miR－424与肿瘤的发生发展及其机制研究进展

闫位娟，吕 进，江其生

（中国人民解放军 第二炮兵总医院，北京100088）

miRNA是近年来发现的一类长度为19～25nt内源性的非编码小分子单链RNA．它广泛存在于真核生物中，主要通过与靶标基因3′UTR（非翻译区）的完全或不完全配对，降解靶标基因mRNA或抑制其翻译，从而发挥调控发育、增殖、分化、凋亡及肿瘤的发生发展等多种生物学功能。有研究指出大约50%的miRNA基因位于癌症基因相关区域或基因组脆性位点，并在许多恶性肿瘤中表达失调［1］。miR－424位于染色体Xq26．3，Xq26区域基因的改变与多种肿瘤发生发展相关；资料显示，miR－424在多种血液癌和实体癌中均有表达异常。本文就miR－424在肿瘤中的作用及其机制的研究现状进行综述，旨在为肿瘤发生发展的诊断、预后判断、靶标发现和药物筛选等提供新的研究策略。

1 miRNA

miRNA是一类长度约为19～25nt内源性的非编码单链小分子RNA。它广泛存在于真核生物中，是一组不编码蛋白质的短序列RNA，其本身不具有开放式阅读框架，成熟的miRNA5′端有一个磷酸集团，3′端为羟基。其主要通过与靶基因3′端非编码区域（3′UTR）2～8nt完全或部分互补配对在转录后水平上对靶基因的表达进行负调控，导致靶基因mRNA的降解或翻译抑制，从而发挥调节发育、增殖、分化、凋亡及肿瘤发生发展多种生物学效应。

miRNA在不同物种间具有较高的保守性，12%的miRNA在线虫、果蝇、动植物中只有1～2 nt的差别。至今，miRNA的研究历史只有21年，但关于miRNA的研究已经较为成熟与深入。1993年，在线虫中以定位克隆的方法发现了第一个miRNA lin－4，它能调节线虫从L1期发育到L2期［2－3］；2000年，在线虫中发现了第二个miRNA let－7［4］；2002年这种小RNA分子被正式命名为miRNA，被《Science》杂志评为“十大科技突破”第一名；2004年，研究发现50%的miRNA位于与肿瘤相关的基因区域或基因组的脆性区域［1］；之后大量的研究发现miRNA与肿瘤的发生发展有直接关系，如2006年，发现miR－155的异常可以导致癌症的发生［5］；2008年，研究发现miR－10b可以靶向作用于同源盒蛋白D10（homeobox D10）启动乳腺癌的侵袭转移［6］；随着研究的深入，miRNA在肿瘤发生发展中的作用将进一步揭开，并为肿瘤的诊断与治疗提供新的思路。

目前，人们已经对miRNAs的生物合成过程有了比较详细的了解。编码miRNA的基因在RNA聚合酶Ⅱ介导下转录生成一条较长的初始转录子，称为初始miRNA（pri－miRNA），其长度大约300～1 000个碱基，pri－miRNA被Drosha（一种核酸内切酶RNaseⅢ）处理成70～80nt的发夹状茎环结构，即miRNA前体（pre－miRNA），pre－miRNA在转运蛋白Exportin 5等分子的参与下由核内转移到胞浆中，被Dicer（另一种核酸内切酶RNaseⅢ）剪切成约为22个核苷酸长度的双链miRNA。双链miRNA被解旋酶（Helicase）解开，一条链被降解，另一条成为5′端有磷酸基团，3′端为羟基的成熟miRNA分子，成熟的miRNA组装进RNA诱导沉默复合体（RISC）通过碱基互补配对的方式识别靶miRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶miRNA或者阻遏靶miRNA的翻译。目前，miRNA在多种肿瘤中异常表达，造成这种异常表达的方式主要有四种：（1）参与上述miRNA形成过程中沉默复合体中的组分Agronaute蛋白等结构、功能改变导致miRNA表达异常；（2）pri－miRNA、pre－miRNA或者miRNA启动子区突变／遗传多态性影响miRNA的剪切、加工、成熟和表达；（3）miRNA所处的基因区域上染色体异常缺失、扩增或转位等引起miRNA差异性表达；（4）DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传调控miRNA的表达。DNA过度甲基化或者组蛋白修饰水平减少可关闭染色质结构，从而抑制miRNA表达。

