miR-221 在肿瘤中的研究进展

邢慧慧 刘晓峰 刘长江 孙艾茜

microRNA(miRNA)为一种新型的基因调控因子，它能在转录后水平抑制靶基因的表达或蛋白质翻译，从而参与生物体内多种生理、病理过程的调节，如细胞分化、增殖、凋亡、迁移和侵袭等［1］。Calin 等［2］最早报道了miRNA 的异常表达与癌症相关，研究表明，miR-221 在多种肿瘤中异常表达，如肝癌、胃癌、乳腺癌、胶质母细胞瘤、前列腺癌等，提示其与肿瘤发生密切相关，这可能会为肿瘤的治疗提供新的靶点［2 ～7］。

一、miR-221 的生物学功能

1.miR -221 的成熟过程及作用机制:与其他miRNA 的形成过程相同，编码miR-221 的基因在核内RNA 聚合酶Ⅱ的作用下转录成初级转录本(pri -miRNA)，由RNA 酶Ⅲ和接头蛋白Dorsha 组成的核酸酶复合体剪切pri-miRNA 加工成前体miRNA(pre-miRNA)。pre-miRNAs 被Exportin -5 转运到细胞质，细胞质中的Dicer 酶将其剪切成19 ～25 个核苷酸的双链miRNA。解旋酶(Helicase)将双链解开后，其中一条链与miRNP(miRNA-containing ribonucleoprotein particles)结合形成成熟的miRNA，成熟的miRNA 被引导进入RNA 诱导的沉默复合体(RNA -induced silencing complex，RISC)中，通过与其靶mRNA 结合调控基因表达，另一条互补链则被降解。miRNA 负向调控靶基因的表达是目前被普遍认可的作用机制。miRNA 可引导miRNP 识别靶mRNA 的3端非翻译区(3' -untranslated region，3' - UTR)，若miRNA 与靶mRNA 完全或接近完全互补则可引起靶mRNA 在互补区内的特异性断裂从引起基因序列的特异性“沉默”。如果是不完全互补，通常结合在mRNA 的3' -UTR 抑制蛋白质的翻译，近而对基因表达进行调控。miR-221 亦是通过碱基互补配对原则与靶mRNA 结合，从而在转录后水平引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译成蛋白质。

2.miR -221 的表达:miR -221 是成簇分布的miRNA，它作为miRNA 家族内的一员，串联编码于人、小鼠及大鼠的X 染色体上，在脊椎动物中具有高度的保守性。目前，许多研究已经确定了miR -221的靶基因，如细胞周期蛋白G1(CyclinG1)、细胞周期抑制因子(p27Kip1)、Bcl -2 家族中BH3 -only 亚族的成员之一Bmf 基因，这些靶基因与miR-221 相互作用共同调控肿瘤的生长过程［8～10］。Chou 等［11］报道miR-146b、miR-221、miR-222 的表达水平与甲状腺癌的腺外侵袭、肿瘤分期等相关，这些异常表达的miRNAs 通过作用于其靶基因，调节与肿瘤发生相关的生物学过程［12］。

二、miR-221 在肿瘤发生中的作用

恶性肿瘤是目前造成人类死亡的主要原因之一，随着分子生物学和人类基因组学的发展，人们对肿瘤的认识已经达到了一个新的高度，大量研究表明肿瘤的发生发展中伴有miRNA 的异常表达［13］。miRNA的表达具有组织特异性，即特定的肿瘤组织具有各自独特的miRNA 表达谱。目前研究报道miR -221 可以作为癌基因或抑癌基因参与肿瘤的形成过程。

1.miR-221 作为癌基因参与恶性肿瘤的进展过程:肿瘤中某些miRNA 的表达可诱发或促进肿瘤的发生，具有癌基因的特性，其表达通常表现为上调，此类miRNA 被称为癌性miRNA。在许多肿瘤中，miR-221 具有癌基因的作用，促进了恶性肿瘤的发生、发展及转移。大量研究证实miR -221 在原发性肝细胞癌中过表达，但它在肝癌中的功能及作用机制目前尚不清楚。应用RT -PCR 技术，Rong 等［14］检测了肝癌与癌旁组织中miR -221 的表达，结果发现，miR-221 在肝癌组织中表达明显增高，将miR -221的抑制剂导入肝癌细胞，发现miR -221 抑制剂能够通过阻滞细胞G1/S 期进展而抑制细胞增殖、促进细胞凋亡;相反，导入miR -221 的类似物则可以促进肝癌细胞生长。另外，CDKN1C/p57 属于细胞周期依赖抑制因子(cyclin -dependent kinase inhibitors，CDKIs)家族，CDKN1C/p57 表达下降与肝癌的高侵袭性、低分化、门脉侵犯有关。Fornari 等［15］报道CDKN1C/p57 是miR-221 的靶基因，他们将miR -221转染肝癌细胞Hep3B，发现CDKN1C/p57 较正常细胞表达降低1.8 倍。相反，将anti -miR -221 转染SNU449 细胞，则CDKN1C/p57 蛋白水平较正常细胞增高1.3 倍，提示miR -221 与肝癌的恶性程度及进展有关。PTEN 是一种抑癌基因，为人类第10 号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因，Ye 等［16］研究发现，miR-221 通过抑制PTEN 的表达，能够促进人表皮生长因子-2(human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)阳性的乳腺癌细胞的转移并增加对曲妥珠单抗(trastuzumab)的耐药性。

