

此外，隨著膠質瘤的惡化，其組織中miR-218的水平顯著下降，具有癌基因功能的轉錄因子 LEF1是miR-218另一個重要的作用靶點，研究表明，通過抑制其表達，可以抑制GBM的細胞侵襲，MMP家族是位于Wnt／LEF1信號通路下游的調控因子，過表達mi-218可以抑制 miR-218-LEF1-MMPs復合物的促侵襲作用［49］．本研究組之前的研究表明，miR-218可以抑制Bmi1基因的表達而抑制膠質瘤細胞的增殖，侵襲，遷移和膠質瘤干細胞的自我更新［50］．膠質母細胞瘤尤其是間葉細胞的膠質母細胞瘤是頻繁呈現組織缺氧和壞死的嚴峻惡性腫瘤，組織缺氧是導致化療抗性的因素之一，在小鼠窩藏顱內腫瘤組織中轉染外源性的 miR-218可以顯著提高替莫組胺的藥物敏感性，從而提高小鼠的生存率，此外，過表達miR-218可以抑制 RTK信號通路中的眾多分子的表達，從而抑制缺氧誘導因子2a（HIF2a）的表達，提高 GBM細胞的生存活力．

3．4 miR-181家族 miR-181家族包括miR-181a、miR-181b和miR-181c，均在膠質瘤中表達下調，指出這些 miRNAs是膠質瘤發生發展中重要的腫瘤抑制劑．研究表明，miR-181a表達水平與膠質瘤等級呈現負相關，但是 miR-181b表達下調只在II-IV膠質瘤中被檢測到，然而膠質瘤中的 miR-181c水平卻與正常腦組織相似．研究表明，在GBM中過表達miR-181a和miR-181b可以抑制細胞生長和侵襲，使GBM細胞失去錨定非依賴性生長，誘導細胞凋亡［51］．

近年來放、化療抵抗是膠質瘤臨床治療中面臨的兩個嚴峻的挑戰，也是導致膠質瘤預后差的重要原因，替莫組胺抗藥性同樣是膠質瘤臨床治療面臨的重要問題，miR-181家族表達上調可以抑制 Rap1B介導的細胞骨架重拍，進而加強 GBM細胞對替莫組胺的化療敏感性，miR-181家族過表達可以顯著抑制 GBM細胞的侵襲性生長．Gong等［52］研究指出海兔素可以提高膠質瘤細胞中 miR-181的水平，進而提高膠質瘤細胞對替莫組胺的藥物敏感性，誘導細胞周期停滯和細胞凋亡，表現出腫瘤抑制活性．近年來，研究表明，miR-181可以抑制細胞周期蛋白B1的表達，進而抑制膠質瘤細胞的增殖，過表達miR-181可以抑制膠質瘤細胞 U251和SHG-44的增殖［53］．

3．5 其他在膠質瘤中表達上調的 microRNA 近年來，miR-326、miR-214、miR-31、miR-142-3p、miR-205、miR-297、miR-326、miR-622和 miR-708等眾多 miRNA被證實在膠質瘤中表達顯著下調．據報道，miR-326在膠質瘤中表達水平顯著下調，它可以通過抑制SMO的表達而抑制 Hedgehog信號通路，進而抑制膠質瘤細胞的增殖，侵襲和生存活力［54］．miR-214在膠質瘤中表達下調，可以抑制 UBC9的表達，進而抑制腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲．miR-203在膠質瘤中表達表達顯著下調，這與膠質瘤病人預后差密切相關，miR-297可以靶向抑制 DGK-α表達而抑制 GBM侵襲，miR-708同樣在 GBM細胞中扮演著腫瘤抑制因子的角色．以上結果表明，此類在膠質瘤中表達下調的 miRNAs可以抑制膠質瘤的發生發展，可以作為膠質瘤臨床治療的靶向分子藥物．

4 microRNA在膠質瘤基因治療中的潛力

研究表明，正常腦組織與膠質瘤組織的 miRNA表達譜存在顯著地差異，因此，miRNA可以成為膠質瘤診斷和治療的生物靶標，此外，這些在膠質瘤組織中表達顯著下調的眾多 miRNA可以作為膠質瘤治療的潛在分子藥物．通過分析結腸癌，肝癌，胰腺癌和胃癌樣本的miRNA表達譜，發現其miRNA表達譜可以作為其分級的重要分子指標［55］．