2 miR－424与肿瘤的发生发展

目前的研究表明，大约50%的miRNA基因位于癌症基因相关区域或基因组脆性位点，并在许多恶性肿瘤中表达失调。miR－424位于染色体Xq26．3，具 体 位 置 为10：133680644－133680741，Xq26区域与多种肿瘤发生发展相关［7－8］。文献报道，miR－424在多种癌症中均有表达异常，如在胰腺癌、肾透明细胞癌中表达升高［9－10］，在慢性白血癌、卵巢癌中则表达下调［11－12］。根据它们在不同肿瘤中的表达情况，它们在肿瘤的发生发展中所起的作用也不一样，既能作为癌基因也能作为抑癌基因发挥作用，同时其与肿瘤侵袭转移相关。相关数据统计结果见表1。

表1 miR－424在肿瘤的表达及其靶基因Tab．1 Expressions of miR－424in tumor and it′s target genes

2．1 抑癌基因作用

肿瘤细胞中某些miRNA的异常表达能抑制细胞过度生长，诱导凋亡，从而遏制肿瘤的形成与发展，作为抑癌基因起作用，在癌症组织中往往表达降低。Xu等［13］研究了147例宫颈癌组织样品，发现Has－miR－424在宫颈癌中低表达与肿瘤分化减少、淋巴结转移呈正相关，体外研究发现过表达miR－424抑制了细胞增殖；Chen等［14］在肾肿瘤细胞中分别外源导入miR－424、miR－381及二者结合体，发现二者联合起来具有协同作用，能抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡，单独的miRNA不起作用。Oneyama等［15］发现在前列腺癌和结肠癌细胞中过表达miR－424／503，肿瘤细胞的致癌性和侵袭性受到抑制。Reid等［16］在骨肉瘤细胞系中通过miRNA芯片筛选和RT－PCR验证，发现癌细胞中miR－424表达下降。Dahiya等［12］研究发现在卵巢癌组织和细胞系中也发现miR－424表达降低。

2．2 癌基因作用

肿瘤细胞中类似于癌基因作用的miRNA异常表达能诱发或促进肿瘤细胞的发生，并且促进肿瘤细胞的增殖，在癌症组织中往往表达升高。Wang等［17］研究分析了6对无淋巴结转移的结肠癌和癌旁组织样本，通过miRNA芯片分析和RT－PCR验证样本的miRNA表达情况，结果发现相对于癌旁组织，无淋巴结转移癌组织中的miR－424表达升高，推测miR－424在结肠癌的发生过程中起了重要作用。Reid等［16］比较了40对结肠癌组织及其癌旁组织中的miRNA的表达情况，发现相对于癌旁组织，miR－424在癌组织中表达升高了2倍多，与文献［17］报道一致。Chow T F，Wu Kemin等［9－10］报道相对于癌旁组织，miR－424在胰腺癌、肾透明癌组织中表达也明显升高。Rentoft等［18］分析了21例福尔马林固定石蜡包埋的舌鳞状癌组织样品，也得到了与前者相同的趋势。

2．3 miR－424与肿瘤侵袭转移

大量研究证明，miR－424与部分肿瘤侵袭转移密切相关，在不同的癌组织和细胞中侵袭转移的作用不一样，有的促进癌细胞转移，有的抑制癌细胞转移。Xu等［13］研究发现在宫颈癌中miR－424低表达，细胞侵袭转移增强，细胞中过表达miR－424，细胞的侵袭与转移减弱；Wu等［10］利用胰腺癌细胞进行侵袭转移实验发现，抑制miR－424表达，细胞的侵袭与转移能力降低。Banyard等［19］通过建立前列腺癌间充质细胞－表皮细胞转换（Mesenchymal－Epithelial Transition，MET）细胞模型模拟细胞侵袭转移过程，发现细胞表型由原来的间充质细胞表型变成表皮细胞表型的过程中，细胞黏附加强，E－钙黏蛋白表达加强，波形蛋白减少，而miR－424减少；向发生了MET的细胞中转染miR－424，上述细胞表型标志物表达发生逆转，说明miR－424在细胞表型重塑以及促侵袭转移中起重要作用。

