MicroRNAs 在乳腺癌中的作用机制研究

黄光成，钟晓武,2，郭晓兰,2

(1.川北医学院附属医院检验科，四川 南充 637000；2.川北医学院转化医学研究中心，四川 南充 637000）

1 MicroRNAs 与乳腺癌

乳腺癌(Breast cancer, BC)是女性中最常见和致死人数最多恶性肿瘤[1]。在中国，乳腺癌的发病率和死亡率呈逐年增长，且发病年龄呈年轻化趋势，严重威胁女性的生命健康[2]。基于目前的影像学和病理活检技术，以及有效的手术，放化疗以及内分泌治疗，乳腺癌患者早期诊断率和预后情况都得到了极大的提升，但是目前对于乳腺癌的治疗仍然存在较多的难题需要解决，如治疗过程中的药物耐受以及癌细胞的侵袭转移。化疗和内分泌治疗药物的耐受导致对癌细胞的杀伤和控制能力下降，而出现癌细胞转移的患者预后更是直线下降，平均中位生存时长通常不到三年[3,4]。针对乳腺癌目前的治疗现状，明确乳腺癌治疗药物耐受和侵袭转移机制，寻找有效抑制耐受的手段或者其他替代治疗靶点，尽早发现并干预癌细胞的转移播散，将有效提高乳腺癌的治疗效果。

微小RNAs（microRNAs，miRNAs）是一种长度约22nt的非编码RNAs，是人体一种结构相对稳定的核酸分子。miRNAs 发挥作用的方式是通过其转录后抑制作用，即阻止mRNA 翻译成蛋白或直接结合降解mRNA，对靶基因进行转录后负性调控[5]。自1993 年发现第一种miRNA-lin-4[6]，目前在人体内已被发现有超过2500 种成熟miRNAs，参与调控超过60%的自身蛋白编码基因的表达[7]，由此可见，miRNAs在人体内基因表达的调控网络中具有非常重要的作用。

由于miRNAs 对蛋白表达的广泛调控作用，在对肿瘤疾病的研究中我们发现，miRNAs 几乎参与了对肿瘤细胞从形成到最后死亡的整个过程的调控。在乳腺癌中的研究显示miRNAs参与了包括乳腺癌的形成以及对乳腺癌细胞增殖、凋亡、侵袭迁移、药物耐受能力的调控，增强或抑制乳腺癌细胞的恶性程度，分别发挥着促癌或抑癌的不同作用[8]。本文将就近期有关miRNAs 在乳腺癌治疗和侵袭转移方面的研究进展进行介绍，希望能为miRNAs 在乳腺癌中的研究提供新的线索和思路。

2 miRNAs 与乳腺癌的治疗

目前乳腺癌的治疗手段主要包括手术、化疗、内分泌治疗以及放疗等。术前的辅助化疗结合术后化疗，作为一种常规治疗方案，能有效改善乳腺癌患者的预后[9]。但在需要长期持续化疗的患者中，癌组织细胞对化疗药物敏感性会逐渐下降，产生耐受甚至抵抗，如何解除耐受或延缓这一过程是目前乳腺癌治疗的一大难题。而大量研究显示，在化疗敏感性存在明显差异的肿瘤患者癌组织中，多种miRNA 表达水平存在明显差异，表明miRNA 可能参与癌细胞对化疗药物敏感性差异的形成和转变[10,11]。在乳腺癌中研究发现，miR-621 通过直接靶向作用抑制FBXO11 蛋白表达，上调抑癌基因P53 的转录表达，继而促进乳腺癌细胞在化疗时发生凋亡，提高乳腺癌细胞对紫杉醇联合卡铂化疗的敏感性[12]；而miR-423 则可导致阿霉素、长春新碱、紫杉醇等化疗药物的耐药性增加，具体机制可能是miR-423 通过靶向抑制ZFP36 表达，激活了Wnt /β-catenin 信号通路的传导[13]；三阴性乳腺癌乳腺癌，由于雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体（HER-2）均为阴性，无法使用内分泌治疗方案。除手术治疗外，化疗是其相对有效的治疗手段。B 淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）是参与调节细胞凋亡的关键基因，也是备受关注的肿瘤基因，被认为是潜在的肿瘤治疗靶位[14]。研究显示在乳腺癌中miR-148a、miRNA-34a、miR-181a 均可靶向作用抑制Bcl-2 表达，诱导细胞程序性凋亡，达到化疗药物增敏的效果[15-17]。所以，利用医学生物工程技术向癌组织定向输送抗肿瘤miRNA 或促肿瘤miRNA 抑制物，靶向调控相关信号通路分子或其上游分子，达到化疗增敏的作用，将可能是潜在的乳腺癌治疗手段[18]。

