腫瘤轉移與microRNA的研究新進展

李 巍，信 欣 綜述，李 旭 審校

(天津市環湖醫院檢驗科 300350)

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腫瘤轉移與microRNA的研究新進展

李 巍，信 欣 綜述，李 旭 審校

(天津市環湖醫院檢驗科 300350)

microRNA； 腫瘤； 轉移

腫瘤轉移指惡性腫瘤細胞脫離原發腫瘤，通過各種途徑，到達遠處組織或器官并繼續增殖生長，形成轉移灶的過程。此過程涉及細胞間黏附的改變、基底膜的降解、新生血管生成、腫瘤細胞的侵襲運動等多個步驟。最近研究表明，microRNA(后簡稱miRNA)在諸多步驟中可能發揮一定作用，這為腫瘤轉移的診斷和治療提供了新思路。

1 miRNA的生物合成與作用機制

miRNA是一種內源性、大小為21～25個堿基的非編碼微小RNA，基于其高度保守序列的存在，可用生物信息學的方法鑒定[1]。miRNA包含于長約數千個堿基的初級轉錄本(Pri-miRNA)中，由RNA聚合酶Ⅱ催化合成，隨后由核酸內切酶Drosha切割莖環部分形成約70 nt的Pre-miRNA[2-4]。Pre-miRNA由核轉運受體exportin-5運到細胞質中[5]，再由核酸內切酶Dicer切割生成活性miRNA，并結合生成RNA誘導沉默復合物(RISC)。RISC與靶mRNA的3′非翻譯區配對，主要通過2種機制負向調控基因表達：當miRNA與目的mRNA完全或幾乎完全互補時，直接導致目的mRNA降解；當不完全互補時，則負向調控翻譯過程，阻礙蛋白質翻譯，對靶基因mRNA無影響[6]。

2 腫瘤轉移過程及miRNA的靶基因

腫瘤轉移包括以下過程：瘤細胞從原發灶脫離，進入血液或淋巴系統[7-8]，浸潤及擴散至細胞外基質，以單細胞形式或者匯集成細胞團、簇。轉移過程的發生依賴于細胞與細胞、細胞與基質的相互作用。某些腫瘤(如肉瘤)以單細胞形式擴散，而上皮細胞瘤通常以細胞簇形式轉移。上皮細胞常通過蛋白酶依賴的間充質細胞化方式，往往會導致細胞外基質降解，從而使細胞得以移出[9]。

組織侵襲與轉移需要細胞具備不同能力(如從原發灶脫離及黏附于遠處的轉移位點)，快速地進行細胞適應及克隆選擇，因此只有很少部分細胞發生轉移。轉移效率與細胞存活率相關[10]。而促使細胞在原發灶內增殖及存活的癌基因(如BCL2A或活性RAS)，同樣也能促使惡性細胞在轉移灶內存活。另外，轉移灶內的細胞必須表現出較高復制潛力。曾經有學者表示，只有具備自我更新能力的“腫瘤干細胞”到達次級部位，才能形成肉眼可見的轉移灶。

近年來，越來越多的研究指向與腫瘤轉移相關的miRNA，并指出相關miRNA的靶基因大多為某些調節細胞運動、細胞與細胞間黏附及細胞與基質相互作用的蛋白質。

在高侵襲及轉移的鼻咽癌細胞中，miR-29c的表達顯著降低，優先作用于編碼細胞外基質蛋白(如膠原或γ-層粘連蛋白)的基因[11]，表明了局部微環境對于腫瘤細胞遷移及生存的重要性。乳腺癌模型中，miR-373及miR-520c下調黏附分子CD44的表達，證明其為促使乳腺癌轉移的miRNA。然而，CD44在大多數惡性腫瘤中表達量的增加可調節細胞黏附、運動、基質降解、細胞增殖及生存[12-13]。某些miRNA通過改變細胞骨架蛋白的表達水平，影響細胞的形態及運動力。已證實，miR-21可降低原肌球蛋白-1的水平，影響細胞侵襲。此外，miR-21通過作用于PTEN促使腫瘤細胞的轉移。這種轉移依賴于Akt生存途徑及Akt對黏著斑激酶磷酸化及基質金屬蛋白酶(MMP)水平的調節作用[14]。MiR-21在腫瘤形成過程中扮演重要角色，包括直接作用于MARCKS抑制前列腺癌細胞的凋亡以及促進其侵襲；調節食管癌細胞的增殖與侵襲[15]；轉錄后水平下調腫瘤抑制因子PDCD4，促使結直腸癌細胞的侵襲、進入血管及遠處轉移；在其他類型腫瘤中調節其腫瘤的進展。有學者研究證實，miR-122是肝細胞特異性分化的標志物，在預后較差的原發腫瘤組織中低表達，導致細胞遷移及侵襲的增加。已證實miR-221的下調與原發性前列腺癌中原癌基因c-kit的表達呈負相關關系。miR-221的下調與臨床病理學方面的指標相關，如Gleason評分及隨訪期間臨床復發率。據統計資料顯示，miR-221的下調與高風險前列腺癌的腫瘤進展及復發有關，證明其為高風險前列腺癌預后相關的重要因子。在高轉移性胰腺導管腺癌(PDAC)細胞中，miR-194、 miR-200b、miR-200c及miR-429可使EP300的mRNA及蛋白表達量降低。有學者研究證實在高侵襲及轉移PDAC中，miR-224及 miR-486可下調細胞表面CD40蛋白的表達量。上述結果證實，miRNA可通過調節轉移特異性抑制基因的表達，從而調控腫瘤的轉移行為。

