microRNA 在预测乳腺癌耐药性中的意义

荆晓 田彩平

1. 甘肃省肿瘤医院，甘肃 兰州 730050；2. 甘肃省医学科学研究院，甘肃 兰州 730050

乳腺癌每年确诊病例超过100 万例，尽管早诊早治和新辅助化疗取得了一定进展，但发病率和死亡率仍然较高。乳腺癌是一种复杂的异质性疾病，其细胞起源、病因、疗效反应和临床预后都不相同［1］。临床主要根据乳腺癌的分型和分期制定治疗方案，主要的治疗方案包括化疗、内分泌治疗、选择性雌激素受体调节剂（selective eestrogen receptor modulators，SERMs）和靶向治疗。尽管不断优化的治疗方案提高了疗效，但一些乳腺癌患者在治疗过程中出现了不同程度的耐药性。产生耐药性的机制主要是细胞内的药物被转运体或者酶清除、DNA 修复途径、靶基因突变、抗凋亡以及microRNA 调控［2］。

microRNA 是一类具有调节基因功能的内源性微小非编码RNA（约18～25 个碱基）［3］。大多数microRNA基因首先由RNA 聚合酶Ⅱ（RNA polⅡ）相关的转录单元编码成前体microRNA（pri-miRNA），然后pri-miRNA被Drosha（双链RNA-特异性内切核糖核酸酶）和它的辅因子DGCR8 裂解成60～70 个碱基的具有发卡结构的前体microRNA（pre-miRNA）。在Ran-GTP 的协助下，pre-miRNA 由转运蛋白-5（exportin 5）从细胞核转运到细胞质，在细胞质中，pre-miRNA 被Dicer 加工成长度在22～25 个碱基左右的成熟microRNA。一经加工成熟，microRNA 便与Argonaute（Ago2）蛋白形成RNA 诱导的沉默复合体（RISC），在RISC 中，mRNA 3′端非翻译区（UTR）序列与microRNA 5′端2～8 个核苷酸的种子序列严格互补配对，并根据互补程度的不同指导RISC 降解或者阻遏靶mRNA 的翻译［4］。因此，mRNA 和microRNA 之间的平衡可以确保蛋白质的正确表达，当microRNA 表达异常时具有致癌作用［5］。

1 microRNA 在紫杉醇耐药性中的作用

紫杉醇是一类能与细胞微管蛋白结合的药物，具有抑制细胞微管解聚的作用，在细胞G1 期或M 期影响有丝分裂，还具有干扰细胞凋亡、血管生成、侵袭、产生细胞活力和金属蛋白酶等生物功能的作用。紫杉醇和多烯紫杉醇被认为是治疗转移性乳腺癌的主要药物，相比之下，紫杉醇毒性更低，耐受性更好，但患者经过治疗后也会复发。

在紫杉醇治疗乳腺癌产生耐药性的组织或细胞中，有些microRNAs 下调，有些过表达。例如肿瘤干细胞标志物Lin28 miRNA，其过表达与乳腺癌对紫杉醇的耐药性密切相关，在新辅助化疗或局部复发的转移性乳腺癌组织中Lin28 miRNA 显著过表达［6］。同样，在乳腺癌细胞中观察到Lin28 miRNA 的过表达诱导了p21 和Rb 的表达，抑制了let-7a miRNA 的表达。在紫杉醇耐药的乳腺癌细胞中，miR-125b、miR-221、miR-222 和miR-923 过表达，miR-125b 通过抑制Bak1 的表达而显著抑制紫杉醇诱导的细胞毒性和凋亡。miR-520h 的过表达与乳腺癌患者的不良预后及淋巴结转移有关， 由于DAPK2 通过调控caspase 依赖性凋亡从而消除miR-520h 引起的耐药性，表明miR-520h 是一个潜在的生物标志物［7］。miR-100通过靶向mTOR 抑制细胞增殖和生存，使乳腺癌细胞对紫杉醇敏感，进一步发现miR-100 在Luminal A型乳腺癌中下调，这与接受化疗的乳腺癌患者预后不良有关，因为Luminal A 型乳腺癌通常对激素治疗有反应，但对紫杉醇等化疗没有反应。在三阴性乳腺癌中，发现miR-101 在乳腺癌组织或细胞系中被显著下调，其异位过表达抑制了细胞的生长，从而抑制肿瘤的发生。

2 microRNA 在多烯紫杉醇药物耐药性中的作用

多烯紫杉醇是紫杉醇的类似物，它通过抑制微管解聚而抑制有丝分裂。在耐多烯紫杉醇的MDA-MB-231 和MCF-7 乳腺癌细胞系中发现，miR-3646 的上调与多烯紫杉醇耐药有关，其机理是通过抑制GSK-3β的表达激活了GSK-3β/β-catenin 信号通路，这个信号通路在细胞增殖、分化、肿瘤发生和化疗耐药性中起重要作用。在MCF-7 和MDA-MB-231 细胞系中发现，miRNA-452 的表达与APC4 呈负相关，miR-663 的过表达下调HSPG2 并诱导耐药性的发生，同时发现在耐药细胞中miR-663 基因组区域被低甲基化。此外，miR-34a 和miR-141 的过表达以及miR-7、miR-16、miR-30a、miR-125a-5p 和miR-126 的下调都与多烯紫杉醇的耐药性有关。这些microRNAs 的靶基因是BCL-2 和CCND1，在信号通路和药物诱导凋亡中具有重要作用［8］。

