miR-101在恶性肿瘤中的研究进展

许海艳，张瑜娟，闵卫平

(南昌大学基础医学院免疫教研室，南昌 330006)

微小RNA(microRNA,miRNA)是一类高度保守的内源性非编码单链RNA，可与靶mRNA不同程度结合，调控mRNA的翻译或降解，从而在转录后水平调节基因的表达。其失调与人类多种肿瘤的发展、转移和预后情况密切相关[1]。其中，hsa-miR-101长度为21个核苷酸(nt)，由分别位于人类1号和9号染色体上75 个nt的pre-mir-101-1和79nt的pre-mir-101-2加工生成，它们在不同的物种之间均表现为高度保守的表达[2]。有研究[3]表明，miR-101在肺癌、结直肠癌、卵巢癌、肝癌和骨肉瘤等恶性肿瘤中表达显著下调，提示其在恶性肿瘤的发生和发展中起重要作用。本文对近5年国内外关于miR-101在恶性肿瘤中的研究进行综述，以期为恶性肿瘤的诊断和潜在治疗靶点提供参考。

1 miRNA的生物学特性

miRNA是广泛存在于动植物及人类细胞中的一类高度保守的小分子RNA，通过结合靶mRNA的3′端非翻译区(3′UTR)，抑制靶mRNA的翻译或降解，调控特定靶基因的表达。最初观察到的miRNA是在线虫中的lin-4和let-7，线虫的发育由这些基因所调控，随后发现miRNA存在于包括从线虫到果蝇以及人的多种组织中[4]。miRNA的生成步骤包括：首先在核内RNA聚合酶Ⅱ作用下转录为300～1000 个nt的pri-miRNA,进而由Drosha-DGCR8加工转变为70～90个nt具有其特征性茎环结构的pre-miRNA，出核时再经Dicer酶剪切，形成长度为19～25 个nt的成熟miRNA[5]。目前，发现人类的miRNA有700多种，直接参与哺乳动物至少50%蛋白编码基因的表达。miRNA不仅参与器官形成、个体发育和物质代谢等生理过程，还与病毒感染和各种肿瘤的发生发展等病理过程密切相关[6]。

2 miRNA与肿瘤的关系

miRNA种类繁多，功能复杂，可通过各种信号途径参与多种肿瘤细胞的增殖、黏附、侵袭、转移以及凋亡，而且与化疗、放疗、靶向治疗等的抗肿瘤疗效密切相关。此外，部分肿瘤相关miRNA负载量的高低可作为患者预后的独立危险因素，可预测肿瘤的复发及治疗效果。从已证实了功能的miRNA来看，它们实际上可作为致癌基因或抑癌基因发挥作用。如miR-373在肾细胞癌[7]、食管鳞状细胞癌[8]、肺癌[9]、口腔鳞状细胞癌[10]中，通过不同作用机制促进恶性肿瘤的发生。其他的miRNA如 miR-96、miR-32、miR-570、miR-23、miR-106等，在肿瘤细胞增殖、生物信号通路传导及细胞凋亡中有着重要作用。此外，有些 miRNA如miR-101、miR-31、miR-34、miR-93、miR-141、miR-181、miR-218、miR-429等，它们可抑制原癌基因过度激活、促进抑癌基因表达，从而起到抑制肿瘤细胞生长的作用[11]。

3 miRNA在肿瘤中的调控机制

miRNA的调控网络非常复杂，一个miRNA可以与一个或多个mRNA结合，有些miRNA有多个与同一家族中不同mRNA结合的位点。目前，对miRNA调控肿瘤发生、转移机制的研究主要集中在如下两方面: 一是miRNA直接调控细胞增殖和凋亡相关基因的表达，或通过改变DNA甲基化或组蛋白修饰水平等途径参与构成表观遗传网络的形成，从而发挥癌基因、抑癌基因的作用；二是miRNA通过调控细胞上皮-间质转化(EMT)、细胞外基质(ECM)降解、新生血管形成、细胞骨架蛋白重构、细胞表面分子表达、肿瘤微环境改变等多个环节，参与肿瘤的转移过程[6]。