3 miRNA在腫瘤轉移過程不同環節中的作用

3.1 miRNA在上皮細胞間質轉型(EMT)過程的作用 研究表明，多miRNA與EMT密切相關。EMT過程是胚胎發育的一部分，參與腫瘤發生過程。整個過程中，分化腫瘤細胞的特殊細胞形態消失，使細胞獲得更具有侵襲力的表型。此為1種適應性應答和遷移逃脫機制：黏著絲和橋粒部分解離，上皮細胞從集聚侵襲模式轉變為解離和播散的細胞遷移模式。研究證實，miR-506可通過靶定并抑制波形蛋白(vimentin)及N-鈣黏素(N-Cad)的表達而抑制EMT過程，并進一步抑制卵巢癌細胞的侵襲及遷移。miR-29c也被證實參與調控結腸癌細胞的EMT過程：其通過調控PTP4A 和GNA13，進而影響β-catenin 信號通路。研究表明，miR-122為另外1個重要調控分子，它在肝癌中可啟動EMT過程并通過靶定RhoA，抑制肝癌細胞的運動及侵襲。另外，miR-7通過負調控STAT3途徑，抑制SETDB1的表達，從而逆轉乳腺癌干細胞的EMT過程。

3.2 miRNA參于腫瘤細胞運動的調節 腫瘤細胞可采取不同的運動方式以到達遠處器官，較快的運動方式(變形蟲樣運動)同時伴隨Rho途徑的激活增加。近年來，研究證實多種miRNA參與調控腫瘤細胞的運動。miR-484-5p通過直接靶定RhoGDI1及ALCAM，可促進肺腺癌的侵襲及轉移[16]。miR-10b靶定syndecan-1可促進乳腺癌細胞的運動及侵襲功能，其依賴于Rho-GTPase及E-cadherin的機制實現。miR-31可抑制乳腺癌轉移過程中諸多步驟，包括局部侵襲、外滲及在遠處組織中存活等；而此種多基因效應是通過抑制包括RhoA在內的轉移促進基因表達來實現。miR-10b可靶定HOXD10通過RhoC-AKT途徑促進胃癌細胞的侵襲[17]。MiR-493作為1種腫瘤抑制因子通過負調控RhoC及FZD4可抑制膽囊癌細胞的運動及遷移。

4 miRNA與常見腫瘤轉移的關系

4.1 miRNA與乳腺癌 有學者概括了乳腺癌中最常見的調控miRNA，上調的miRNA包括miR-21(靶基因為Bcl-2、TPM1及PDCD4)、miR-155、miR-206(ER-a)、 miR-373及 miR-520。下調的miRNA包括miR-125a/b(ERRB2-ERRB3)、miR-145、 miR-10b(HOXD10)、miR-9-1、let-7、miR-27a及 miR-17-5p，其中，后2種miRNA在乳腺癌細胞系中起癌基因的作用。miR-10b、miR-373及 miR-520在乳腺癌侵襲及轉移過程中發揮作用，miR-335、miR-126及miR-206均為轉移抑制因子。最新研究顯示，miR-100可在乳腺癌中抑制干細胞樣細胞的自我更新及乳腺癌的發展。MiR-30c通過靶定NOV/CCN3提高乳腺癌細胞的侵襲能力。miR-124可靶定Ets-1從而抑制乳腺癌細胞的增殖及侵襲能力。miR-10b在乳腺癌中呈顯著高表達，且與乳腺癌的轉移密切相關[18]。miR-495通過靶定JAM-A，也可促進乳腺癌細胞的遷移。

4.2 miRNA與前列腺癌 MiR-181可調控DAX-1的表達，從而增強前列腺癌細胞的增殖能力；相反，miR-130b可通過下調MMP2的表達而抑制前列腺癌的轉移。研究表明，EpCAM在原發及轉移的前列腺癌中顯著高表達，在化學治療后表達顯著下降，而其受EMT相關的miR-200c/205調控。miR-124可調控TGF-α介導的EMT過程，從而影響腫瘤的轉移[19]。

