miR-30 c-5p在肿瘤中表达和功能的研究进展

杨晓冬(综述)　陈　力　金玉麟　王　琳　詹　成(审校)　时　雨　王　群

(复旦大学附属中山医院胸外科　上海　200032)

miR-30 c-5p在肿瘤中表达和功能的研究进展

杨晓冬(综述)陈力金玉麟王琳詹成△(审校)时雨王群

(复旦大学附属中山医院胸外科上海200032)

【摘要】miR-30 c-5p是miR-30家族的重要成员,研究表明其在肺癌、乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌等多种肿瘤组织以及患者血浆、血清中表达异常,并且其作用于肿瘤的增殖、侵袭和迁移以及多种肿瘤相关基因和通路等,暗示其在肿瘤诊断、治疗、监测和预后预测等方面有一定的应用价值。本文就miR-30 c-5p在肿瘤中表达和功能的研究进展进行简要综述。

【关键词】miR-30 c-5p;肿瘤;上皮间质内转化;耐药

miRNA是一类存在于真核生物,长度为20～24个核苷酸的内源性非编码单链小分子RNA,其主要通过与靶基因的mRNA互补进而指导mRNA的降解或阻遏其翻译,是细胞内基因表达调控的主要途径之一。miRNA的表达具有肿瘤特异性,并在肿瘤发生中起着重要的作用。

miR-30 c-5p(曾用名miR-30 c)是由Lagos-Quintana 等[1]于2002年首次从小鼠心脏和脑组织中发现的,其在不同物种间序列高度保守。miRbase数据库(http://www.mirbase.org/)显示,人hsa-miR-30 c-5p(miRbase数据库编号MIMAT0000244)的pri-miRNA分别由位于1号染色体短臂和6号染色体长臂的对应序列转录而成,然后被核酸酶Drosha分别剪切为hsa-mir-30 c-1(MI0000736)和hsa-mir-30 c-2(MI0000254)两个pre-miRNA[2]。它们5′端的序列进一步被核酸酶Dicer最终剪切成为成熟的miR-30 c-5p,其序列为:5′-UGUAAACAUCCUACACUCUCAGC-3′。研究表明,miR-30 c-5p在肺癌、乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌等多种肿瘤中表达异常,并且与肿瘤的增殖、侵袭等过程存在着密切的关系。本文将对miR-30 c-5p在肿瘤中表达和功能的研究进展作一简要综述。

miR-30 c-5p在肿瘤中的表达许多研究报道miR-30 c-5p在不同肿瘤组织、血清和细胞系中表达异常,而且和多种癌症临床特征以及预后因素有关。以下分别从多种癌症来进行综合叙述。

Xia等[3]对非小细胞肺癌组织和邻近正常组织中的miR-30 c-5p表达进行了检测,结果显示肺癌样本中的miR-30 c-5p表达水平更低(表1)。Zhong等[4]的实验也得到了相同结果。上述发现和多篇Meta分析[5-6]的结果保持一致。

Tanic等[7]对遗传性乳腺肿瘤和正常乳腺组织中的miRNA表达水平进行了比较,筛选出了19个表达有差异性的miRNA,其中就包括表达显著下调的miR-30 c-5p(表1)。Bockhorn 等[8]认为miR-30 c-5p可以作为预测预后的生物标志物,因为其表达水平和乳腺癌分型有关:miR-30 c-5p在luminal A型肿瘤中表达水平较高,而在basal-like型肿瘤中表达水平较低。乳腺癌转移可能与miR-30 c-5p的表达水平也有一定的关联,Wang等[9]通过miRNA芯片研究表明,miR-30 c-5p在发生淋巴转移的乳腺肿瘤中的表达水平比未发生转移的患者肿瘤组织中的表达水平更高。目前的研究均支持miR-30 c-5p在前列腺癌组织中表达下调的结论。Porkka等[10]在2007年对良性前列腺增生、未进行治疗的前列腺癌组织和激素难治性前列腺癌组织标本进行了检测,发现miR-30 c-5p在激素难治性前列腺癌组织标本中表达下调。在2014年,Ren等[11]检测美国黑人和白人患者的癌组织样本,发现miR-30 c-5p在低分级或分期的癌症标本中的表达水平是高分级或分期癌症标本中的1.5倍。Ren等[11]通过对各种临床相关因素的比较发现肿瘤上皮中,miR-30 c-5p在发生转移的病例、发生死亡的病例和黑人的病例中表达水平显著降低(表1)。Ling等[12]检测到在前列腺癌细胞中,miR-30 c-5p表达的降低程度与更高的Gleason评分、更高的病理分期和更短的无复发生存时间显著相关。因此,对于临床治疗,miR-30 c-5p有可能成为前列腺癌进展、转移和复发的预测指标。Chen等[13]发现,与正常人和良性前列腺增生患者相比,前列腺癌症患者血浆中的miR-30 c-5p浓度降低,这也增加了其作为生物标志物进行临床应用的可能性(表1)。

