microRNA的生物学功能及其在乳腺癌发生发展中的作用

王维君 何科基 那光玮 徐金振 田彩平

甘肃省肿瘤医院，甘肃 兰州730050

乳腺癌是临床上常见的恶性肿瘤之一，占女性恶性肿瘤的首位。根据中国2015年的数据统计，乳腺癌发病率占肿瘤发病率的15%，且呈逐年上升趋势，新发病例中小于45岁的年轻人居多，患者年轻化［1］。尽管早诊早治项目、手术、放化疗以及内分泌治疗等技术对乳腺癌的治疗取得了一定效果，但大多患者在初次诊断时伴有局部淋巴结侵犯，有4%～6%的乳腺癌患者在初次诊断时已经发生转移，在接受治疗的早期患者中有30%～40%的患者出现复发转移［2］。尽管随着紫杉醇和铂类药物的应用，乳腺癌患者的生存率有了明显的提高，但仍有相当一部分患者面临远端转移以及局部复发等问题。研究发现［3］，microRNA与肿瘤的发生发展相关联，本文对microRNA的生物学功能及其在乳腺癌发生发展中的作用作一综述。

1 microRNA的生物合成及功能

microRNA是一类具有调节基因功能的内源性非编码小RNA，长度约为18～25个碱基，从2002年发现第一个microRNA至今，研究报道的已有2000多种［4］。大约70%哺乳动物的microRNAs位于内含子区，不编码蛋白质，在不同物种中一些microRNAs不仅在基因位置上保守，在基因序列上也呈现出高度同源性［5］。

microRNA的生物合成过程是［6］大多数microRNAs首先由RNA聚合酶Ⅱ（RNA polⅡ）相关的转录单元编码成前体microRNA（pri-miRNA），Pri-miRNA是具有发卡结构的长链，它在5’末端带有甲基化帽子，在3’末端带有多聚腺苷酸尾巴（polyA）。细胞核内的Ⅲ型核酸酶（RNaseⅢ）Drosha和其辅因子DGCR8识别并剪切pri-miRNA，剪切成60～70个碱基的具有单一发卡结构的前体microRNA（pre-miRNA），pre-miRNA然后在Ran-GTP的帮助下由转运蛋白-5（Exportin 5）转运到细胞质，在细胞质中pre-miRNA被Dicer识别并剪切加工成长度在22～25个碱基左右的成熟microRNA。成熟的microRNA与Argonaute（Ago2）蛋白形成RNA诱导的沉默复合物（RISC），在RISC中mRNA的3’端非翻译区（UTR）序列与microRNA的5’端2～8个核苷酸的种子序列严格互补配对，根据互补程度指导RISC降解或者阻遏靶mRNA的翻译，从而起到转录后调控靶基因的作用。microRNA基因调控机理复杂，同一个microRNA可以靶向调控多个mRNAs，同一个mRNA也可以被多种microRNAs调控，microRNA的基因调控对细胞的分化、增殖和凋亡等生物过程起着关键作用［7］。

2 microRNA的致瘤性

microRNA的异常表达对肿瘤具有抑制性和致瘤性，其低表达则被认为对肿瘤具有抑制性，对肿瘤细胞的增殖、分化以及侵袭转移具有抑制作用，高表达则被认为对肿瘤具有致瘤性，对肿瘤细胞的增殖、分化以及侵袭转移具有促进作用，恶性肿瘤的形成是抑制性microRNA表达的缺失或减少和致瘤性microRNA过表达的结果［8］。

microRNA于1993年在秀丽隐杆线虫中首次发现，2001年被正式命名，相继在动物、植物以及病毒等物种中发现。Calin等［9］在2002年首次报道68%的人类慢性淋巴细胞白血病患者中miR-16和miR-15低表达或者缺失，表明microRNAs的异常表达对肿瘤有重要作用。在其他肿瘤中也发现microRNA的异常表达与肿瘤的发生发展关系密切，研究发现乳腺癌中表达异常的microRNA基因常位于基因组脆性位点［10］。利用基因杂交技术分析18种乳腺癌细胞和55例乳腺癌的283个microRNAs发现［11］，有206个microRNAs基因位于基因组拷贝数异常区，不同肿瘤具有不同的microRNAs异常表达谱，提示microRNAs的异常表达是引起肿瘤恶变的原因之一，同时microRNAs的异常表达与病理分期以及预后有关［12］，这些结果都表明microRNAs的异常表达与肿瘤的发生发展以及侵袭转移有关。

迄今为止，microRNAs的表达异常是恶性肿瘤形成的原因还是结果仍然不清楚，在microRNA生物合成中Drosha和Dicer蛋白具有重要作用［13］，敲除Drosha和Dicer蛋白可以使microRNA整体缺失，从而促进恶性肿瘤的发生，当敲除Drosha和Dicer蛋白的细胞注射到裸鼠中后，发现裸鼠中生成了恶性肿瘤并发生侵袭转移。

3 microRNA对乳腺癌干细胞的调控

乳腺癌干细胞是指具有自我更新能力、多向分化、无限增殖等潜能的肿瘤细胞，乳腺癌干细胞是乳腺癌发生发展的起源。miR-200c在乳腺癌干细胞中低表达，抑制乳腺癌干细胞和乳腺导管癌的形成，在体内外研究中发现，miR-30e在乳腺癌干细胞中低表达，上调miR-30e的表达水平能够抑制乳腺癌的发生，let-7在乳腺癌干细胞中也低表达，具有抑制乳腺癌细胞增殖迁移的能力［14-15］。具有调控乳腺癌干细胞作用的micro-RNAs还有miR-200a、miR-200b、miR-429、miR-96、miR-101、miR-183、miR-182。

