微小RNA302家族與惡性腫瘤的發生及藥物敏感性的相關性研究進展

張夢君綜述　婁　閣審校

惡性腫瘤的發生及發展是多種因素、多個階段的復雜的生物學過程，miRNA-302家族在多種惡性腫瘤細胞中具有多樣化作用。微小RNA302家族(miR-302家族)特異存在于脊椎動物，最初檢測到是在未分化的人類胚胎干細胞中和其惡性的胚胎癌細胞中特異性表達，其首次發現與胚胎干細胞的自我更新和增殖特性有關。本文主要闡述微小RNA302家族在人類惡性腫瘤發生中起著不同的作用，例如：乳腺癌、肝癌、結直腸癌、宮頸癌、子宮內膜癌、前列腺癌等，簡介微小RNA302家族與惡性腫瘤的發生及藥物敏感性之間相關性的研究進展，以便更深入研究miR-302家族與惡性腫瘤其他方面的關系。

1　微小RNA302家族的生物學概況

miR-302家族位于人類4號染色體上4q25區的內含子中，通過RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)形成的帽和多聚腺苷酸化的miRNA前體轉錄形成，miR-302家族一般起源于發夾結構的3’前臂端，少數來自相反的前臂端[1]，其家族包括4個高度同源的miRNA的成員，這是作為一個非編碼RNA轉錄簇在5’-3’方向含有mir-302b，mir-302c，mir-302a，miR-302D和miR-367等。miR-302家族序列可調節靶向轉錄最終導致細胞的調控網絡發生改變，隨著研究的不斷深入，CyclinD/CDK4以及CyclinE/CDK2是最早經過檢測測得的miR-302家族的目標靶因子[2]，此后，許多miR-302家族的靶基因被不斷地檢測出來。根據它們的功能其靶基因大致可分為3組，其中包括Bcl11A、TBD、JUND、EP300、BCL3、TAF7等[3]。除了通過調節靶因子來改變體內的生物學特性，miR-302家族還通過抑制一些通路的關鍵因子從而調節一些細胞信號傳導通路，包括TGF-b/Nodal、PI3K- AKT、BMP 等信號傳導通路[4-5]。近年來，許多研究證明miR-302b家族在調控細胞周期G1至S期平衡中起到至關重要的作用，隨著研究的不斷深入，miR-302家族的成員可通過阻滯細胞G1期來抑制人類多能干細胞的增殖。有研究顯示，miR-302通過抑制BMI1來刺激多腫瘤抑制基因的表達，從而減少了CDK4/6和CyclinD混合物的生成，使細胞停滯于G0/G1期，無法進入S期，miR-302也可直接抑制CyclinD1/2、CDK2和ARID4a(即視網膜母細胞瘤蛋白RBp)的表達從而使細胞周期停滯于G1期[6]。另外，還有一些文章提到miR-302家族成員可通過其他途徑轉錄靶向因子受體從而來調節細胞周期，例如：EGFR、CCR5、CCL5和CXCR4[7-8]。

2　miR-302家族在惡性腫瘤發生中的作用

惡性腫瘤的發生及發展是多種因素、多個階段的復雜的生物學過程，miRNA-302家族在多種惡性腫瘤細胞中具有多樣化作用，例如，miRNA-302家族在黑色素瘤Colo-829細胞、前列腺癌PC3細胞、人乳腺癌MCF7細胞、肝細胞癌HepG2細胞、胚胎性畸胎瘤Tera-2細胞中能夠抑制腫瘤細胞的增殖并誘導凋亡。近期越來越多研究證實，微小RNA302家族在人類惡性腫瘤發生中起著不同的作用，例如：乳腺癌、肝癌、結直腸癌、宮頸癌、子宮內膜癌、前列腺癌等，進一步研究發現其與惡性腫瘤的發生、發展、預后、浸潤轉移及腫瘤放化療敏感性之間具有相關性[9]。

