microRNA和泌尿系常見腫瘤的探析

，， *

(1. 南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院泌尿外科,湖南 衡陽(yáng) 421001; 2.南華大學(xué)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室)

·文獻(xiàn)綜述·

microRNA和泌尿系常見腫瘤的探析

楊乾1，羅紅梅2，汪翼1*

(1. 南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院泌尿外科,湖南 衡陽(yáng) 421001; 2.南華大學(xué)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室)

microRNA，被稱作微小的RNA，于1993年被發(fā)現(xiàn)，為真核細(xì)胞中所固有的，長(zhǎng)度為18～25 nt。microRNA通過堿基配作用于靶基因，抑制靶基因的翻譯或降解，從而發(fā)揮對(duì)靶基因的調(diào)控作用。也可以通過抑制下游靶基因的表達(dá)發(fā)揮其生物學(xué)功能。miRNA可以調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡，參與細(xì)胞的自我更新和分化的過程，起抑癌基因或癌基因樣作用。本文就miRNAs的生物學(xué)特性、功能特性及其與泌尿系腫瘤的關(guān)系等做一簡(jiǎn)要綜述。

microRNA； 生物學(xué)特性； 功能特性； 泌尿系腫瘤

1 miRNAs的生物學(xué)特性

miRNAs是一類非編碼的RNAs，在人體功能的許多特征中發(fā)揮了重要作用，包括細(xì)胞的許多關(guān)鍵過程，如細(xì)胞增殖、凋亡和分化等[1]。miRNAs(18～25核苷酸)可以綁定目標(biāo)基因序列,并以特異性的方式誘使其轉(zhuǎn)錄下調(diào)。這種結(jié)合依賴于“種子序列(可能是miRNA的5′端)”。在每一個(gè)miRNA的5′端末端的6～8核苷酸序列是互補(bǔ)于靶mRNA的3′端的非編碼區(qū)(UTR)的位點(diǎn)(即靶點(diǎn))，但miRNAs與目標(biāo)基因之間的作用機(jī)理目前仍不太明確。

2 microRNA的生物學(xué)功能特性

隨著miRNA研究不斷深入，部分miRNA功能及與腫瘤的關(guān)系已得到證明，但大部分miRNA的生物學(xué)特性還需進(jìn)一步研究。研究表明，miRNA的功能與腫瘤細(xì)胞增殖和凋亡、腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，可作為一種抑癌基因和原癌基因參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展[2]。

2.1 miRNA作為原癌基因或抑癌基因調(diào)控腫瘤

2.1.1 miRNA作為原癌基因調(diào)控腫瘤 原癌基因是細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因，是維持機(jī)體正常生命活動(dòng)所必須的，在進(jìn)化上高度保守。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，miR-17～92家族具有致癌行為，在肺癌、癌乳腺癌、胰腺癌、結(jié)腸癌、B細(xì)胞淋巴瘤、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤以及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤等發(fā)揮作用[3-7]。研究表明，miR-21通過抑制基因PTEN以及RAS信號(hào)的負(fù)調(diào)控因子(包括Spry1,Spry2 Btg2)表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，從而調(diào)控腫瘤的進(jìn)程[8-9]。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-155在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用，尤其是適應(yīng)腫瘤微環(huán)境[10]。在鱗狀細(xì)胞癌和非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)，miR-155的高表達(dá)與患者生存率相關(guān)，而其表達(dá)上調(diào)的機(jī)制尚不清楚。Babar等[11]研究表明miR-155的高表達(dá)明顯降低輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，使用反義寡核苷酸抑制miR-155的高表達(dá)后，能明顯提高腫瘤細(xì)胞的放射敏感性。這些研究表明，miR-155不僅影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后，而且對(duì)放射治療和其他環(huán)境的損傷也有影響，如低氧的反應(yīng)。

2.1.2 miRNA作為抑癌基因調(diào)控腫瘤 抑癌基因也稱為抗癌基因。正常細(xì)胞中存在基因，在被激活情況下它們具有抑制細(xì)胞增殖作用。研究發(fā)現(xiàn)， let-7在正常肺組織中表達(dá)上調(diào)，而在肺癌組織和肺癌細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào)，與Ras蛋白的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[12]。表明let-7在肺癌的發(fā)展中起重要作用，它通過抑制原癌基因RAS而發(fā)揮抑癌基因的功能。MiR-34的家族包括miR-34a、miR-34b/c。研究發(fā)現(xiàn)，p53的活化可導(dǎo)致miR-34的過表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致E2F調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡及細(xì)胞周期阻滯。近來研究表明，miR-34的表達(dá)缺失不影響p53誘導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯或凋亡[13]。miR-34家族通過調(diào)控靶基因(CDC25A、CDK4、CDK6、c-MYC、MET)的表達(dá)來影響細(xì)胞周期，又可調(diào)控凋亡基因(BCL-2、N-MYC、GMNM、HDACI)來影響細(xì)胞凋亡，也可調(diào)控c-MYC、HDMX及SIR1的表達(dá)來誘導(dǎo)細(xì)胞的衰老，還可調(diào)控WNT、HMGA2、AXL、SNAIL1的表達(dá)來抑制癌細(xì)胞的遷移和侵襲，從而影響腫瘤的擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移[13，14-16]。因此，miR-34家族具有強(qiáng)大的多功能調(diào)控能力，在生物機(jī)理過程中的扮演著重要作用。

