Lin28/Let-7在腫瘤中的研究進(jìn)展

申昊 綜述 謝明祥 審校

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，貴州 遵義 563000)

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Lin28/Let-7在腫瘤中的研究進(jìn)展

申昊 綜述 謝明祥 審校

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，貴州 遵義 563000)

Lin28; Let-7; 肝癌； 肺癌； 神經(jīng)膠質(zhì)瘤

Lin28是存在于高級(jí)真核生物的一種在結(jié)構(gòu)上高度保守的RNA結(jié)合蛋白，對(duì)人體的正常發(fā)育及某些疾病狀態(tài)有著重要作用[1]。在人體細(xì)胞中，Lin28對(duì)Let-7的轉(zhuǎn)錄有負(fù)性調(diào)節(jié)的作用，抑制Let-7成熟體的合成，上調(diào)細(xì)胞周期，促進(jìn)干細(xì)胞的增殖。在人類腫瘤干細(xì)胞中，Lin28可通過(guò)選擇性抑制Let-7成熟體的加工合成，從而促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞增殖及抑制其凋亡，最終導(dǎo)致腫瘤發(fā)生；在人類腫瘤細(xì)胞中，Lin28呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)，而Let-7呈低表達(dá)狀態(tài)，普遍認(rèn)為L(zhǎng)in28與Let-7是一對(duì)相互抑制和負(fù)向調(diào)控的因子，故被稱為雙向負(fù)反饋調(diào)節(jié)軸或調(diào)節(jié)環(huán)。本文對(duì)Lin28及Let-7在腫瘤細(xì)胞中表達(dá)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述如下。

1 Lin28和Let-7

1.1 Lin28的生理功能 Lin28的生理功能Lin28最早發(fā)現(xiàn)于秀麗隱干線蟲中，在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)基因的時(shí)序基因差異表達(dá)起著重要的調(diào)節(jié)作用，Lin28主要存在于高級(jí)真核生物中。在人體干細(xì)胞中除Lin28(Lin28A)存在以外，還發(fā)現(xiàn)有一同源基因Lin28B，在結(jié)構(gòu)與功能上Lin28A與Lin28B保持高度的相似性[2]。Lin28在胚胎發(fā)育、細(xì)胞代謝以及腫瘤發(fā)生均有重要作用。研究[3]發(fā)現(xiàn)，Lin28可促進(jìn)胚胎肝細(xì)胞的增長(zhǎng)：(1)Lin28可使人類iPSC克隆數(shù)量增加；(2)在小鼠胚胎干細(xì)胞中，Lin28過(guò)表達(dá)可加速細(xì)胞增殖，而抑制Lin28可減慢細(xì)胞增殖；(3)Lin28表達(dá)降低可導(dǎo)致胚胎干細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子HMGA1蛋白水平下調(diào)。Lin28在胚胎干細(xì)胞中高度表達(dá)，但在干細(xì)胞變異時(shí)被抑制。在哺乳動(dòng)物中，Lin28也與涉及細(xì)胞代謝的過(guò)程，在小鼠糖尿病模型中發(fā)現(xiàn)Lin28通過(guò)抑制Let-7促進(jìn)insulin-PI3K-mTOR通路調(diào)節(jié)細(xì)胞糖代謝，而過(guò)表達(dá)的Let-7則表現(xiàn)胰島素抵抗和糖耐量受損[4]。研究[5]發(fā)現(xiàn)，Lin28/Let-7通過(guò)調(diào)節(jié)PDK1促進(jìn)非小細(xì)胞型肺癌細(xì)胞的糖酵解并影響腫瘤干細(xì)胞的功能。研究[6]證明，Lin28是一種致癌基因，它在多種腫瘤細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和腫瘤的發(fā)展，Lin28的表達(dá)也與惡性腫瘤患者的生存密切相關(guān)。

1.2 Let-7的生理功能 Let-7的生理功能Let-7是最早發(fā)現(xiàn)于秀麗隱干線蟲中的一種miRNA，參與細(xì)胞的生發(fā)、發(fā)育及凋亡等，MicroRNA(miRNA)是指長(zhǎng)度約21～25 nt的某些特殊的小型非編碼RNA組成的家族，是一種結(jié)構(gòu)上高度保守的非編碼RNA，在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中，它主要與靶基因mRNA互補(bǔ)結(jié)合，使mRNA的降解或翻譯抑制，以此調(diào)控靶基因的表達(dá)。成熟Let-7與Argonaute蛋白、Dicer和免疫缺陷病毒I型反式激活應(yīng)答原件RNA結(jié)合蛋白(TRBP)組合形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(RISC)，成熟Let-7主要通過(guò)與靶mRNA 3’端非翻譯區(qū)互補(bǔ)結(jié)合，引導(dǎo)RISC與靶mRNA結(jié)合，引起靶mRNA翻譯抑制或者mRNA降解，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖[7]。研究[8]還發(fā)現(xiàn)，Let-7的異常表達(dá)也與人類多種疾病如腫瘤、心血管等疾病的發(fā)生相關(guān)。

