MicroRNA在胃癌發(fā)生與治療的研究進(jìn)展

劉圣活 龍周 吳東海 黃迪南

(1.廣東省深圳市第九人民醫(yī)院 廣東 深圳 518116; 2.廣東省醫(yī)學(xué)院病理教研室 廣東 湛江 524000)

胃癌與其他系統(tǒng)腫瘤一樣,是由一類復(fù)雜的基因表達(dá)異常性疾病,其中包括編碼及非編碼基因的結(jié)構(gòu)和表達(dá)的異常。在過去幾十年里,人們普遍認(rèn)為編碼蛋白表達(dá)的癌基因或抑癌基因的異常表達(dá)是胃癌發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而,過去的幾年里隨著數(shù)千種非編碼RNA(ncRNA)的相繼發(fā)現(xiàn),以及部分非編碼RNA在表達(dá)調(diào)控中所扮演的重要角色相繼被揭開,人們開始意識(shí)到胃癌發(fā)生的機(jī)制遠(yuǎn)比我們當(dāng)初想象的復(fù)雜[1]。

MicroRNA簡(jiǎn)稱miRNA,通常長(zhǎng)度為21～25個(gè)核苷酸,是一類重要高度保守的非編碼的小分子單鏈RNA,具有調(diào)節(jié)基因表達(dá)活性的功能[2],其通過和靶基因mRNA堿基配對(duì)引導(dǎo)沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex,RISC)降解mRNA或阻礙其翻譯,在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)空靶基因的表達(dá)[3]。miRNA廣泛存在于真核生物體內(nèi),參與動(dòng)植物的組織器官發(fā)育、細(xì)胞增殖、分化和凋亡、脂肪代謝、激素的分泌等各種過程,并廣泛參與腫瘤的發(fā)病機(jī)制。本文綜述其在胃癌中發(fā)病機(jī)制與治療研究進(jìn)展。

1 miRNA結(jié)構(gòu)與功能

在生物體細(xì)胞內(nèi)不僅含有mRNA,還含有大量非編碼RNA,它們雖不編碼蛋白質(zhì),但廣泛參與基因的表達(dá)調(diào)控,其中miRNA就是一種具有重要功能非編碼RNA。第1個(gè)被確認(rèn)miRNA是1993年Lee[4]等在線蟲中發(fā)現(xiàn)的Lin-4,并通過定點(diǎn)突變發(fā)現(xiàn)Lin-4不編碼蛋白,而是編碼一種小分子RNA,其與靶標(biāo)基因Lin-4的mRNA的3`UTR特定區(qū)域結(jié)合來抑制Lin-4的翻譯。2000年Reinhart等[5]發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)類似的具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)功能的小分子RNALet-7,隨后Let-7的同源物在人類和果蠅中被發(fā)現(xiàn),其能與靶標(biāo)mRNA的3`UTR結(jié)合引起靶標(biāo)mRNA的翻譯抑制或降解[6],此后在南芥、小鼠與人類等各種生物及病毒中都相繼有miRNA的報(bào)道達(dá)8000多種,包括人類700余種miRNAs,它們調(diào)節(jié)著大量部分編碼蛋白基因和一部分非編碼基因。

miRNA的加工成熟過程分為兩步:pri-miRNA在核內(nèi)被Drosha酶加工成具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的前體[7]即pri-miRNA。primiRNA轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)后在Dicer酶的作用下被加工為21～25nt的成熟miRNA[8],能夠和互補(bǔ)或部分互補(bǔ)的靶mRNA的3`未端非翻譯區(qū)結(jié)合,使mRNA降解或介導(dǎo)其翻譯抑制。其表達(dá)具有組織和時(shí)期特異性,而且其中一些基因在進(jìn)化上有很高的保守性。Lira等[9]研究發(fā)現(xiàn)通過導(dǎo)入某些miRNA能夠?qū)е律习賯€(gè)基因mRNA水平的下調(diào),證明了一個(gè)miRNA可以調(diào)控多個(gè)靶基因。另一些則是多個(gè)miRNA作用于一個(gè)靶基因上。miRNA通過與靶標(biāo)基因的mRNA配對(duì)來調(diào)節(jié)靶標(biāo)基因的翻譯或者mRNA的穩(wěn)定性,通過基因組學(xué)和蛋白組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),單個(gè)miRNA可以直接調(diào)節(jié)上百個(gè)基因的翻譯并間接影響上千個(gè)基因表達(dá)[10]。