STAT3是一种致癌基因，而p-STAT3是激活STAT3信号通路的重要指标。符策君[12]在研究中发现，miR-21的过表达可以直接上调STAT3信号通路中的p-STAT3、Bcl-2、Bcl-xl来促进肾母细胞瘤细胞的增殖及迁移作用。BU等[13]将miR-1297转染至A549和NCI-H460中，发现这些细胞的生存能力有了很大提高。进一步研究发现，miR-1297 的作用靶点存在于 PTEN/Akt/Skp2 信号通路之中，通过下调肿瘤抑制基因PTEN，上调Skp2，诱导肿瘤的发生。表观遗传指的是在核酸序列水平上不涉及基因组变化的遗传改变。表观遗传学机制包括组蛋白修饰、DNA和非编码RNA的甲基化等，可调节染色质重塑和基因表达，参与人类疾病。目前认为miRNA的转录和表达受表观遗传学机制，特别是受DNA甲基化的严密调控[14]。如miR-124家族成员通过靶向CDK6，引起Rb基因的磷酸化减少，并抑制细胞的增殖活性，其在结直肠癌、急性淋巴细胞性白血病和宫颈癌等肿瘤中低表达，导致基因发生高甲基化修饰[15]。

肿瘤转移是一个多步骤、多基因及其产物参与的复杂过程，包括细胞黏附力 降低、ECM降解、迁移能力增强、血管生成、凋亡抑制和免疫逃逸等多个环节。miRNA在肿瘤转移过程各个关键步骤中都扮演着重要的角色[16]。LI等[17]研究表明外泌体miR-21-5p通过靶向SMAD7激活TGF-β/Smad途径来诱导胃癌的PMC的间皮向间充质转变MMT并促进癌症腹膜的扩散。miR-30a可作用于锌指转录抑制因子，促进间叶标志物N-钙黏蛋白和波形蛋白表达上升，诱导乳腺癌EMT发生[18]。miR-134可通过靶向VEGF/VEGFR1信号通路抑制骨肉瘤的血管生成[19]。

4 miR-101与恶性肿瘤

4.1 miR-101与肺癌

肺癌是男性中致死率最高的癌症，也是导致女性死亡的第2大常见癌症(仅次于乳腺癌),主要有2种类型：小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)，其中NSCLC占肺癌的85%，主要包括肺腺癌与肺鳞癌[20]。肺癌的发病机制尚不明确，缺乏有效的对因治疗方法，因此寻找灵敏度更高的分子标志物是目前待解决的问题之一[21]。

环状RNA(circRNAs)是一类新的非编码RNA，具有独特的特性以及多种生理和病理功能，在各种类型的癌症和化学敏感性中起着至关重要的作用。有研究发现，在NSCLC的组织、血清和细胞中Circ-PIP5K1A和ABCC1过表达，而miR-101下调。敲除circ-PIP5K1A抑制了NSCLC细胞的增殖，迁移和侵袭，并促进了细胞凋亡和顺铂敏感性，而miR-101敲低逆转了沉默circ-PIP5K1A产生的抑制NSCLC进展和促进顺铂敏感性的作用。此外，ABCC1是miR-101的下游靶标，miR-101的过表达通过靶向ABCC1抑制了NSCLC细胞的进程并增加了顺铂敏感性。所以，circ-PIP5K1A通过miR-101正调控ABCC1表达，体外抑制circ-PIP5K1A可通过调节miR-101/ABCC1抑制NSCLC进展并提高顺铂敏感性，为NSCLC的治疗提供了新途径[22]。郭雪茹等[23]探究miR-101通过靶向成纤维细胞生长因子2(FGF2)抑制NSCLC细胞迁移和侵袭的分子机制，发现miR-101在NSCLC细胞系中表达下调，而过表达miR-101可抑制其靶基因FGF2的表达，抑制NSCLC细胞的EMT及ERK信号通路，进而减弱NSCLC细胞的侵袭迁移能力。李慧敏等[24]发现，肺癌组织中与癌旁正常组织相比miR-101的表达量显著降低，而miR-101通过结合CREB1的3′UTR抑制CREB1的表达，使肺癌组织中CREB1 mRNA表达量显著升高。该结果表明miR-101通过抑制CREB1表达抑制肺癌的发展，可能成为肺癌诊断及治疗的新靶标。