2 Lin28/Let-7雙反饋調(diào)節(jié)機(jī)制

Lin28與Let-7之間存在著雙向反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，Let-7可抑制Lin28的翻譯，而Lin28也可以阻斷Let-7的成熟，這一雙反饋調(diào)節(jié)機(jī)制不僅在干細(xì)胞增殖過(guò)程中存在，而且對(duì)腫瘤的發(fā)生同樣有著重要的作用。A.X.Chen等[9]的研究說(shuō)明：存在于Lin28上并接近于與Let-7結(jié)合位點(diǎn)的rs3811463變異體，能夠阻斷Lin28/let-7信號(hào)環(huán)路，最終導(dǎo)致Lin28蛋白水平的增高及Let-7水平的降低。

在生物體細(xì)胞核中，Let-7首先經(jīng)RNA聚合酶II催化轉(zhuǎn)錄生產(chǎn)初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(pri-let-7)，再經(jīng)酶-蛋白復(fù)合體(RNaseⅢ Drosha-DGCR8蛋白)切割后產(chǎn)生前體pre-Let-7，pre-Let-7經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Exportin-5轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞漿中，在最后階段由另一種RNaseⅢ Dicer進(jìn)一步切割形成成熟Let-7[9]。在人體中，Lin28及其同源基因Lin28B有著77%同源性[10]，Lin28作用于Let-7成熟加工過(guò)程，可通過(guò)多種途徑發(fā)揮抑制作用。

Lin28能與pri-Let-7結(jié)合，阻礙Drosha-DGCR8復(fù)合物與pri-Let-7的結(jié)合，抑制成熟Let-7的形成，使其表達(dá)水平顯著降低[11]。Lin28與pre-Let-7的莖環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合，影響Dicer對(duì)pre-Let-7的切割，抑制成熟Let-7的形成，使其表達(dá)水平降低[12]。I.Heo[13]研究發(fā)現(xiàn)Lin28可誘導(dǎo)pre-Let-7的3`末端尿苷化，使其被Dicer切割，抑制成熟Let-7生成，也使其在細(xì)胞中的水平降低。在人體細(xì)胞核中的Lin28B通過(guò)TUTase-非依賴的方式阻斷對(duì)pri-mRNA的加工，其中的機(jī)制可能是使pri-Let-7與Dorsa-DGCR8復(fù)合物隔離，阻止兩者的接觸從而阻礙pre-Let-7的成熟[14]。

由此可推斷，Lin28可通過(guò)多種途徑抑制Let-7合成過(guò)程中關(guān)鍵酶及使其前體尿苷化等方式，阻斷Let-7成熟體的產(chǎn)生，使其表達(dá)水平降低；同樣，Let-7也可抑制Lin28的表達(dá)，這一雙反饋機(jī)制對(duì)人類細(xì)胞增殖和腫瘤發(fā)生有著重要的調(diào)節(jié)作用。

3 Lin28/Let-7與腫瘤

研究[15]表明，Lin28與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。當(dāng)Lin28正常表達(dá)時(shí)，它可以聯(lián)合OCT4、SOX2以及NANOG將人體纖維母細(xì)胞重新編程為多功能干性細(xì)胞，而它的過(guò)度表達(dá)則可引起細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)變,研究發(fā)現(xiàn)，在所研究的500例原發(fā)性腫瘤及細(xì)胞系中，例如肝細(xì)胞性肝癌、肺癌等腫瘤中，Lin28在大約15%腫瘤細(xì)胞中存在高表達(dá)，特別是低分化及預(yù)后差的腫瘤，此外，Lin28的過(guò)表達(dá)也與患者的總體生存率和腫瘤復(fù)發(fā)的機(jī)率呈正相關(guān)關(guān)系。

Let-7對(duì)多種致癌基因具有調(diào)節(jié)作用，包括Ras、c-Myc和Hmga2，而且，Let-7的低表達(dá)也與多種腫瘤類型相關(guān)，例如肺癌、肝癌等腫瘤。研究[16]證明，分化好的腫瘤中Let-7呈高表達(dá)，而其靶向的原癌基因(Hmga2和Ras)表達(dá)下調(diào)，因此Let-7對(duì)腫瘤有很強(qiáng)的抑癌基因作用。Let-7的表達(dá)水平可作為腫瘤分化程度的標(biāo)志，分化程度越低的腫瘤其表達(dá)水平也越低。