miRNA通過與沉默復(fù)合體(RISC)相結(jié)合,通過互補(bǔ)或不完全互補(bǔ)的方式識(shí)別并結(jié)合靶基因,使靶基因mRNA裂解或抑制其蛋白翻譯,因而在轉(zhuǎn)錄后水平影響基因和/或蛋白的表達(dá)。這種調(diào)節(jié)既可以通過一個(gè)miRNA調(diào)控多個(gè)基因的表達(dá),也可以通過幾個(gè)miRNA的組合來精細(xì)調(diào)控某個(gè)基因的表達(dá)。由于這些被調(diào)控的基因和蛋白在生物生命活動(dòng)中功能各異,因此miRNA通過機(jī)體內(nèi)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控體系,對(duì)生物體的發(fā)育、分化、增殖、凋亡、免疫調(diào)控等生理活動(dòng)以及惡性腫瘤等疾病的發(fā)生進(jìn)行精確調(diào)控。例如miR-15和miR-16在調(diào)控抗凋亡基因B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2水平上起重要作用[11]。

近年來有學(xué)者提出miRNA與靶mRNA之間存在“調(diào)節(jié)靶標(biāo)“的關(guān)系,認(rèn)為miRNA將靶基因的水平調(diào)整到了最佳水平,且由于miRNA的保守性,因此提出在人類也存在這種關(guān)聯(lián)。如在果蠅中保守的miR-8發(fā)生突變則會(huì)使其靶基因atrophin活性有所增加。然而miR-8表達(dá)細(xì)胞中atrophin水平降低到miR-8調(diào)控水平以下也是有害的。隨著對(duì)miRNA調(diào)控基因表達(dá)研究的逐漸深入,將有助于人們理解高等真核生物基因組的復(fù)雜性和復(fù)雜的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

2 miRNA與胃癌的發(fā)生

胃癌是消化系統(tǒng)腫瘤中發(fā)病率和惡性程度均高的腫瘤,其總體治愈率近十年來未得到顯著提高,而腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)理仍不十分清楚。近來大量研究表明,胃癌是一種多基因疾病,其發(fā)展是一個(gè)多步驟過程,是多種相關(guān)基因失活導(dǎo)致的結(jié)果[12]。miRNA可以作為癌基因和/或抑癌基因發(fā)揮促癌和/或抑癌作用。研究者將腫瘤中某些過表達(dá)miRNA稱作癌miRNA。Chan等[13]用定量PCR對(duì)37例胃癌病人的腫瘤組織和相應(yīng)正常組織的miR-21表達(dá)水平進(jìn)行測(cè)定,并對(duì)miR-21的臨床關(guān)聯(lián)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):miR-21在92%(34/37)的胃癌樣本中過表達(dá)。盡管如此,過表達(dá)的miR-21其表達(dá)水平與病人預(yù)后并沒有線形關(guān)系,即兩個(gè)均有miR-21表達(dá)增高的胃癌病人,miR-21水平越高并不代表預(yù)后就越差,因此miR-21可以作為胃癌診斷的一個(gè)有效標(biāo)志物,但對(duì)判斷胃癌病人的臨床預(yù)后意義不大。Lu等[14]也發(fā)現(xiàn)miR-21具有原癌基因的作用。Zhang等[15]建立一種精確、快速的莖環(huán)狀反轉(zhuǎn)錄實(shí)時(shí)PCR方法來對(duì)胃癌中人類Let-7a miRNA進(jìn)行定量,結(jié)果顯示胃癌組織中的表達(dá)水平顯著比正常組織低,提示Let-7a miRNA在胃癌的發(fā)展中起重要作用。Petrocca等[16]發(fā)現(xiàn)miR-106b-25可以抑制抑癌基因p21等的表達(dá),并發(fā)現(xiàn)E2F1可以啟動(dòng)miR-106b-25的轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-beta在正常組織中可以抑制腫瘤的生成,但在腫瘤中卻會(huì)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng),其機(jī)制一直不清楚,在人類胃癌中上調(diào)的miR-106b-25亞群直接影響TGF-beta信號(hào)通路的作用,使其由抑癌因子向促癌因子轉(zhuǎn)化,抑制miR-106b-25的表達(dá)可明顯消除腫瘤細(xì)胞對(duì)TGF-beta的抵抗。同時(shí)miR-106b和miR-932調(diào)控E2F1的表達(dá),從而建立一個(gè)miRNA定向的負(fù)反饋圈。此外,這些miRNA的上調(diào)損害TGF-beta腫瘤抑制回路,干擾CD-KNIA和BCL2L11的表達(dá)。這些發(fā)現(xiàn)表明miR-106b-25亞群參與E2F1的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié),且可能在胃癌TGF-beta抵抗的發(fā)生中起重要作用。