2.1　miR-302家族與婦科惡性腫瘤

在婦科惡性腫瘤的增殖和細胞周期中，miR-302家族起著重要作用。目前miR-302家族作為抑癌基因成為婦科惡性腫瘤研究的新方向，最近一項研究報告顯示，miR-302家族作為抑癌基因存在于宮頸癌細胞中，通過抑制其直接靶基因CylinD1表達抑制腫瘤細胞的生長，同時miR-302b調控AKT1-p27kip1-p21cip1通路，使通路中重要因子p27kip1和p21cip1表達下調從而使癌細胞周期停滯于G0/G1期至S期來抑制腫瘤的生長[10]。對子宮內膜癌研究顯示，miR-302b通過直接抑制靶因子CyclinD1，調控CDK1的表達來抑制宮內膜癌細胞的增殖分化和侵襲[11]；miR-302c的表達與子宮內膜癌的發生密切相關，且在子宮內膜癌中表達水平與手術病理分期、組織分化程度、有無淋巴結轉移存在一定的相關性[12]。在人卵巢癌細胞中，miR-302a的表達上調，能明顯抑制卵巢癌細胞的增殖和促進細胞的周期進展，并通過SDC1的調控誘導細胞凋亡，體外實驗表明SDC1是miR-302a的一個直接靶基因[13]。miR-302b高表達使得卵巢癌的復發率明顯降低且與患者預后相關[14]。有研究提出miR-302a能增加乳腺癌對放療的敏感性，并通過降低CXCR4的表達來抑制乳腺癌的轉移[15]。乳腺癌的研究中，miRNA-302c與乳腺癌的發生發展關系密切，它的表達很可能改變細胞的新陳代謝并誘發乳腺癌及其并發癥[16]。miR-302a能增加乳腺癌對放療的敏感性，并通過降低CXCR4的表達來抑制乳腺癌的轉移。

2.2　miR-302家族與消化系統惡性腫瘤

消化系統惡性腫瘤種類繁多，肝癌、食管癌、結直腸癌是比較常見的，miR-302家族作為抑癌基因活躍于各消化系統惡性腫瘤的研究中。關于肝癌，miR-302b高表達直接抑制其靶向因子AKT2在基因和蛋白水平的表達，干擾AKT2的糖原合成激酶-3b通路，減少肝癌細胞周期中重要的3個調控因子CYCLINA、CYCLIND和CDK2表達，進而阻滯肝癌細胞周期的進展，最終抑制了肝癌的發生和發展[17]。另研究表明在肝癌細胞中，miR-302c通過直接結合異黏蛋白(metadherin，MTDH)mRNA的3’-UTR來抑制MTDH的表達，從而抑制內皮-間充質轉化，最終抑制肝癌細胞的生長[18]。在食管癌的研究中，miR-302b的表達水平與食管癌 CRI 有著密切的關系，其可能參與了對食管癌 CRI 的調控。食管癌細胞 miR-302b經不同炎癥細胞刺激后表達水平均出現下調，隨刺激時間的延長進一步下調，通過調控 miR-302b的表達，經相應的信號傳導通路激活相關的轉錄因子如HIF-1α 、STAT3、NF-κB等，進而誘導細胞內一系列基因的表達。研究結果顯示mir-302a的增加對SW480和HCT116細胞有抗增殖作用，上調miR302a抑制MAPK和PI3K/Akt信號通路以抑制結直腸癌細胞的增殖和侵襲及相關蛋白的表達[19]。在直腸腺癌研究中，miR-302b可使Ascl2蛋白表達水平下調從而抑制腫瘤的生長、侵襲和轉移，通過在基因水平上敲減Ascl2使直腸癌細胞周期停滯，但未能夠提出Ascl2為miR-302b靶基因的直接證據[20]。

2.3　miR-302家族與其他惡性腫瘤

人腦膠質瘤是人類最常見和侵襲性很強的原發性腫瘤，在過去的十幾年中早發現和多模式治療取得了重大進展，但膠質瘤的預后仍不理想。mir-302a低表達與KPS評分及等級相關，mir-302a高表達可抑制細胞增殖、遷移和體外侵襲，mir-302a是直接針對Gab2膠質瘤進展的重要的腫瘤抑制因子，從而為研究神經膠質瘤發生的分子機制以及膠質瘤的發展及演變過程指明方向[21]。研究發現HA-CD44-Oct4-Sox2-Nanog信號傳導通路可能參與miR-302的產生及表達，引起頭頸鱗狀細胞癌(HNSCC)細胞的凋亡[22]。