3.1 Lin28/let-7與肺癌 Lin28/Let-7與肺癌Xiao的研究通過(guò)對(duì)103例肺癌組織及40例人癌旁組織中Lin28B蛋白表達(dá)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Lin28B蛋白在肺癌組織中的表達(dá)明顯高于人癌旁組織，并且，通過(guò)對(duì)不同分期的肺癌組織中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Lin28B蛋白在Ⅲ、Ⅳ期的肺癌表達(dá)明顯高于Ⅰ、Ⅱ期的肺癌組織，由此可推論，Lin28B蛋白的高表達(dá)參與了肺癌的發(fā)生，并與肺癌低分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及TNM分期呈正相關(guān)關(guān)系[17]。

J.Takamizawa等研究[18]發(fā)現(xiàn)，在肺癌組織及肺癌細(xì)胞中，Let-7的表達(dá)水平顯著降低，并且，Let-7的瞬時(shí)高表達(dá)能抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。Esquela-Kerscher等[21]通過(guò)免疫缺陷鼠實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)多細(xì)胞系非癌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明,Let-7能夠直接抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

3.2 Lin28/Let-7與肝癌 Lin28/Let-7與肝癌肝細(xì)胞癌是最常見的原發(fā)性肝臟腫瘤，現(xiàn)已成為全球癌癥死亡的首要病因。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，Lin28在肝細(xì)胞癌中頻繁高度表達(dá)，H.Liem[19]的研究通過(guò)“反向藥物有道轉(zhuǎn)基因超表達(dá)技術(shù)”，證明了Lin28在小鼠肝細(xì)胞中被異常激活，對(duì)肝細(xì)胞癌的發(fā)生有推動(dòng)作用，而且，Lin28的低表達(dá)能有效抑制肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展，并能延長(zhǎng)小鼠的生存周期。Lin28在人類肝細(xì)胞癌中廣泛表達(dá)，這足以證明Lin28過(guò)表達(dá)的重要性，它與人類肝細(xì)胞癌的發(fā)生有著重要的作用。

L.Gramantieri等[20]通過(guò)比較肝癌組織和肝硬化肝組織的研究中發(fā)現(xiàn)，Let-7在肝細(xì)胞癌中表達(dá)下調(diào)，這說(shuō)明Let-7與肝癌的發(fā)生有密切的相關(guān)性。

3.3 Lin28/Let-7與神經(jīng)膠質(zhì)癌 Lin28/Let-7與神經(jīng)膠質(zhì)瘤神經(jīng)膠質(zhì)瘤是人腦腫瘤中最常見的惡性腫瘤，約占顱內(nèi)腫瘤的40.49%，神經(jīng)膠質(zhì)瘤其侵襲性強(qiáng)，且復(fù)發(fā)率高。利用“基因微陣列分析”和“免疫組織化學(xué)”檢測(cè)Lin28基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)Lin28基因的高表達(dá)與OS及PFS的減少有關(guān)，并且對(duì)于膠質(zhì)瘤患者來(lái)說(shuō)，Lin28可作為一個(gè)獨(dú)立的影響因子與其預(yù)后有關(guān)。研究[21]發(fā)現(xiàn)，Lin28可促進(jìn)細(xì)胞周期從G1相到S相的進(jìn)展，并增加處在G2/M相的細(xì)胞百分比數(shù)量。此外，Lin28基因還可以阻止膠質(zhì)瘤細(xì)胞的凋亡。

研究[22]發(fā)現(xiàn)，Let-7在正常腦組織中呈較高水平表達(dá)，而在膠質(zhì)瘤組織中則呈低水平表達(dá)，并通過(guò)將Let-7轉(zhuǎn)染至U87細(xì)胞中，上調(diào)其在細(xì)胞中的表達(dá)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)U87細(xì)胞的生長(zhǎng)明顯受抑制，隨時(shí)間推移，還出現(xiàn)了細(xì)胞凋亡及侵襲性明顯下降。這充分證明了Let-7對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)具有抑制作用。

綜上所述，Lin28在人類神經(jīng)膠質(zhì)瘤中呈高表達(dá)，對(duì)膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展具有促進(jìn)作用；Let-7在人類神經(jīng)膠質(zhì)瘤中呈低表達(dá)，對(duì)膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展具有抑制作用。但目前基于Lin28/let-7對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤作用的研究少，對(duì)Lin28/Let-7 miRNA雙向反饋調(diào)節(jié)的機(jī)制仍缺少支持。

4 問(wèn)題與展望

盡管目前對(duì)Lin28/Let-7對(duì)腫瘤的作用的研究取得了較多進(jìn)展，并證明了它在多方面的作用，但其對(duì)腫瘤的作用機(jī)制及調(diào)節(jié)機(jī)制仍不明確，但隨著分子生物學(xué)新技術(shù)的開發(fā)及運(yùn)用，Lin28/Let-7的研究會(huì)更加深入，會(huì)對(duì)人類神經(jīng)腫瘤病理機(jī)制、治療理論提供更全面的幫助。

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