MicroRNA在宫颈癌中的诊断和治疗研究进展

彭 程，黄余良

宫颈癌是全球妇女中最常见的恶性肿瘤之一,其发病率仅次于乳腺癌。在世界范围内居女性恶性肿瘤第2位[1]，在发展中国家和地区则居第1位，发病率高，死亡率高。据估计全球每年约50万新发病例和20万例死亡病例。在中国每年新增宫颈癌约13.5万，占全球发病数量的1/3，以宫颈鳞状细胞癌为主，高发年龄为50～55岁。微小RNA在肿瘤发病机制的基因表达和转录调控中起重要作用。目前国内外大量研究证实microRNA上调充当癌基因或是下调充当抑癌基因作用于宫颈癌转移、分化，因此这些microRNA对于宫颈癌的临床诊断和治疗有重要作用。

1MicroRNA的致癌机制

MicroRNA是一类存在于真核生物中长约18～21个核苷酸的内源性非编码小RNA，经过与靶mRNA序列的 3＇端非翻译区进行碱基互补配对联合，降解靶mRNA或抑制其翻译，在转录后水平调控基因的表达[1]。MicroRNA通过基因表达转录调控参与癌症的发病。近年来许多研究已经表明了miRNA作用于癌症诊断标记和抗癌治疗的使用。miRNA诱导RNA沉默是在体内稳定维持器官系统中发生，并且该机制的分解导致疾病产生。癌症是引起miRNA调节的失败的研究最多的疾病之一。miRNA涉及癌症发生和进展，miRNA在正常组织中的表达模式与癌组织不同。涉及癌症的miRNA被分类为致癌miRNA和抑癌miRNA，致癌miRNA在肿瘤组织中上调导致癌症产生和抑癌miRNA其在肿瘤组织中下调并抑制癌症发生。致癌miRNA靶向调控mRNA促进肿瘤生长，而抑癌miRNA靶向调控mRNA抑制肿瘤生长。两种类型的miRNA的失败调节促进癌细胞的癌发生，增殖和侵袭，以及上皮-间质转化(EMT)[2]。

2MicroRNA与癌症

在慢性B淋巴细胞白血病中首次显示了miRNAs参与调控，其中miR-15或miR-16的表达发现减少[3]。在癌症中，miR-17-92在肺癌细胞中表达上调[4]。一半以上的miRNA的基因位于癌症相关的基因组区域或脆弱位点。来自广泛的癌症组织/细胞的数据已经证明了异常的miRNA的表达，包括肺，乳腺，胃癌，前列腺癌，结肠癌，胰腺癌，发现肿瘤组织中的miRNA表达谱与正常组织的表达谱不同[5]。尽管绝大多数已发表的论文集中在单个mRNA靶标上，但大多数miRNA可以通过靶向多个mRNA来发挥其作用，其中一些可能位于相同的细胞途径[5]。一些研究[6]还表明，多余的不同序列可以抑制相同的靶mRNA。具有miRNA过表达或消融的小鼠模型已经证明了miRNA与癌症发展之间的因果关系[7]。

3MicroRNA与宫颈癌

宫颈癌的研究中发现了许多基因。miR-21在多种癌症中过表达，是肿瘤抑制基因程序性细胞死亡因子4(PDCD4)表达的阴性调节因子，PDCD4的表达涉及细胞凋亡，并且阻断其翻译及抑制肿瘤生长，因此miR-21与PDCD4 3-UTR的结合增强细胞生长[8]，miR-21同时还靶向和调控参与肿瘤分化和结节转移的CCL20[9]。miR-10a通过抑制CHL1表达增强肿瘤生长，转移和侵袭[10]，而miR-19a和miR-19b在宫颈癌细胞中过表达，并诱导HeLa细胞和C33A细胞的细胞凋亡。miR-19a和miR-19b增强细胞生长和侵袭，Cullin5(CUL5)是miR-19a和miR-19b靶向位点，但不包括降低miR-19a和miR-19b诱导的细胞生长和侵袭的3'UTR的CUL5的表达[11]。miR-20增强致癌基因酪氨酸激酶(非受体2(TNKS2))的表达。一旦TNKS2被抑制，宫颈癌细胞的转移和侵袭将被抑制。然而，miR-20阳性调节TNKS2，导致转移和侵袭增加[12]。miR-133b调节激酶(MST2)是细胞分裂对照Cdc42基因(CDC42)和ras同源基因家族成员A(RHOA)，从而激活丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)和v-akt鼠胸腺瘤病毒基因同源1(AKT1)信号通路并促进向恶性转化。通过对mir- 133b的过表达注入子宫颈癌细胞，产生肺癌的癌变和转移。miR-133b表达增加，子宫颈肿瘤的潜伏期缩短，使miR-133b成为早期宫颈癌的标志物[13]。

