MicroRNA在乳腺癌中的研究进展

尹贵彬，金春明，李亚南，宫方岩，张雯琼

(牡丹江医学院1.研究生处;2.附属红旗医院检验科，黑龙江 牡丹江 157011)

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一，全世界约有208万女性罹患乳腺癌[1]。我国最新的统计数据显示:乳腺癌在我国女性恶性肿瘤中发病率排名第一位，并且具有相当高的死亡率,早期乳腺癌患者的5年生存率为99%，显著高于晚期浸润性乳腺癌(IBC)患者[2]，因此早期诊断、早期治疗是提高乳腺癌生存率的关键。乳腺癌是一组异质性疾病,其发生发展是多重基因共同作用的结果，miRNA通过调节细胞的增殖、分化、凋亡和侵袭，参与到肿瘤的发生、发展和转移的过程中。miRNA又被称为基因表达的关键调节因子，miRNA能够在血液中稳定存在，易于检测和以微创方式获取，使其作为肿瘤标志物成为可能。因此，深入研究miRNA在乳腺癌中的作用机制，将为乳腺癌的早期诊断和疾病监测提供新的可能。

1 miRNA概述

高通量测序技术和计算平台的最新进展对于发现非编码RNA(ncRNA)及其分类至关重要。研究发现，在人类基因组转录后的RNA中，只有1%～2%的RNA编码蛋白质，其余未编码蛋白质的RNA被称为ncRNA，其在疾病的生物学过程中有着重要作用，如参与癌症的发生发展过程[3]。ncRNA根据核苷酸大小分为小RNA和长链非编码RNA(lncRNA)两类。小RNA由miRNA、小干扰RNA(siRNA)和小核仁RNA(snoRNA)等组成，长度小于200个核苷酸。miRNA是小非编码RNA，约22个核苷酸长度，通过与靶转录物的结合作为miRNA的应答元件的特定位点，从而产生对转录物的降解或翻译抑制来发挥它们的转录后调节作用[3]。各种研究已经证明，miRNA具有组织和细胞类型特异性表达，在肿瘤的发生过程中表现出肿瘤抑制或致癌效应。

2 miRNA与乳腺癌

Lu[4]等在miRNA谱分析的研究中首次检测出与乳腺癌相关的miRNA表达，随后更多学者进行了有关乳腺癌相关miRNA的研究。大量研究证实，miRNA在不同种类癌症组织中都有异常的表达变化。miRNA通过调节细胞的增殖、分化、凋亡和侵袭，参与肿瘤的发生发展和转移。

2.1 miRNA参与乳腺癌的发生发展乳腺癌干细胞受到miRNA的调控，多种miRNA参与调控乳腺癌干细胞(BCSCs)的自我更新和分化，进而影响乳腺癌的发生和发展。Shinomo等通过检测乳腺癌干细胞和非干细胞的miRNA表达谱，分析了460种miRNA，发现有37个miRNA表达异常，其中miR-199、miR-125b和miR-34b在乳腺癌干细胞中呈现低表达，miRNA-200c-141、miR-200b-200a-429和miR-183-96-182这三个集群呈现高表达状态[5]。FSTL1是一种蛋白质编码基因，与细胞信号通路调节和各种疾病进展有关，已被证明可以调节乳腺癌细胞的增殖。在最近的一项研究中，Cheng[6]等证实了FSTL1是miR-137的靶基因，且荧光素酶测定证明，miR-137能够降低FSTL1mRNA和蛋白质水平；同时首次确定了miR-137对FSTL1活性产生下调，从而抑制Wnt/β-catenin信号通路。另一项研究发现，miR-140-5p模拟试验抑制乳腺癌肿瘤干细胞(BCSCs)的增殖，miR-140-5p有着下调BCSCs的作用。此外，荧光素酶报告基因检测证明Wnt1是miR-140-5p的直接靶标，同时miR-140-5p模拟物可以下调MCF-7和MDA-MB-231细胞中的Wnt1mRNA和蛋白质水平[7]。在乳腺癌组织中，miR-204-5p与正常乳腺组织相比显著下调，其表达水平与乳腺癌存活率呈负相关。miR-204-5p的过度表达抑制了乳腺癌细胞的活性、增殖和迁移能力。PIK3CB是PI3K/Akt通路的主要调节因子，是miR-204-5p的直接靶标，PIK3CB的相关PI3K/Akt信号通路与miR-204-5p之间的关联在基底亚型乳腺癌中最为明显。研究结果表明，miR-204-5p在乳腺癌组织中高度下调，是一种抑制肿瘤的miRNA[8]。肿瘤起始细胞(TIC)是一类具有自我更新能力的肿瘤细胞，NOTCH信号传导能够驱动TIC集群的增殖。Guarnieri等鉴定了NOTCH调节和TIC诱导的新机制，证明了miR-106b-25簇通过直接抑制NEDD4L激活NOTCH1介导乳腺肿瘤的起始，表明miR106b-25/NEDD4L/NOTCH1轴在疾病中起关键作用[9]。

