microRNA对乳腺癌发生发展的作用及在治疗中应用近况

司海燕综述，胡成进审校

microRNA对乳腺癌发生发展的作用及在治疗中应用近况

司海燕综述，胡成进审校

乳腺癌；微小RNA；生物标志物；治疗

miRNA在乳腺癌发生发展中的作用及其在治疗中应用的研究进展作一综述。

1 miRNA对乳腺癌发生发展的作用

1.1 miR-21与乳腺癌 miR-21是肿瘤诊断和预后判断中最具潜力的新型生物标志物之一。近期研究证实miR-21可作为一种癌基因[2]，对多种肿瘤的临床诊断具有重要的参考价值。miR-21在乳腺癌细胞系、组织及血清中表达上调，且与肿瘤的临床分期及预后相关[3]。Yan等[4]通过对乳腺癌细胞系的进一步研究，证明miR-21可增强肿瘤细胞增殖，迁移，侵袭及存活能力。敲除miR-21能够诱导细胞凋亡和抑制细胞的增殖力和侵袭力。动物实验也证实miR-21在动物体内起癌基因的作用。研究者通过对miR-21靶基因的研究，发现miR-21可靶向作用于多种基因，包括TPM1（tropomyosin 1），PDCD4（programmed cell death 4），maspin和 TGF-β1（human transforming growth factor β1）发挥生物学作用[5-8]。

1.2 miR-10b与乳腺癌 Ma等[9]研究表明，miR-10b与肿瘤的转移密切相关。miR-10b的表达水平与乳腺癌细胞系的恶性程度及细胞转移力呈正相关。通过对乳腺癌患者病理组织标本的分析 ，miR-10b的表达水平与肿瘤临床分期显著相关；miR-10b在有肿瘤转移的样本中表达水平显著高于只有原发灶的肿瘤样本[10]。在乳腺癌细胞系中，通过对miR-10b靶基因的研究，发现miR-10b通过诱导上皮基质转化基因EMT（epithelial-to-mesenchymal transition），促进转移因子Twist发挥生物学功能；miR-10b通过直接抑制转录调节因子HOXD10的翻译，抑制多种基因表达[9]。许多研究团队进一步证实miR-10b主要通过Twist-miR-10b-HOXD10-RhoC途径发挥生物学功能[11，12]。

1.3 miR-145与乳腺癌 体内外的多项实验研究证实miR-145具有肿瘤抑制基因的功能，抑制肿瘤细胞的生长、侵袭和转移能力。Kim等[13]研究结果显示，在乳腺癌组织中miR-145表达量显著低于癌旁正常乳腺组织。miR-145可使乳腺癌细胞增殖、迁移和侵袭能力下降，其过表达可抑制乳腺癌的生长和转移。miR-145介导抑制细胞侵袭的功能可能与肿瘤转移基因MUC1（mucin 1）的表达沉默相关。研究者利用带有MUC1基因3’-非翻译端的荧光素酶，联合蛋白印记和免疫荧光染色技术，证明MUC1是miR-145的直接作用靶点[14]。另有研究证明，miR-145可能通过介导启动TP53途径和靶向作用于雌激素受体α发挥生物学作用[15]。

1.4 miR-155与乳腺癌 miR-155在多种肿瘤中表达上调，预示miR-155是一种潜在的癌基因。Jiang等[16]研究发现在乳腺癌细胞系中，抑癌基因 socs1（suppressor of cytokine signaling 1）是miR-155的作用靶点，miR-155的表达水平与socs1表达负相关。体外实验研究证明，异位表达的miR-155显著提高了乳腺癌细胞系的增殖能力。体内裸鼠实验证明，miR-155过表达促进肿瘤的生长。利用乳腺癌细胞系，通过RNA干扰技术使socs1表达沉默，可使miR-155发挥癌基因的功能增强；恢复socs1的表达可使miR-155的功能减弱。Kong等[17]研究证明，高表达的miR-155可诱导肿瘤细胞生长，并可诱导化疗药物耐药。敲除miR-155能促进肿瘤细胞的凋亡，并可提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。通过对miR-155调节细胞生存能力和对化疗药物敏感性相关蛋白的靶基因研究，发现FOXO3a是miR-155的作用靶点。miR-155的过表达可抑制FOXO3a蛋白；敲除miR-155可使FOXO3a蛋白表达上调。导入缺乏3’-非翻译端的FOXO3a cDNA，可使miR-155介导细胞生长和化疗药物耐药的能力消失，提示miR-155可能成为乳腺癌临床诊断和治疗的作用靶点。

