miRNAs基因与前列腺肿瘤关系的研究进展

熊波波 张劲松 王海峰 左毅刚 王剑松

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是男性常见的癌症类型，也是癌症导致死亡的主要原因之一[1]。据美国癌症协会统计，2018年有164690例新发前列腺癌患者被诊断出来，29430例男性最终死于该病，约占总男性癌症死亡人数的5.3%，居于男性癌症死亡第6位。诊断前列腺癌的主要筛查检查包括直肠指检，前列腺特异性抗原(prostate specific antigen，PSA)的血清水平和经直肠超声引导下的前列腺活检。由于直肠指检及PSA的敏感度及特异性并不高，良性前列腺增生，性腺炎症和一些药物可以影响高PSA水平。进行组织病理学分级的前列腺癌的重要预后指标是Gleason评分，它是一个功能强大的预后指标，但Gleason评分不能准确预测疾病的攻击性[2]。基于这些原因，有必要确定替代性前列腺癌生物学标志物，如miRNAs，以加快和改善癌症诊断、治疗和预后，这将为个性化治疗开辟道路战略。本综述分析了PCa发生中miRNAs的功能以及哪些miRNAs可能被认为是有用的血清生物学标志物。

一、miRNA的生物学功能

微小的内源性非编码RNA(18～25nt)被称为miRNA，它们可以通过切割特定靶mRNA或通过抑制其翻译来阻止蛋白质表达[3]。毫无疑问，miRNA已被证明参与几乎所有关键的细胞过程，如增殖、分化、迁移、细胞凋亡、干细胞维持和代谢，因为每个miRNA都可以调节多个mRNA的表达，因此每个mRNA可能被几种不同的miRNA靶向[4]。恶性肿瘤中miRNA表达的失调是由于凋亡逃逸导致肿瘤发生和药物抗性，特别是在肿瘤起始和发展期间，其充当癌基因或肿瘤抑制因子并且与细胞凋亡有关[5]。相关研究强调了miRNA在癌症中的重要性，通过鉴定miRNA靶结合位点和肿瘤细胞中的miRNA加工机制的改变将可能带来新的诊断和治疗机会[6]。为了抑制miRNA癌基因，已经研究了基于miRNA治疗的各种策略，直接方法涉及寡核苷酸或基于病毒的构建体以抑制致癌miRNA表达并恢复肿瘤抑制miRNA的表达缺失，而间接方法包括通过其转录物调节miRNA表达的药物[7]。一些研究表明，miRNA可被认为是癌症诊断，预后和治疗的优秀生物学标志物，在癌细胞中，通过抑制肿瘤抑制基因促进癌发生的过表达的miRNA被认为是致癌miRNA，而通常通过抑制原癌基因表达来避免癌症发展的下调表达的miRNA是肿瘤抑制miRNA[8]。

在人类癌症的疾病特异性miRNA表达谱已被检测[9]。诊断、分期、进展、预后和治疗反应的效果使得人类癌症的miRNA表达谱更为重要。然而，miRNA的研究正在不断变化，因为更好地理解其生物学功能的分子机制将使得能够开发基于miRNA的新治疗技术[10]。

二、miRNAs作为前列腺癌诊断和预后的生物学标志物

每个miRNAs都可以与各种细胞途径相互作用，因此miRNAs成为生物学标志物将是一个有前景的目标。miRNAs也可以通过促进或抑制肿瘤的发展和进展来影响癌症的所有标志物[11]。除了细胞内功能外，miRNAs还被检测为许多生物有机液体(尿液、血液、唾液等)中的循环分子。目前的研究表明，miRNAs不仅是被动循环的分子作为副产物，而且还可以通过外来体介导的运输以“激素样”的方式充当细胞间通讯的介质，从而模仿内分泌途径，依靠这些特征，miRNAs可被认为是优秀的生物学标志物[12]。