表1　miR-30 c-5p在肿瘤样本中表达水平的变化

-:Not reported.T:Tumor;N:Normal;ISH:Insituhybridization.

Heinzelmann等[14]在2010年筛选到了12个在高度侵袭并伴有早期转移的肾透明细胞癌中低表达的miRNA,其中就包括miR-30 c-5p。Huang等[15]通过原位杂交技术比较肾透明细胞癌组织和癌旁正常组织,发现miR-30 c-5p在绝大部分肾癌组织样本中表达下调;并且降低程度和患者年龄、肾癌类型密切关联,其中较低表达水平的miR-30 c-5p在晚期患者中更为常见,暗示了其可能与肾癌的进展有关联(表1)。Heinzelmann等[16]在2013年进行了更多的比较:在发生转移的原发性肿瘤中,miR-30 c-5p的表达水平比正常肾组织和未发生转移的原发性肾透明细胞癌中的水平均显著降低;而在肺和腹部的远处转移灶中,miR-30 c-5p的表达水平进一步降低;与此同时,miR-30 c-5p的表达水平与患者5年无进展生存的状况有着显著的相关性。因此,miR-30 c-5p可能成为早期预测肾癌转移的有效指标,并且不同的表达水平可能与特定的远处转移有着一定的联系。

Boren等[17]在2008年通过基因芯片检测,发现miR-30 c-5p的表达水平伴随疾病的进展,从正常子宫内膜组织、到不典型增生、直至子宫内膜癌症组织中逐渐下降。Kong等[18]在研究中发现,miR-30 c-5p在子宫内膜癌组织中的表达显著下调,与此同时,miR-30 c-5p在雌激素受体阴性HEC-1-B细胞系中的表达相对更高,是雌激素受体阳性Ishikawa细胞系的1.79倍,暗示了表达水平可能和子宫内膜癌的特定分型有一定的联系(表1)。此外,Kong等[18]发现,在雌二醇治疗下,Ishikawa细胞和HEC-1-B细胞中miR-30 c-5p的表达均下降。由此看来,miR-30 c-5p可能作为子宫内膜癌检测的潜在生物标志物,也可能对治疗药物的选择有一定的帮助。

目前,有研究表明在其他类型的肿瘤中,miR-30 c-5p表达水平同样存在显著异常。例如,Zhang等[19]检测到在结直肠癌症组织标本中的miR-30 c-5p有着明显的表达下调(表1)。Wang 等[20]检测到在膀胱癌组织标本中的miR-30 c-5p表达水平下降(表1)。孔亮亮等[21]发现肝癌组织中miR-30 c-5p的表达水平明显低于癌旁组织,进一步分析发现脉管转移组中miR-30 c-5p的表达更低于非脉管转移组(表1)。Oksuz等[22]检测了一组来自于慢性丙肝患者、HCV阳性的肝硬化患者和HCV阳性的肝细胞肝癌患者的血清样本,经过比较后发现,在肝硬化和肝癌患者中,miR-30 c-5p表达水平显著降低。这一研究发现可能被用来研发新的非侵入性检查标志物,旨在早期诊断HCV阳性的肝细胞肝癌。