1.5 miR-125b与乳腺癌 miR-125b在乳腺癌组织及细胞系中表达下调。Hasan等[18]研究证明，miR-125b能抑制癌蛋白MUC1的表达，发挥抑癌基因的作用。研究证明，MUC1 3’-非翻译端包含结合miR-125b种子序列的结合位点，MUC1 3’-非翻译端抑制荧光素酶的表达；miR-125b结合位点的突变和缺失可使这种效应消失。在BT-549乳腺癌细胞系中，miR-125b反义引物的表达诱导MUC1蛋白表达上调并且促进细胞生长。另外，利用ZR-75-1乳腺癌细胞系，使外源性miR-125b过表达，可下调MUC1蛋白。通过siRNA技术使MUC1沉默，可促进ZR-75-1细胞DNA损伤，诱导细胞凋亡。类似的研究结果显示，在利用顺铂治疗时，miR-125b诱导MUC1水平下调，可促使ZR-75-1细胞系的凋亡能力增强。另有研究发现miR-125b在乳腺浸润性导管癌中表达下调，这种现象可用miR-125b启动子的超甲基化来解释[19]。在乳腺癌细胞系中恢复miR-125b的表达可抑制细胞的增殖；在体内可以抑制肿瘤形成。miR-125b通过靶向作用于转录因子ETS1发挥抑癌基因的作用。

1.6 其它miRNA与乳腺癌 研究证明，miR-210、miR-340、miR-126和miR-205等均与乳腺癌肿瘤细胞的增殖，侵袭及预后相关[20-23]。

2 miRNA在乳腺癌治疗中的应用

2.1 miRNA与化疗药物 在乳腺癌组织中miR-128的表达下调与化疗药物耐药和患者生存率下降相关。Zhu等[24]研究证实，miR-128通过靶向作用于Bmi-1基因 （polycomb基因家族成员）和ABCC5（ATP-binding cassette transporters，ATP结合盒膜转运蛋白成员）调节乳腺癌细胞系对化疗药物的敏感性。异位高表达miR-128能降低细胞活性，增加细胞凋亡和DNA损害，使乳腺癌细胞系对抗肿瘤抗生素阿霉素敏感性增强。检测miR-128的表达对预测患者化疗药物敏感性和预后有重要价值，也为联合miR-128治疗乳腺癌提供了研究基础。另有研究证明，miR-451调控MDR1（multidrug resistance 1）基因，过表达的miR-451能阻止MDR1的表达，提高MCF-7细胞系对阿霉素的敏感性[25]。另外，miR-326也可通过调控 MRP-1 （multidrug resistance-associated protein 1）使乳腺癌对化疗药物产生耐药[26]。

2.2 miRNA与激素依赖性药物 他莫昔芬（tamoxifen，TAM）是最常用的非甾体抗雌激素药物，是激素依赖性转移性乳

腺癌治疗的一线药物，也是雌激素受体ER阳性的原发性乳腺癌治疗的首选药物。大约30%的ER阳性乳腺癌患者对他莫昔芬耐药。miR-221和miR-222通过靶向作用于细胞循环抑制剂p27kip1，调节细胞增殖，发挥其癌基因的功能。另外，高表达的miR-221和miR-222靶向作用于p27蛋白，促进细胞由静止到增殖。Tyler等[27]研究表明，miR-221和miR-222的表达上调是乳腺癌他莫昔芬耐药的潜在的标志。另有研究证明，miRNA-30c的表达与人表皮生长因子受体HER和小GTP酶蛋白RAC1信号传导途径相关，miR-30c可作为独立因素预测他莫昔芬治疗晚期乳腺癌的临床效果[28]。另外，下调的miR-342与乳腺癌他莫昔芬耐药相关[29]。

2.3 miRNA与分子靶向药物 曲妥株单抗（trastuzumab）是抗HER2的单克隆抗体，是治疗HER2过表达的转移性乳腺癌的常用药物。研究证明，miR-21在HER2阳性的乳腺癌细胞系BT474，SKBR3和MDA-MB-453中表达上调。将细胞系长时间的暴露于抗体中，miR-21具有诱导细胞系获得曲妥株单抗耐药的能力。将miR-21敲除，可使耐药的细胞系恢复对曲妥株单抗的敏感性。PTEN是一种抑癌基因，其蛋白产物含有一酪蛋白磷酸酶的功能区和约175个氨基酸左右的骨架蛋白tenasin、auxilin同源区域。PTEN可能与酪氨酸激酶竞争共同的底物，在肿瘤的发生发展中起重要作用。体内实验研究表明，通过加入miR-21的反义寡核苷酸序列诱导PTEN的表达，可恢复曲妥株单抗治疗乳腺癌的敏感性；注入miR-21模拟体，使PTEN表达沉默，可使曲妥株单抗耐药。同时，通过活组织检查获得未经曲妥株单抗治疗和治疗后的乳腺癌患者组织标本，miR-21的高表达与机体对曲妥株单抗的耐药性相关。因此，对抗miR-21的表达在HER2阳性的乳腺癌治疗中具有重要的应用价值[30,31]。

