miRNA与恶性肿瘤关系研究进展

杨士勇 综述 江晓春 审校

（皖南医学院附属弋矶山医院，安徽 芜湖241000）

微RNA（microRNA或miRNA），作为新发现的基因表达调控因子，由基因组DNA编码，在RNA聚合酶II作用下被转录，在RNA诱导的沉默复合体（RNA－induced silencing complex，RISC）下靶向结合mRNA，进而降解RNA或阻遏转录后翻译功能。近年来众多研究表明miRNA与肿瘤的发生、发展密切相关。随着miRNA与肿瘤关系进一步深入研究，miRNA在肿瘤的诊断与基因治疗方面的应用也成为当前研究的热点。

1 miRNA

1.1 miRNA的发现和命名

继第1个阶段性调控胚胎后期发育的基因lin－4在秀丽隐杆线虫发育过程中被发现，随后在线虫中找到了第2个调控时序性发育的基因let－7。除lin－4和let－7外，其他miRNAs统一用miRNA－＃表示（＃为阿拉伯数字代表其被克隆的先后顺序）。2001年在Science杂志的一篇文章中“microRNA”一词第一次出现。随着进一步深入研究将会有更多的miRNA逐渐被发现。

1.2 miRNA的特征及生物学作用

miRNA表达情况明显异常与其本身特征有关。miRNA是一类约22nt长度的独立转录产物，至少80%的miRNA长度在21～23nt之间，其3＇－端有1～2个碱基；不具有开放的阅读框架（ORF）和蛋白质编码基因的功能，但有其内源性表达转录本与其靶位点配对；由Dicer酶加工而成，二级结构的前体miRNA 5＇端为磷酸基团，3＇端为羟基，这使它有独特的降解功能；有特定的作用位点，定位于能潜在编码其前体发夹结构的蛋白质非编码区域。

miRNA的多样性与保守性决定了其在生理、生化功能上的重要性与普遍性。在生物发育过程中，miRNA在调控基因表达方面尤为重要：通过结合到靶mRNA 3＇端非编码翻译区与其不完全互补配对而阻断该基因翻译过程，从而影响蛋白表达水平，不影响mRNA的稳定性；类似siRNA作用，结合到靶上并降解靶mRNA，从而在多种生物学过程中发挥功能。由于miRNA调控作用至关重要，其失调控可能导致一系列疾病的发生，特别是恶性肿瘤的形成。

2 miRNA与恶性肿瘤

恶性肿瘤是多基因异常疾病，通过激活原癌基因表达或抑癌基因突变缺失从而使细胞逃避正常生长调控机制，自主进行无限增殖和侵袭，出现恶性表型致生物体致病。随miRNA在肿瘤中作用机制研究的不断深入，发现其与肿瘤一系列进展密切相关。某些miRNA在肿瘤中特异高表达，其升高可以刺激肿瘤增殖、血管生成、侵袭转移等，则这些miRNA扮演了癌基因角色。在miRNA的生成过程中通过抑制Drosha降低miRNA生成，发现某些肿瘤的恶性程度降低。这些miRNA扮演了抑癌基因角色。随后研究发现miRNA与造血肿瘤、胰腺癌、乳腺癌、肺癌、前列腺、胃癌、宫颈癌、胶质瘤的蛋白质编码基因过程关系密切。某些miRNA可能改变了一些疾病发生、发展过程，且与肿瘤细胞的来源无关。下面就列举一些miRNA作用比较有代表性的例子。

2.1 造血肿瘤

首个被发现的肿瘤抑制基因miRNA是在慢性淋巴白血病的患者的B细胞中，约40%慢性淋巴白血病患者的染色体13q14有缺失，该缺失位点上miRNA－15a和miRNA－16－1的基因表达缺失或下调［1］。随后的研究表明miRNA－15a和miRNA－16－1的缺失导致Bcl－2的过度表达，抑制细胞凋亡。由此推测有抑癌基因作用的miRNA转录、转运等一系列环节的缺失，都可导致不正常的基因调控而诱发肿瘤的发生。

