miRNA與腫瘤的研究進(jìn)展

張 義，李 龍

(長(zhǎng)江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北荊州434020)

岳 信，田 夫

(長(zhǎng)江大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 荊州市第一人民醫(yī)院胃腸外科，湖北荊州434000)

miRNA也即是微小RNA，大多存在于真核生物中，長(zhǎng)度多為22-25［1］個(gè)核苷酸序列。因miRNA在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中表達(dá)紊亂而被廣泛關(guān)注。近十幾年來(lái)，腫瘤死亡率在我國(guó)不斷上升，進(jìn)入21世紀(jì)因腫瘤而死亡人數(shù)已達(dá)150萬(wàn)。隨著研究的深入，miRNA與腫瘤的關(guān)系越來(lái)越緊密，miRNA對(duì)腫瘤的早診、治療、耐藥、預(yù)后等起著重要作用［2］。

1 miRNA的發(fā)現(xiàn)及其生物合成

1.1 miRNA的發(fā)現(xiàn)

miRNA是一類非編碼的單鏈小RNA分子，呈高度保守性，時(shí)序表達(dá)的特異性，以及組織表達(dá)的特異性。最早發(fā)現(xiàn)的miRNA是miR-Lin4，是在研究秀麗隱桿線蟲(chóng)發(fā)育存在缺陷時(shí)意外發(fā)現(xiàn)的［3］。之后專家學(xué)者開(kāi)始了對(duì)miRNA的更進(jìn)一步探索，至今已經(jīng)有1000種左右的miRNA陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)。

1.2 miRNA合成參與的酶

miRNA在真核生物體內(nèi)的合成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要多種酶的參與。第一個(gè)重要的酶是聚合酶III，它作用于編碼miRNA的基因轉(zhuǎn)錄生成初始miRNA，初始RNA長(zhǎng)度幾百至幾千不等;第二個(gè)重要的酶是Drosha，它將初級(jí)miRNA切割成pre-miRNA，其具有發(fā)卡結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度約為70個(gè)核苷酸序列。此前的生化反應(yīng)均在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，生成的pre-miRNA通過(guò)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)至胞漿;第三個(gè)重要的酶是Dicer，它可以把pre-miRNA切割成為雙鏈miRNA［4］;第四個(gè)重要的酶是解旋酶，它作用于雙鏈miRNA，miRNA與其互補(bǔ)鏈分離形成miRNA，其長(zhǎng)度不發(fā)生變化。miRNA與效應(yīng)復(fù)合物結(jié)合，可以作用于特定靶點(diǎn)mRNA，抑制其表達(dá)［5-6］。miRNA互補(bǔ)鏈因熱力學(xué)特異性不能與效應(yīng)復(fù)合物結(jié)合無(wú)生物活性最后被降解［7-8］。

2 miRNA的基因結(jié)構(gòu)、生物特性及其作用機(jī)制

2.1 miRNA是指長(zhǎng)度約20nt的非編碼內(nèi)源性單鏈RNA分子

在大多數(shù)哺乳動(dòng)物中，70%以上的miRNA位于已定位的轉(zhuǎn)錄RNA:一類位于非編碼轉(zhuǎn)錄區(qū)的內(nèi)含子，如miR-15a-16-1簇;一類如miR-21簇［9］是定位于轉(zhuǎn)錄區(qū)的外含子，另外還有一些基因與內(nèi)含子或外顯子重疊。

2.2 miRNA廣泛存在于哺乳動(dòng)物中

miRNA在不同的物種之間具有高度的保守性，同時(shí)在相同物種也具有特異性。Neilson等［10］證實(shí)同一個(gè)體組織的不同階段miRNA表達(dá)水平存在差異性。

2.3 miRNA的作用機(jī)理

miRNA主要通過(guò)兩種作用機(jī)制來(lái)調(diào)控靶mRNA的表達(dá)水平。關(guān)鍵因素是miRNA與靶基因集合區(qū)域的互補(bǔ)程度。當(dāng)miRNA與靶基因結(jié)合程度高生成miRISC，誘導(dǎo)靶基因的降解;當(dāng)miRNA與靶基因只有部分互補(bǔ)，靶mRNA不能被降解，但其翻譯被抑制。

