miR-199a家族与肿瘤关系的研究进展

胡文佳，陈 晨，黄 辉，唐旭东，罗海清，李祥勇※

(1. 广东医科大学生物化学与分子生物学研究所 广东医科大学抗肿瘤活性物质研发协同创新中心，广东 湛江 524023； 2.广东医科大学附属医院肿瘤中心，广东 湛江 524001)

微RNA(microRNA，miRNA)是一类进化上高度保守而天然存在的非编码小分子RNA，长度一般为18～24 nt。miRBase 21.0版发现，截至目前，科学家已从223个物种中鉴定出35 828种成熟miRNA，其中人类miRNA前体1 881种，成熟miRNA超过2 588种。miRNA主要通过不完全互补的方式与编码蛋白信使RNA(message RNA，mRNA)3′非编码区(3′ untranslated region，3′UTR)的碱基进行配对结合，引起靶mRNA的失活、降解或翻译受阻，在转录后水平进行对基因表达的调控，这类小分子在生命活动中具有广泛的调节功能，对基因表达、生长发育和病理活动(肿瘤的增殖、转移、侵袭、周期改变、自噬，还有肿瘤治疗的应答等)均有十分深远且复杂的效应，在诸多细节方面仍需进一步研究。miR-199a是一类在人体组织中广泛存在的基因家族，大量研究发现，miR-199a在多种肿瘤组织中呈异常表达，表明miR-199a与肿瘤的发生发展密切相关[1-3]。 miR-199a的两种不同成熟体miR-199a-3p和miR-199a-5p在多种肿瘤中具有不同的靶基因，发挥不同的调控功能，也有文献报道miR-199a-5p和miR-199a-3p可共同作用于一个靶基因[4-5]。miR-199a家族成员多样、功能复杂，全面深入地了解miR-199a的作用十分必要，现对miR-199a家族与肿瘤关系的研究进展予以综述。

1 miR-199a家族基因的概述

miR-199a是位于发动蛋白2(dynamin-2，DNM2)基因16号内含子的miRNA，由德国科学家通过计算机分析并首先在鼠细胞中成功克隆[6]。在人源细胞中，pre-miR-199a-1和pre-miR-199a-2是目前发现的两种has-miR-199a，分别定位于人第19号和1号染色体，经Dicer裂解后可得到miR-199a-5p和miR-199a-3p两种成熟的miRNA。研究发现，miR-199a家族基因在人体各组织中广泛表达，但体内表达受多种因素调控，包括miR-199a启动子的甲基化、组蛋白修饰、DNM2/DNM3基因座编码表达以及碱性螺旋-环-螺旋转录因子1和早期生长反应因子1对miR-199a基因所在染色体的调控等[4,7-9]。

2 miR-199a在肿瘤中的表达调控

miR-199a在多种肿瘤细胞中呈异常表达，在肝癌、肺癌、乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、宫颈癌等肿瘤细胞中的表达明显降低，在骨肉瘤、胃癌、胰腺癌等肿瘤细胞中的表达显著升高，提示miR-199a在肿瘤细胞中发挥类似抑癌基因或癌基因的作用。miR-199a主要通过调控肿瘤细胞的生长增殖、细胞凋亡、侵袭、转移和耐药等生物学过程在肿瘤细胞的发生与发展中发挥重要作用。近年来，有关miR-199a在肿瘤细胞中的作用已成为关注的热点，并开展了大量的研究。miR-199a在不同肿瘤细胞中的表达模式及其作用不同，见表1。

表1 miR-199a在人类肿瘤中的调节和功能

FZD7：卷曲蛋白7；Wnt/β-catenin：Wnt/β联蛋白；HIF-1α:缺氧诱导因子1α；CTGF：结缔组织生长因子；MAP3K11:丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶11；CCND1：细胞周期蛋白D1；MLK3/NF-κB：丝裂原活化蛋白3激酶11/核因子κB；Smad1：Smad家族成员1；PIAS3:活化STAT3的蛋白质抑制剂；STAT3：信号转导及转录激活因子3；VEGF：血管内皮生长因子；caveolin-2：陷窝蛋白2；FAK：黏着斑激酶；Src：类固醇受体辅助激活因子；Akt：蛋白激酶B；mTOR：哺乳动物雷帕霉素靶蛋白；PAK4：Ras相关的C3肉毒素底物1活化激酶4；MEK：促分裂原活化的细胞外信号调节激酶；ERK：细胞外信号调节激酶；ZHX1：锌指结构和同源框1；SRF：血清应答因子；E-cadherin:上皮钙黏素；ITGA3:整合素亚单位α3；CCR7：细胞趋化因子受体7；PIK3CD：磷脂酰肌醇-3-激酶催化亚基δ；TGF-β2：转化生长因子β2；FOXA2：叉框蛋白A2；Sp1：转录因子特异性蛋白1；-：未报道