2.2 胰腺癌

在胰腺癌鉴别出的29种miRNA的表达中，miRNA－148a、miRNA－34a和miRNA－34b／c启动子甲基化导致表达异常，引起细胞癌变［2］。应用荧光原位杂交技术对胰腺癌标本中miRNA检测，胰腺癌miRNA－10b、miRNA－21和miRNA－155较正常组织和慢性胰腺炎显著高表达，这些可作为胰腺癌的诊断指标［3］。在21个胰腺癌细胞系miRNA表达谱研究中发现，miRNA－200家族和miRNA－17－92簇、miRNA－27a、miRNA－10b、miRNA－21、miRNA－132、miRNA－212、miRNA－17－5a［4］在 胰 腺癌中过表达，促进细胞增殖，参与肿瘤的侵袭转移。通过转染它们可增加细胞增殖，反之用拮抗剂降低其表达可有效阻断胰腺癌细胞侵袭转移。在胰腺癌中表达受到抑制的miRNA通常是作为抑癌基因发挥阻断细胞肿瘤生长的功能。增强miRNA－96或者过表达miRNA－148a可分别靶向抑制KRas基因表达［5］和靶向通过CDC25B［6］发挥作用来抑制胰腺癌细胞生长和增殖。这些表明在胰腺癌中不同的miRNA表达不同，其作用也不同，未来需进一步研究来解释这些作用机制。

2.3 肺癌

近年来的研究表明与肺组织相关的miRNAs约有40余种，而在肺癌中基因表达差异最显著的6种miRNA是miRNA－99b、miRNA－102、miRNA－203、miRNA－202、RNA－204和premiRNA－205，这些miRNAs通过对其相应的靶基因的影响来诱导细胞的凋亡抑制癌基因的表达或影响细胞周期来抑制肺癌细胞增殖。国内学者［7］采用RTPCR和免疫组化方法检测研究癌组织和癌旁组织肺癌患者，发现miRNA－34a对肺癌具有调节作用，可能通过与C－myc的结合而发挥调节作用。Xing L等［8］采用RT－PCR对6个miRNA检测并联合miRNA－205／210／708诊断肺鳞癌的敏感度和特异度分别为76%、96%。联合miRNA－21／486／375／200b，在诊断肺腺癌时敏感度和特异度分别为80.6%、91.7%［9］。这些miRNAs为诊断恶性肿瘤开辟了崭新途径。

2.4 前列腺癌

Porkka KP［10］等的研究发现在前列腺癌中miRNA－23的表达下调或缺失。另外miRNA－15a／miRNA16在85%的前列腺癌肿组织中表达也下调或缺失，它们通常在转录后水平调控BCL2、CCND1和WNT3A的表达，激活AKT、MAPK信号通路可使细胞周期紊乱和过度增殖、促进癌症的发生。而Walterin KK等［11］在前列腺癌和肿瘤移植模型中对雄激素应答的55个miRNAs的研究发现miR－141的表达上调。Brase JC等［12］亦验证了miR－141和miR－375在前列腺癌血液中增高。在前列腺癌中上调和沉默miRNAs表达 中，miRNA－221／222、miRNA－21、miRNA－125b以及miRNA－296在前列腺癌中高表达或上调，而miRNA－101、miRNA－146a、miRNA－126A、miRNA－34簇和miRNA－200家族在前列腺癌中低表达或缺失和沉默。

2.5 乳腺癌

采用基因芯片技术，Iorio MV等［13］在研究正常乳腺组织与乳腺癌的数种miRNA的表达谱中发现miRNA－125b、miRNA－145、miRNA－21、miRNA－155在乳腺癌症中表达明显减少，这些miRNA的表达和特异的乳腺癌病理学特征密切相关，如血管浸润、分期、雌激素和孕激素受体表达水平以及增殖指数。Radojicic J等［14］应用RT－PCR方法，检测9种miRNAs在乳腺癌组织及其癌旁组织中 的 表 达 差异发 现miRNA－21、miRNA－210、miRNA－221表达上调，miRNA－10b、miRNA－145、miRNA－122a、miRNA－205表达下调。这些miRNAs大部分目前研究尚未有明确的靶基因以及确切的特异的机制通路，其如何参与基因信号传导途径来影响肿瘤的进展尚需进一步研究。

