microRNA在HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药中的研究进展

杨天宇(综述)，吕雅蕾(审校)

(河北医科大学第四医院肿瘤内科，河北 石家庄 050011)

据统计，乳腺癌是女性第一高发恶性肿瘤，病死率位居女性肿瘤的第2位[1]。其中15%～20%的乳腺癌患者人表皮生长因子受体2(human epidermal growthfactor receptor 2，HER2)过表达或HER2原癌基因扩增[2]。HER2是一种跨膜糖蛋白，调控组织细胞增殖和分化，由胞外区、跨膜区和胞内区三部分组成。其中胞外区的Ⅱ、Ⅳ结构域分别含有帕妥珠单抗和曲妥珠单抗的结合位点，二者都可通过与相应抗体彼此结合阻断二聚体的形成而发挥抗肿瘤作用。跨膜区由α-螺旋结构组成，胞内区为激酶区和腺嘌呤核苷三磷酸(adenosinetriphosphate，ATP)结合位点，通过激酶磷酸化作用参与信号转导[3]，启动细胞内信号级联反应，维持细胞的生存和发育，促进细胞增殖和迁移等。microRNA是一种长度在18～25 nt左右的内源性小分子非编码RNA，通过调控至少30%以上的基因表达，参与机体细胞增殖、侵袭、转移、耐药等多种生理、病理过程。1993年第1个microRNA被发现，至今已被发现1 000多种，它们通过特异性结合于靶mRNA的3′-UTR区域，抑制靶mRNA翻译或直接将其降解，抑制基因表达[4]。microRNA的异常表达影响下游基因、蛋白表达水平及相关受体突变情况等，在肿瘤的发生发展乃至治疗效果中作用显著，而其对基因或蛋白等受体的调控可通过激活HER2下游信号通路参与调控乳腺癌细胞增殖、转移、侵袭及曲妥珠单抗耐药等过程。

1 microRNA-375

王颖懿等[5]对41例乳腺癌患者与41例正常人进行的对照研究证实microRNA-375的表达在癌组织中均较正常组织表达要低。同样一项针对经过病理证实的48例乳腺癌患者的回顾性分析[6]也表明microRNA-375在乳腺癌组织中呈现出显著低表达，且表达水平与淋巴结转移和HER2间存在相关性。这些都提示microRNA-375可以在一定程度上衡量判断乳腺癌的预后及严重程度，随着人们不断深入的研究，发现microRNA-375与乳腺癌耐药性相关，特别是与HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药存在紧密联系。

1.1上调胰岛素样生长因子1受体(insulin-like growth factor 1，IGF-1R)诱导耐药 IGF-1R是一种跨膜受体，基因定位于染色体15q25-26，由跨膜的β亚单位与胞外的α亚单位构成，在核糖体中完成合成过程，属于受体酪氨酸激酶。众所周知，IGF-1R与HER2的下游信号通路相同，可能通过旁路激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/AKT/雷帕霉素靶蛋白(mechanistic target of rapamycin,mTOR)信号传导通路，从而模拟HER2相关信号通路的激活，使原本靶向HER2的曲妥珠单抗产生耐药性[7]。IGF-1R与HER2可相互交联形成异二聚体，促进HER2磷酸化，拮抗IGF-1R的作用则有助于恢复曲妥珠单抗耐药株的敏感性。另外，IGF-1R、HER3、HER2三者可结合形成三聚体，激活相关下游信号，若减少HER3或IGF-1R的表达,，也可增强曲妥珠单抗耐药株的敏感性，说明IGF-1R信号激活与曲妥珠单抗耐药关系密切[8]。乳腺肿瘤细胞中，microRNA-375与其靶基因IGF-1R呈显著负相关，高表达的microRNA-375可通过下调IGF-1R抑制PI3K/AKT信号通路的活化程度，进而抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移、耐药等生理病理过程；而在曲妥珠单抗耐药的HER2阳性乳腺癌细胞中，microRNA-375因DNA甲基化和组蛋白去乙酰化发生表观遗传沉默，导致其靶基因IGF-1R的表达水平上调，进而通过活化PI3K/AKT信号通路诱导乳腺癌细胞产生曲妥珠单抗耐药性[9]。