PCa是男性肿瘤诊断次数最多的恶性肿瘤，也是男性癌症相关病死率的主要原因，PSA长期以来一直用于检测PCa，然而，PSA水平在PCa和前列腺增生(benign prostatic hyperplasia，BPH)中均增加，并且多种因素可影响其变化。已经确定miRNAs在循环中高度稳定，并且可以用作PCa诊断和预后生物学标志物以改善疾病诊断和管理。对血清进行miRNAs分析高PSA水平患者，因为它可以以非侵入性方式进行，这可能会阻止高PSA水平患者的前列腺活检，其中一些人最后不会诊断为PCa[9]。Al-Kafaji等[13]评估了4种PCa相关miRNAs在鉴别PCa与BPH和PCa风险分层方面的有效性，该研究包括100例参与者，其中35例局部PCa患者，35例BPH患者和30例健康受试者，结果在PCa患者中观察到miR-15a、miR-126、miR-192和miR-377的表达显著降低，此外，高风险PCa患者中4种miRNA的表达低于低风险PCa患者，其中miR-126是最低下调的，4种miRNA的表达也与PCa显著且独立相关。

Porzycki等[14]分析血清中的循环miRNAs区分PCa和健康个体的患者的非侵入性生物学标志物，研究包括20例患者和8例健康患者用作对照，在从血清中提取的总RNA级分中定量miRNA，并通过RT-qPCR定量5种微小RNA(miR-106b、miR-141、miR-21、mir-34a和miR-375)的水平，结果与健康比较，PCa组中miR-106b、miR-141-3p、miR-21和miR-375的相对表达比率显著增加。Qu等[15]研究了miR-210在PCa诊断和治疗中的作用，收集30例PCa患者的静脉血，分3个治疗组，即NC组，未治疗；BL组，空载体；抗miR-210组，通过RT-qPCR检测miR-210和分化调节因子1(ROD1)的表达水平，并通过蛋白质印迹检测每组中的ROD1蛋白表达，结果与NC组和BL组比较，抗miR-210组细胞增殖率显著降低(P<0.05)，然而，与NC组和BL组比较，抗miR-210组的凋亡率显著增加(P<0.05)，RT-qPCR显示，与NC组和BL组比较，抗miR-210组中miR-210和ROD1的表达水平显著降低(P<0.05)。通过以上研究，miRNAs有望成为提高PCa的诊断的标志物，为PCa患者带来了新的诊断方式，但是需要通过更多的临床研究加以证实，最后运用临床，充分体现了转化医学的思想。

PCa是西方国家特别是50岁以上男性中最常被诊断出的恶性肿瘤，并且近30%的PCa患者最终发生临床复发。Suer等[16]研究20例复发和20例非复发PCa患者的miRNAs表达，结果发现miRNAs具有足够的能力来区分复发标本和非复发标本。Wei等[17]研究根治性前列腺切除术的临床局限性PCa患者，通过定量反转录聚合酶链反应检查复发和非复发肿瘤样品中的miR-1表达水平，与非复发性肿瘤样本比较，复发性PCa组织中miR-1显著下调(P=0.000)，提出PCa组织中的miR-1可作为PCa复发的重要独立预测因子。

三、miRNAs促进前列腺癌发生

PCa在男性恶性肿瘤的发生率较高，并且转移是PCa相关死亡的主要原因。PCa的发生及PCa转移受各种细胞内在和外在因素的控制，这些因素通常受各种转移相关基因的调节控制。控制该过程的各种因子本身受miRNAs的调节[18]。