多烯紫杉醇联合阿霉素化疗是目前乳腺癌治疗常用的方法，尤其用于治疗复发性或转移性乳腺癌，然而仍有产生潜在耐药性的风险。在耐多烯紫杉醇联合阿霉素的乳腺癌细胞系miR-222 和miR-29a 中过表达，它们通过靶向PTEN 激活Akt/mTOR 通路抑制药物耐药性，增强敏感性。研究表明外泌体是不同肿瘤细胞群之间基因信息交换的载体，它们可以水平地将耐药性转移到靶细胞。从多烯紫杉醇耐药细胞的外泌体中发现丰富的miR -1246、miR -23a、miR -1469、miR -38、miR-1915 和let-7b［9］，由此可知，细胞不仅对特定药物产生耐药性，还可能通过外泌体获得耐药性。

3 microRNA 在芳香化酶抑制剂耐药性中的作用

在来曲唑耐药性的乳腺癌细胞中有33 个microRNAs异常表达，在阿那曲唑耐药的乳腺癌细胞中有18 个micro-RNAs 表达失调。由于Akt/mTOR 通路的激活，miR-125b 和miR-205 的过表达以及miR-424 的沉默使来曲唑和阿那曲唑对乳腺癌细胞系产生耐药性［10］。KEGG 通路分析预测表明，miR-125b 的失调能够激活PI3K/Akt/mTOR 信号通路，在首次接受内分泌治疗的ER 阳性乳腺癌患者中，miR-125b 的过表达与不良预后和复发有关，其表达水平的预后价值比传统生物标志物（ER、PR 和HER2）更高。结果表明miR-125b 有可能成为预后不良的生物标志物［11］。

4 microRNA 在SERMs 治疗中的作用

SERMs 是一组药物，它们以一种组织特异性的方式与ER 结合，通过抑制下游的信号通路来调控细胞增殖。在过去的30 年里，SERMs 一直是使用最多的治疗药物，由于这种药物被频繁使用，接受辅助治疗的患者中有大约40%出现复发，因此正在寻找对其产生耐药性的microRNAs 标志物。

通过筛选1105 例ER 阳性的原发性乳腺癌，发现有20 个microRNAs 异常表达（8 个下调，12 个过表达），其中miR-10a 和miR-126 与迁移、侵袭和转移有关，它们是它莫昔芬对乳腺癌疗效的潜在生物标志物。研究表明miR-342 在MCF-7 衍生的多个细胞系中表达下调，在恢复miR-342 表达后，细胞对它莫昔芬诱导的凋亡敏感，此时它莫昔芬显著抑制了细胞的生长，同时发现miR-342 在它莫昔芬难治性的乳腺癌中低表达，并与复发和转移有关，表明miR-342是乳腺癌治疗的潜在标志物［12］。

5 microRNA 在靶向治疗中的作用

HER2 是一种细胞表面受体酪氨酸激酶，在20%～30%的乳腺癌中过表达，它主要与不良预后有关，通常作为一种预后标志物。HER2 能够激活生长因子信号通路从而引起细胞增殖、存活和肿瘤发生。研究表明，HER2 的过表达通过激活PI3K 信号调控上皮间质转化（EMT），在HER2 阳性的乳腺癌患者中miR-21 过表达，miR-21 通过PI3K 的负调控因子PTEN 的表观遗传沉默发挥重要作用。因此，miR-21表达水平可能是筛选曲妥珠单抗化疗HER2 阳性乳腺癌患者的潜在生物标志物。也有研究表明，在HER2 过表达的乳腺癌MCF7 和SKRB3 细胞中，IGF1R 在曲妥珠单抗耐药过程中起着重要作用，IGF1R 是miR-375 的直接靶点，miR-375 的低表达与妥珠单抗的耐药有关，其机理是表观遗传机制（如DNA 甲基化和组蛋白去乙酰化）抑制miR-375 的表达，因此IGF1R 在抗曲妥珠单抗乳腺癌细胞中过表达，提示miR-375 对HER2 阳性乳腺癌具有治疗潜力［13］。

研究发现曲妥珠单抗联合拉帕替尼治疗引起miR-16 上调，miR-16 以CCNJ 和FUBP1 为靶点通过阻断细胞外PI3K/Akt 信号通路抑制乳腺癌细胞的增殖，因此，miR-16 具有抑制肿瘤的作用。另一项研究表明，在HER2 阳性乳腺癌中miR-630 显著降低，miR-630 对乳腺癌细胞系的抑制作用与细胞活力、迁移和侵袭能力的增强有关，并以IGF1R 为靶点引起拉帕替尼的耐药性，因此，miR-630 可作为诊断和预测拉帕替尼耐药性的生物标志物［14］。见表1。

表1 microRNA 作为潜在生物标志物预测乳腺癌耐药性的机制

6 展望

乳腺癌在治疗过程产生耐药性是一个全球性问题，因此，众多科学家努力寻找最佳治疗方案和潜在耐药性预测标志物，在这方面microRNA 起着重要作用，尤其miR-155、miR-222、miR-21 和miR-125b 在过表达时对多种治疗方案产生的耐药性进行预测调控。这些关键microRNAs 的靶基因和相关信号通路在肿瘤的发生发展中起着重要作用，这些靶点与肿瘤标志物的细胞生理密切相关。microRNA 的异常调控可以引起关键细胞的生理变化，尽管调控机理尚未阐明，但它们是进一步功能性研究和预测耐药性的主要靶点。这些研究对制定有效的乳腺癌诊疗方案提供理论指导，从而提高患者的生活质量和延长生存期。以期发现更有意义的microRNA 生物标志物预测乳腺癌耐药性。