总之，大量的实验研究证实miRNA具有成为乳腺癌新型肿瘤标志物的潜力。通过对乳腺癌中异常表达的miRNA靶基因的预测和验证，及靶向miRNA技术在乳腺癌基因治疗中的研究，进一步明确了乳腺癌发生、发展的病理生理机制，在肿瘤的临床诊断和治疗中具有十分广泛的应用前景。另外，miRNA在血液和体液中的稳定表达，使miRNA可能成为非侵袭性肿瘤生物标志物，在肿瘤早期筛查，疾病进展及预后判断中具有较好的应用价值。

[1]Ambros V.MicroRNA pathways in flies and worms:growth, death,fat,stress,and timing[J].Cell,2003,113(6):673-676.

[2]Krichevsky AM,Gabriely G.miR-21:a small multi-faceted RNA [J].J Cell Mol Med,2009,13(1):39-53.

[3]Sota Asaga,Christine Kuo,Tung Nguyen,et al.Direct serum assay for microRNA-21 concentrations in early and advanced breast cancer[J].Clinical Chemistry,2011,57(2):184-191.

[4]Yan LX,Wu QN,Zhang Y,et al.Knockdown of miR-21 in human breast cancer cell lines inhibits proliferation,in vitro migration and in vivo tumor growth[J].Breast Cancer Res,2011, 13(1):22-30.

[5]Zhu S,Si ML,Wu H,et al.MicroRNA-21 targets the tumor suppressor gene tropomyosin 1(TPM1)[J].J Biol Chem,2009,282 (19):14328-14336.

[6]Frankel LB,Christoffersen NR,Jacobsen A,et al.Programmed cell death 4(PDCD4)is an important functional target of the microRNA miR-21 in breast cancer cells[J].J Biol Chem,2008, 283(2):1026-1033.

[7]Zhu S,Wu H,Wu F,et al.MicroRNA-21 targets tumor suppressor genes in invasion and metastasis[J].Cell Res,2008,18(3): 350-359.

[8]Biyun Qian,Dionyssios Katsaros,Lingeng Lu,et al.High miR-21 expression in breast cancer associated with poor disease-free survival in early stage disease and high TGF-beta 1[J].Breast Cancer Res Treat,2009,117(2):131-140.

[9]Ma L,Teruya-Feldstein J,Weinberg RA.Tumor invasion and metastasis initiated by microRNA-10b in breast cancer[J].Nature, 2007,449(7163):682-688.

[10]Bafa R,Fassan M,Volinia S,et al.MicroRNA expression profiling of human metastatic cancers identities cancer gene targets[J].J Pathol,2009,219(2):214-221.

[11]Edmonds MD,Hurst DR,Vaidya KS,et al.Breast cancer metastasis suppressor 1 coordinately regulates metastasis associated microRNA expression[J].Int J Cancer,2009,125(8):1778-1785.

[12]Bourguignon LY,Wong G,Earle C,et al.Hyaluronan-CD44 interaction promotes c-Src-mediated twist signaling,MicroRNA-10b expression,and RhoA/RhoC upregulation,leading to Rhokinase-associated cytoskeleton activation and breast tumor cell invasion[J].J Biol Chem,2010,285(47):36721-36735.

[13]Seok-Jun Kim,Ji-Sun Oh,Ji-Young Shin,et al.Development of microRNA-145 for therapeutic application in breast cancer[J]. Journal of Controlled Release,2011,155(3):427-434.

[14]Mohit Sachdeva,Yin-Yuan Mo.MicroRNA-145 suppresses cell invasion and metastasis by directly targeting mucin 1[J].Cancer Res,2010,70(1):378-387.

[15]Spizzo,R.,M.S.Nicoloso,L.Lupini,et al.miR-145 participates with TP53 in a death-promoting regulatory loop and targets estrogen receptor-alpha in human breast cancer cells[J].Cell Death Differ,2010,17(2):246-254.