4.2 miR-101与肝癌

肝癌是最常见的恶性肿瘤之一，发病率和死亡率都较高，其中最常见的类型是肝细胞癌(HCC)。HBV与HCV的感染、黄曲霉素B1的摄入、肝硬化、污染的水源、家族遗传、化学致癌物质都是诱发此癌症的危险因素，这些危险因素的作用通过最终沉默抑癌基因的表达和激活致癌基因的表达来影响肝癌的发生发展[25]。

miR-101-3p可通过与PYGB的3′UTR结合而在转录后抑制PYGB的表达，而PYGB的过表达抑制miR-101-3p对HCC细胞增殖，迁移和侵袭的调节作用。该结果表明，miR-101-3p/PYGB轴在肝癌中具有重要作用，而PYGB可以作为改善HCC患者预后的新型预后生物标志物和治疗靶点[26]。XIAO等[27]合成了新型的靶向HCC的阿霉素(DOX)递送系统，称为HCSP4-Lipo-DOX-miR101，可以引起抗DOX的HCC细胞死亡和生长抑制，其中HCSP4是一种12-aa肽，能与HCC细胞和组织结合，具有特异性和敏感性，基于miR-101对MDR相关基因的靶向作用，使HCSP4-Lipo-DOX-miR101可以作为有希望的新型靶向递送系统，以提高耐药肝细胞癌的治疗效率。肝癌干细胞(LCSC)是促进肿瘤复发和转移的细胞决定因素。进一步的研究表明，ANXA2是miR-101的新型靶标，ANXA2在加速细胞周期和增强LCSC的迁移和侵袭能力方面起着至关重要的作用。升高的ANXA2增强了细胞外信号调节激酶(ERK)的激活，该激酶调节SOX2和细胞周期相关的激酶，而且ERK磷酸化抑制了早期生长反应1(EGR1)的表达，后者又抑制了miR-101的转录。另外，在体内实验中，miR-101的过表达对LCSCs异种移植肿瘤的生长以及ANXA2敲低产生了有效的抑制作用。该研究结果表明，LCSC中存在一种新型的调控环miR-101/ANXA2/EGR1，可能成为肝癌的潜在治疗靶标[28]。

4.3 miR-101与胃癌

胃癌起源于胃黏膜上皮，是我国最常见的恶性肿瘤之一，遗传、环境、不同个体情况等因素在胃癌的发生发展中起着至关重要的作用，其癌变是一个多发展进程，涉及到各类基因之间的改变，改变形式也多种多样。目前，识别潜在靶点是胃癌治疗的关键[29]。

有研究[30]表明，胃癌组织中miR-24的表达上调，而miR-101的表达下调，miR-24和miR-101可能促进胃癌的发生、发展、浸润和转移。幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori，Hp)感染作为环境因素之一，其与胃癌发生、发展联系密切[31]。袁锡裕等[32]检测了72例胃癌患者(观察组)和70例慢性浅表性胃炎患者(对照组)的Hp感染情况及血清中miR-101、miR204的表达水平，发现观察组血清 miR-101、miR-204表达水平均明显低于对照组，2组Hp感染为阳性的患者血清 miR-101、miR-204表达水平均明显低于Hp感染为阴性的患者，且计算出血清miR-101诊断胃癌的敏感度和特异度分别为71.35%和84.61%。该研究结果表明，血清中miR-101、miR-204 的表达水平在Hp感染为阳性以及病情程度较为严重的胃癌患者中明显降低，其可作为胃癌诊断的新型标志物。编码E-钙黏着蛋白的CDH1基因是一种肿瘤抑制基因，在肠型胃癌(IGC)中经常发生变化。有研究者[33]发现，与正常对照相比，33位IGC患者中CDH1表达明显下调，此外，miR-101、miR-26b和miR-200c明显下调，且EZH2是miR-101和miR-26b的靶标，在IGC中显示出明显的上调。观察到EZH2过表达与CDH1，miR-101和miR-26b水平之间存在显着的负相关。