3 miRNA與胃癌的治療

從目前的研究現(xiàn)狀可以看出,由于miRNA在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用,可以直接調(diào)控細(xì)胞的分化和凋亡影響腫瘤的發(fā)生,也可以通過作用與癌基因或抑癌基因間接影響腫瘤的發(fā)展,因此miRNA在腫瘤中表達(dá)譜的改變可作為生物學(xué)標(biāo)記用于甄別診斷,并且miRNA作為生物學(xué)治療靶標(biāo)已經(jīng)取得實(shí)驗(yàn)性進(jìn)展。Li等[17]用基于鼠類miR-155序列的人造miRNA(PCMV-PRL3 miRNA)有效地使靶基因PRL3在SGC7901胃癌細(xì)胞中的表達(dá)從mRNA和蛋白水平產(chǎn)生沉默。此后的體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),PCMV-PRL3 miRNA能顯著減少SGC7901細(xì)胞的侵襲和遷移。在體內(nèi)試驗(yàn),降低PRL3能有效抑制裸鼠胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移,明顯改善預(yù)后。Motoyama等[18]用實(shí)時(shí)定量反轉(zhuǎn)錄PCR分析110個(gè)不同臨床病理特征胃癌病人的高遷移率組A2(HMGA2)的表達(dá),并且研究了胃癌中HMGA2的表達(dá)與Let-7miRNA家族表達(dá)的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)HMGA2在胃癌的高表達(dá)與侵襲性有關(guān),而且是一個(gè)獨(dú)立的預(yù)后因子,因此HMGA2可能是胃癌治療的一個(gè)潛在的靶點(diǎn)。miRNA的發(fā)現(xiàn),是RNA研究領(lǐng)域的重要突破,使人們認(rèn)識(shí)到生物基因和基因表達(dá)的本質(zhì)。雖然在各個(gè)物種中發(fā)現(xiàn)了許多miRNA,但對(duì)胃癌中miRNA的研究尚不是很多,能給出直接證據(jù)證明miRNA的靶點(diǎn)及其功能、作用機(jī)制的miRNA則更少。胃癌中miRNA的篩選及其靶點(diǎn)的鑒定將提高人們對(duì)胃癌的發(fā)生、發(fā)展、診斷、預(yù)后,對(duì)它們?cè)谖赴┛拱┧幬锆煼ㄖ械淖饔眠M(jìn)行研究將會(huì)很有前途,以miRNA為靶點(diǎn)或者以miRNA為手段的胃癌治療,必將成為抗腫瘤治療策略中的新亮點(diǎn)。

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