4MicroRNA在宫颈癌细胞周期中的表达变化

4.1MicroRNAs参与扩散miRNA表达损失主要认为是肿瘤进展、增加细胞周期延续、增殖、迁移、侵袭和凋亡抑制的标志。其中部分miRNAs还原了细胞的过度活动过程。MiR-7,miR-17-5p,miR-34a,miR-34c,miR-124,miR-100，miR-214，miR-375andmiR-424模拟物抑制宫颈细胞增殖和非依懒性生长[14、 15]，另一方面，miR-886-5p,miR-205 ,miR-133bmiR-146a,miR-21miR-20a,miR-19a/bandmiR-9 表达增加促进宫颈癌细胞增殖[8、13、 16]。

4.2细胞周期与凋亡 细胞增殖是由细胞凋亡和细胞周期进展控制的。很好地证明了miRNAs可以抑制细胞周期的转。MiR-29a,miR-29b,miR-155,miR-302a,miR-302b,miR-302c,miR-302d,miR-367,miR-375,andmiR-424 抑制宫颈癌细胞系G1 /S转变[15]。miR- 372和miR- 34c- 3p过表达抑制宫颈癌细胞系中S到G2期的转变[17]。miR-100模拟物可以阻断宫颈癌细胞系中G2期M期转变[92].绝大多数的抑制细胞周期的mirna也可以产生细胞凋亡，因此，很难识别细胞周期阻滞和细胞凋亡诱导是否能抑制增殖.MiR-7,miR-17-5p,miR-29aandmiR-29b,miR-34a,miR-34c,miR-100,miR-143过表达增强了SiHa，CaSki，HeLa和C33-A细胞的凋亡。mir- 34家庭成员复位诱导的细胞凋亡在宫颈癌中很常见,如在mir- 34a和c，mir- 34c的5p和3p对细胞凋亡诱导作用有不同的作用，mir- 34c- 3p在SiHa细胞中诱导细胞凋亡，而mir- 34c- 5p并没有[18]。研究表明，抗肿瘤细胞因子mir- 886 - 5p和mir- 182表达降低了宫颈癌细胞的凋亡。单个涉及的miRNA决定抑制或诱导细胞凋亡阻止癌症进展。 虽然肿瘤生长是癌症发展的一个重要问题，但其最大缺陷是转移，因此，miRNA调节平衡为我们提供了重要的认识。

4.3迁移和侵袭 一些miRNAs通过评估它们参与细胞迁移和入侵的方式来参与癌症的进展。在这方面，miR-23b,miR-34a,miR-34c,miR-100,miR-145，miR-155过表达抑制了宫颈细胞系迁移和侵袭的能力[19]。其中miR-10a,miR-20a，miR-19a/b,miR-205 ,andmiR-9过表达诱导迁移和入侵[20]。此外，还有研究发现淋巴结组织转移和mirna之间存在相关性。转移涉及正常和肿瘤细胞的相互作用，暴露于多种不同的微环境和免疫系统，这些过程在细胞培养中未被评估这就是为什么miRNAs表达与转移之间存在相关性是一个重要的问题。现阶段文献报道中参与宫颈癌转移的mirna很少，但在这方面积极研究的很多，即将在近期取得进展。其研究内容为miRNAs的过表达或低表达，以及它们在癌症和淋巴结组织转移中的表达之间存在相关性研究。mir- 1246,mir- 20a,mir- 224，mir- 2392,mir- 3147,mir- 3162 - 5p和mir- 4484在淋巴结转移中上调已得到证实[21]。此外，mir- 224表达常与血管侵袭、阳性HPV和生存时间相关[19]。另一方面，相关报道mir- 100、mir- 125b、mir- 143、mir- 145、mir- 199a- 5p、let- 7c表达增加与淋巴结转移减少有关[22]。来自于对赵[22]等人的研究显示mir- 20a在宫颈癌细胞系中增加表达，而黄、牛等人的研究中miRNA20a表达减少。对比不同，前者样本来自宫颈鳞状细胞癌，而后者，样本来自神经内分泌小细胞宫颈癌。因此，在诊断方法的发展、预后评估和治疗应用方面，必须考虑到这些差异。