综上所述,研究表明miR-30 c-5p在多种常见肿瘤组织和患者血浆、血清中表达异常。其表达水平和患者临床特征如肿瘤分期和分级、转移以及预后等有一定的相关性。因此,miR-30 c-5p在肿瘤早期诊断、监测以及预后预测中均有着一定的潜在价值。

miR-30 c-5p在肿瘤中的功能在许多常见恶性肿瘤中,miR-30 c-5p的表达下调往往与更高的癌症分期或分级、远处转移和不良预后结果相联系,这一现象意味着miR-30 c-5p可能在肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移中发挥了重要的作用。Ling 等[12]在前列腺癌的研究中发现,增加miR-30 c-5p的表达可以抑制前列腺肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移过程。Xia等[3]在非小细胞肺癌的研究中敲除miR-30 c-5p,进而A549细胞系表现出了更强的侵袭能力,而体外过表达miR-30 c-5p则能够逆转这一过程。Zhou等[23]在子宫内膜癌的研究中,分别在雌激素受体阳性Ishikawa细胞系和雌激素受体阴性HEC-1-B细胞系中过表达miR-30 c-5p,都得到了一致的结果:癌细胞的增殖、侵袭以及转移的能力都受到了抑制,但是凋亡速率却没有显著性变化。Heinzelmann等[16]在多组不同的肾透明细胞癌细胞系的实验中发现,异位表达miR-30 c-5p能够增加细胞黏附,降低细胞系侵袭和转移的能力。综合分析了表达水平,临床指标和预后相关性以及体外实验结果等,Heinzelmann等[16]认为miR-30 c-5p通过调节细胞运动性和黏附性来直接影响肾透明细胞癌的转移。由以上研究结果可见,miR-30 c-5p可能对癌症的增殖、侵袭和转移有着重要的抑制作用。

目前研究发现,miR-30 c-5p直接作用于许多重要的癌症相关基因和信号通路。Tanic 等[7]在遗传性乳腺癌的研究中,确认miR-30 c-5p结合于KRAS基因转录产物的3′非编码区,此外,pre-miR-30 c-5p的表达显著下调了KRAS基因在mRNA的表达水平。在MDA-MB-436细胞系中,过表达pre-miR-30 c-5p使KRAS基因在蛋白质水平表达下调了44%,而miR-30 c-5p的表达也抑制了乳腺癌细胞增殖;有证据表明,miR-30 c-5p、miR-143和miR-145能够共同调节KRAS基因[7](表2)。Zhou等[23]在子宫内膜癌细胞中的研究发现,转染miR-30 c-5p 48 h后可以在Ishikawa和HEC-1-B细胞系引起转移相关基因(metastasis-associated gene,MTA)在mRNA水平表达分别下降33%和28%,在蛋白质水平的表达下降分别为49%和40%,进一步的研究证实,miR-30 c-5p直接结合于MTA1的3′非编码区(表2)。Kong等[18]在雌激素受体阳性的子宫内膜癌细胞系Ishikawa的研究中发现,siR-MTA-1和miR-30 c-5p 拮抗剂的作用相拮抗。Zhong等[4]发现miR-30 c-5p能作用于Rab18(Ras-related protein)基因,过表达miR-30 c-5p能使得Rab18基因在A549和H23细胞的蛋白质水平表达下调;而在非小细胞肺癌标本和邻近组织中,miR-30 c-5p表达下降而Rab18蛋白质表达增加,也与此研究结果一致(表2)。此外,Zhang等[19]在有关结直肠癌的实验中发现,miR-30 c-5p能够引起整合素样金属蛋白酶19(a disintegrin and metalloproteinase 19,ADAM19)的表达水平降低,在一定程度上抑制增殖、侵袭和转移(表2)。Rodriguez-Gonzalez等[24]在接受他莫昔芬治疗的晚期乳腺癌中的研究表明,miR-30 c-5p的表达水平与HER和RAC1信号通路有着显著的相关性,其与ER-和HER4的表达水平正相关,而与表皮生长因子(epidermal growth factor receptor,EGFR)等基因表达水平负相关(表2)。

表2　miR-30 c-5p在不同肿瘤中的作用机制和功能

-:Not rrported.PDGFR:Platelet-derived growth factor receptor alpha polypeptide;WASF1:WAS protein family member 1;CHN1:Chimerin 1;JAK/STAT:Janus kinase/signal transducer and activator of transcription.

