miRNAs与乳腺癌关系的研究进展

王洪江 综述，陈永昕 审校

(1.大连医科大学 附属第一医院 普外科，辽宁 大连 116011；2.The Surgery of the University of Texas Health Science Center,San Antonio 78229,USA)

microRNAs(miRNAs)是近年来发现于真核细胞中的一类长度约为18～24个核苷酸的内源性非编码小分子单链RNA，在基因转录后水平上通过与靶标基因3’UTR的完全或不完全的碱基配对，引起靶mRNA的降解或翻译抑制，从而对基因进行转录后的表达调控。目前研究表明miRNAs对约30%人类蛋白的表达有调节作用，它参与调控细胞分化、生长、凋亡、代谢等功能。自2005年首次发现miRNAs和乳腺癌的关联以来，包括细胞系、体内模型、临床标本的研究揭示miRNAs在乳腺癌中的几个功能，包括促进或抑制肿瘤形成、转移、增加对化疗和靶点的敏感性或抵抗性。本文对miRNAs在乳腺癌的研究进展进行综述。

1 miRNAs在乳腺癌中的表达

miRNAs在乳腺癌中表达上调，表现为癌基因的作用，可促进乳腺癌发生、发展。Wickramasinghe等[1]研究发现miR-21在男性和女性乳腺癌中的表达均高于正常乳腺组织，而且和乳腺癌进展、淋巴结转移以及生存时间缩短有关。同样，Smeets等[2]检测96例乳腺癌的肿瘤组织，发现在淋巴结阴性和阳性患者间的基因和miRNAs表达存在差异。Lehmann等[3]进一步检测9例男性原发性乳腺癌患者组织中的319种miRNAs表达，发现miR-21、miR-519d、miR-183、miR-197和miR-493-5p表达上调，其中以miR-21表达上调最为显著。随后体外实验证实,抑制MCF-7细胞中miR-21的表达能够减少细胞的体内、体外生长，其作用机制是通过下调抗凋亡蛋白Bcl-2实现的[4]。此外，尚有多个研究证实miR-21能够影响乳腺癌的其它基因，如PDCD4、TPM1、PTEN、TIMP3和ANKRD46等。同样作为癌基因的miRNAs还有miR-155、miR-27a等。

miRNAs在也可乳腺癌中表达下调，表现为抑癌基因而发挥作用，其表达减少与肿瘤发展和生长有关。Zhao等[5]对福尔马林固定、石蜡包埋的乳腺组织标本44例，其中良性13例、导管内原位癌16例、浸润性导管癌15例，进行了25种miRNAs差异性表达的检测发现let-7家族miRNAs在导管内原位癌和浸润性导管癌组织中的表达下调，且与ER-alpha的表达负相关；在ER阳性乳腺癌细胞系MCF-7中过表达let-7可以下调ER-alpha的活性，let-7 对ER-alpha信号的阻滞可以抑制MCF7细胞增殖，诱导细胞凋亡。进一步研究发现乳腺癌的let-7a-3甲基化和IGF表达呈负相关，并与进展期肿瘤及ER或PR阴性肿瘤相关[6]。Mattie等[7]检测20例原发性乳腺癌标本，发现miR-125a、miR-125b在HER2高表达肿瘤中表达下调；且在HER2/HER3表达的SKBR3细胞中具有肿瘤抑制作用。在SKBR3细胞中转入包含miR-125a或miR-125b的逆转录病毒载体，可以抑制HER2和HER3的表达，减少细胞锚定依赖性生长、细胞运动和侵袭。同样，Guo等[8]在MCF-7细胞中miR-125a高表达同时，RNA结合蛋白HuR浓度降低，细胞增殖和迁徙减少，凋亡增加。由此可见miR-125a在乳腺癌中功能是作为抑癌基因存在的，HuR是其直接的功能性靶点。此外，miR-205、miR-17-5P、miR-206和miR-145也被证实是乳腺癌的抑癌基因。

2 miRNAs与乳腺癌转移

第一个被证实与乳腺癌转移相关的miRNAs是miR-10b。Ma等[9]发现miR-10b在转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231中高表达，阻断miR-10b能够使MDA-MB-231细胞的侵袭能力下降90%以上，将miR-10b转入不具备转移能力的SUM149细胞，可以增加移植到非联合免疫缺陷小鼠形成的肿瘤的大小及侵袭力，并最终导致80%的实验组小鼠发生恶性肺部转移。研究者还对23例原发性乳腺肿瘤的临床研究发现原发性乳腺癌中miR-10b的表达与临床分级相关。miR-10b在非转移性乳腺癌患者中低表达，在50%的转移性乳腺癌患者中高表达。进一步的研究发现转录因子Twist调控miR-10b的转录，miR-10b则通过调控HOXD10提高转移相关基因RHOC的表达水平。但是也有研究得出不同的结论，该研究显示miR-10b在没有发生转移的乳腺癌患者的组织中低表达；在远处复发、区域复发、局部复发的患者中低表达，提示miR-10b与远处转移及预后不良无关[10]，有待于将进一步研究以及长期随访的数量充分的病人来阐明miR-10b与乳腺癌的关系。