2.1调控肿瘤细胞的增殖、周期、凋亡 目前认为，无限快速增殖是肿瘤细胞有别于正常细胞最显著的生长特性。细胞凋亡作为多基因表达调控的主动过程，是维持细胞内环境稳定的重要因素，一旦细胞凋亡发生异常就会引发肿瘤。miR-199a在多种肿瘤细胞中可通过发挥抑癌基因或癌基因的作用抑制或促进肿瘤细胞的生长增殖，涉及miR-199a对肿瘤细胞生长增殖和凋亡的有效调控。研究发现，相对于正常组织，miR-199a在肝癌、卵巢癌、滤泡甲状腺癌、食管癌、膀胱尿路上皮癌、肾细胞癌、黑色素瘤等多种肿瘤组织细胞中都呈现明显的低表达，而靶向增加miR-199a的表达后，可有效抑制肿瘤细胞的生长增殖并诱导细胞发生凋亡，起到类似抑癌基因的作用[33-34]。miR-199a抑制肿瘤细胞生长增殖的过程中通常涉及对细胞周期的抑制。Song等[1]研究发现，肝癌细胞中miR-199a通过抑制靶基因卷曲蛋白7有效下调下游基因(如β联蛋白、Jun、细胞周期蛋白D1和Myc)的表达，进而抑制细胞的增殖和周期。Cheng等[10]认为，miR-199a可通过调节其靶基因CD44的表达影响卵巢肿瘤细胞的正常生长周期，并抑制肿瘤的发生发展。此外，Yang等[11]对黑色素瘤B16和HME1细胞系的研究发现，过表达miR-199a-5p可下调缺氧诱导因子1α的表达，抑制黑色素瘤细胞的增殖，使细胞停留在G1期，同时体内实验也证实，过表达miR-199a-5p能显著抑制肿瘤的生长大小。在滤泡甲状腺癌中，miR-199a-5p模拟物可通过阻止G0期的细胞周期来降低FTC-133细胞的存活力[12]。除对细胞周期的影响外，多种其他通路也参与miR-199a抑制肿瘤细胞生长增殖的过程。食管癌中，miR-199a-5p通过靶向丝裂原活化蛋白3激酶11来抑制肿瘤细胞的增殖能力[13]。在结肠直肠癌中，miR-199a抑制靶基因卷曲蛋白6的表达后，通过Wnt信号通路来调节肿瘤的发生发展，发挥抑癌基因的作用[35]。在膀胱尿路上皮癌中，miR-199a-5p通过丝裂原活化蛋白3激酶11/核因子κB通路调节膀胱癌的肿瘤发生[14]。Zhong等[15]的研究发现，miR-199a-5p通过靶向结合缺氧诱导因子1α mRNA的3′-UTR，调控缺氧诱导因子1α基因参与的信号通路中相关分子(如血管内皮生长因子、趋化因子受体4、Bcl-2相互作用蛋白3和Bcl-2家族成员Bcl-xL)的表达，实现对前列腺癌细胞生长增殖的抑制和诱导细胞发生凋亡。此外，由于miR-199a在肿瘤细胞中的表达和功能具有明显的组织特异性，且在部分肿瘤中呈现高表达，发挥类似癌基因的作用。骨肉瘤是最常见的原发性骨质恶性肿瘤。Wang等[17]的研究发现，miR-199a-5p在骨肉瘤细胞中高表达，可通过靶向抑制活化信号转导及转录激活因子3的蛋白质抑制剂和p27的表达刺激细胞中信号转导及转录激活因子3基因的活化，促进细胞周期的进展，最终促进细胞增殖和肿瘤生长。也有研究发现，miR-199a-3p在结肠癌组织细胞中明显高表达，miR-199a-3p不仅在结肠癌组织及其细胞中明显高表达，且miR-199a-3p高表达与结肠直肠癌淋巴结转移、TNM分期均呈正相关，将miR-199a-3p抑制剂转染入SW480细胞后，可引起G0/G1停滞、S期和G2/M期百分比降低、诱导细胞凋亡增多，明显抑制细胞的生长增殖[19]。Shatseva等[22]发现，乳腺癌细胞中miR-199a-3p可通过抑制内源性和外源性陷窝蛋白2蛋白的活性促进乳腺癌细胞系的增殖和存活。此外，有研究认为，miR-199a-3p在胃癌细胞系和组织中也显著上调，进一步的机制研究发现，miR-199a-3p可通过靶向抑制锌指结构和同源框1的表达，提高胃癌细胞的增殖能力并抑制其细胞发生凋亡[25]。但也有文献报道，miR-199a-3p在人胃癌细胞和组织中低表达，并通过靶向哺乳动物雷帕霉素靶蛋白通路抑制癌细胞的恶性增殖[27]。有研究认为，miR-199a-3p可通过p53信号通路诱导骨肉瘤细胞的凋亡[36]。这些矛盾的研究结果表明，miR-199a对基因的调节效果可能与组织特异性和个体差异密切相关，可见miR-199a在肿瘤细胞中的调节网络具有一定的复杂性和多样性。

