微小RNA302家族与恶性肿瘤的发生及药物敏感性的相关性研究进展

张梦君综述　娄　阁审校

恶性肿瘤的发生及发展是多种因素、多个阶段的复杂的生物学过程，miRNA-302家族在多种恶性肿瘤细胞中具有多样化作用。微小RNA302家族(miR-302家族)特异存在于脊椎动物，最初检测到是在未分化的人类胚胎干细胞中和其恶性的胚胎癌细胞中特异性表达，其首次发现与胚胎干细胞的自我更新和增殖特性有关。本文主要阐述微小RNA302家族在人类恶性肿瘤发生中起着不同的作用，例如：乳腺癌、肝癌、结直肠癌、宫颈癌、子宫内膜癌、前列腺癌等，简介微小RNA302家族与恶性肿瘤的发生及药物敏感性之间相关性的研究进展，以便更深入研究miR-302家族与恶性肿瘤其他方面的关系。

1　微小RNA302家族的生物学概况

miR-302家族位于人类4号染色体上4q25区的内含子中，通过RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)形成的帽和多聚腺苷酸化的miRNA前体转录形成，miR-302家族一般起源于发夹结构的3’前臂端，少数来自相反的前臂端[1]，其家族包括4个高度同源的miRNA的成员，这是作为一个非编码RNA转录簇在5’-3’方向含有mir-302b，mir-302c，mir-302a，miR-302D和miR-367等。miR-302家族序列可调节靶向转录最终导致细胞的调控网络发生改变，随着研究的不断深入，CyclinD/CDK4以及CyclinE/CDK2是最早经过检测测得的miR-302家族的目标靶因子[2]，此后，许多miR-302家族的靶基因被不断地检测出来。根据它们的功能其靶基因大致可分为3组，其中包括Bcl11A、TBD、JUND、EP300、BCL3、TAF7等[3]。除了通过调节靶因子来改变体内的生物学特性，miR-302家族还通过抑制一些通路的关键因子从而调节一些细胞信号传导通路，包括TGF-b/Nodal、PI3K- AKT、BMP 等信号传导通路[4-5]。近年来，许多研究证明miR-302b家族在调控细胞周期G1至S期平衡中起到至关重要的作用，随着研究的不断深入，miR-302家族的成员可通过阻滞细胞G1期来抑制人类多能干细胞的增殖。有研究显示，miR-302通过抑制BMI1来刺激多肿瘤抑制基因的表达，从而减少了CDK4/6和CyclinD混合物的生成，使细胞停滞于G0/G1期，无法进入S期，miR-302也可直接抑制CyclinD1/2、CDK2和ARID4a(即视网膜母细胞瘤蛋白RBp)的表达从而使细胞周期停滞于G1期[6]。另外，还有一些文章提到miR-302家族成员可通过其他途径转录靶向因子受体从而来调节细胞周期，例如：EGFR、CCR5、CCL5和CXCR4[7-8]。

2　miR-302家族在恶性肿瘤发生中的作用

恶性肿瘤的发生及发展是多种因素、多个阶段的复杂的生物学过程，miRNA-302家族在多种恶性肿瘤细胞中具有多样化作用，例如，miRNA-302家族在黑色素瘤Colo-829细胞、前列腺癌PC3细胞、人乳腺癌MCF7细胞、肝细胞癌HepG2细胞、胚胎性畸胎瘤Tera-2细胞中能够抑制肿瘤细胞的增殖并诱导凋亡。近期越来越多研究证实，微小RNA302家族在人类恶性肿瘤发生中起着不同的作用，例如：乳腺癌、肝癌、结直肠癌、宫颈癌、子宫内膜癌、前列腺癌等，进一步研究发现其与恶性肿瘤的发生、发展、预后、浸润转移及肿瘤放化疗敏感性之间具有相关性[9]。