多项研究证实miR-21表达也和乳腺癌的侵袭与转移有关。Yan等[11]检测原发性乳腺癌中的435种miRNAs，发现miR-21，miR-29b，miR-29c，miR-98，miR-181b，miR-181d，miR-155，let-7f，miR-365表达上调，miR-30a-3p，miR-31，miR-127，miR-140，miR-320，miR-355，miR-497表达下调，其中以miR-21上调最为显著，与肿瘤进展期、淋巴结转移、生存时间缩短有关。有研究显示，在转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231中抑制miR-21的表达，可以减少细胞侵袭和转移；Huang等[12]发现在MDA-MB-435细胞中过度表达HER2可以上调miR-21水平而增强侵袭，可能与近期发现的miR-21的靶基因PDCD4和maspin基因有关。

此外，Huang等[13]发现miR-373和miR-520c也与乳腺癌的转移有关，并在MCF-7细胞的体内及体外研究都证实miR-373和miR-520c的表达与迁移和侵袭相关，而且和CD44的表达相反。

最近的研究主要集中在miRNAs对转移是否具有直接的功能性影响。Gregory等[14]对miR-200家族成员，包括miR-200a，miR-200b，miR-200c，miR-141和miR-429以及miR-205进行研究发现，上述miRNAs在经历上皮-间质细胞转变(EMT)的细胞中表达下调，而EMT是调控肿瘤转移的重要机制之一，说明miR-200家族成员和miR-205可能在乳腺癌的转移过程中起着重要的作用。同样，在具有间质表型的乳腺癌细胞MDA-MB-231和BT-549中，miR-200b和miR-200c表达下调与上皮型钙粘附蛋白E-cadherin表达减少相关；上调miR-200b或miR-200c能促使E-cadherin表达增加，从而抑制EMT，可以恢复乳腺癌细胞的低侵袭表型[15]。

在转移性乳腺癌细胞系MDA-MB-231的骨转移衍生株BoM1细胞和肺转移衍生株LM2细胞中，Tavazoie等[16]检测出6种miRNAs(miR-122a、miR-126、miR-199a、miR-206、miR-335、miR-489)的表达明显下调。其中，LM2细胞中miR-335、miR-126、miR-206表达的修复可以减少肺转移和骨转移。该研究还发现miR-126表达可以防止细胞增殖和肿瘤形成，但miR-335和miR-206表达不改变增殖率，却显著降低体外迁移和侵袭能力。对MDA-MB-231和SUM-159细胞的体内及体外实验也发现miR-31异常表达，干扰局部侵袭、早期进入血管和转移性种植，这一结果也被临床研究所证实。Valastyan等[17]分析56例乳腺癌患者的标本的miR-31表达与转移负相关，证实了miR-31对乳腺癌侵袭、转移具有抑制作用。