2.2miR-199a家族调控肿瘤细胞的侵袭转移并影响肿瘤患者的预后 目前认为，肿瘤的侵袭转移是肿瘤预后不良和患者死亡的最主要因素。miR-199a不仅在多种肿瘤中具有明显的差异表达，在不同转移能力的同种肿瘤细胞中的表达也有明显差异，表明miR-199a参与多种肿瘤细胞的侵袭转移和上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等生物学过程。miR-199a可明显抑制包括肝癌、前列腺癌、甲状腺乳头状癌、膀胱癌、皮肤鳞状细胞癌、乳腺癌、结肠直肠癌和睾丸癌在内的多种肿瘤的侵袭与转移。

Sakaguchi等[28]对膀胱癌的研究发现，miR-199家族成员(miR-199a-3p/-5p和miR-199b-3p/-5p)是良好的膀胱癌潜在预后标志物，可通过靶向作用整合素亚单位α3抑制肿瘤细胞的侵袭转移。Zhou等[29]的研究表明，miR-199a-3p通过靶向细胞趋化因子受体7调控细胞EMT，进而有效抑制膀胱癌细胞的侵袭和转移。Koshizuka等[5]通过RNA测序分析并结合细胞实验发现，miR-199家族(包括miR-199a-5p、miR-199a-3p、miR-199b-5p和miR-199b-3p)对头颈部鳞状细胞癌细胞的侵袭转移具有明显的抑制作用。miR-199a不仅与甲状腺乳头状癌的侵袭转移密切相关，还可通过靶向Smad1抑制前列腺癌细胞的侵袭、靶向NLK基因和缺氧诱导因子1α/血管内皮生长因子途径，抑制结肠直肠癌细胞的迁移和侵袭[2,16,20-21]。miR-199a家族被认为与乳腺癌的恶性发展密切相关。Li等[23]发现，miR-199a-5p在乳腺癌细胞中的低表达可引起其靶基因Ets-1的表达及活性升高，从而通过黏着斑激酶/类固醇受体辅助激活因子/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路促进乳腺癌的侵袭作用。有研究表明，miR-199a-3p和miR-199b-3p的低表达与乳腺癌细胞系MDA-MB-231的生长、迁移和侵袭呈负相关，通过体外过表达miR-199a-3p和miR-199b-3p后，可通过Ras相关的C3肉毒素底物1活化激酶4/促分裂原活化的细胞外信号调节激酶/细胞外信号调节激酶信号通路有效抑制乳腺癌细胞的发展[24]。进一步研究发现，miR-199a-5p通过对肿瘤细胞生长增殖、细胞凋亡及侵袭和迁移能力的影响，在三阴性乳腺癌细胞中发挥重要的抗肿瘤作用[30]。上述研究结果表明，miR-199家族成员在肿瘤细胞侵袭转移过程中起重要调控抑制作用。