5血清中应用miRNAs诊断宫颈癌

由于RNases的存在，RNA在血液中迅速降解。因此，miRNAs最初被认为不存在于血清中，而是在细胞中的用于miRNA表达分析。然而，在2007年的研究中发现了嵌于外泌体和血液循环中的颗粒状小泡[23]。这样的miRNAs后来被发现在细胞间通路和在胎盘和母乳中信号转导发挥作用[24]。

miRNAs分泌出的细胞外产物也对癌症的诊断和治疗有一定的影响，因为与正常人相比，在乳腺癌患者的miRNA谱有明显的差异。miRNAs分泌出的细胞外产物也对癌症的诊断和治疗有一定的影响，因为与正常人相比，在乳腺癌患者的miRNA谱有明显的差异。用统计分析和定量RT-PCR技术从血清和血浆中提取miRNA。具有特异性表达变化的miRNAs有可能是基于血浆和血清测试的诊断和预后生物标志物[25]。miR- 126和miR- 21在血清中发现，与宫颈癌有关[8、 26]，其他新的miRNA标记物是在对宫颈癌患者血清收集的分析中发现的。miR- 21、miR- 3a、miR- 34a、miR- 146a、miR- 196a、miR- 21、miR- 34a等在宫颈鳞状细胞癌中过表达[19]，miR-1、miR- 7、miR- 10a、miR- 29a、miR- 100、miR- 124、miR138、miR- 214、miR149、miR- 203等在宫颈鳞状细胞癌中低表达[27]，这些结果表明血清中的miRNA水平可以用于宫颈癌的诊断，一些miRNA可能对组织类型的预测和宫颈癌的早期诊断有帮助。

6利用miRNA的异常甲基化诊断宫颈癌

miRNA启动子的异常甲基化可能是导致某些miRNA基因与肿瘤抑制基因或癌基因功能发生改变的原因。HPV在改变细胞DNA甲基化状态的作用仍然存在争议。然而，在宫颈癌的miRNA基因甲基化中，HPV感染发挥作用[28]。虽然在癌症中miRNA表达受到管制中，但关于DNA甲基化的研究不多，一些相关文献解释道miRNA基因甲基化状态的改变可以解释宫颈癌中miRNA表达受到抑制[19]。miRNA通过涉及DNA超甲基化的表观遗传修饰来下调。脱甲基化剂如5-氮杂-2'-脱氧胞苷(5-aza-dC)可逆转DNA高甲基化并引起miRNA微阵列分析中的表达变化。miRNA在宫颈癌中表达下调，miR-124的变化涉及异常高甲基化，可以通过甲基化特异性PCR(MSP)和亚硫酸氢盐限制性分析(COBRA)分析miRNAs的异常高甲基化。因此，MSP显示的miR-124的异常高甲基化可用于怀疑患有子宫颈癌的患者的诊断中。其他miRNAs的水平也可能因宫颈癌异常高甲基化而改变。姚等人在检查了感染HPV病毒的宫颈细胞，发现miR-432，miR-1286，miR-641，miR-1290，miR-1287和miR-95表达高甲基化[28]。HPV阳性高级别上皮内瘤变中也发现了miR-149，miR-203和miR-375的超甲基化，miR-203和miR-375可能是宫颈癌前病变的标志物[15]。这些和其他miRNA在宫颈癌中显示出不同的变化，并且miRNA的组合的分析可能最适合于诊断，可能基于多个miRNA评论系统得出结论。

7宫颈癌治疗相关的miRNAs

不同miRNA在宫颈癌中表达是上调或下调，并且这些表达水平可以增加或降低对化疗和放疗的敏感性。Phuah等[29]人表明25个miRNAs(包括miR-138，miR-210和miR-744等)的改变了对S-1-acetoxychavicol(ACA) 和顺铂的敏感性，因此，miRNA在化疗反应中起重要作用。miR-214上调Bax，caspase-9，caspase-8和caspase-3的表达，增强细胞凋亡和抑制细胞生长，并通过沉默Bcl-2表达增加对顺铂的敏感性[30]。miR-218诱导细胞凋亡，抑制肿瘤生长，并通过宫颈癌细胞中的AKT-mTOR信号通路增加对顺铂的敏感性[31]。其他miRNA涉及抗化学治疗和放射治疗。miR-375有助于降低对宫颈癌细胞中紫杉醇的药物敏感性[32]，而来自相关文献，如凯等人显示miR-181a通过阴性调节proopop-totic蛋白激酶(PRKCD)增加细胞对放射治疗的抵抗力，抑制辐射诱导的凋亡并减少G2 /M期阻滞[33]。