3 泌尿系腫瘤中的miRNAs 的表達(dá)

3.1與膀胱癌相關(guān)的miRNAs 越來越多的數(shù)據(jù)表明miRNA與人類癌癥之間的直接聯(lián)系，miRNA扮演一個(gè)控制致癌作用的角色，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的靶基因的表達(dá)來控制惡性腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡。Xu等[17]應(yīng)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)67對(duì)膀胱癌組織和10種膀胱癌細(xì)胞株進(jìn)行檢測(cè)后,發(fā)現(xiàn)miR-100下調(diào)最明顯。miR-100過度表達(dá)可以抑制細(xì)胞增殖和遷移, 阻滯細(xì)胞周期,誘導(dǎo)凋亡，從而抑制膀胱癌的發(fā)生。Majid等[18]研究發(fā)現(xiàn)miR-23b在膀胱癌中顯著下調(diào),促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的遷移和侵襲，miR-23b可誘導(dǎo)阻滯細(xì)胞周期G0/G1期，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲。 Wu等[19]研究發(fā)現(xiàn)mir-96表達(dá)下調(diào)能夠抑制膀胱癌細(xì)胞系的細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡，通過real-time PCR和Western blot試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CDKN1A為mir-96潛在的靶基因。

mir-96和mir-182、mir-183，屬于mir-183族[20]，共享相同的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)。相關(guān)研究顯示，mir-96在非小細(xì)胞肺癌、食道癌、乳腺癌、肝癌和前列腺癌中，分別通過抑制FOXO3、RECK、FOXO3a 和FOXO1的表達(dá)來發(fā)揮一個(gè)致癌的作用[21-25]。另一方面，也有相關(guān)研究表明，mir-96在一些癌癥中起抑制腫瘤作用。例如，mir-96在胰腺癌細(xì)胞中通過合成的miRNA前體直接把GTP酶KRAS致癌基因作為目標(biāo)，抑制蛋白激酶信號(hào)，引發(fā)細(xì)胞凋亡[26-27]。Liu等[28]研究發(fā)現(xiàn)上調(diào)mir-96可能增強(qiáng)BC(膀胱癌)細(xì)胞的細(xì)胞增殖、抑制BC(膀胱癌)細(xì)胞的凋亡，這表明mir-96可能有致癌作用。

3.2與前列腺癌相關(guān)的miRNAs 研究表明在前列腺癌中MicroRNA-497表達(dá)下調(diào)，功能像腫瘤抑制因子，mirna-497在人子宮頸癌傳代細(xì)胞中抑制ERK信號(hào)通路的3個(gè)蛋白成員水平RAF1, MEK1 和ERK1，另有研究表明，在結(jié)腸癌和宮頸癌中Mir-497還針對(duì)胰島素樣生長(zhǎng)因子1受體(IGF-1R)[29-31]。 caspase-3是半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶家族中的一員，在細(xì)胞凋亡階段起著重要作用，在LNCaP(前列腺淋巴結(jié)癌)和PC-3(前列腺癌)細(xì)胞系中caspase-3/7蛋白活性增加，表明mir - 497在前列腺癌中誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制細(xì)胞生長(zhǎng)并引起細(xì)胞周期G0 / G1期的阻滯[32]。另有研究表明在前列腺癌中miR-145表達(dá)下調(diào)，作為一種腫瘤抑制基因，起調(diào)節(jié)作用，防止腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，在細(xì)胞周期阻滯和凋亡方面，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，促進(jìn)mir - 145沉默各種靶基因，相關(guān)研究表明，在前列腺癌的發(fā)生與發(fā)展中，MiR-145可直接通過對(duì)SENP1信使RNA的3-UTR端，抑制SENP1表達(dá)，從而抑制細(xì)胞增殖，表明miR-145在抑制前列腺癌的發(fā)生上發(fā)揮了重要的作用[33]。Tong 等[34]研究發(fā)現(xiàn)MIR-181在前列腺癌細(xì)胞上表達(dá)上調(diào)，過度表達(dá)促進(jìn)前列腺淋巴結(jié)癌細(xì)胞增殖，此外，MIR-181過度表達(dá)通過調(diào)節(jié)DAX-1促進(jìn)前列腺淋巴結(jié)癌在裸鼠腫瘤的生長(zhǎng)。