miR-191通过下调TIMP3可促进前列腺癌细胞生长和侵袭能力。Wang等[19]研究提出了miR-191在PCa组织样品中过表达，PC-3细胞中上调miR-191显著促进，而DU145细胞中下调miR-191延缓细胞增殖和侵袭，此外，TIMP3被证明是miR-191的直接靶基因，并且TIMP3的敲低反转了miR-191下调的功能。Gao等[20]研究也提出了miR-323抑制前列腺癌细胞中p73的表达，抑制p73增加细胞增殖和集落形成，促成前列腺癌细胞的侵袭性。miR-32是一种雄激素受体调节的miRNA，可能促进前列腺中的肿瘤改变。Latonen等[21]开发了在前列腺中过表达miR-32的转基因小鼠，观察发现miR-32表达增加了前列腺前列腺上皮内瘤变病变的发生率和复制活性，结果表明miR-32增加小鼠前列腺上皮的增殖并促进化生转化。miR-483-5p已被鉴定为某些癌症中的miRNA致癌基因。然而，其通过靶向RBM5助于PCa的发展。Yang等[22]研究通过定量实时PCR测定miR-483-5p的表达水平，MTT测定评估miR-483-5p对增殖的影响，跨孔侵袭测定评估细胞侵袭，并且通过LNCaP、DU-145和PC-3细胞中的蛋白印迹测定靶蛋白表达，观察到miR-483-5p在前列腺癌细胞系和组织中上调，miR-483-5p抑制剂抑制前列腺癌细胞在DU-145和PC-3细胞中的生长和侵袭，RBM5过表达抑制LNCaP细胞中的前列腺癌细胞生长和侵袭，强化的RBM5表达减轻了LNCaP细胞中前列腺癌细胞生长和侵袭的miR-483-5p促进。miR-543通过靶向Raf激酶抑制蛋白(RKIP)促进前列腺癌的增殖和转移。Du等[23]研究miR-543和RKIP在两种前列腺癌细胞系(LNCAP和C4-2B中的表达)，发现miR-543与临床肿瘤样品中的RKIP表达呈负相关，并且与亲本LNCAP细胞比较在转移性前列腺癌细胞系C4-2B中显著上调，进一步研究发现RKIP是miR-543的直接靶标，miR-543的过表达下调RKIP表达并促进癌细胞的增殖和转移。

四、miRNAs抑制前列腺癌发生

PCa是全世界男性中最常被诊断出的肿瘤之一。miRNAs参与许多重要的细胞过程，包括增殖、分化和凋亡。已发现它们在许多类型的人类癌症中异常表达。它们可以作为肿瘤抑制因子，在肿瘤的发生、发展和转移过程中起到抑制作用，同时也成为开发治疗PCa的潜在靶点。

miR-33a是嵌入SREBF2内的一种内含子miRNA，SREBF2在前列腺癌中增加，会增加miR-33a水平，从而可能导致肿瘤抑制。研究显示miR-33a具有肿瘤抑制活性并且在PCa中减少，降低的miR-33a增加PIM1致癌基因的mRNA和脂质β-氧化途径中的多个基因[24]。miR-564在人类恶性肿瘤中异常表达，在PCa中具有抑制功能。Meng等[25]从50例PCa患者收集PCa组织及其相邻的正常组织，用RT-qPCR评估组织和细胞中miR-564的表达，发现miR-564在PCa细胞中失调，并在PCa细胞增殖、细胞周期进程、细胞侵袭和迁移中起到抑制剂的作用。Hua等[26]分析前列腺癌组织和细胞系中miR-126的表达，结果显示miR-126表达在PCa组织和细胞系中显著下调。miR-126过表达被证明可以减少PCa细胞的增殖和转移，并在体外反转上皮-间质转化过程。HER-2是一种表皮生长因子受体，在一些PCa中表达，与肿瘤的生长相关，一些miRNAs的失调涉及PCa发病机制的调节。Lin等[27]研究通过RT-qPCR测定PCa组织中miR-4319的水平，通过Kaplan-Meier分析研究它们与患者存活的关联，并通过MTT测定分析过表达或抑制miR-4319或HER-2的细胞的生长，结果为与相应的正常前列腺组织比较，PC标本中miR-4319水平降低。较低水平的miR-4319与较差的总体患者存活率相关，在体外，HER-2介导的针对化疗的细胞存活受到miR-4319过表达的抑制，并且通过miR-4319的消耗而增强。最近，发现miR-224通过靶向称为apelin的miR-224靶基因导致前列腺癌细胞的迁移和侵袭，其抑制的表达允许miRNA抑制细胞迁移和侵袭，此外，miR-224下调表达与晚期临床分期和转移显著相关[28]。