3 RNA編輯對(duì)miRNA的調(diào)節(jié)

A-to-I編輯是RNA編輯的主要形式。A-to-I主要是由腺苷脫氨酶 (adenosinedeaminases acting on RNA，ADAR)介導(dǎo)的作用于RNA和蛋白質(zhì)從而改變其編碼序列。Pre-miRNA因具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)從而被ADAR當(dāng)作靶標(biāo)。Matthew等［11］通過(guò)對(duì)99個(gè)miRNA轉(zhuǎn)錄物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)至少6%轉(zhuǎn)錄物在同一組織中經(jīng)歷了A-to-I編輯。A-to-I編輯除了通過(guò)改變蛋白質(zhì)編碼間接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，而且對(duì)轉(zhuǎn)錄物可以通過(guò)編輯來(lái)直接調(diào)節(jié)。RNA編碼不僅能把控miRNA的生物合成而且調(diào)控miRNA的多樣性及其對(duì)靶miRNA結(jié)合部位的特異性。Kawahara等［12］證實(shí)通過(guò)對(duì)miR-376的A-to-I編輯，可以介導(dǎo)其作用于不同的靶基因，使其靶點(diǎn)多樣性。

4 miRNA表達(dá)的變化與腫瘤的關(guān)系

研究證明miRNA在正常組織與腫瘤組織中的表達(dá)存在差異性［13］。一方面miRNA特異性與抑癌基因轉(zhuǎn)錄mRNA結(jié)合，抑癌基因的功能受到抑制，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生，故miRNA起到癌基因的作用;另一方面miRNA特異性與癌基因轉(zhuǎn)錄mRNA結(jié)合，抑制癌基因的表達(dá)使腫瘤的發(fā)生得到有效的控制，故miRNA可起到抑癌基因的作用。許多常見(jiàn)的腫瘤 (如肺癌、乳腺癌、鼻咽癌、直腸癌，結(jié)腸癌等)存在miRNA的表達(dá)異常。

4.1 miRNA與肺癌的關(guān)系

曾婷［14］等分析miRNA-34a、c-mycmRNA在56例診斷為原發(fā)性非小細(xì)胞肺癌 (鱗癌38例，腺癌18例)肺癌組織和癌旁組織的miR-34a的表達(dá)量分別為 (1.18±0.25)、(1.67±0.31)。肺癌組織和癌旁組織的c-myc mRNA表達(dá)量分別是 (0.39±0.12)、(0.16±0.09)。可見(jiàn)非小細(xì)胞肺癌組織miR-34a的相對(duì)表達(dá)量低于癌旁組織，而c-myc mRNA顯示則相反，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＜0.05)，miR34-a與cmyc mRNA表達(dá)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著miRNA34-a表達(dá)量的增加c-myc mRNA表達(dá)水平下降 (r=-0.80，P＜0.05)。本次研究說(shuō)明一是癌組織miR-34a的表達(dá)水平低于癌旁組織，二是癌組織c-myc mRNA水平高于癌旁組織;兩者之間的關(guān)系正好相反，可能證實(shí)了miR-34a的靶向基因是c-myc mRNA。

4.2 miRNA與乳腺癌的關(guān)系

黃秀芳等［15］對(duì)8例乳腺癌組織標(biāo)本進(jìn)行研究，病理診斷都是乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌，將癌組織與癌旁組織關(guān)于miRNA表達(dá)差異進(jìn)行對(duì)比。將組織通過(guò)Trizol進(jìn)行RNA抽提，采用miRNA芯片雜交，及實(shí)時(shí)定量RT-PCR。通過(guò)兩種實(shí)驗(yàn)，將癌組織與癌旁組織進(jìn)行對(duì)比均發(fā)現(xiàn):有miR-365等9個(gè)表達(dá)上調(diào)，有miR-31等7個(gè)表達(dá)下調(diào)。上訴實(shí)驗(yàn)說(shuō)明此16種miRNA的表達(dá)水平的異常與乳腺癌發(fā)生密切相關(guān)。

4.3 miRNA與鼻咽癌的關(guān)系

H-C chen［16］等采集13份NPC活檢組織以及9份正常鼻咽組織，行基因芯片技術(shù)進(jìn)行分析共有35個(gè)miRNA表達(dá)水平異常。miR-155等表達(dá)水平上調(diào)，miR-145等表達(dá)水平下調(diào)。Li等［17］將采集8個(gè)鼻咽癌組織和4個(gè)正常鼻咽組織進(jìn)行對(duì)比分析研究，發(fā)現(xiàn)在鼻咽癌組織中miR-18a過(guò)表達(dá)，33個(gè)miRNA表達(dá)下調(diào)，如:miR-34b、miR-34c、miR-10b等。可見(jiàn)miRNA與鼻咽癌的關(guān)系密切。