3　miR-302與惡性腫瘤藥物敏感性

miR-302b不僅可作為抑癌基因，越來越多的研究顯示，miR-302b也可作為腫瘤靶向藥物研究的重大轉折點，還與化療藥物敏感性密切相關。早期研究顯示miR-302b高表達可作為卵巢癌對順鉑療效預測的指標，其降低靶基因HDAC4的表達水平，增加了順鉑對卵巢癌細胞的毒性，從而提高了藥物敏感性[23]。在乳腺癌藥物敏感性的研究中，應用微陣列數據分析GSE9574系列中的miRNA從而來確定細胞中的差異表達基因(DEGs)，其結果顯示在含有由2個靶位點hsa-AGCACTT和hsa-ACTTTAT的miRNAs中，miR-302b將來可以作為乳腺癌靶向治療的重要切入點[24]。miR-302b表達增強使其靶基因E2F1表達下調抑制ATM活性從而增加了乳腺癌細胞對順鉑的敏感性[25]。在肝癌研究方面，miR-302b使其靶因子DPYD(二氫嘧啶脫氫酶)和Mcl-1表達下調從而增加了肝細胞癌對5-Fu單藥化療的敏感性[26]。miR-302b不僅能夠抑制頭頸鱗狀細胞癌(HNSCC)的生長，同時還通過抑制IPA蛋白的表達來參與HNSCC的耐藥。在食管癌研究中，miR-203b在食管癌組織中的表達水平明顯低于癌旁正常組織，同時miR-203b 在低分化組中的表達水平明顯低于高分化組，其啟動子區CpG 島的異常高甲基化可能是導致其在食管鱗狀細胞癌(ESCC)組織中表達降低的重要機制之一，為以后食管癌靶向治療提供重要依據[27]。在睪丸胚胎性癌的研究中提出miR-302a可增加睪丸胚胎性癌細胞對順鉑的敏感性，順鉑是一種針對惡性腫瘤常用的化療藥物，例如睪丸生殖細胞腫瘤(TGCT)，上調mir-302a顯著增加NT2細胞對順鉑的敏感性，以此增強順鉑誘導的G2/M期阻滯和凋亡的后續進展[22]。最新研究表明 miR-302-367基因簇可以增加肝癌源性iPS細胞對5-FU及IFN-α的藥物敏感性。Chen等研究發現，miR-367在對紫杉醇敏感的卵巢癌細胞中呈高表達，當降低miR-367的表達后卵巢癌腫瘤細胞出現耐藥[28]。

綜上所述，微小RNA(miRNAs)屬于由22個核苷酸組成的非編碼短鏈RNA，可以改變基因轉錄后的表達水平[29]。在過去的十年里，miRNA幾乎在所有腫瘤的發生發展研究中都有著舉足輕重的作用，是可以使基因病變的靶向因素，作為癌基因或抑癌基因受控于基礎的腫瘤信號[30]，成為惡性腫瘤研究中的熱點。miRNAs在不同階段不同水平影響著腫瘤的發生發展，最早發現miRNA參與調控細胞G1期至S期的進程，miRNA缺乏的胚胎干細胞停留于G1期。生物信息學分析顯示，miRNA可調節多達30%的人類蛋白編碼基因，其中包括癌基因、腫瘤抑制基因，并且能夠調節復雜的信號傳導途徑之間的相互作用。惡性腫瘤是現代醫學的重大難題，miR-302家族的發現是RNA研究領域的重要突破，為腫瘤醫學提供了一種全新的視角，通過生物基因和基因表達調節的本質來進一步研究各種腫瘤。但目前對于miRNA-302家族在惡性腫瘤的發生發展中的作用及臨床價值研究的還不夠透徹深刻，有待更多的更深入的研究。總之，miRAN-302家族可通過調控靶基因參與的信號通路，影響腫瘤的發生及藥物敏感性，其作為抑癌基因被深入研究，是調節細胞活動周期的重要影響因素。miR-302家族表達異常與多種惡性腫瘤的發生關系密切，其對惡性腫瘤發生的機制研究及藥物治療敏感性方面給了我們新的啟迪，我們需要更深入研究miR-302家族與惡性腫瘤其他方面的關系。