3 血清中miRNAs的检测与乳腺癌的诊断

最近研究发现miRNAs存在于人类和其它动物的循环中，miRNAs的浓度在羊水、乳汁、支气管灌洗液、脑脊液、初乳、腹水、血浆、胸水、唾液、精液、泪液、尿液有所不同，通常在尿液、脑脊液、胸水中miRNAs的浓度低于其它体液。进一步研究发现循环中特定miRNAs的表达和疾病发生相关。例如，miR-210、miR-200a和miR-200b在胰腺癌患者的循环中表达高于对照组，提示检测这些miRNAs可检测胰腺癌[18,19]；Brase等[20]检测72例前列腺疾病患者(肿瘤36例，良性36例)血清样本中的667种miRNAs，结果表明miR-375、miR-9、miR-141、miR-200b和miR-516a-3p表达上调，循环miR-375和miR-141在肿瘤中显著上调可以作为高危肿瘤的最显著的生物学标志；同样，在老年性前列腺癌中，血清miR-375和miR-141水平增高。与良性前列腺增生、局限性前列腺癌、雄激素依赖性前列腺癌相比，miR-21在激素非依赖性前列腺癌中表达增加；在结直肠癌中，miR-92和miR-17-3p的血浆浓度与对照组相比增高[21]。特别的是，miR-92在激惹性肠疾病中表达不增高，在腺瘤和结直肠癌中表达增高，而且在晚期结肠癌中明显增高[22]。还有研究发现特定的循环中miRNAs检测在鉴别诊断中可发挥重要作用，如miR-205区分肺鳞癌及非鳞癌的敏感性就达96%，特异性达90%。Helen等[23]采集术前患者的血样(乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肾癌、黑色素瘤共163例)及健康对照63例，检测7种miRNAs，发现循环miR-195在乳腺癌中显著增高，可以作为乳腺癌区分其他肿瘤及健康个体的特异性标志。目前，循环miRNAs与乳腺癌关系的研究已有部分报道。Roth等[24]检测59例原发性乳腺癌、30例转移性乳腺癌、29例健康女性的血清中miR-10b、miR-34a、miR-141和miR-155相对浓度，发现上述miRNAs在乳腺癌患者血清中增高，并和肿瘤级别相关。与淋巴结阴性乳腺癌相比，循环let-7a水平在淋巴结阳性乳腺癌女性降低，而与ER阳性乳腺癌对比，循环miR-10b和miR-21水平在ER阴性乳腺癌中增高[25]。进展期乳腺癌患者循环miR-21水平高于早期乳腺癌患者[26]。以上结果均表明循环miRNAs在不同的肿瘤有特定的表达谱，可能成为诊断乳腺癌的无创的、有前途的生物标志物。

4 miRNAs与乳腺癌治疗

近年来已有多篇文献报道miRNAs与某些抗肿瘤药物疗效密切相关，预示其作为指导个体化药物选择的生物标志物具有一定的临床应用潜力，并参与肿瘤对药物敏感性的调控，如miR-21通过下调Bax/Bcl-2比率和caspase-3活性，阻滞化疗药替莫唑胺诱导人胶质母细胞瘤细胞U87MG凋亡[27,28]。高表达miR-21还可以降低人胶质母细胞瘤细胞对抗肿瘤药物VM-26的敏感性[29]。在卵巢癌和乳腺癌患者中，Yang等[30]发现，let-7i的表达与患者对顺铂的敏感性密切相关，let-7i表达减少会显著增加患者对顺铂的耐药性。Eitan等[28]检测57例以铂类药物作为化疗一线用药的卵巢癌术后患者，发现7种miRNAs与铂类药物敏感性相关，其中在铂类耐药的患者中高表达的miRNAs有miR-27a、miR-23a、miR-30c、miR-7g、miR-199a，在铂类敏感的患者中高表达的miRNAs是miR-378和miR-625。上述结果均提示miRNAs可能成为抗药性的生物标志物及具有潜力的治疗靶点。

5 展 望

不同miRNAs在不同肿瘤组织中的表达水平不同，无论其表达程度是上调还是下调，都揭示了肿瘤发生与miRNAs表达之间存在密切的关联性。对基因表达进行转录后调控可能对疾病的发生、发展、转移或治疗产生潜在的影响，为肿瘤的基因诊断和靶向治疗提供可能。但是，miRNAs的加工过程复杂有序并且受多种因素调控，而且，不同肿瘤或者同一类型肿瘤的不同阶段miRNAs表达也存在着高度的特异性，所以miRNAs与肿瘤的关系还有待进一步研究。

[1] Wickramasinghe NS, Manavalan TT, Dougherty SM, et al.Estradiol downregulates miR-21 expression and increases miR-21 target gene expression in MCF-7 breast cancer cells[J].Nucleic Acids Res,2009,37(8):2584-2595.

[2] Smeets A, Daemen A, Vanden Bempt I, et al.Prediction of lymph node involvement in breast cancer from primary tumor tissue using gene expression profiling and miRNAs[J].Breast Cancer Res Treat，2010-11-30.[Epub ahead of print]

[3] Lehmann U, Streichert T,Otto B,et al.Identification of differentially expressed microRNAs in human male breast cancer[J].BMC Cancer, 2010,10:109.

[4] Si M, Zhu S, Wu H,et al.Mir-21-mediated tumor growth[J].Oncogene, 2007,26:2799-2803.

[5] Zhao Y, Deng C, Wang J，et al.Let-7 family miRNAs regulate estrogen receptor alpha signaling in estrogen receptor positive breast cancer[J].Breast Cancer Res Treat，2010-06-10.[Epub ahead of print]

[6] Lu L, Katsaros D, Zhu Y, et al.Let-7a regulation of insulin-like growth factors in breast cancer[J].Breast Cancer Res Treat，2011,126(3):687-694.

[7] Mattie M, Benz 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.

[8] Guo X, Wu Y, Hartley R.MicroRNA-125a represses cell growth by targeting hur in breast cancer[J].RNA Biol,2009,6:575-583.