4.4 miR-101与结直肠癌

大肠癌(CRC)是全球第四大致死性恶性肿瘤，也是全球第二大与癌症相关的死亡率致死原因，其发病与生活方式、遗传、大肠腺瘤等因素关系密切。高通量测序的发展使得能够鉴定出多种用于诊断和治疗各种类型癌症的潜在生物标志物，尽管已证明miR-101是结直肠癌的潜在生物标志物，但其详细机制仍未明确，值得进一步研究[34]。

有研究[35]发现，miR-101在CRC组织和细胞中明显下调，且miR-101可通过直接结合到Ras相关蛋白Rap1b的3’UTR使Rap1b表达的下调来抑制CRC的进展，这可能是miR-101通过与Rap1b形成负反馈回路而参与CRC的抑制。另有研究[36]在观察39个人类CRC组织和CRC细胞系(HT29和SW620)中发现，zeste同源物2(EZH2)的增强子(组蛋白甲基转移酶)是miR-101的直接靶标，且EZH2的过表达可促进CRC细胞系迁移，这表明miR-101在CRC中起着抑癌作用，可能是CRC治疗的潜在治疗靶点。circVAPA被鉴定为潜在的功能性circRNA，可以促进CRC细胞增殖，迁移，侵袭并抑制细胞凋亡。有研究[37]采用荧光素酶报告基因测定证实了circVAPA和miR-101之间存在直接的相互作用，该研究表明，miR-101的上调可以逆转circVAPA过表达的促肿瘤作用，抑制CRC进展。

4.5 miR-101与胰腺癌

胰腺癌是一种恶性程度很高的消化道恶性肿瘤，是最具侵略性的恶性肿瘤之一，约90%为起源于腺管上皮的导管腺癌。大多数胰腺癌诊断明确时已属中晚期，5年生存率不到5%。最近对胰腺癌中miRNA表达谱的研究表明超过100种miRNA 异常表达[38]。

有研究[39-40]表明，厚朴酚在各种类型的癌症中均抑制癌细胞的侵袭和上皮-间质转化(EMT)，这表明厚朴酚可能是对抗包括胰腺癌在内的各种恶性肿瘤的有前途的活性化合物。WANG等[41]为了探索miR-101参与厚朴酚诱导的抗癌作用的机制，利用荧光素酶报告基因检测证明了Mcl-1是miR-101的靶基因，miR-101可下调Mcl-1的表达。进一步研究表明，厚朴酚抗癌作用是通过miR-101-Mcl-1轴实现的，且厚朴酚浓度依赖性抑制胰腺癌细胞的活力，可提高caspase-3活性和细胞凋亡率，诱导细胞周期停滞在G0/G1期，有效抑制胰腺癌中的细胞侵袭。胰腺导管腺癌(PDAC)被列为世界上第七大与癌症相关的死亡的主要原因，而吉西他滨敏感性在PDAC治疗中至关重要。ZHANG等[42]研究发现，SNHG14在胰腺导管腺癌(PDAC)组织中的表达明显高于正常组织，而miR-101在PDAC组织中显著下调，SNHG14与miR-101呈负相关。SNHG14基因敲低和miR-101模拟都导致吉西他滨耐药性(PDAC细胞活力的减弱和细胞凋亡率的提高)，以及自噬相关蛋白(如RAB5A和ATG4D)的减少。这些研究结果表明，SNHG14可以通过在吉西他滨治疗中潜在地诱导细胞自噬来促进PDAC细胞进程，而miR-101可以通过抑制PDAC细胞的自噬来逆转吉西他滨耐药。SNHG14/miR-101/自噬轴显示了其在PDAC细胞对吉西他滨耐药中的潜在作用。