2.6 胃癌

在癌旁组织和胃癌组织中，有些miRNA上调，有些则下调，Ueda T等［15］进一步对353个胃粘膜标本研究显示miRNA－160对胃癌组织与相应癌旁组织中，22个miRNAs在癌组织表达明显升高，13个miRNAs在癌旁组织中表达显著下降。同时还发现在不同病理类型的胃癌组织中miR－NAs表达也存在差异，miRNA－100等在弥漫性胃癌中高表达，miRNA－373等miRNAs在肠型胃癌中高表达。另一项研究［16］发现胃癌中miRNA－218表达下调对Robol蛋白的靶向抑制作用减弱，通过一系列通路作用，最终促进胃癌细胞的浸润和转移。

2.7 宫颈癌

一项宫颈癌miRNA芯片分析研究表明：miRNA－146a等 上 调 表 达，miRNA－143、miRNA－145等下调。功能分析表明，miRNA－143、miRNA－145具有抑制细胞增殖作用，miRNA－146a具有促进细胞增殖效应。在宫颈上皮细胞恶性转化过程中miRNA－199a明显上调，然而另有研究却发现miRNA－199a在宫颈癌组织表达下调，分析其原因：除了miRNA－199a－Brm［17］的双负反馈调节外，不同内参也导致不同结果：选择Let－7a为内参表达上调，选择U6为内参表达下调。miRNA－199a在宫颈癌组织中表达上调因素错综复杂，特异的机制尚未明确，但其在宫颈癌组织表达下调可能是Drosha或miRNA－199a前体转录本表达下降引起。miRNA在肿瘤中的差异性表达不但是宫颈癌的重要标志，还可辅助指示肿瘤的分化程度。

2.8 胶质瘤

多个研究证实miRNA－221／222在胶质瘤细胞表达水平明显上调。Zhang C等［18］敲除胶质瘤细胞株U251中miRNA－221／222后，IFN－a表达增加，STAT1和STAT2蛋白的表达量和磷酸化程度均上升，从而抑制肿瘤细胞生长和促进细胞凋亡。魏厚禄等［19］研究胶质瘤细胞被X线照射后，miRNA－221／222表达量增加，胶质瘤SF与细胞中miRNA－22l／222表达呈正相关，下调miRNA－221／222可能提高患者的治疗效果，延长生存期。Papagiannakopoulos等［20］研究发现miRNA－21作用p53通路的p53、TP73L（TAp63）的激活辅助因子JMY、TOPORS、HNRPK、TP53BP2等；同时作用于TGF－β通路中的TGFBR2、TGFBR3、DAXX等，过表达的miRNA－21使这些信号转导通路无法发挥对肿瘤的抑制功能，从而促进胶质瘤发生。Zhi F等［21］在84例胶质瘤miRNA表达谱检测和分析时，也发现miRNA－21表达水平高低与生存期有很大关系。miRNA－21可能通过下调MMP抑制剂如PECK和TIMP3，激活MMP提高癌细胞的侵袭性，miRNA－21的表达失调促进胶质瘤的恶性，用它可判断患者的预后。

3 前景与展望

随着miRNA研究的兴起和深入研究，以及在检测肿瘤特异性miRNA各种不同研究方法和新技术、新科技的应用，为人类肿瘤治疗提供了新的方向和崭新手段。某些miRNA在不同肿瘤表达的差异性，可作为某些肿瘤诊断性、特异性的标志物，从而提高肿瘤的诊断和治疗。某些miRNA表达的减少、缺失和增加可能与调节细胞增殖、分化和凋亡直接相关，与肿瘤的发展直密切相关。我们可人为的调节或激活或剔除miRNA表达来阻止肿瘤形成过程达到预防肿瘤发生的目的。但是，由于每种肿瘤中的miRNA表达谱众多，如何寻找出某个肿瘤差异性明显的特异性miRNA有待进一步研究。针对某个肿瘤采取何种最绩优的检测方法和应用最简单、最有效的技术，有待进一步研究。以及利用最新的技术在疾病发生发展的哪些关键环节中加以干预和治疗，更期待我们深入研究。总之，随着这些问题的解决，miRNA将成为肿瘤诊断、疾病预防、生物治疗的新亮点、突破口、新思路，有着无限的应用前景和不可低估的社会和经济效益。

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