2.1　miR-302家族与妇科恶性肿瘤

在妇科恶性肿瘤的增殖和细胞周期中，miR-302家族起着重要作用。目前miR-302家族作为抑癌基因成为妇科恶性肿瘤研究的新方向，最近一项研究报告显示，miR-302家族作为抑癌基因存在于宫颈癌细胞中，通过抑制其直接靶基因CylinD1表达抑制肿瘤细胞的生长，同时miR-302b调控AKT1-p27kip1-p21cip1通路，使通路中重要因子p27kip1和p21cip1表达下调从而使癌细胞周期停滞于G0/G1期至S期来抑制肿瘤的生长[10]。对子宫内膜癌研究显示，miR-302b通过直接抑制靶因子CyclinD1，调控CDK1的表达来抑制宫内膜癌细胞的增殖分化和侵袭[11]；miR-302c的表达与子宫内膜癌的发生密切相关，且在子宫内膜癌中表达水平与手术病理分期、组织分化程度、有无淋巴结转移存在一定的相关性[12]。在人卵巢癌细胞中，miR-302a的表达上调，能明显抑制卵巢癌细胞的增殖和促进细胞的周期进展，并通过SDC1的调控诱导细胞凋亡，体外实验表明SDC1是miR-302a的一个直接靶基因[13]。miR-302b高表达使得卵巢癌的复发率明显降低且与患者预后相关[14]。有研究提出miR-302a能增加乳腺癌对放疗的敏感性，并通过降低CXCR4的表达来抑制乳腺癌的转移[15]。乳腺癌的研究中，miRNA-302c与乳腺癌的发生发展关系密切，它的表达很可能改变细胞的新陈代谢并诱发乳腺癌及其并发症[16]。miR-302a能增加乳腺癌对放疗的敏感性，并通过降低CXCR4的表达来抑制乳腺癌的转移。

2.2　miR-302家族与消化系统恶性肿瘤

消化系统恶性肿瘤种类繁多，肝癌、食管癌、结直肠癌是比较常见的，miR-302家族作为抑癌基因活跃于各消化系统恶性肿瘤的研究中。关于肝癌，miR-302b高表达直接抑制其靶向因子AKT2在基因和蛋白水平的表达，干扰AKT2的糖原合成激酶-3b通路，减少肝癌细胞周期中重要的3个调控因子CYCLINA、CYCLIND和CDK2表达，进而阻滞肝癌细胞周期的进展，最终抑制了肝癌的发生和发展[17]。另研究表明在肝癌细胞中，miR-302c通过直接结合异黏蛋白(metadherin，MTDH)mRNA的3’-UTR来抑制MTDH的表达，从而抑制内皮-间充质转化，最终抑制肝癌细胞的生长[18]。在食管癌的研究中，miR-302b的表达水平与食管癌 CRI 有着密切的关系，其可能参与了对食管癌 CRI 的调控。食管癌细胞 miR-302b经不同炎症细胞刺激后表达水平均出现下调，随刺激时间的延长进一步下调，通过调控 miR-302b的表达，经相应的信号传导通路激活相关的转录因子如HIF-1α 、STAT3、NF-κB等，进而诱导细胞内一系列基因的表达。研究结果显示mir-302a的增加对SW480和HCT116细胞有抗增殖作用，上调miR302a抑制MAPK和PI3K/Akt信号通路以抑制结直肠癌细胞的增殖和侵袭及相关蛋白的表达[19]。在直肠腺癌研究中，miR-302b可使Ascl2蛋白表达水平下调从而抑制肿瘤的生长、侵袭和转移，通过在基因水平上敲减Ascl2使直肠癌细胞周期停滞，但未能够提出Ascl2为miR-302b靶基因的直接证据[20]。

2.3　miR-302家族与其他恶性肿瘤

人脑胶质瘤是人类最常见和侵袭性很强的原发性肿瘤，在过去的十几年中早发现和多模式治疗取得了重大进展，但胶质瘤的预后仍不理想。mir-302a低表达与KPS评分及等级相关，mir-302a高表达可抑制细胞增殖、迁移和体外侵袭，mir-302a是直接针对Gab2胶质瘤进展的重要的肿瘤抑制因子，从而为研究神经胶质瘤发生的分子机制以及胶质瘤的发展及演变过程指明方向[21]。研究发现HA-CD44-Oct4-Sox2-Nanog信号传导通路可能参与miR-302的产生及表达，引起头颈鳞状细胞癌(HNSCC)细胞的凋亡[22]。