[16]Jiang S,Zhang HW,Lu MH,et al.microRNA-155 functions as an OncomiR in breast cancer by targeting the suppressor of cytokine signaling 1 gene[J].Cancer Res,2010,70(8):3119-3127.

[17]Kong W,He L,Coppola M,et al.microRNA-155 regulatescell survival,growth,and chemosensitivity by targeting FOXO3a in breast cancer[J].J Bio Chem,2011,285(23):17869-79.

[18]Hasan Rajabi,Caining Jin,Rehan Ahmad,et al.Mucin 1 oncoprotein expression is suppressed by the miR-125b oncomir[J]. Genes and Cancer,2010,1（1）62-68.

[19]Yan Zhang,Li-Xu Yan,Qi-Nian Wu,et al.miR-125b is methylated and functions as a tumor suppressor by regulating the ETS1 proto-oncogene in human invasive breast cancer[J].Cancer Res,2011,71(10):3552-3562.

[20]Rothe F,lgnatiadis M,Chaboteaux C,et al.Global microRNA expression profiling identifies miR-210 associated with tumor proliferation,invasion and poor clinical outcome in breast cancer[J].PloS One,2011,6(6):e20980.

[21]Zheng-sheng Wu,Qiang Wu,Chao-qun Wang,et al.miR-340 inhibition of breast cancer cell migration and invasion through targeting of oncoprotein c-Met[J].Cancer,2011,117(13):2842-2852.

[22]Zhang J,Du YY,Lin YF,et al.The cell growth suppressor, miR-126,targets IRS-1[J].Biochem Biophys Res Commun, 2008,377(1):136-140.

[23]Wu H,Zhu S,Mo YY.Suppression of cell growth and invasion by miR-205 in breast cancer[J].Cell Res,2009,19(4):439-448.

[24]Zhu Y,Yu F,Jiao Y,et al.Reduced miR-128 in breast twmorinitiating cells induces chemotherapeutic resistance via Bmi-1 and ABCC5[J].Clin Cancer Res,2011,17(22):7105-7115.

[25]Olga Kocalchuk,Jody Filkowski,James Meservy,et al.Involvement of microRNA-451 in resistance of the MCF-7 breast cancer cells to chemotherapeutic drug doxorubicin[J].Mol Cancer Ther，2008,7（7）:2152-2159.

[26]Liang Z,Wu H,Xia J,et al.Involvement of miR-326 in chemotherapy resistance of breast cancer through modulating expression of multidrug resistance-associated protein 1[J].Biochemical Pharmacology,2010,79(6):817-824.

[27]Tyler E.Miller,Kalpana Ghoshal,Bhuvaneswari Ramaswamy, et al.microRNA-221/222 confers Tamoxifen resistance in breast Cancer by targeting p27kip1[J].Journal of Biological Chemistry, 2008,283(44):29897-29903.

[28]Rodriguez-Gonzalez FG,Sieuwerts Anieta M,Smid Marcel,et al.microRNA-30c expression level is an independent predictor of clinical benefit of endocrine therapy in advanced estrogen receptor positive breast cancer[J].Breast Cancer Res Treat, 2011,127(1):43-51.

[29]Cittelly DM,Das PM,Spoelstra NS,et al.Downregulation of miR-342 is associated with tamoxifen resistance breast tumors [J].Mol Cancer,2010,9:317-328.

[30]Chang Gong,Yandan Yao,Ying Wang,et al.Up-regulation of miR-21 mediates resistance to trastuzumab therapy for breast cancer[J].Journal of Biological Chemistry,2011,286(21):19127-19137.

[31]Nagata Y,Lan KH,Zhou X,et al.PTEN activation contributes to tumor inhibition by trastuzumab,and loss of PTEN predicts trastuzumab resistance in patients[J].Cancer Cell,2004,6(2): 117-127.

[2011-12-27收稿，2012-01-20修回]

[本文编辑：韩仲琪]

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R737.9

A乳腺癌是严重威胁女性健康的常见恶性肿瘤之一，其发病机制尚不清楚。miRNA（microRNA）是一类内源性、非编码的单链小分子RNA[1]，在肿瘤的发生发展中起重要作用。研究发现，miRNA在人乳腺癌细胞系、组织及血清中异常表达，提示miRNA可能成为一种潜在的肿瘤生物标志物用于乳腺癌的临床诊断，疾病进展，预后评估及治疗。本文就

121001，辽宁锦州，辽宁医学院（司海燕）；250031，山东济南，济南军区总医院实验诊断科（胡成进）