2.2 miRNA调节乳腺癌的侵袭转移远处侵袭和转移是恶性肿瘤重要的生物学特征，癌细胞转移是导致乳腺癌患者死亡的主要原因。乳腺癌转移是一个多步骤、多种机制参与调控的过程。miRNA参与乳腺癌细胞上皮间质化(EMT)及癌细胞转移的调控，这类miRNA被称为Metastamirs。它们通过靶向调控EMT相关基因，以及调控乳腺癌干细胞和乳腺癌细胞转移的级联通路，参与乳腺癌发展及恶化调控。Zhang[10]等发现，miR-138在原发性乳腺癌组织中下调，过表达的miR-138抑制乳腺癌细胞的转移，miR-138在乳腺癌中的表达降低与晚期患者预后不良相关。波形蛋白是一个miR-138的关键下游靶标，过表达的miR-138上调了E-钙粘蛋白表达和下调了波形蛋白的表达，表明miR-138能够抑制EMT。因此miR-138是乳腺癌中的肿瘤抑制基因，miR-138的过表达可以抑制EMT过程，从而减少肿瘤细胞的侵袭和迁移。近年来，多种miRNA被研究证实参与乳腺癌转移的调控。Zs[11]等的研究显示，BRMS1基因的外源过表达与更高量的内源miR-193b-3p表达相关，并且能够更有效地靶向mRNA的的3端非翻译区，它们的顺反子表达能够显著降低乳腺癌细胞侵袭能力，因此miR-193b-3p和BRMS1之间存在相加的抗转移作用。Knirsh[12]等通过对miR-10b在恶性乳腺癌中不同阶段表达的分析揭示了c-Jun基因和miR-10b表达之间的直接相关性：miR-10b在转移性乳腺癌细胞(MDA-MB-231)中的表达显著高于非转移细胞(MCF-7)，miR-10b通过RhoC和NF1上调c-Jun表达，因此miR-10b在转移性乳腺癌细胞中正向调节c-Jun的表达。LiP[13]等研究发现，miR-141在乳腺癌肿瘤组织中表达下调，其表达水平与肿瘤分期相关，miR-141在体外过表达试验能够抑制乳腺癌细胞增殖，迁移和侵袭。进一步研究发现，ANP32E是miR-141的直接靶标，ANP32E基因体外敲除试验能够抑制乳腺癌细胞增殖，迁移和侵袭。因此，ANP32E和miR-141可作为乳腺癌的诊断、监测和治疗的型靶点。MiR-106b和miR-93在乳腺癌起着致癌作用，而PTEN起着肿瘤抑制作用。LiN[14]等研究发现，PTEN基因是miR-106b和miR-93的直接靶标，过表达的miiR-106b和miR-93通过抑制PTEN活化PI3K/Akt途径，促进乳腺癌细胞的侵袭和转移。因此miRNA能够作为检测乳腺癌侵袭转移的生物标志物及潜在的治疗靶点。