3.3與腎細(xì)胞癌相關(guān)的miRNAs 相關(guān)研究表明在腎細(xì)胞癌中，miRNAs表達(dá)上調(diào)的有miR-210、-155、-21、-142-3p、-185、-34和-224，而miR-149、-200c和-141表達(dá)下調(diào)。CUI等[35]應(yīng)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)40對(duì)腎細(xì)胞癌和癌旁組織進(jìn)行檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，mir-99a在腎細(xì)胞癌中表達(dá)水平顯著降低，此外，mir-99a低表達(dá)與腎細(xì)胞癌患者的預(yù)后不良有關(guān)。近來研究證明mir-1285是腫瘤抑制因子，在腎細(xì)胞癌中，mir-1285能顯著抑制腫瘤細(xì)胞增殖，侵襲和轉(zhuǎn)移，Hikada等[36]研究表明TGM2是mir-1285靶基因之一，許多腫瘤TGM2的高表達(dá)可能與上皮細(xì)胞間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變(EMT)，耐藥，轉(zhuǎn)移有關(guān)。Teixeira等[37]研究表明，mir-221的表達(dá)水平與患者的總體生存率有關(guān)，mir-221的過度表達(dá)可導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移和患者總體生存率顯著降低，mir-221可作為腎癌進(jìn)展的潛在生物標(biāo)志物。

4 miRNA的展望

由于miRNAs在腫瘤細(xì)胞分化、增殖、細(xì)胞凋亡及腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，使人們?cè)谥委煇盒阅[瘤方面看到了希望。目前對(duì)miRNAs的研究已取得較大進(jìn)展，獲得不錯(cuò)的成果，它將成為腫瘤診斷及治療的一個(gè)新起點(diǎn)，備受廣大科研學(xué)者關(guān)注。未來miRNAs的研究主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①目前主要局限于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究方面，如何指導(dǎo)臨床診斷和治療，需要一個(gè)大的飛躍。②如何利用miRNAs的特性找出生物標(biāo)記物？在許多腫瘤中，有相應(yīng)的癌前病變，如膀胱黏膜白斑與膀胱癌，barrett食管與食管癌，慢性遷延性肝炎與肝癌等。如果能尋找出合適的生物標(biāo)記物用于癌前病變的診斷。將有利于腫瘤的早期診斷和治療，防止癌前病變進(jìn)一步發(fā)展為惡性腫瘤的可能。③開發(fā)miRNAs的基因治療藥物。開發(fā)高效藥物及便捷的給藥途徑，是廣大科研工作者面臨的難題。如果能從以上幾個(gè)方面去研究，將為腫瘤的診斷和治療提供一個(gè)全新的更有效的手段和策略。

[1] Bartel DP. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function[J]. Cell, 2004,116(2):281-297.

[2] Lu J,Getz q Miska EA,Alvarez-Saavedra E,et al.MicroRNA expression profiles classify human cancers[J].Nature,2005，35(7043):834-838.

[3] Conkrite K, Sundby M, Mukai S, et al. miR-17～92 cooperates with RB pathway mutations to promote retinoblastoma[J]. Genes Dev, 2011,25(16):1734-1745.

[4] Ernst A, Campos B, Meier J, et al. De-repression of CTGF via the miR-17-92 cluster upon differentiation of human glioblastoma spheroid cultures[J]. Oncogene, 2010,29(23):3411-3422.

[5] Hayashita Y, Osada H, Tatematsu Y, et al. A polycistronic microRNA cluster, miR-17-92, is overexpressed in human lung cancers and enhances cell proliferation[J]. Cancer Res, 2005,65(21):9628-9632.

[6] Kim K, Chadalapaka G, Lee SO, et al. Identification of oncogenic microRNA-17-92/ZBTB4/specificity protein axis in breast cancer[J]. Oncogene, 2012,31(8):1034-1044.

[7] Yu J, Ohuchida K, Mizumoto K, et al. MicroRNA miR-17-5p is overexpressed in pancreatic cancer, associated with a poor prognosis, and involved in cancer cell proliferation and invasion[J]. Cancer Biol Ther, 2010,10(8):748-757.

[8] Hatley ME, Patrick DM, Garcia MR, et al. Modulation of K-Ras-dependent lung tumorigenesis by MicroRNA-21[J]. Cancer Cell, 2010,18(3):282-293.

[9] Zhang JG, Wang JJ, Zhao F, et al. MicroRNA-21 (miR-21) represses tumor suppressor PTEN and promotes growth and invasion in non-small cell lung cancer (NSCLC)[J]. Clin Chim Acta, 2010,411(11-12):846-852.