乳腺癌根据是否表达受体ER、PR 及Her-2，以及ki-67的 表 达 水 平 分 为4 个 类 型：Luminal A 型、Luminal B 型、HER-2 过表达型和三阴型，其中Luminal A 型、Luminal B 型因至少表达ER、PR 两种性激素受体中的一种，可选择采用内分泌治疗，即通过药物阻断或抑制性激素对乳腺癌细胞的促进作用，以达到抑制肿瘤细胞生长的目的。但是内分泌治疗与化疗存在同样的药物耐受，敏感性下降的问题。自噬是在正常和肿瘤细胞中都存在的一种细胞自我代谢更新的行为。在肿瘤疾病的研究中，自噬被认为是一把双刃剑，同时具备促肿瘤和抑制肿瘤的相反效应，调控肿瘤细胞的自噬水平也认为是肿瘤疾病治疗的潜在手段[19,20]，自噬也被参与了乳腺癌治疗过程中药物耐受的形成[21]。研究显示，氟维司群和他莫昔芬可能通过诱导增强的细胞自噬导致药物耐受，而miR-214能通过抑制自噬，明显增强氟维司群和他莫昔芬所诱导的的乳腺癌细胞凋亡，其具体机制可能与miR-214 直接靶向作用下调线粒体膜上的解耦连蛋白（UCP2）表达，抑制PI3K-AktmTOR 激活有关[22]。E2F 转录因子家族是重要的细胞周期调控因子，其中E2F7 被证明具有抗凋亡作用[23]，之前的研究发现其可能与癌细胞的耐药形成有关[24]。在乳腺癌对他莫昔芬耐药机制研究中发现，miR-26a 可靶向调控E2F7 基因表达，但在miR-26a 与E2F7 之间形成一个双向负反馈调节通路，最终导致其调控作用的miR-26a 表达被抑制，E2F7 反而表达水平上调，导致乳腺癌细胞对他莫昔芬耐药性增加[25]。乳腺癌的内分泌治疗在肿瘤疾病中的研究被发现的研究，在对内分泌治疗代表性药物氟维司群和他莫昔芬进行耐药性形成机制的研究发现，有多种miRNA 参与了二者耐药性的获得，其中大部分的miRNA 作为共同调控分子参与二者耐药性的形成过程，RNA 分子的研究或许会为抑制和延缓内分泌治疗药物耐药性形成的寻求广谱的抗耐药手段但也存在部分miRNA分子差异，表明在乳腺癌细胞在针对不同药物产生耐药性的过程中既有共通途径，也有针对不同药物耐药形成的特异途径[26]，而对共通途径minRNA 分子的研究或许会为抑制和延缓内分泌治疗药物耐药性形成的寻求广谱的抗耐药手段。

3 miRNAs 与乳腺癌的侵袭转移

乳腺癌的侵袭转移，以局部淋巴结侵袭转移为特征，最常见转移的器官依次为骨骼，肺，肝和脑，发生远处播散转移的乳腺癌患者预后极差，中位生存时间明显缩短，是其致死的最主要原因[27]。

上皮细胞间质转化（Epithelial- Mesenchymal Transition,EMT），被认为是与肿瘤细胞发生转移密切关联的一种改变[28]。细胞发生EMT 时，上皮细胞标志蛋白E-cadherin 水平下调或消失，SMAD2 表达水平下调，表达获得间质细胞标志蛋白Vimentin、Twist、Snail、N-cadherin，获得间质细胞表型，使细胞粘附能力降低，迁移和侵袭能力增强[29]。研究显示miR-503-3p 在乳腺癌患者的癌组织和血浆中水平均明显升高，上调乳腺癌细胞内miR-503-3p 水平明显增强细胞侵袭和迁移能力，和EMT 相关的标志蛋白E-cadherin 和SMAD2表达水平被下调，而Vimentin 和N-cadherin 的表达增加，提示miR-503-3p 可能通过促进细胞的EMT 转化增强了乳腺癌细胞的侵袭和迁移能力[30]。正常生理活动中NF-κB 通路活性被严格控制，而研究显示在乳腺癌中NF-κB 通路常处于持续激活状态[31,32]。NF-κB 通路被证实可通过调控基质胶金属酶MMP-9 和EMT 参与调控乳腺癌细胞的侵袭和转移，抑制NF-κB 通路能通显著降低乳腺癌细胞侵袭转移能力[33,34]。而在乳腺癌细胞中研究显示，miR-892b 水平能通过直接靶向作用下调NF-κB 通路蛋白TRAF2，TAK1，TAB3表达，抑制NF-κB 通路活性，有效抑制乳腺癌细胞增殖、转移和诱导血管生成的能力，而沉默miR-892b 将导致NF-κB通路持续激活，提示乳腺癌发生侵袭转移可能与癌细胞中的miR-892b 低表达，NF-κB 持续激活引起癌细胞EMT 和基质胶金属酶MMP-9 合成增加有关[35]。

癌细胞本身高代谢和高能量需求状态，肿瘤细胞为满足其高代谢需求，通过改变线粒体的能量和生物合成状态为其恶性增殖、侵袭转移等行为提供充足的能量[36]。寻找针对线粒体功能进行调控的生物分子是目前治疗各种恶性肿瘤疾病的一种重要途径。研究显示，miR-4485 通过结合线粒体内16S rRNA，调控RNA 的加工过程，影响线粒体内基因的转录和翻译表达，达到抑制乳腺癌细胞的克隆形成能力和在裸鼠体内的致瘤性，推测miR-4485 可能是通过抑制线粒体的功能，如抑制能量生成及激活线粒体相关的细胞凋亡途径来发挥肿瘤抑制作用[37]。