[9] Ma L, Teruya-Feldstein J, Weinberg R.Tumour invasion and metastasis initiated by microRNA-10b in breast cancer[J].Nature,2007,449:682-688.

[10] Gee H, Camps C, Buffa F, et al.MicroRNA-10b and breast cancer metastasis[J].Nature,2008,455:E8-E9.

[11] Yan L, Huang X, Shao Q, et al.MicroRNA mir-21 overexpression in human breast cancer is associated with advanced clinical stage, lymph node metastasis and patient poor prognosis[J].RNA, 2008,14:2348-2360.

[12] Huang T, Wu F, Loeb G, et al.Up-regulation of mir-21 by her2/neu signaling promotes cell invasion[J].J Biol Chem,2009,284:18515-18524.

[13] Huang Q, Gumireddy K, Schrier M, et al.The microRNAs mir-373 and mir-520c promote tumour invasion and metastasis[J].Nat Cell Biol,2008,10:202-210.

[14] Gregory P, Bert A, Paterson E, et al.The mir-200 family and mir-205 regulate epithelial to mesenchymal transition by targeting zeb1 and sip1[J].Nat Cell Biol,2008,10:593-601.

[15] Tryndyak V, Beland F, Pogribny I.E-cadherin transcriptional down-regulation by epigenetic and micro RNA-200 family alterations is related to mesenchymal and drug-resistant phenotypes in human breast cancer cells[J].Int J Cancer, 2010,126:2575-2583.

[16] Tavazoie S, Alarco′n C, Oskarsson T, et al.Endogenous human microRNAs that suppress breast cancer metastasis[J].Nature,2008,451:147-152.

[17] Valastyan S, Reinhardt F, Benaich N, et al.A pleiotropically acting microRNA, mir-31, inhibits breast cancer metastasis[J].Cell,2009,137:1032-1046.

[18] Mithcell PS, Parkin RK, Kroh EM, et al.Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection[J].Proc Natl Acad Sci USA,2008,105:10513-10518.

[19] Ho AS, Huang X, Cao H, et al.Circulating miR-210 as a Novel Hypoxia Marker in Pancreatic Cancer[J].Transl Oncol, 2010, 3(2):109-113.

[20] Brase JC, Johannes M, Schlomm T, et al.Circulating miRNAs are correlated with tumor progression in prostate cancer[J].Int J Cancer, 2011, 128(3):608-616.

[21] Ng EK, Chong WW, Jin H, et al.Differential expression of microRNAs in plasma of patients with colorectal cancer: a potential marker for colorectal cancer screening[J].Gut, 2009, 58(10):1375-1381.

[22] Huang Z, Huang D, Ni S, et al.Plasma microRNAs are promising novel biomarkers for early detection of colorectal cancer[J].Int J Cancer, 2010, 127(1):118-126.

[23] Helen MH,Nicola M,Ronan K,et al.Systemic miRNA-195 differentiates breast cancer from other malignancies and is a potential biomarker for detecting noninvasive and early stage disease[J].Oncologist,2010,15(7):673-682.

[24] Roth C, Rack B, Mller V, et al.Circulating microRNAs as blood-based markers for patients with primary and metastatic breast cancer[J].Breast Cancer Res, 2010, 12(6):R90.

[25] Heneghan HM, Miller N, Lowery AJ, et al.Circulating microRNAs as novel minimally invasive biomarkers for breast cancer[J].Ann Surg, 2010, 251(3):499-505.

[26] Asaga S, Kuo C, Nguyen T, et al.Direct Serum Assay for microRNA-21 Concentrations in Early and Advanced Breast Cancer[J].Clin Chem, 2011, 57(1):84-91.

[27] Shi L, Chen J, Yang J, et al.MiR-21 protected human glioblastoma U87MG cells from chemotherapeutic drug temozolomide induced apoptosis by decreasing Bax/Bcl-2 ratio and caspase-3 activity[J].Brain Res, 2010,1352:255-264.

[28] Eitan R,Kushnir M,Lithwick-Yanai G,et al.Tumor microRNA expression patterns associated with resistance to platinum based chemotherapy and survival in ovarian cancer patients[J].Gynecol Oncol, 2009, 114:253-259.

[29] Li Y,Li W,Yang Y,et al.MicroRNA-21 targets LRRFIP1 and contributes to VM-26 resistance in glioblastoma multiforme[J].Brain Res, 2009, 1286:13-18.

[30] Yang N, Kaur S, Volinia S, et al.MicroRNA microarray identifies Let-7i as a novel biomarker and therapeutic target in human epithelial ovarian cancer[J].Cancer Res, 2008, 68(24):10307-10314.