4.3 miRNA與卵巢癌 2項不同研究結果顯示，卵巢癌中最常見的調控miRNA包括miR-15-16、miR-29a/b、miR-30b/d、miR-181b、miR-105、miR-143、miR-203及 miR-373。miR-200成員的表達在不同研究中不一致。與正常人的卵巢組織或卵巢表面上皮細胞比較，卵巢癌患者的卵巢組織中miR-200的表達量增加[20]。最近有研究發現，上述情況下miR-200表達量沒有變化，而有學者認為其表達量應為降低。miR-25可通過靶定LATS2促進卵巢癌細胞的增殖及運動能力[21]。miR-497在卵巢癌中可靶定血管內皮生長因子A，并進一步通過PI3K/AKT及MAPK/ERK途徑抑制卵巢癌的血管形成能力，從而影響轉移灶的形成。

4.4 miRNA與肝癌 大多數的原發性肝癌(95%)來源于肝細胞(HCC)。在人類HCC中，miR-34a的表達量降低，并被認為與腫瘤侵襲相關。在HepG2細胞中，通過降低c-Met介導的ERKs1/2的磷酸化，miR-34a的異位表達可抑制腫瘤細胞的遷移與侵襲。在其他HCC(SKHep1C3)中，miR-23b的過表達可導致尿激酶型纖維蛋白酶原激活劑及c-Met的下調，從而降低細胞的遷移及增殖能力[22]。miR-26a被證實在MYC介導的肝癌中發揮重要作用，可使人類肝癌細胞停止在G1期。Gramantieri等[23]發現，其他某些miRNA也可在肝癌中發揮重要作用：下調miR-1及miR-199a可調控HGF/MET，下調let-7及上調miR-21可調控RAS及PI3K途徑；上調miR-221及miR-222可通過抑制p27及p57來影響細胞周期的進展。miR-122作為1種腫瘤抑制因子在肝癌中有顯著作用。miR-126-3p可靶定LRP6及PIK3R2抑制肝癌轉移及血管形成。而miR-10b在肝癌中顯著高表達，并通過調控RhoC、uPAR及MMPs促進肝癌細胞的增殖、遷移及侵襲能力。

4.5 miRNA與胰腺癌 胰腺癌是1種多基因作用的致死性疾病，目前對于此病的診斷及治療方法暫不令人滿意，且鑒別此病的某些特異性標志物較少。迄今為止，有4項研究針對于胰腺中的miRNA，僅有miR-216為特異性miRNA。有研究顯示，腫瘤與慢性胰腺炎、正常胰腺、胰腺細胞系及相鄰的正常組織中，miRNA的表達差異較大。其中，報告了20種miRNA的差異表達，大多數表達量增高(如miR-155、miR-221、miR-100、miR-125b-1、miR-21、miR-181a/c miR-107、miR-424、miR-301、miR-212、miR-92-1、miR-16-1、let-7d/f1、let-15b、let-24-1/2及let-376a)，而只有小部分miRNA表達量降低(如miR-139、miR-345、miR-142p)[24]。miR-155在胰腺癌過表達，可作用于TP53INP1，使其表達量降低，發揮類似于癌基因的作用。P53基因的失活可一定程度上降低miR-34a水平，miR-34a的功能缺失則可能會導致胰腺癌發病。最新研究表明，miR-193b直接靶定STMN1及uPA并抑制胰腺癌的生長及轉移。miR-183通過調控Bmi-1的表達而促進胰腺癌細胞的增殖并影響患者的生存率及預后。miR-218通過調控ROBO1，抑制胰腺癌細胞的遷移及侵襲。

4.6 miRNA與胃癌 胃癌在腫瘤發病中占第4位，其中80%～90%的患者會發生轉移。胃癌病死率較高，在致死性癌癥中占第2位。只有極少數miRNA被證實與胃癌相關。miR-451通過原位雜交技術在胃上皮細胞中被探測到，其低表達使胃癌的預后較差。近年研究確定了某些相關的新miRNA。miR-520d-3p通過下調EphA2的表達，抑制胃癌細胞的增殖、遷移及侵襲能力。胃癌中通過靶定c-myc基因，下調miR-155的表達能加速胃癌細胞的生長及侵襲能力[25]。miR-145、miR-133a及miR-133b通過靶定轉錄生長因子Sp1，抑制胃癌細胞的增殖、遷移、侵襲及細胞周期進程。

5 小 結

綜上所述，miRNA在腫瘤轉移過程中發揮重要作用，其在不同腫瘤中表現不同，機制各異。miRNA各種組織中的表達具有特異性，是組織分化程度的標志物。不同腫瘤轉移過程中出現不同特征的miRNA，可用其表達譜作為不同腫瘤轉移的診斷和預后標志物。

現有的分子生物學技術已證實某些miRNA，但仍有許多miRNA未被發現，miRNA在腫瘤轉移中作用的研究尚處于初級階段。各種腫瘤轉移中miRNA表達譜不同，特異表達的miRNA尚需確立，其靶基因尚需驗證。此外，miRNA的調控和被調控機制尚需更進一步的研究。這需要進一步研究miRNA對腫瘤轉移的作用，并以此為基礎，將miRNA發展為腫瘤轉移診斷及預后評估的重要手段，開辟新的腫瘤治療方法。

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