三阴性乳腺癌由于恶性程度高，缺乏有效的治疗方法，预后极差，三阴性乳腺癌患者癌细胞发生转移后，其平均中位生存时间最但，往往不到一年[27]。既往研究提示EI24 表达下调或缺失与乳腺癌的侵袭转移密切相关[38]，而EI24 被证实是miR-455-3p 的靶基因。三阴性乳腺癌中miR-455-3p表达水平显著高于激素受体阳性的乳腺癌，而EI24 表达水平则明显降低，在三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231 和MDAMB-468 过表达miR-455-3p 明显增强细胞增殖和侵袭迁移能力，同时下调EI24 水平，而下调miR-455-3p 表达不仅乳腺癌细胞增殖和侵袭转移能力被抑制，EI24 表达水平也出现上调，提示miR-455-3p 可能是乳腺癌潜在的分子分型标志物和治疗靶点[39]。KPNA4，即核转运蛋白α4，介导转录因子由细胞质到细胞核的转位。研究显示KPNA4 参与细胞的EMT 过程，下调KPNA4 能通过抑制癌细胞的EMT，有效抑制癌细胞侵袭和转移[40,41]。在三阴性乳腺癌细胞中miR-567 可通过直接靶向作用下调KPNA4 表达，调控癌细胞的EMT 改变，继而抑制乳腺癌细胞的侵袭迁移、增殖和裸鼠体内肿瘤形成[42]。miR-449a 在肝癌、肺癌、前列腺癌及胃癌等多种肿瘤中研究结果均提示miR449a 发挥了重要的肿瘤抑制作用[43-46]，在乳腺癌中研究显示，miR-449a 在三阴性乳腺癌患者癌组织中的表达水平被明显下调，且下调程度与侵袭性和进展程度相关，上调乳腺癌细胞MDA-MB-231 细胞内miR-449a 水平能有效抑制细胞增殖和侵袭[47]。然而在乳腺癌中的研究下调MDA-MB-231 细胞中的miR-449a 表达水平抑制了细胞的细胞克隆形成和侵袭迁移能了，减少了细胞寿命[48]。对于为何会出现这样矛盾的结果可能仍需要继续深入的研究来解答，但就miR-449a 在绝大多数其他肿瘤中的研究结果来看，miR-449a 的抑癌作用仍是占主导地位，为了明确miR-449a 在乳腺癌中作用，我们有必要对miR-449a 在乳腺癌中的作用机制进行更加深入的研究。

另外，自噬除了参与乳腺癌治疗药物耐受形成，其也参与了癌细胞的侵袭转移[49,50]。既往研究也证实miR-638 在具有促进人类血管平滑肌的增殖和迁移的作用[51]。在乳腺癌组织中miR-638 表达水平明显高于正常乳腺组织，上调miR-638在乳腺癌细胞表达水平明显增强细胞自噬，促进乳腺癌细胞的增殖和迁移，提高了乳腺癌细胞恶性程度，而在乳腺癌中常出现异常激活的Wnt/β-catenin 通路及其负调控因子DACT3被认为参与了此调控过程[52]。

4 miRNAs 在乳腺癌中的研究及应用展望

近年来，随着研究的不断深入，众多miRNAs 在乳腺癌中发挥的作用以及其调控机制逐渐明显。它们在乳腺癌细胞中发挥癌基因或抑癌基因作用，参与乳腺癌细胞的增殖、凋亡、侵袭迁移、药物耐受等的功能调节，但是如何将miRNAs 科研成果转化应用到临床对肿瘤中诊断和治疗是未来很长一段时间研究的努力的方向。

从miRNAs 的特性出发，作为一种微小的核酸分子，其可大量存在于患者的血液、尿液、唾液等体液中。结合目前肿瘤疾病诊断的重要发展方向——液体活检（liquid biopsy），利用其检测的简便性和无创性，将能有效实现对于乳腺癌的筛查和早期诊断，而在乳腺癌治疗过程中，可实时监测治疗效果以及是否出现转移复发等。而在肿瘤放化疗过程中，利用miRNAs 的调控作用达到增敏效果，或针对某些miRNAs 采用直接靶调控其表达，继而调控肿瘤细胞信号通路，达到抑制肿瘤增殖促进其凋亡、遏制癌细胞的侵袭和播散转移等。但是一切关于miRNAs 的临床转化应用还有很长的路要走，无论是miRNAs 液体活检用于乳腺癌的早期筛查诊断和疗效、转移复发监测，还是基于靶向作用调整miRNAs 乳腺癌内表达水平以调控细胞内信号通路的靶向治疗都依赖于特异的miRNAs 分子，我们只有不断完善miRNAs 在乳腺癌细胞内的调控机制，才能最终将miRNAs 这个小分子搬上肿瘤治疗的大舞台。