在宫颈癌中，一部分miRNA的表达会增加顺铂对肿瘤抑制的敏感性，另一部分miRNA表达会降低紫杉醇的敏感性。如果miRNA的特异性表达导致化疗或辐射的减少，那么通过抑制miRNA的作用，可以减弱化疗效果。如此，如果对miRNA的下调引起抑制，这可能通过补充这种miRNA而得到改善。因此，可以采用新的联合治疗其中添加miRNA抑制剂或化疗或放射治疗。这种治疗方法是联合miRNAs作用，可能对宫颈癌的个性化治疗和分子靶向治疗特别有用。

8总 结

宫颈癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，发病年龄日趋年轻化，严重威胁女性健康与生命。miRNA的作用是相对较新的概念，miRNA越来越多地被认识到临床应用。由于血清中分泌的miRNA可用于癌症诊断，包括各种来源于miRNA血清水平变化的子宫颈癌的早期诊断。miRNA补充治疗可能是可能的。对其他治疗的敏感性也可以依赖于miRNA的表达水平，表明使用miRNA抑制或补充的联合治疗可能是有用的。因此，miRNA表达谱的综合分析可为子宫颈癌早期诊断，疾病评估，基因靶向治疗，功效评估和改善预后提供有力依据。 这样，miRNA在子宫颈癌的诊断和治疗中是重要的，miRNA治疗应用有望成为克服肿瘤新方法。

[1]LIY,YAOL,LIUF,etal.CharacterizationofmicroRNAexpressioninserousovariancarcinoma[J].InternationalJournalofMolecularMedicine, 2014,34(2):491-498.

[2]YANOKURAM,BANNOK,IIDAM,etal.MicroRNASinendometrialcancer:recentadvancesandpotentialclinicalapplications[J].ExcliJournal, 2015,14(5):190-198.

[3]GAC,CDD,MS,etal.Frequentdeletionsanddown-regulationofmicro-RNAgenesmiR15andmiR16at13q14inchroniclymphocyticleukemia[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica, 2002,99(24):15524-15529.

[4]HAYASHITAY,OSADAH,TATEMATSUY,etal.ApolycistronicmicroRNAcluster,miR-17-92,isoverexpressedinhumanlungcancersandenhancescellproliferation[J].CancerResearch, 2005,65(21):9628-9632.

[5]LUDWIGN,LEIDINGERP,BECKERK,etal.DistributionofmiRNAexpressionacrosshumantissues[J].NucleicAcidsResearch, 2016,44(8):3865-3877.

[6]TSANGJS,EBERTMS,VANOA.Genome-widedissectionofmicroRNAfunctionsandcotargetingnetworksusinggenesetsignatures[J].MolecularCell, 2010,38(1):140-153.

[7]REDDYKB.MicroRNA(miRNA)incancer[J].CancerCellInternational, 2015,15(1):1-6.

[8]LIX,XINS,HEZ,etal.MicroRNA-21 (miR-21)Post-TranscriptionallyDownregulatesTumorSuppressorPDCD4andPromotesCellTransformation,Proliferation,andMetastasisinRenalCellCarcinoma[J].CellularPhysiology&BiochemistryInternationalJournalofExperimentalCellularPhysiologyBiochemistry&Pharmacology, 2014,33(6):1631-1642.

[9]YAOT,LINZ.MiR-21isinvolvedincervicalsquamouscelltumorigenesisandregulatesCCL20[J].BiochimBiophysActa, 2012,1822(2):248-260.

[10]LONGMJ,WUFX,LIP,etal.MicroRNA-10atargetsCHL1andpromotescellgrowth,migrationandinvasioninhumancervicalcancercells[J].CancerLetters, 2012,324(2):186-196.

[11]XUXM,WANGXB,CHENMM,etal.MicroRNA-19aand-19bregulatecervicalcarcinomacellproliferationandinvasionbytargetingCUL5[J].CancerLetters, 2012,322(2):148-158.

[12]SAFARIA,SEIFOLESLAMIM,YAHAGHIE,etal.UpregulationofmiR-20aandmiR-10aexpressionlevelsactaspotentialbiomarkersofaggressiveprogressionandpoorprognosisincervicalcancer[J].TumorBiology, 2015:1-5.

[13]QINW,DONGP,MAC,etal.MicroRNA-133bisakeypromoterofcervicalcarcinomadevelopmentthroughtheactivationoftheERKandAKT1pathways[J].Oncogene, 2012,31(36):4067-4075.

[14]LXFAJG,PEZ.MultistepModelofCervicalCancer:ParticipationofmiRNAsandCodingGenes[J].InternationalJournalofMolecularSciences, 2014,15(9):15700-15733.