2.3 miRNA在乳腺癌早期诊断的应用miRNA不仅在癌细胞内发挥调控作用，还广泛存在于肿瘤细胞微环境中。细胞分泌进入机体循环系统的miRNA统称为循环miRNA。乳腺癌患者和健康女性外周血循环miRNA分析表明，miRNA在癌症患者血液中有异常的分布和含量。循环miRNA研究的兴起，为癌症生物标志物的筛选以及早期诊断开启了一条新路径。Hesari[15]等对大于250例的健康志愿者和乳腺癌患者的血清中的miRNA进行对比，发现在乳腺癌患者中，miR-25和miR-133下调，miR-17上调，然后进行qRT-PCR验证，确定了三个miRNAs(miR-17、miR-25和miR-133)参与乳腺癌的进展。检测三种miRNA的表达水平可以区分乳腺癌患者和健康志愿者，因此miRNA可以作为早期的潜在生物标志物用来检测乳腺癌。安学风[16]等首先对正常乳腺、非典型增生、原位癌、浸润性乳腺癌这四个阶段的乳腺组织进行了miRNA测序，得到了目标miRNA-486-5p。随后对24例正常血清，72例乳腺癌患者血清进行RT-qPCR技术分析，发现miRNA-486-5P在乳腺癌组织和血清中随疾病发展呈下调状态，特别的是在早期乳腺癌患者血清中表达明显偏低。因此，miRNA-486-5p可以用来对早期乳腺癌进行诊断，具有较高的临床检测价值。前哨淋巴结活检(SLNB)是评估乳腺癌患者腋窝淋巴结(ALN)状态的金标准。Shiino[17]等使用两种miRNA(miR-629-3p和miR-4710)和三种临床病理因素(T分期、淋巴血管侵犯和超声检查结果)的组合，作为一种新型的微创生物标志物的诊断模型，对958份血清样品进行检测(921例原发性乳腺癌，37例良性乳腺疾病)，用于评估ALN状态，曲线下面积为0.86，因此在低侵入性术前检查ALN方面，血清miRNA检测可能优于前哨淋巴结活检。An[18]等研究表明，miR-24和miR-103a具有高灵敏度和特异性，与对照组相比，miR-24和miR-103a在良性增生性肿瘤患者血清中上调表达，在不典型增生(P<0.005)和早期乳腺癌患者(P<0.005)中下调表达，因此，这两种miRNA可能作为新的潜在诊断生物标志物区分不典型增生和早期乳腺癌与健康个体以及良性增生性肿瘤患者。

3 miRNA与其他肿瘤

miRNA在癌症进展中起着致癌或抑癌的关键作用。Yang L[19]等在研究中发现，miR-196a在人肝癌细胞中过表达，通过小鼠模型证明miR-196a的下调抑制人肝癌细胞在体内的侵袭和转移。进一步研究表明，FOXO1是miR-196a的直接靶标，抑制FOXO1能够促进人肝癌细胞生长。因此，通过下调miR-196a调节肝癌细胞生物学功能，抑制癌细胞的侵袭和转移，有利于未来人类肝癌的临床治疗。HUS等研究发现，miR-532在胃癌细胞和组织中过表达,Wnt/β-连环蛋白拮抗剂裸露角质层同源物1(NKD1)是miR-532的靶标。miR-532通过抑制NKD1和活化的Wnt/β-catenin途径促进胃癌细胞迁移和侵袭，因此，miR-532是胃癌潜在的治疗目标[20]。

4 展望及总结

单个miRNA分子可以调控几百甚至上千靶基因，每个基因的mRNA也可能被几十至上百个不同的miRNA分子调控，因此miRNA在乳腺癌的早期诊断及预后监测、甚至靶向治疗中有着很大的潜力。近年来大量研究报道表明，多种miRNA在不同亚型的乳腺癌组织和外周血中均有异常表达，是乳腺癌早期诊断和预后潜在的生物标志及治疗靶点。随着循环miRNA研究的兴起，为癌症生物标志物的筛选以及早期诊断开启了一条新路径。目前，miRNA在乳腺癌中的研究热点多集中在少数miRNA和miRNA集群。miRNA尚未被广泛用作生物标志物及肿瘤治疗，只有部分miRNA在乳腺癌中的作用得以验证，但大多数miRNA在乳腺癌中的功能还有待研究证实。探究miRNA与靶基因之间的调节网络，有助于进一步将miRNA作为乳腺癌早期诊断及侵袭转移的生物标志物。有望在不久的将来，miRNA作为乳腺癌的肿瘤标志物，用于乳腺癌的早期诊断、侵袭转移和预后监测。