3　miR-302与恶性肿瘤药物敏感性

miR-302b不仅可作为抑癌基因，越来越多的研究显示，miR-302b也可作为肿瘤靶向药物研究的重大转折点，还与化疗药物敏感性密切相关。早期研究显示miR-302b高表达可作为卵巢癌对顺铂疗效预测的指标，其降低靶基因HDAC4的表达水平，增加了顺铂对卵巢癌细胞的毒性，从而提高了药物敏感性[23]。在乳腺癌药物敏感性的研究中，应用微阵列数据分析GSE9574系列中的miRNA从而来确定细胞中的差异表达基因(DEGs)，其结果显示在含有由2个靶位点hsa-AGCACTT和hsa-ACTTTAT的miRNAs中，miR-302b将来可以作为乳腺癌靶向治疗的重要切入点[24]。miR-302b表达增强使其靶基因E2F1表达下调抑制ATM活性从而增加了乳腺癌细胞对顺铂的敏感性[25]。在肝癌研究方面，miR-302b使其靶因子DPYD(二氢嘧啶脱氢酶)和Mcl-1表达下调从而增加了肝细胞癌对5-Fu单药化疗的敏感性[26]。miR-302b不仅能够抑制头颈鳞状细胞癌(HNSCC)的生长，同时还通过抑制IPA蛋白的表达来参与HNSCC的耐药。在食管癌研究中，miR-203b在食管癌组织中的表达水平明显低于癌旁正常组织，同时miR-203b 在低分化组中的表达水平明显低于高分化组，其启动子区CpG 岛的异常高甲基化可能是导致其在食管鳞状细胞癌(ESCC)组织中表达降低的重要机制之一，为以后食管癌靶向治疗提供重要依据[27]。在睾丸胚胎性癌的研究中提出miR-302a可增加睾丸胚胎性癌细胞对顺铂的敏感性，顺铂是一种针对恶性肿瘤常用的化疗药物，例如睾丸生殖细胞肿瘤(TGCT)，上调mir-302a显著增加NT2细胞对顺铂的敏感性，以此增强顺铂诱导的G2/M期阻滞和凋亡的后续进展[22]。最新研究表明 miR-302-367基因簇可以增加肝癌源性iPS细胞对5-FU及IFN-α的药物敏感性。Chen等研究发现，miR-367在对紫杉醇敏感的卵巢癌细胞中呈高表达，当降低miR-367的表达后卵巢癌肿瘤细胞出现耐药[28]。

综上所述，微小RNA(miRNAs)属于由22个核苷酸组成的非编码短链RNA，可以改变基因转录后的表达水平[29]。在过去的十年里，miRNA几乎在所有肿瘤的发生发展研究中都有着举足轻重的作用，是可以使基因病变的靶向因素，作为癌基因或抑癌基因受控于基础的肿瘤信号[30]，成为恶性肿瘤研究中的热点。miRNAs在不同阶段不同水平影响着肿瘤的发生发展，最早发现miRNA参与调控细胞G1期至S期的进程，miRNA缺乏的胚胎干细胞停留于G1期。生物信息学分析显示，miRNA可调节多达30%的人类蛋白编码基因，其中包括癌基因、肿瘤抑制基因，并且能够调节复杂的信号传导途径之间的相互作用。恶性肿瘤是现代医学的重大难题，miR-302家族的发现是RNA研究领域的重要突破，为肿瘤医学提供了一种全新的视角，通过生物基因和基因表达调节的本质来进一步研究各种肿瘤。但目前对于miRNA-302家族在恶性肿瘤的发生发展中的作用及临床价值研究的还不够透彻深刻，有待更多的更深入的研究。总之，miRAN-302家族可通过调控靶基因参与的信号通路，影响肿瘤的发生及药物敏感性，其作为抑癌基因被深入研究，是调节细胞活动周期的重要影响因素。miR-302家族表达异常与多种恶性肿瘤的发生关系密切，其对恶性肿瘤发生的机制研究及药物治疗敏感性方面给了我们新的启迪，我们需要更深入研究miR-302家族与恶性肿瘤其他方面的关系。