目前大量研究表明,上皮间质内转化(epithelial mesenchymal transition,EMT)在miR-30 c-5p对肿瘤侵袭和转移的抑制作用中起着重要的作用。Bockhorn等[25]在乳腺癌研究中发现miR-30 c-5p通过直接作用于编码双解丝蛋白1(twinfilin 1,TWF1)和波形蛋白(vimentin,VIM)的细胞骨架网络基因来调节肿瘤的侵袭过程,而VIM和TWF1基因都已被证明在EMT中起着重要的作用:它们通过调节F-actin的形成,促进细胞转化为更具侵袭能力的间质表型。深入研究后,Bockhorn等[8]的研究结果表明在原发性乳腺肿瘤中,miR-30 c-5p的表达水平与TWF1和IL-11的表达水平呈负相关,并且IL-11是TWF1在调节乳腺肿瘤细胞侵袭和信号转导及转录活化因子途径(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)磷酸化过程中的关键靶点(表2)。与此同时,低表达的IL-11和乳腺癌患者无复发生存的预后结果相对应,由此可见,miR-30 c-VIM/TWF1信号级联反应和临床乳腺癌患者的预后有着密切的关系[25]。此外,Huang等[15]在2013年发现在缺氧条件下培养的肾细胞癌细胞中,miR-30 c-5p受到缺氧诱导的作用表达下调,而抑制miR-30 c-5p的表达能够使得E-cadherin表达下降,并且促进EMT发生。进一步的实验确认,由SNAI2基因编码的Slug(锌指蛋白)是miR-30 c-5p在肾癌中的作用靶点;Slug的表达能够因缺氧诱导而增加。表达增强的Slug能够减少E-cadherin的产生,并促进EMT和细胞迁移[15](表2)。由此可知,miR-30 c-5p可能通过Slug来调节EMT过程的发生。

肿瘤治疗过程中产生的耐药性是预后不良的主要因素之一,而研究表明miR-30 c-5p在耐药性的产生中起到了一定的作用。Fang 等[26]在乳腺癌耐药性的研究中发现,miR-30 c-5p的表达增加可以明显地抑制MCF-7/ADR以及MDA-MB-231/ADR中相关细胞系对阿霉素的耐药性;抗凋亡基因YWHAZ(tyrosine 3-monooxygenase/tryptophan 5-monooxygenase activation protein zeta)被确认是miR-30 c-5p在此过程中的作用靶点,而YWHAZ下游的P38MAPK(mitogen activated protein kinases)通路也起着重要作用(表2)。Rodriguez-Gonzalez 等[24]从249个miRNA中,筛选出5个对使用他莫昔芬(Tamoxifen)的晚期乳腺癌患者疗效有预测价值的miRNA。单变量分析结果显示更高表达水平的miR-30 c-5p和他莫昔芬的疗效有着显著的相关性;而多变量分析结果则显示,miR-30 c-5p是晚期乳腺癌患者他莫昔芬疗效一个独立的重要预测指标(表2)。这也暗示了其可能参与了耐药性产生的过程。

结语综上所述, miR-30 c-5p在多种常见肿瘤组织和患者血浆、血清中表达异常,其表达水平和患者临床特征如肿瘤分期和分级、转移以及预后等有着密切的关系。同时,miR-30 c-5p通过作用于多个的肿瘤相关基因和信号通路、以及EMT等,影响着肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移。另外,miR-30 c-5p对肿瘤的耐药性也有着显著的作用。以上结果表明,miR-30 c-5p可能在肿瘤的诊断、治疗、监测和预后预测中有着重要的潜在应用价值,有待于进一步的研究加以证实。

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Research progress in expression and functions of miR-30 c-5p in human cancers

YANG Xiao-dong, CHEN Li, JIN Yu-lin, WANG Lin, ZHAN Cheng△, SHI Yu, WANG Qun

(DepartmentofThoracicSurgery,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China)

【Abstract】miR-30 c-5p is an important member of miR-30 family.Current evidence has shown that miR-30 c-5p is deregulated in tissue samples,serum and plasma of cancer patients,including lung cancer,breast cancer,prostate cancer and endometrial cancer.The aberrant expression of miR-30 c-5p is relevant to proliferation,invasion and migration of cancer,suggesting its potential value in early diagnosis,treatment and prognosis prediction.This article reviews the research progress of miR-30 c-5p expression and function in human cancers.

【Key words】miR-30 c-5p;tumor;epithelial mesenchymal transition;drug resistance

【中图分类号】R73

【文献标识码】A

doi:10.3969/j.issn.1672-8467.2016.03.020

(收稿日期:2015-08-18;编辑:段佳)

国家自然科学基金(81401875，81472225);上海市自然科学基金(14ZR1406000)

△Corresponding authorE-mail:czhan10@fudan.edu.cn

*This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (81401875,81472225) and the Natural Science Foundation of Shanghai,China (14ZR1406000).