微RNA与肺癌治疗的研究进展

陈 珂(综述)，刘黎明(审校)

(蚌埠医学院，安徽 蚌埠233000)

在世界范围内，肺癌的发病率明显增高，已居男性各种肿瘤的首位，其中非小细胞肺癌占肺癌的80%，尽管早期诊断、手术、放化疗技术在不断进步，但非小细胞肺癌的5年生存率仍<20%，并且复发率很高[1]，因此研究肺癌的发病机制，寻找新的治疗方法已刻不容缓。微RNA(microRNA,miRNA)是近年来发现的一类长度为18～25个核苷酸组成的内源性非编码单链小分子RNA,大部分miRNA与靶基因mRNA的3′端非编码区完全或者不完全互补配对导致mRNA降解或者抑制蛋白质翻译，在转录后水平调控靶基因的表达[2]。miRNA参与机体的正常发育以及人类疾病，包括癌症。约60%的基因是潜在的miRNA靶标。至目前为止，已确定在人类中有超过1000个miRNA，其中每一个miRNA均有多个功能相关的基因，联合调节复杂的信号网络[3-4]。miRNA作为致癌或肿瘤抑制基因，在人类肺癌有功能众多的异常表达[5-6]。miRNA已成为基因表达的强力调控因子，这为肺癌的治疗提供了新的设想，它可以作为肺癌预防和干预治疗的新靶点[7]。

1 抑制具有癌基因性质的miRNA以治疗肺癌

下调癌基因性质的miRNA表达以期达到治疗肺癌的目的，主要是通过体外合成与致癌性miRNA互补的核苷酸序列，即反义寡核苷酸，然后将其导入人体内，通过碱基互补配对的方式使其与致癌性miRNA结合，竞争性拮抗miRNA与靶mRNA的相互作用，从而抑制致癌性miRNA的功能。如Fei等[8]构建miR-21、miR-16、miR-181a的反义寡核甘酸转染A549细胞，发现被转染细胞的生长均受到抑制。miR-17-92在肺癌发展中起着十分重要的作用，抑制miR-17-92表达可抑制肺癌细胞增殖并诱导细胞凋亡。Matsubara等[9]用特异性反义核苷酸持续抑制miR-17-92家族中的miR-17-5P和miR-20a，从而导致过度表达miR-17-92的肿瘤细胞凋亡。尽管这种通过化学修饰改变致癌性miRNA功能的方法尚未在人类身上进行验证，但已有较多的临床前期模型验证此项技术。Ma等[10]研究表明，在小鼠中采用miRNA抑制剂沉默miR-10b可显著提高Hoxd10(同源异型盒基因)的水平，并抑制肺转移的形成，提示miR-10b有望成为肺癌治疗的靶基因。Matsubara等[9]对小鼠静脉注射与致癌性miRNA互补的核苷酸序列，结果表明其显著抑制了实验小鼠不同组织器官相应miR-16、miR-122、miR-192及miR-194的表达，这种沉默内源性miRNA的方法具有高效、特异、持久的特点。一些科研成果已经指出了应用反义核苷酸技术抑制致癌性miRNA治疗肺癌的潜在可能。