近年來研究發現 miR-21、miR-196-a-2、miR-26等miRNA可以作為癌癥診斷與治療的重要生物標志物．在胰腺癌中 miR-196-a-2水平高的患者的中位生存期只有14．3個月，而miR-196-a-2低水平患者的中位生存期則高達26．5個月，miR-196-a-2水平可以作為預測患者存活時間的一項指標［56］．研究表明，miRNA表達譜不僅在膠質瘤診斷中扮演著重要的角色，而且可以預測患者的預后，所以這些特異性表達的 miRNA可以作為膠質瘤基因治療的分子靶標．Stanley等研究指出，采取 miR-21抑制劑與替莫組胺聯合治療可以較替莫組胺單獨治療可獲得較高的細胞凋亡率，通過轉染反義-miR-21寡核苷酸降低 GBM中 miR-21水平可以降低替莫組胺的化療抗性［57］．Griveau等用鎖核酸-脂質納米膠囊復合物（LNALNCs）技術降低GBM細胞中的 miR-21水平，增加了GBM細胞對輻射誘導致死的敏感性，該鎖核酸-脂質納米膠囊復合物技術為 miRNA用于膠質瘤臨床治療奠定了堅實的基礎［58］．

由于基因治療低毒性和高特異性，其在癌癥治療中將得到廣泛應用，開展基因治療要建立在對透徹研究癌癥發病機理的基礎之上．miRNA可以抑制細胞信號通路中關鍵分子的表達，進而阻斷參與機體新陳代謝的重要的信號通路，因此，它可以作為一種良好的基因治療媒介分子，諸多miRNA可以作為膠質瘤基因治療的靶標．然而，如何穿透血腦屏障，克服網狀內皮組織吸收作用，解決細胞外基質及細胞內干擾等復雜因素，將 miRNA傳送到中樞神經系統是目前面臨的嚴峻挑戰．為解決這些問題，近年來研究者們不斷的在改善細胞傳送策略，如用脂質膠囊靶向傳送寡核苷酸，重組腺病毒（rAAVs）可以穿透血腦屏障，用來運輸外源性的 miRNA直達病灶．為了減輕患者痛苦，改善預后，如何運輸具有腫瘤抑制因子活性的miRNA到達膠質瘤病灶仍需深入研究．

5 總結與展望

膠質瘤是目前發病率最高的顱內惡性腫瘤，研究表明，miRNA在膠質瘤發病機理中扮演著重要的角色，然而，是腫瘤的發生發展導致 miRNA水平異常，還是miRNA水平異常引起腫瘤的發生和惡化目前尚不清楚．miRNA可以在轉錄后水平抑制基因表達，在膠質瘤中，它可以充當抑癌基因和癌基因，本文綜述了在膠質瘤發生惡化過程中表達水平異常的 miRNAs，它們參與調控膠質瘤細胞的增殖、遷移、侵襲、凋亡，影響膠質瘤治療的放、化療抵抗，與膠質瘤病人預后密切相關．miRNA將是膠質瘤病理學中新的生物標志物，將為膠質瘤的臨床診斷與治療提供新的策略．

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《實用醫學雜志》2015年征訂啟事

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A systematic review of microRNAs and the therapeutic potential in glioma

LIU Nan1，TU Yan-Yang1，ZHANG Yong-Sheng21Department of Experimental Surgery，2Tangdu Hospital，Fourth Military Medical University，Xi'an 710038，China

MicroRNAs（miRNA）are short non-coding RNAs，and the discovery of miRNA has provided a novel idea to the research of tumor pathogenesis，and a new strategy to the diagnosis and prognosis of human cancers．Currently，numerous studies have indicated that the deregulation of miRNAs in glioma is closely related to glioma pathogenesis and progress．Glioma is the most frequent and malignant brain tumor，which was classified five grades（I－IV）according to WHO，and each level includes various pathological subtypes．miRNAs function as key regulator of glioma through negative control the target gene expression，and could decrease the key regulator level by targeting the 3′-UTR of it's mRNA which regulates the cell proliferation，apoptosis and prognosis of glioma．Moreover，the radiation and chemotherapy resistance in glioma therapy are also effected by deregulation of miRNAs，which suggested that miRNAs would act as tumor suppressor or oncogene in glioma，and it can be used as a biomarker of glioma diagnose and therapy，but also a novel target of glioma gene therapy．In this review，we summarize the current finding of miRNAs which is deregulated in glioma and discuss the molecular diagnostic and therapeutic potential of miRNAs in glioma．

microRNAs；glioma；molecular therapy

R739．41

A

2095-6894（2015）02-005-09

2015-01-15；接受日期：2015-01-30

劉 楠．碩士．研究方向：膠質瘤基因治療．Tel：029-84778169 E-mail：516395838＠qq．com．

張永生．E-mail：zhangys＿td＠163．com