4 对乳腺癌发生发展具有促进作用的microRNA

microRNA在肿瘤细胞、组织或者体液中的表达水平较正常细胞、组织或者体液中的表达水平高的一般具有致瘤性，对肿瘤的生成具有促进作用［16］。对乳腺癌的发生发展具有促进作用的microRNAs有miR-181a、miR-181b、miR-155、miR-10、miR-21、miR-27、miR-10b、miR-301、miR-372、miR-373和miR-520等。研究较多的有miR-155、miR-21和miR-10b。

miR-155首先在白血病中发现是高表达的，Iorio等［17］在分析乳腺癌组织和癌旁组织时发现，miR-155在乳腺癌组织中的表达水平是在癌旁组织中表达水平的几倍到几十倍，其他研究也表明，miR-155的表达水平在正常组织、癌旁组织和乳腺癌组织中呈递增趋势［18］。miR-155的表达水平与乳腺肿瘤大小和淋巴结是否转移相关，miR-155在分期高、淋巴结转移以及雌激素受体和孕激素受体都是阴性的乳腺癌中高表达。

miR-21在多种肿瘤中高表达，采用RT-PCR方法研究乳腺癌组织时发现，miR-21在癌组织的表达水平比在正常组织中高［19］。Yan等［20］研究表明，miR-21对乳腺癌细胞的增殖、侵袭迁移和存活能力具有促进作用，敲除miR-21可以诱导乳腺癌细胞凋亡、抑制细胞的增殖以及侵袭迁移能力。研究也发现，miR-21在乳腺癌细胞、组织和血清中都高表达，表达水平与乳腺癌的临床分期、淋巴结转移情况以及预后有关，miR-21的高表达通常提示乳腺癌病理分级高、分化低以及预后差［21］。

miR-10b在乳腺癌中的表达水平随着细胞以及组织的恶性程度升高［22］。其在癌组织中表达水平高，在转移性癌组织中的表达水平比在癌组织中的表达水平高，在高转移性乳腺癌细胞中的表达水平比在正常乳腺细胞中的表达水平高出50倍以上，将非转移乳腺癌细胞SUM159和SUM149分别接种到小鼠中发现，没有表达miR-10b的实验组未出现细胞侵袭和转移现象，而在miR-10b高表达的实验组则出现癌细胞侵袭基质层，发生肺部转移。

5 对乳腺癌发生发展具有抑制作用的microRNA

microRNA在肿瘤细胞、组织或者体液中的表达水平较正常细胞、组织或者体液中的表达水平低的一般都具有抑瘤性［23］。对乳腺癌具有抑制作用的microRNAs有miR-17-5p、miR-20a、miR-20b、miR-31、miR-34a、miR-99a、miRNA-125a、miRNA-125b、miR-145、miR-195、miR-200、miR-206以及let-7等。研究较多的有miR-31、miR-206和let-7。

miR-31在乳腺癌细胞中的表达水平低于正常细胞，在转移性细胞中的表达显示出缺失状态，对乳腺癌细胞的侵袭转移起到抑制作用。Valastyan等［24］研究发现，miR-31的表达水平与乳腺癌转移情况呈负相关，其他的研究也发现miR-31具有抑制乳腺癌侵袭转移和诱导凋亡作用。

miR-206在乳腺癌组织中低表达［25］，可能对乳腺癌的发展具有抑制作用，同时miR-206在雌激素受体阳性的乳腺癌组织中低表达［26］，提示miR-206的表达水平与乳腺癌的雌激素受体阴阳性有关。研究乳腺癌细胞中miR-206表达情况时发现，与乳腺癌细胞相比，miR-206的表达水平在转移性乳腺癌细胞中显著下调，进一步验证了miR-206具有抑瘤作用，其他研究也表明miR-206表达水平的下调与乳腺癌恶性程度密切相关，具有抑制乳腺癌细胞的生长、侵袭、迁移以及诱导凋亡的作用［27］。

Let-7最初于秀丽隐杆线虫中发现，研究表明let-7在肺癌、结肠癌、胃癌等多种肿瘤组织中低表达或者缺失［28］。在乳腺癌术后患者外周血中检测发现let-7表达水平明显降低，提示let-7的表达水平可以预测乳腺癌的治疗效果。同时研究发现，let-7参与乳腺癌干细胞的增殖、分化和自我修复，let-7在已分化的乳腺细胞中高表达［29］，在乳腺癌干细胞中低表达，说明let-7对乳腺癌的发生发展具有抑制作用。

6 展望

microRNA对细胞增殖、分化、侵袭迁移以及凋亡具有重要的调控作用，对乳腺癌的发生发展具有重要的促进或者抑制作用，microRNA也在早期特异性检测标志物、耐药性以及预后判断、基因靶向治疗、药物开发等方面具有一定的潜力。但是分子机理和调控机制尚未阐明，相信随着分子生物技术的发展，基因组和蛋白质组学技术、生物信息学以及大数据的联合应用将会阐明microRNAs的调控网络，从而明确调控机制，更好地揭示乳腺癌的发生发展机理，对肿瘤的早期检测与治疗具有重要意义。