4.6 miR-101与妇科恶性肿瘤

卵巢癌(OvCa)是女性生殖系统最常见的恶性疾病之一。有研究[43]证明，miR-101抑制SKOV-3卵巢癌细胞的增殖和侵袭能力。有研究者[44]构建出间充质卵巢癌的lncRNA(长非编码RNA)介导的竞争性内源性RNA(ceRNA)网络-PTAR，发现PTAR表达与间充质OvCa样品中ZEB1的表达水平呈正相关。同时，沉默miR-101促进了细胞迁移，而miR-101的过表达通过ZEB1的调节抑制了OvCa细胞系中的上皮间质转化(EMT)和细胞迁移。进一步分析表明，通过调节miR-101，PTAR表达的增强促进了EMT和转移。综上所述，该研究结果突显了PTAR-miR-101-ZEB1轴在OvCa中的作用，这为预防OvCa转移提供了新的策略。

子宫内膜癌是女性中最常见的癌症之一，占女性生殖系统所有恶性肿瘤的20%～30%。它主要发生在55～65岁左右的女性中，最近有年轻人感染的趋势[45]。异常的血管生成与包括子宫内膜癌在内的肿瘤进展和转移密切相关。有研究[46]通过检查了子宫内膜癌患者中miR-101的表达水平和参与血管生成的因子，发现miR-101水平显着降低，环氧合酶2(COX-2)显著升高，且miR-101抑制剂对肿瘤生长的影响被COX-2抑制剂所抑制，确定了miR-101可通过环氧合酶2(COX-2)调节肿瘤发生，表明调节miR-101和COX-2的水平或其活性可能是子宫内膜癌的潜在治疗策略。

宫颈癌是原发于子宫颈组织的恶性肿瘤，在女性恶性肿瘤中发病率位居第三位，死亡率位居第四位，严重威胁着女性的健康和生命[47]。有研究[48]发现，与癌旁组织相比，宫颈癌组织中miR-101表达明显降低，且JAK2表达升高。miR-101模拟物的转染可显着降低Caski细胞中JAK2和p-JAK2的表达，减少细胞增殖并增加细胞凋亡。这表明miR-101和JAK2之间存在针对性的调节关系，miR-101表达的降低和JAK2表达的升高在宫颈癌中起一定作用，而miR-101表达的升高则通过抑制JAK2的表达来抑制细胞的增殖并促进细胞凋亡。

4.7 miR-101与骨肉瘤

骨肉瘤(OS)是起源于间叶组织，以能产生骨样组织的梭形基质细胞为特征的骨骼系统原发性恶性肿瘤，约70%发病于膝关节周围的股骨下端和胫骨上端，是儿童和青少年最常见的原发恶性骨肿瘤[49]。骨肉瘤恶性程度高、破坏性强，早期便可发生侵袭与转移，其发病机制与遗传学密切相关，对放疗具有抵抗性，故而寻找特异性分子标志物与研发新的靶向药物对其诊疗意义重大[50]。

LIN等[51]在检测miR-101在骨肉瘤组织和细胞系中的表达时发现，miR-101在骨肉瘤标本和人骨肉瘤细胞株中的表达水平明显降低，miR-101的过表达显著抑制了骨肉瘤细胞的增殖和侵袭。该研究还应用萤光素酶报告基因分析法鉴定证实E盒结合锌指蛋白2(ZEB2)是miR-101的直接靶标，ZEB2的过表达可以挽救miR-101诱导的骨肉瘤细胞增殖和侵袭的抑制作用。该实验结果表明，miR-101在骨肉瘤中被下调，并具有通过直接靶向ZEB2抑制骨肉瘤细胞增殖和侵袭的能力，miR-101/ZEB2轴可能是未来骨肉瘤治疗的有前途的治疗策略。细胞外囊泡(EV)作为细胞间通信的新型介体，能够稳定转移治疗性miRNA，在癌症治疗的miRNA传递系统具有广阔的前景。另外，由于含miRNA的EV可分泌到循环中，因此血浆EV中包含的miRNA可能代表疾病的理想生物标记物。ZHANG等[52]通过慢病毒颗粒转导源自脂肪组织的间充质基质细胞(AD-MSC)来获得富含miR-101的EV，探讨通过EV传递miR-101对转移性骨肉瘤的体内治疗的潜力以及血浆中EV包裹的miR-101的潜在价值。该结果显示，miR-101是通过调节BCL6的表达来抑制骨肉瘤细胞的侵袭和转移。此外，骨肉瘤患者的血浆EV-miR-101水平低于健康对照者，而有转移的骨肉瘤患者的血浆EV-miR-101水平甚至低于无转移的骨肉瘤患者。AD-MSC衍生的富含miR-101的EV成为了转移性骨肉瘤的潜在创新疗法，也是骨肉瘤转移的有希望的循环生物标志物。lncRNA在骨肉瘤进展中起关键作用。据报道[53]，LncRNA DSCAM-AS1在多种癌症中起着肿瘤启动子的作用。但是，DSCAM-AS1在OS中的潜在机制仍然鲜为人知。有研究者[54]发现，DSCAM-AS1在OS组织和细胞中的表达明显上调，miR-101表达与DSCAM-AS1表达呈负相关。此外，DSCAM-AS1沉默抑制OS细胞的生存能力和侵袭，而DSCAM-AS1过表达促进细胞生存能力和侵袭。DSCAM-AS1通过直接相互作用抑制了miR-101的表达，促进了OS进程。另外，与高miR-101表达的患者相比，低miR-101表达的患者的总生存期更短。这些研究表明，通过miR-101，DSCAM-AS1可以加速OS细胞的进程，这可能为OS的治疗提供新的视野。