2 转染具有抑癌基因性质的miRNA治疗肺癌

通过转染前体miRNA,从而上调抑癌基因性质的miRNA表达治疗肺癌，即合成茎环结构的miRNA前体，转染入体内，增加发挥抑癌基因性质的miRNA的表达，从而达到抑制肿瘤细胞生长及诱导凋亡的目的。Liu等[11]研究发现，miR-34C、miR-145和miR-142-5P在肺癌中表达受到抑制，分别将这些miRNA前体转染进肺癌细胞中能显著抑制肺癌细胞的生长。miRNA是多能性干细胞分化恶性肿瘤的重要介质。Xi等[12]已证明，组成型表达的miR-487B能阻止Wnt信号通路，抑制肺癌细胞的体外增殖和侵袭，降低肺癌细胞在体内的生长及转移。Kesanakurti等[13]表明在非小细胞肺癌中，miR-874在体外和体内均起着一种肿瘤抑制基因的作用，生物预测分析发现许多与肿瘤进展相关的基因，包括基质金属蛋白酶2和尿激酶型纤溶酶原激活剂基因是miR-874的靶基因。初步原位杂交实验表明，在肺癌组织中miR-874的表达较正常的组织含量小。增加miR-874的表达可通过抑制基质金属蛋白酶2和尿激酶型纤溶酶原激活剂蛋白表达水平显著降低细胞的入侵能力。在体内实验中，增加miR-874表达的治疗方法可抑制裸鼠原位肿瘤的生长。因此，miR-874可能成为阻止肿瘤发生的关键角色。异位表达的miR-137在肺癌细胞中显著下调细胞分裂周期蛋白42、细胞周期蛋白依赖激酶6，而且可以诱导G1细胞周期阻滞，导致体内和体外细胞的生长均显著减少，而且生物信息学证实，细胞分裂周期蛋白42和细胞周期蛋白依赖激酶6都是miR-137的靶基因[14]。有学者报道[15]，miR-1可作为肿瘤抑制基因,通过生物信息学证明，荧光素酶报告质粒Slug的3′端非编码区是miR-1的靶基因，重新表达的miR-1可能是一种有效的治疗方法，因为它可通过下调Slug，防止上皮细胞表型细胞向癌症恶性肿瘤间质细胞表型的细胞转换。有研究表明[16],miR-34a/c可以通过血小板衍生生长因子受体(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)α和PDGFR-β影响非小细胞肺癌的迁移和侵袭下调，荧光素酶和免疫印迹实验表明，PDGFR-α和PDGFR-β是miR-34a和miR-34c的直接目标，转染miRNA前体至CALU-6(人肺退行性癌细胞)和1703细胞使PDGFR-α和PDGFR-β下调后细胞的迁徙和侵袭能力显著下降。

3 miRNA增强肿瘤细胞的放疗敏感性

有研究表明[17]，miRNA能介导增强肿瘤细胞的放射敏感性，肿瘤放疗抵抗的产生是一个多基因共作用，多因子共介导和多机制共调控的复杂过程。近年来有研究发现[18]，miR-101可下调ATM和DNA-PKcs(DNA-PK催化亚单位)等DNA修复基因蛋白表达量增加肿瘤对放射线的敏感性。有学者研究表明[19]，miR-155通过介导实体肿瘤中普遍存在的乏氧效应增加肿瘤的放疗抵抗性。Liu等[20]研究表明，肺癌细胞系(CL1-0)中过表达miR-449a可有效地增加辐射诱导的DNA损伤和凋亡，改变细胞周期分布，最终导致CL1-0细胞照射致敏。有研究表明[21]，miR-214在放疗抵抗的肺癌细胞中较放疗敏感的非小细胞肺癌中是上调的，剔除miR-214使放疗抵抗非小细胞肺癌的放疗敏感性增强，而且过度表达miR-214在放疗敏感的非小细胞癌中防止放疗引起的细胞凋亡。Balca-Silva等[22]通过实验证实，过表达miR-34b可以增加非小细胞肺癌细胞的辐射敏感度。Wang等[23]将30个非小细胞肺癌术后放疗患者依据预后及复发率分为放疗敏感组和放疗抵抗组，与放疗抵抗组的患者相比，有5种miRNA(miR-126、miR-let-7a、miR-495、miR-451、miR-128b)在放疗敏感患者是上调的，同时对SK-MES-1(人肺鳞癌细胞)的miRNA进行了检测，结果显示，SK-MES-1细胞在放疗的诱因下结合过表达miR-126能抑制细胞的生长，促进细胞的凋亡，在miR-126过表达的细胞中蛋白激酶Akt的磷酸化表达水平下降，因此推断miR-126可能通过磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路，促进辐射诱导的非小细胞肺癌细胞的凋亡。