1.2调控上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)参与耐药过程 EMT是指上皮细胞在某些特定的生理、病理条件下失去上皮表型而转化为间质细胞的生物学过程，这一过程伴随着各种蛋白标志物(如E-cadherin、Vimentin、锌指/同源域蛋白ZEB1、细胞角蛋白等)的改变与相关信号通路(如TGF-β、TNF-α/NF-κB、Wnt/β-catenin等)的激活或抑制。EMT对肿瘤的发生、发展及转移、耐药方面具有重要意义，在诱导曲妥珠单抗耐药的过程中也发挥着不可或缺的作用[10]。叶星明等[11]进行的关于HER2阳性乳腺癌亲本敏感细胞株SKBR-3和耐药细胞株SK-BR-3R对曲妥珠单抗的敏感性的研究显示，耐药细胞SK-BR-3R中miR-375、vimentin呈显著低表达状态，而E-cadherin的表达水平明显上调；当将miR-375模拟物转染耐药细胞后，三者的表达水平均发生了逆转。预测并选取异黏蛋白(metadherin,MTDH)基因作为miR-375的靶基因，发现miR-375能够与MTDH miRNA的3′UTR发生特异性靶向结合，将特异性针对MTDH基因的siRNA转染到SK-BR-3R中，发现与miR-375过表达时结果一致，MTDH表达水平明显下调，E-cadherin和vimentin的表达水平均发生了逆转。由此可见microRNA-375通过调控EMT参与HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药；这一作用可能与靶向调控MTDH表达有关。Hu等[12]研究同样证实，过表达的MTDH与乳腺癌的预后不良、转移风险的增加相关联，表明miR-375可能通过对MDTH的调节发挥与乳腺癌相关的耐药作用。

因此，microRNA-375可作为潜在的靶点逆转Trastuzumab在HER2阳性乳腺癌中的耐药情况。

2 microRNA-21

2.1抑制程序性细胞凋亡因子4(programmed cell death 4，PDCD4)或直接作用于PTEN促进肿瘤进展 多项研究证实，与正常乳腺组织相比，microRNA-21在乳腺癌细胞中呈过表达状态[13]。高表达的miRNA-21可通过抑制PDCD4的活性使之失活或表达减少，也可直接作用于PTEN的3′UTR，下调PTEN的表达，促进乳腺癌细胞的异常增殖、侵袭和迁移[14]。PTEN可特异性催化三磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol trisphosphate，PIP3)去磷酸化，降低PIP3的水平，进而负向调控PI3K/AKT信号通路，抑制细胞的过快生长及分化。而PI3K/AKT通路的持续活化可有效降低HER-2阳性乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的敏感性，因此，PTEN基因缺失或突变被认为是曲妥珠单抗耐药的标志性事件[15]。

2.2抑制PDCD4或直接作用于PTEN诱导耐药 Gong等[16]的研究表明，在经过体外培养和裸鼠体内培养获得Trastuzumab耐药的HER2阳性乳腺癌细胞中，miRNA-21都呈现过表达状态，同时发现miRNA-21通过介导PTEN沉默降低PTEN的表达，诱导Trastuzumab耐药性的产生；当耐药细胞中的miRNA-21被反义寡核苷酸干扰下调后，PTEN的表达水平发生逆转，并且恢复了对曲妥珠单抗的敏感性。因此上调miRNA-21可诱发曲妥珠单抗耐药。De等[17]也通过相关体内外的研究实验，显示miRNA-21可作为HER2阳性乳腺癌中维持上皮间质转化及构造肿瘤免疫微环境的信号，一旦上调或异常表达，便会破坏此平衡，导致曲妥珠单抗耐药，同时证实miRNA-21能够直接靶向PDCD4和PTEN，介导二者表观遗传沉默，尤其是PTEN，很可能是miRNA-21高表达的HER2阳性乳腺癌产生曲妥珠单抗耐药性的重要机制。

3 microRNA-200c

3.1靶向zeb1/zeb2抑制肿瘤进展 Zeb1(也被称为δef)和Zeb2(也被称为sip1)是EMT的两种主调控因子，通过直接控制抗转移黏附分子E-钙黏蛋白的转录启动EMT。研究显示，miRNA-200c可通过抑制ZEB1、ZEB2，恢复E-钙黏蛋白的水平，进而通过拮抗EMT的功能，显著减少乳腺癌细胞的迁移和侵袭，增强乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的敏感性[18]。miRNA-200c在乳腺癌中显著降低，从而使靶标分子ZEB1与ZEB2上调，进而上调E-钙黏蛋白的表达水平，Zeb1、Zeb2都能够通过结合到E-钙黏蛋白启动子内的两个二分体E-盒基序启动EMT，抑制其转录，最终使肿瘤细胞侵袭、转移力及耐药性显著增强。

3.2靶向ZNF217和Zeb1对耐药产生 作为EMT的主要调节器，TGF-β信号在调节乳腺癌的恶性表型及耐药性中发挥重要作用[19]。在曲妥珠单抗耐药细胞中检测到microRNA-200c下调及TGF-β信号显著升高，并导致乳腺癌的高侵袭性。在乳腺癌中，miRNA-200c可以直接靶向调控乳腺癌ZEB1与ZNF217的表达。microRNA-200c下调，作用于ZNF217，ZNF217上调自分泌TGF-β，通过转录激活TGF-β促进EMT，而Zeb1是EMT中TGF-β信号的介导物。TGF-β参与EMT诱导途径，通过损害上皮黏附蛋白E-钙黏蛋白的表达或功能触发上皮细胞去分化，同时TGF-β信号转录激活zeb1，导致基因表达谱改变[20]，对microRNA-200c产生反馈抑制作用，从而增加乳腺癌细胞的侵袭性与耐药程度。通过miRNA microarray筛选同样显示miRNA-200c在曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞中的表达水平显著降低，并证实了miRNA-200c可以同时提高乳腺癌对曲妥珠单抗的敏感性、降低细胞侵袭和迁移能力、逆转EMT并抑制肿瘤转移。