4.8 miR-101与其他癌症

乳腺癌是一种发生于乳腺组织中的恶性肿瘤，是女性最常见的恶性肿瘤之一。乳腺癌的病因目前尚不清楚，可能的因素有雌激素水平、生活方式与环境因素等[34]。有研究者[55]探讨了miR-101通过Nrf2信号通路对乳腺癌细胞增殖和凋亡的影响，发现miR-101模拟组Nrf2的mRNA和Nrf2的蛋白表达水平和明显低于对照组，而在miR-101抑制剂组中升高，表明miR-101可以显著降低Nrf2的核蛋白表达水平，从而抑制乳腺癌细胞的增殖。

膀胱癌是我国目前发病率最高的泌尿系统恶性肿瘤。CHEN[56]检测了122例膀胱癌患者和110名健康志愿者的血清miR-101水平，通过计算分析得到，与健康对照组相比，膀胱癌患者中miR-101的表达在统计学上被下调，且miR-101表达与膀胱癌的TNM分期、病理分级和淋巴结转移显著相关。有研究证实EZH2是miRNA-101的靶向目标，而Lnc00518通过与miRNA-101竞争性结合来上调EZH2，从而促进膀胱癌的增殖，侵袭和迁移潜能[57]。因此，miR-101有希望可以作为诊断膀胱癌的生物标志物。

淋巴瘤是一种异质性肿瘤性疾病，主要是淋巴细胞突变造成，累及机体的各部位，包括骨髓、脾、扁桃体及淋巴结等[58]。有学者[59]通过RT-Q-PCR和SP免疫组织化学方法检测淋巴瘤患者组织中miR-101和EZH2的表达，发现miR-101表达低，EZH2蛋白高表达，且miR-101低表达患者的总生存率显着低于高miR-101表达的患者，EZH2高表达患者的总生存率显着低于EZH2低表达患者，该结果提示miR-101可以通过靶向EZH2抑制淋巴瘤的细胞增殖并诱导细胞凋亡。

5 总结与展望

miRNA调控特定靶基因的表达，在细胞的增殖、凋亡和分化中发挥着重要作用，其失调与人类多种癌症的发展、转移及预后密切相关。上述多项研究试验表明，miR-101可作为一种抑癌基因参与多种恶性肿瘤的发生、发展、诊断治疗、药物耐药、复发监测及预后评估等。因此预测miR-101可以成为一种新的肿瘤标志物，可用于肿瘤的早期诊断、肿瘤分期分级与预后判断等，也可以成为肿瘤治疗的新靶点，具有较高的临床应用价值。然而，miR-101在不同的肿瘤中表达程度和调控作用不尽相同，因此进一步研究其在不同肿瘤细胞中的作用机制对miR-101成为恶性肿瘤治疗的新靶点具有重要意义。