[15]YUX,ZHAOW,YANGX,etal.miR-375AffectstheProliferation,Invasion,andApoptosisofHPV16-PositiveHumanCervicalCancerCellsbyTargetingIGF-1R[J].InternationalJournalofGynecologicalCancerOfficialJournaloftheInternationalGynecologicalCancerSociety, 2016,26(5):851-858.

[16]KANGHW,WANGF,WEIQ,etal.miR-20apromotesmigrationandinvasionbyregulatingTNKS2inhumancervicalcancercells[J].FEBSLett, 2012,586(6):897-904.

[17]TIANRQ,WANGXH,HOULJ,etal.MicroRNA-372isdown-regulatedandtargetscyclin-dependentkinase2 (CDK2)andcyclinA1inhumancervicalcancer,whichmaycontributetotumorigenesis[J].JBiolChem, 2011,286(29):25556-25563.

[18]LPEZJA,ALVAREZ-SALASLM.DifferentialeffectsofmiR-34c-3pandmiR-34c-5ponSiHacellsproliferationapoptosis,migrationandinvasion[J].Biochemical&BiophysicalResearchCommunications, 2011,409(3):513-519.

[19]GRANADOSLA,LOPEZJA.Multistepmodelofcervicalcancer:participationofmiRNAsandcodinggenes[J].IntJMolSci, 2014,15(9):15700-15733.

[20]CHAWLAJP,IYERN,SOODANKS,etal.RoleofmiRNAincancerdiagnosis,prognosis,therapyandregulationofitsexpressionbyEpstein-Barrvirusandhumanpapillomaviruses:Withspecialreferencetooralcancer[J].OralOncol, 2015,51(8):731-737.

[21]CHENJ,YAOD,LIY,etal.SerummicroRNAexpressionlevelscanpredictlymphnodemetastasisinpatientswithearly-stagecervicalsquamouscellcarcinoma[J].IntJMolMed, 2013,32(3):557-567.

[22]ZENGK,ZHENGW,MOX,etal.DysregulatedmicroRNAsinvolvedintheprogressionofcervicalneoplasm[J].ArchivesofGynecology&Obstetrics, 2015,292(4):905-913.

[23]VALADIH,EKSTRÖMK,BOSSIOSA,etal.Exosome-mediatedtransferofmRNAsandmicroRNAsisanovelmechanismofgeneticexchangebetweencells[J].NatureCellBiology, 2007,9(6):654-659.

[24]KOSAKAN,IGUCHIH,YOSHIOKAY,etal.SecretorymechanismsandintercellulartransferofmicroRNAsinlivingcells[J].JBiolChem, 2010,285(23):17442-17452.

[25]KOSAKAN,IGUCHIH,OCHIYAT.CirculatingmicroRNAinbodyfluid:anewpotentialbiomarkerforcancerdiagnosisandprognosis[J].CancerSci, 2010,101(10):2087-2092.

[26]WANGC,ZHOUB,LIUM,etal.miR-126-5pRestorationPromotesCellApoptosisinCervicalCancerbyTargetingBcl2l2[J].OncolRes, 2017,25(4):463-470.

[27]GOCZEK,GOMBOSK,JUHASZK,etal.UniquemicroRNAexpressionprofilesincervicalcancer[J].AnticancerResearch, 2013,33(6):2561.

[28]XIAOHONGW,HSU-KUNW,YANGL,etal.microRNAsarebiomarkersofoncogenichumanpapillomavirusinfections[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica, 2014,111(11):4262-4267.

[29]YAOT,RAOQ,LIUL,etal.Explorationoftumor-suppressivemicroRNAssilencedbyDNAhypermethylationincervicalcancer[J].VirologyJournal, 2013,10(1):175-179.

[30]WANGF,LIUM,LIX,etal.MiR-214reducescellsurvivalandenhancescisplatin-inducedcytotoxicityviadown-regulationofBcl2l2incervicalcancercells[J].FebsLetters, 2013,587(5):488-495.

[31]LIJ,ZHANGP,HUIN.MiR-218ImpairsTumorGrowthandIncreasesChemo-SensitivitytoCisplatininCervicalCancer[J].InternationalJournalofMolecularSciences, 2012,13(12):16053-16064.

[32]SHENY,WANGP,LIY,etal.miR-375isupregulatedinacquiredpaclitaxelresistanceincervicalcancer[J].BritishJournalofCancer, 2013,109(1):92-99.

[33]XUH,ZHUJ,HUC,etal.InhibitionofmicroRNA-181amaysuppressproliferationandinvasionandpromoteapoptosisofcervicalcancercellsthroughthePTEN/Akt/FOXO1pathway[J].JournalofPhysiology&Biochemistry, 2016,72(4):1-12.