2. miR-221 抑制肿瘤形成:癌基因的活化和过表达是恶性肿瘤发生发展的主要因素。miR -221 不仅能够促进肿瘤的发生，在某些情况下也可通过抑制相关癌基因的表达从而抑制肿瘤的形成。miR -221抑制肿瘤形成的机制多种多样，主要包括抑制相关癌基因的表达、抑制肿瘤细胞转录活性、阻滞肿瘤细胞周期、诱导肿瘤细胞凋亡。Gordanpour 等［17］对170例前列腺癌切除术后放疗的患者进行随访，结果发现，在去除17 例失访的患者中，有54.2 %的患者跨膜丝氨酸蛋白酶2 基因(TMPRSS2):ETS 转录因子家族成员相关基因(ERG)融合基因表达阳性，RT -PCR 显示miR-221 在TMPRSS2:ERG 阳性的患者中表达下调。对随访超过5 年的患者，研究者应用RT-PCR 对肿瘤的转移和复发情况进行了研究，发现miR-221 在55 例转移或复发患者中的表达水平明显低于44 例没有复发转移的患者，提示前列腺癌的复发转移与低表达的miR -221 相关。血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)信号通路在肿瘤的发生、发展中起重要作用，可以调节细胞的增殖、凋亡、转移、侵袭及细胞上皮间质转化(epithelial - mesenchymal transition，EMT)。Su 等［18］的研究表明，miR -221 在胰腺癌的生长、侵袭及PDGF介导的EMT 中起重要作用，下调miR-221 可以提高其靶基因TRPS1 的表达水平，从而抑制胰腺癌细胞的增殖。

三、miR-221 与肿瘤治疗

越来越多的证据表明，耐药的肿瘤细胞与转移癌细胞的抗凋亡和侵袭能力具有相似性，肿瘤细胞的耐药性可能与某些miRNA 功能失调有关。胆管癌细胞对包括吉西他滨在内的多种化疗药具有耐药性。Okamoto 等［19］利用细胞活力分析实验证实胆管癌细胞HuCCT1 对吉西他滨的敏感度明显优于HuH28 细胞，比较这两种细胞治疗组与非治疗组的miRNA 表达谱，发现在HuH28 细胞中无差异表达的miRNA，而在HuCCT1 细胞中miR -1260 与miR -1280 表达下调，提示miRNA 参与细胞对吉西他滨的耐药。应用微阵列(microarray)技术比较这两种细胞的miRNA表达谱，发现miR -221 在HuH28 细胞中表达降低，过表达miR -221 可以恢复细胞对吉西他滨的敏感度，表明miR-221 与胆管癌细胞HuH28 对吉西他滨的耐药有关。

Zhang 等［20］利用脂质体将miR -221 的抑制剂导入人结直肠癌细胞Caco2，检测miR -221、PTEN mRNA 和PTEN 蛋白的表达水平，同时检测了射线照射后细胞的死亡数目。结果发现，与对照组相比，miR-221 抑制剂组miR - 221 的表达明显下降，PTEN 蛋白的表达增高，并且照射后的细胞死亡数目明显增加，表明miR -221 的抑制剂可以通过上调PTEN 的表达增强结直肠癌对放射的敏感度。Zhao等［21］应用RT-PCR 证实了miR-221 在骨肉瘤细胞系中的表达下调，因此，将miR -221 的类似物及抑制剂分别转染入骨肉瘤细胞SOSP -9607 和MG63中，结果发现，下调miR -221 的表达能够促进细胞增殖、减少细胞凋亡并增加对顺铂的耐药性，进一步他们用荧光酶素报告分析及Western blot 法证实了PTEN 是miR-221 的靶基因，与miR-221 表达呈负相关。缺乏3' -UTR 的PTEN cDNA 或者磷脂酰肌醇3 -激酶的抑制剂LY294002 可以消除miR -221诱导的顺铂耐药，因此，miR-221 可以作为骨肉瘤治疗的一个新型靶标。

四、展 望

miRNA 作为内源性低分子RNA，可以通过多种机制参与生物体内的生物学过程。目前，有关miRNA 功能的研究已成为科学研究领域中的前沿问题，miRNA 与肿瘤发生发展的关系及其潜在的诊断及治疗价值越来越受到人们的重视，已有研究报道miRNA 与miRNA 靶位点的多态性可作为肿瘤诊断及预后指标。研究显示miR -221 已经作为异常表达的miRNA 出现在许多恶性肿瘤中，然而，miR -221 是否可以通过正负反馈机制调控自身的表达，是否可以通过调控其他各种类型的非编码RNA(如长链非编码RNA)从而间接调控某些基因的表达等方面还研究甚少。因此，通过深入研究肿瘤中miR -221 分子的调控机制及其功能靶点，有望为肿瘤的防治提供新的思路。

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