4.4 miRNA與食管癌的關(guān)系

Mathe［18］等對(duì)收集的170例食管癌組織進(jìn)行病理分析:腺癌有70例，其他100例為鱗狀細(xì)胞癌。提取總RNA，進(jìn)一步分離提純miRNA，行芯片分析。均與各自癌旁正常組織做對(duì)照，食管鱗癌中，miR-21、miR-194表達(dá)水平顯著上調(diào);食管腺癌中，miR-21表達(dá)水平明顯上調(diào)。設(shè)計(jì)miR-194引物，行qRT-PCR，將食管鱗癌與腺癌兩種miRNA表達(dá)水平作比較。miR-194在鱗癌中均比腺癌表達(dá)量高，其表達(dá)量前后兩種病理分型之比為4.59。此上研究說(shuō)明食管癌的發(fā)生與miRNA有一定關(guān)聯(lián)。

4.5 miRNA與結(jié)腸癌的關(guān)系

于振濤［19］等對(duì)15例結(jié)腸癌研究，依據(jù) Trizol提取總RNA。首先采用隨機(jī)選取了部分miRNA進(jìn)行RT-PCR，擴(kuò)增循環(huán)分別是40個(gè)和28個(gè)，PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳后EB染色，紫外下觀察并拍照得出40個(gè)循環(huán)時(shí)正常組織和結(jié)腸癌組織中各個(gè)miRNA的PCR均達(dá)到平臺(tái)期。然后用同樣的實(shí)驗(yàn)方法探知在遠(yuǎn)端正常結(jié)腸組織和結(jié)腸癌組織中表達(dá)的miRNA共有132種。此外miR-20與miR-141呈上升趨勢(shì)，miR-145和miR-195呈下降趨勢(shì)。采用成熟miRNA定量PCR得出結(jié)腸癌組織中的量與遠(yuǎn)端正常結(jié)腸種的量之比大于1.5的miRNA有48種。此上研究證明結(jié)腸癌的發(fā)生與miRNA的表達(dá)異常有重要聯(lián)系。

5 miRNA關(guān)于對(duì)腫瘤的治療

miRNA特異性與癌基因靶點(diǎn)結(jié)合，可以抑制癌基因的表達(dá)水平，進(jìn)一步起到抑制腫瘤的生長(zhǎng)。目前基因治療還沒(méi)有研究非常成功，但隨著miRNA的研究深入，可能為基因治療取得突破性進(jìn)展。Liu等［20］發(fā)現(xiàn)，小牛血清培養(yǎng)Y-90、A549、SPC-A1肺癌細(xì)胞株，將各細(xì)胞株轉(zhuǎn)染表達(dá)miR-126病毒，使miR-126在細(xì)胞株內(nèi)過(guò)表達(dá)。miR-126通過(guò)靶向VEGF使各細(xì)胞株增殖分裂受抑制，鏡檢顯示均停留在G1期。將裸鼠接種A549癌細(xì)胞株，使miR-126過(guò)表達(dá)，體重較未轉(zhuǎn)染細(xì)胞株裸鼠下降22.4%。

隨著對(duì)miRNA研究的不斷深入，在腫瘤與miRNA的相關(guān)進(jìn)展已取得豐碩的成果。miRNA的表達(dá)特異性為腫瘤的診斷及預(yù)后的評(píng)估提供了一個(gè)新的研究方向。目前對(duì)于miRNA在腫瘤方面的進(jìn)展僅僅停留在研究發(fā)現(xiàn)其表達(dá)水平的異常，而關(guān)于miRNA的表達(dá)調(diào)控，它與轉(zhuǎn)錄靶mRNA及其作用靶點(diǎn)的特異性對(duì)應(yīng)關(guān)系上尚未取得突破，隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們將對(duì)其進(jìn)行不斷的挖掘和探索，以腫瘤相關(guān)的miRNA為靶點(diǎn)的生物靶向治療會(huì)成為腫瘤治療的新熱點(diǎn)。miRNA研究具有廣闊的前景及應(yīng)用價(jià)值，它必將成為腫瘤診療的一把新的利器。

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