4 miRNA与肺癌化疗药物联合治疗肺癌

Zhang等[24]研究表明，过表达miR-513a-3p可以增强顺铂在肺腺癌耐药细胞系和肺癌细胞系(A549/CDDP和SPC-A-1)中的作用，诱导细胞凋亡。Bian等[25]发现在非小细胞肺癌细胞株A549中miR-451为低表达，上调miR-451可引起Bcl-2的下调及Bax的上调，Bcl-2/Bax比例下调可抑制蛋白激酶B信号通路的活性，从而增加细胞对顺铂的敏感性。Weiss等[26]发现，miR-128b杂合性丢失的肺癌细胞对表皮生长因子酪氨酸抑制剂(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor，EGFR-TKI)吉非替尼十分敏感，而miR-128b未丢失的肺癌细胞H520对吉非替尼敏感性不强。而且临床试验证实，miR-128b杂合性丢失的肺癌患者经吉非替尼治疗后，中位生存期为23.4个月，显著高于miR-128b未丢失患者的10.5个月，因此联合基因剔除和吉非替尼治疗肺癌可使肺癌患者获得更好的疗效[26]。另一项研究发现[27]，无论是否吸烟、EGFR是否突变(突变型对 EGFR-TKI敏感)，低表达miR-21联合EGFR-TKI均可诱导肺癌细胞的凋亡,提示miR-21可能成为肺癌靶向治疗的有效靶点。Crawford等[28]通过表达谱分析发现，肺癌组织与肺癌周围正常组织比较，miR-133B下调程度较大(28.62倍)；通过荧光素酶报告实验证实miR-133B的下游靶基因为髓样细胞白血病1、Bcl-2/Bcl-w(两者均为Bcl-2家族抗凋亡蛋白)，过表达miR-133B沉默髓样细胞白血病1和Bcl-2的表达联合吉西他滨(通过Bcl-2家族诱导凋亡)可诱导肺癌细胞株H2009的凋亡。

5 miRNA和肺癌耐药

肺癌治疗失败的主要原因是癌细胞对化疗与靶向治疗的药物产生了耐药性，肿瘤耐药性的形成机制很复杂，除了受药理学机制的影响外，越来越多的研究表明，肿瘤耐药与细胞相关蛋白及信号通路相关，如ABC转运体家族、caspase家族、Bcl-2家族、多药耐药相关性蛋白等，而miRNA通过在转录后水平调控特定蛋白的表达及参与相关信号通路，从而调节肿瘤细胞对药物的反应[29]。miRNA可以调控药物在体内的代谢，并在抗癌药物的耐药性方面发挥重要的作用[30]。研究者发现[31]，通过增加细胞内Let-7i、miR-16、miR-21的表达，可使NSC类抗癌药物对非小细胞肺癌细胞系A549产生高达4倍的药效。Feng等[32]研究表明，利用基因芯片的技术得出，在多西他赛耐药株(SPC-A1/DTX)中，miR-200b是水平最低的miRNA，此基因通过抑制细胞增殖、凋亡增强和G2/M期细胞周期阻滞，异位表达的miR-200b使多西他赛耐药肺腺癌细胞逆转，荧光素酶报告基因验证E2F3是miR-200b的靶基因，而下调miR-200b的表达使多西紫杉醇的敏感性下降，预后较差，因此下调miR-200b可使E2F3过表达，从而增强紫杉醇对肺腺癌细胞的化疗敏感性。Wang等[33]研究表明，上调miR-138可增加A549/DDP细胞对顺铂的敏感性，在体外药物敏感实验中，通过流式细胞仪评估上调miR-138的肺癌细胞凋亡增加，说明miR-138可以在顺铂耐药的非小细胞肺癌的治疗中发挥重要作用。Qiu等[34]研究表明，miR-503在人肺腺癌耐药株(A549/CDDP)中较正常A549细胞下调，且miR-503的靶基因是Bcl-2,因此miR-503可通过调节Bcl-2增强肺癌耐药株对顺铂的敏感性。

6 问题与展望

miRNA的调控机制是非常复杂的，可以一个miRNA调控多个基因靶点，也可以多个miRNA调控多个靶基因。随着对miRNA的认识越来越深刻及越来越多的miRNA被发现，研究其对肺癌发病机制的影响，对于今后将其作为肺癌靶向治疗的药物有重要意义。但是如何将其高效、安全、稳定、特异的导入人体内且避免排斥反应是个难题。相信随着miRNA研究的不断成熟，miRNA将为肺癌的治疗带来革命性的进展。

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