microRNA-200c的恢复、ZEB1或ZNF217的沉默或TGF-β信号传导的阻断均能提高曲妥珠单抗的敏感性，抑制乳腺癌细胞的侵袭性。

4 microRNA-221

4.1microRNA-221的特征与表达 microRNA-221位于Xp11.3染色体上，属miRNA-221/222基因家族，和miRNA-222拥有相同的种子序列。多项研究表明miRNA-221在甲状腺癌、胰腺癌、结肠癌等多种恶性肿瘤组织中表达异常增高，且具有癌基因作用[21-22]。强表达的miRNA-221与肿瘤的发生、发展、侵袭及转移等密切相关。卫淑芳等[23]研究显示乳腺癌患者血浆miRNA-221过表达，其表达水平在治疗前后均与肿瘤分期及耐药呈正相关。

4.2microRNA-221通过靶向PTEN调节曲妥珠单抗耐药 高表达的miRNA-221不仅可以使乳腺癌细胞对他莫西芬的耐药性增强，还能够明显促进T47D或MCF-7等乳腺癌细胞对多西他赛的耐药性[24]，同时，miRNA-221也是曲妥珠单抗耐药性产生过程中的一个关键因素，Ye等[25]针对HER2阳性乳腺癌细胞SK-BR-3进行的体外研究实验显示，将miRNA-221前体的重组慢病毒导入SK-BR-3后，miRNA-221传递高效、表达增加，转染相应的合成抑制剂干扰miRNA-221则使其表达水平显著下降；当暴露于Trastuzumab时，SK-BR-3因miRNA-221被抑制而大量凋亡，上调miRNA-221的表达则抑制了SK-BR-3对曲妥珠单抗的敏感性，使其凋亡数目大大减少。同时在过表达miRNA-221的裸鼠体内发现了肺部转移性结节，对照组则未有相关发现。因此miRNA-221过表达可有效抑制HER2阳性乳腺癌细胞凋亡，促进其侵袭、转移，并降低其对曲妥珠单抗的敏感性。进一步研究显示miRNA-221与PTEN的表达呈明显负相关，并且PTEN的强表达可显著抑制miRNA-221诱导的HER2阳性乳腺癌细胞的侵袭，大幅度恢复了其对Trastuzumab的敏感性。因而上调miRNA-221可以靶向PTEN参与HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗耐药性的产生。

5 其他microRNA

叶秋文等[26]采用miRNA-30 d的模拟物和抑制物转染到HER2过表达和低表达的乳腺癌细胞中，并对细胞中miRNA-30 d、自噬相关基因Beclin 1和LC 3的表达情况以及曲妥珠单抗耐药的程度进行分析，结果表明miRNA-30 d在HER2高表达的乳腺癌细胞中过表达，且能使Beclin 1和LC 3的表达明显下调，同时可显著增强BT474细胞对曲妥珠单抗的敏感性，而转染miRNA-30 d抑制剂降低其表达后，BT474细胞的耐药性则明显升高。上述研究结果证实miRNA-30 d可能通过调控Beclin 1和LC 3的表达影响赫赛汀耐药过程的产生。Li等[27]研究显示，HER2 3′未翻译区(3′UTR)所介导的HER3上调促进乳腺癌细胞的增殖、生长，同时导致HER2阳性乳腺癌患者对Trastuzumab治疗的抵抗；含miR-125a/b元件的HER2 3′未翻译区可诱导miR-125a/b的解离，下调HER3 mRNA，从而恢复癌细胞对Trastuzumab的敏感性。强表达的miRNA-182可能通过靶向抑制下游的FOXO1基因，降低HER2阳性乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的敏感性[28]。lncRNA-UCA1通过miR-18a靶向YAP1调节乳腺癌Trastuzumab耐药，其中miR-18a通过抑YAP1和CDK6，促进PTEN表达，进而增强曲妥珠单抗的治疗疗效[29]。

6 结 语

microRNA家族中，越来越多的microRNA与HER2阳性乳腺癌细胞转移和曲妥珠单抗耐药相关。作为HER2阳性乳腺癌侵袭、转移、曲妥珠单抗耐药的关键因素，microRNA很可能成为潜在的靶点，为HER2阳性乳腺癌的治疗及逆转曲妥珠单抗耐药提供新方法。而曲妥珠单抗耐药与microRNA、HER2之间有着密不可分的联系，目前已有通过已知的耐药机制研发出的关于逆转乳腺癌曲妥珠单抗耐药的研究成果(如帕妥珠单抗、T-DM1、依维莫司)应用于临床，并取得一定疗效，但仍需进一步探索，开发出更有效的临床药物逆转耐药。

综上所述，研究microRNA家族在HER2阳性乳腺癌中的作用及其机制，不仅为HER2阳性乳腺癌患者的治疗及靶向药物研发提供了理论指导，也为逆转HER2阳性乳腺癌耐药策略的建立提供科学依据。