miR-199a在一些肿瘤细胞中明显高表达，发挥类似癌基因的作用促进肿瘤细胞的侵袭转移。He等[26]研究发现，miR-199a-5p在胃癌组织显著高表达，与患者肿瘤TNM分期及淋巴结转移呈正相关。进一步的体外细胞实验发现，miR-199a-5p通过作用靶基因klotho促进胃癌细胞的侵袭转移。另有研究发现，miR-199a-5p的高表达与胃癌患者预后不良显著相关，胃癌细胞EMT及侵袭转移过程中血清应答因子/miR-199a-5p/上皮钙黏素通路发挥重要作用[3]。此外，miR-199a也被发现在胰腺癌中高表达，叉框蛋白A2是一种新型的肿瘤抑制因子，通过荧光素酶分析显示，miR-199a可与抑癌基因叉框蛋白A2的3′非翻译区结合后，有效抑制其蛋白表达，进而诱导胰腺癌细胞增殖，并促进细胞的转移和侵袭[31]。以上结果表明，miR-199a在肿瘤细胞侵袭转移中的作用具有组织特异性。

miR-199a的表达水平还与肿瘤患者的预后相关。Zuberi等[37]采用实时荧光定量聚合酶链反应的方法对比70例上皮性卵巢癌患者血清和70例健康志愿者血清样本发现，miR-199a在肿瘤患者血清中的表达显著偏低，进一步的临床病理分析表明，miR-199a的表达水平与肿瘤分期、淋巴结转移和远端转移呈明显负相关。对膀胱癌的分析研究发现，低表达miR-199家族(miR-199a-3p、miR-199a-5p、miR-199b-3p、miR-199b-5p)患者比高表达miR-199患者预后更差[28]。

2.3miR-199a促进肿瘤细胞的化学药物敏感性 当前，化学药物疗法仍是肿瘤治疗的重要手段，各种因素引起的肿瘤细胞对化疗药物的耐药性使化疗药物不能完全有效杀死肿瘤细胞，从而影响治疗效果，这也是导致肿瘤化学治疗失败的主要原因之一。可见，化疗药物敏感性问题是肿瘤化疗过程中最亟待解决的问题。顺式二氯二氨合铂Ⅱ (cis-dichlorodiam-minoplatinumⅡ，DDP)是一种传统的抗癌化疗药物，在肿瘤治疗中发挥重要作用。近年来，在结肠直肠癌、卵巢癌、骨肉瘤和乳腺癌等多种肿瘤细胞中存在DDP耐药，且miR-199a与DDP的耐药性密切相关。通过建立耐DDP的骨肉瘤细胞系和耐DDP的乳腺癌细胞系观察发现，耐药细胞株中miR-199a低表达，且过表达miR-199a时，细胞对DDP敏感性增强[38-39]。此外，有研究认为，结肠直肠癌细胞对DDP的耐药主要源于肿瘤干细胞，如果体外增加干细胞miR-199a和miR-199b的表达，可靶向下调糖原合成酶激酶3β，并通过Wnt/β联蛋白信号通路调节DDP耐药[40]。对卵巢癌细胞的研究发现，miR-199a可通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白表达增强肿瘤细胞对DDP的敏感性[41-42]。Cui等[43]发现，卵巢癌组织细胞中miR-199a-3p的恢复可通过靶向抑制整合素β8亚单位从而抑制肿瘤发展，导致DDP的敏感性增加。细胞自噬参与miR-199a家族影响肿瘤细胞化疗药物敏感性的过程。Li等[18]发现，过表达miR-199a-5p靶向作用自噬相关基因Beclin 1后可通过抑制细胞自噬促进DDP对骨肉瘤细胞的杀伤作用。Xu等[44]的研究发现，DDP处理不仅使肝癌细胞miR-199a-5P表达显著下调，同时通过miR-199a-5p靶向自噬相关基因7激活肝癌细胞系HepG2的自噬，促进细胞增殖，表明miR-199a-5p/自噬信号通路是调节DDP化学耐药的新途径，可为肿瘤化学治疗提供新的靶点。

3 小 结

miRNA在肿瘤发生发展中起重要作用。miR-199a家族作为重要的转录后调控因子，通过广泛参与肿瘤相关基因的调控，参与肿瘤细胞的生长增殖、凋亡、分化与转移等生物学进程，并通过调节化疗药物的敏感性参与肿瘤的治疗。目前认为，miR-199a在肿瘤中的作用机制除对细胞周期、细胞自噬、细胞EMT和肿瘤干细胞的调控外，还参与调节肿瘤细胞的糖代谢过程及血管生成[32,45-47]。当前，关于miR-199a与肿瘤相关性的研究仍不全面，随着科学的进步和研究的深入，人们将会发现miR-199a在肿瘤发生发展中更重要的作用，以miR-199a为靶点的生物靶向治疗将会成为肿瘤治疗的新热点，在肿瘤预防、肿瘤诊断和肿瘤治疗及预后中具有重要的应用价值。