五、miRNAs与前列腺癌治疗

随着PCa患者数量及病死率的增加，特别是晚期和转移性PCa，已成为全球许多研究的焦点。在过去的70年中，雄激素剥夺疗法一直是晚期PCa患者的主要治疗选择，然而，大多数患者的去势抵抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer，CRPC)预后不良，最终导致死亡。miRNAs是一组小的非编码调节RNA，在调节基因表达中具有重要作用，miRNAs可能参与一系列疗法的治疗反应，包括放射治疗、化学疗法和雄激素抑制。治疗性miRNA原理包括：①使用miRNA模拟寡核苷酸或构建体靶向由PCa下调的miRNA控制的癌基因的3′UTR；②通过使用antago-寡核苷酸(antago-miR)或消耗特定miRNA细胞的合成构建体(称为miRNA海绵);③将基于miRNA的工具与现有抗癌药物组合，恢复正常细胞内水平的上调miRNA[29]。

Shi等[30]研究表明miR-124是晚期前列腺癌中潜在的肿瘤抑制基因，miR-124表达的恢复可能是晚期前列腺癌治疗的一种新策略。最近研究表明miR-185可能是雄激素受体(androgen receptor，AR)介导的信号转导的潜在负调节剂，并且可能在PCa细胞中充当肿瘤抑制剂，AR是miR-185的直接靶标，此外，miR-185对AR的下调损害了AR和雄激素反应元件之间的相互作用，并下调了AR靶基因前列腺特异性抗原的表达，数据还表明，miR-185介导的AR下调抑制了LNCaP细胞的增殖并诱导其凋亡。Shi等研究提出miR-124靶向雄激素受体转录物，充当肿瘤抑制剂以广泛限制前列腺癌的生长。Ottman等研究结果提出在雄激素剥夺治疗和雄激素受体阻断期间早期发生miRNA表达的动态改变，这些改变的miRNA表达谱的累积效应是促进存活和获得抗性的多种信号转导途径。

放射治疗是局部早期或晚期前列腺癌最重要的治疗选择之一。新出现的证据表明，miRNAs在调节介导辐射反应的关键细胞通路中发挥关键作用，通过与其他生物过程如细胞周期检查点、细胞凋亡、自噬、上皮-间充质转换和癌症干细胞相互作用来影响癌细胞的放射敏感度。Gong等研究提出miR-145的异位表达显着地使PCa细胞对辐射敏感，并且使用γ-H2AX磷酸化作为放射疗法反应的替代标志物与miR-145表达水平，观察到用miR-145和辐射处理的组中每个细胞显著更多的焦点，此外，接受miR-145和辐射的细胞中有丝分裂突变显著增加，结果表明，miR-145似乎降低了细胞中辐射诱导的DNA双链断裂修复的效率。

六、展 望

PCa在男性恶性肿瘤中每年新发病例及病死率逐年升高，在这种情况下，早期诊断和治疗以降低癌症相关病死率变得极为重要。在PCa中，可能存在几种可以作为癌基因或肿瘤抑制因子的miRNAs的失调。miRNAs分析研究表明，miRNAs可以独立作用或与其他转录因子合作调节基因转录，最终导致PCa中的细胞过程受到干扰。近年来对miRNAs分子机制和功能的研究越来越多，证实了其参与癌症发展，特别是几种miRNAs参与细胞转化以发展癌细胞，转移和相关治疗。了解一些miRNAs的特定作用及其参与PCa的发展和进展可能会改善这种癌症的病程，并可能在PCa治疗中开辟新的治疗选择。许多发现已经证明miRNAs是PCa诊断和预后的有用工具，可以预测患者的临床结果。展望未来，将会通过更多的miRNAs在PCa中的相关分子生物学研究，并应用于临床，在PCa的早期诊断及治疗方面有所帮助，朝着转化及精准医学的方向发展。