资料显示，肿瘤的侵袭转移与血管新生呈正相关。当原位肿瘤体积超过l～2mm，需要刺激血管生成，通过血管通道进行代谢，促进肿瘤生长，同时肿瘤细胞可通过新生的毛细血管发生转移。Donnem等［20］分别比较了10例短期生存，长期生存和对照非小细胞肺癌（Non－Small Cell Lung Cancer，NSCLC）患者的石蜡包埋样品中miRNAs表达情况，结果发现miR－424的表达异常与血管增生显著相关，有利于肿瘤的侵袭转移。Ghosh等［21］研究发现缺氧条件下可诱导内皮细胞中miR－424的表达，促进血管新生。Nakashima等［22］研究发现在老年性血管瘤中通过抗miR－424寡核苷酸下调miR－424表达，抑制了微血管细胞增殖。然而，Chamorro－Jorganes等［23］的研究结果与上述相反，他们的研究证明在人内皮细胞中过表达miR－424，细胞的增殖、迁移和血管增生收到抑制。因此，miR－424与血管增生、肿瘤侵袭转移中的作用有待进一步研究。

3 miR－424与肿瘤发生发展的作用机制

目前，关于miR－424发挥生物学效应的相关机制知之甚少，在不同的癌细胞中作用机制不尽相同。研究发现在宫颈癌中低表达miR－424上调靶基因细胞周期检测点激酶1（Protein Checkpoint Kinase 1，Chk1）表达，导致细胞周期G1／S过渡受阻，细胞分裂周期关闭，细胞增殖停滞；在结肠癌中，miR－424上调靶基因mTORC2－specific component Rictor表达水平，从而激活mTORC2信号通路，mTORC2信号通路是调控细胞生长的一个重要信号通路，最终导致肿瘤细胞生长增加；在胰腺细胞系PANC－1中过表达miR－424，抑制靶基因细胞因子信号负调控因子6（Suppressors of Cytokine Signaling，SOCS6）表达。SOCS6是SOCS家族成员，具有负性调控细胞因子信号通路的作用，其最初是作为JAK（Janus kinas）／信号转导及转录活化子（Signal Transduction and Activators of Transcription，STATs）信号通路的负性调控因子被发现，近年来越来越多的研究证实家族成员还参与负性调控其他的重要细胞内信号分子如Ras／Erk、PI3K／Akt等的活性。文中报道抑制miR－424表达，可上调靶基因SOCS6表达并抑制下游ERK信号通路，促进细胞侵袭转移；在宫颈癌细胞中，miR－424低表达，基质金属蛋白酶9活性降低，细胞侵袭转移受抑。

另有研究报道，miR－424过表达可促进血管增生，从而促进细胞的侵袭转移。缺氧条件下诱导内皮细胞中miR－424的表达，miR－424抑制cullin2表达，其稳定了HIF－α的结构，后者可以调整血管增生因子的表达，并且可以动员内皮祖细胞从骨髓中转移到血管新生的区域，从而促进血管新生。Nakashima等［22］研究发现通过抑制mir－424表达，可上调靶蛋白丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号转导途径中MEK1和细胞周期蛋白E1（Cyclin E1）的表达，促进微血管细胞增殖，从而促进细胞迁移。

目前，miR－424参与肿瘤的侵袭转移机制主要集中在相关靶分子及其下游MAPK、ERK、HIF信号转导通路的研究，调节细胞周期、凋亡等，最终影响细胞的生长和侵袭转移等，miR－424作用靶点众多，作用广泛，作用机制有待进一步探究。

4 研究展望

据miRBASE网站数据统计，迄今已鉴定出人源miRNA有1 857多种（miRBASE 20．0），miRNA的功能、机制研究成为人们关注的热点，特别是miRNA在肿瘤中的发生发展及侵袭转移方面的作用及机制。同时miRNA由于其外周血和组织中miRNA表达谱差异小，血清中miRNA不受RNA酶裂解影响，稳定性好，灵敏度高，因此miRNA为疾病的诊断提供了新的生物标志物。另外，miRNA对肿瘤发生发展的影响，改变肿瘤中特异miRNA的表达量也成为一种新的基因治疗策略，对于具有癌基因作用的miRNA，可以通过外源导入反义寡核苷酸，使其与miRNA结合，通过竞争性抑制miRNA与靶miRNA的结合，从而抑制miRNA的功能，中和miRNA致癌作用；对于具有抑癌基因作用的miRNA，可以通过导入人工合成miRNA转染至目的细胞，再回输体内以弥补其表达不足所致肿瘤的生长，但这些研究大部分仍停留在临床前阶段，离临床应用还有一段距离，相信在不久的将来，随着研究的深入，miRNA的研究必将为肿瘤的诊断、治疗等带来变革，造福广大患者。miR－424对部分肿瘤的发生发展有一定的影响，但作用机制和临床研究较少，随着研究的深入，利用miR－424将为临床肿瘤发生发展的诊断、预后判断、靶标发现和药物筛选提供新的策略。

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