[10] Volinia S, Calin GA, Liu CG, et al. A microRNA expression signature of human solid tumors defines cancer gene targets[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2006,103(7):2257-2261.

[11] Babar IA, Czochor J, Steinmetz A, et al. Inhibition of hypoxia-induced miR-155 radiosensitizes hypoxic lung cancer cells[J]. Cancer Biol Ther, 2011,12(10):908-914.

[12] Johnson SM, Grosshans H, Shingara J, et al. RAS is regulated by the let-7 microRNA family[J]. Cell, 2005,120(5):635-647.

[13] Kim NH, Kim HS, Li XY, et al. A p53/miRNA-34 axis regulates Snail1-dependent cancer cell epithelial-mesenchymal transition[J]. J Cell Biol, 2011,195(3):417-433.

[14] Lize M, Klimke A, Dobbelstein M. MicroRNA-449 in cell fate determination[J]. Cell Cycle, 2011,10(17):2874-2882.

[15] Mudduluru G, Ceppi P, Kumarswamy R, et al. Regulation of Axl receptor tyrosine kinase expression by miR-34a and miR-199a/b in solid cancer[J]. Oncogene, 2011,30(25):2888-2899.

[16] Muth M, Hussein K, Jacobi C, et al. Hypoxia-induced down-regulation of microRNA-449a/b impairs control over targeted SERPINE1 (PAI-1) mRNA - a mechanism involved in SERPINE1 (PAI-1) overexpression[J]. J Transl Med, 2011,9:24.

[17] Xu C,Zeng Q, Xu W, et al. miRNA-100 inhibits human bladder urothelial carcinogenesis by directly targeting mTOR[J]. Mol Cancer Ther,2013,12(2):207-219.

[18] Majid S,Dar AA， Saini S, et al. MicroRNA-23b functions as a tumor suppressor by regulating Zebl in bladder cancer[J]. Plos One,2013,8(7) : e67686.

[19] Wu Z, Liu K, Wang Y, et al. Upregulation of microRNA6 and its oncogenic functions by targeting CDKN1A in bladder cancer[J]. Cancer Cell Int, 2015, 15(1): 107.

[20] Jensen KP, Covault J, Conner TS, et al. A common polymorphism in serotonin receptor 1B mRNA moderates regulation by miR-96 and associates with aggressive human behaviors[J]. Mol Psychiatry, 2009,14(4):381-389.

[21] Li J, Li P, Chen T, et al. Expression of microRNA-96 and its potential functions by targeting FOXO3 in non-small cell lung cancer[J]. Tumour Biol, 2015,36(2):685-692.

[22] Saud SM, Li W, Morris NL, et al. Resveratrol prevents tumorigenesis in mouse model of Kras activated sporadic colorectal cancer by suppressing oncogenic Kras expression[J]. Carcinogenesis, 2014,35(12):2778-2786.

[23] Yu S, Lu Z, Liu C, et al. miRNA-96 suppresses KRAS and functions as a tumor suppressor gene in pancreatic cancer[J]. Cancer Res, 2010,70(14):6015-6025.

[24] Xia H, Chen S, Chen K, et al. MiR-96 promotes proliferation and chemo- or radioresistance by down-regulating RECK in esophageal cancer[J]. Bio Pharm, 2014,68(8):951-958.

[25] Zhang J, Kong X, Li J, et al. miR-96 promotes tumor proliferation and invasion by targeting RECK in breast cancer[J]. Oncol Rep, 2014,31(3):1357-1363.

[26] Feng J, Yu J, Pan X, et al. HERG1 functions as an oncogene in pancreatic cancer and is downregulated by miR-96[J]. Oncotarget, 2014,5(14):5832-5844..

[27] Guo H, Li Q, Li W, et al. MiR-96 downregulates RECK to promote growth and motility of non-small cell lung cancer cells[J]. Mol Cell Biochem, 2014,390(1-2):155-160.

[28] Liu Y, Han Y, Zhang H, et al. Synthetic miRNA-mowers targeting miR-183-96-182 cluster or miR-210 inhibit growth and migration and induce apoptosis in bladder cancer cells[J]. PLoS One, 2012,7(12):e52280.

[29] Watahiki A, Wang Y, Morris J, et al. MicroRNAs associated with metastatic prostate cancer[J]. PLoS One, 2011,6(9):e24950.

[30] Zheng D, Radziszewska A, Woo P. MicroRNA 497 modulates interleukin 1 signalling via the MAPK/ERK pathway[J]. FEBS Lett, 2012,586(23):4165-4172.

[31] Luo M, Shen D, Zhou X, et al. MicroRNA-497 is a potential prognostic marker in human cervical cancer and functions as a tumor suppressor by targeting the insulin-like growth factor 1 receptor[J]. Surgery, 2013,153(6):836-847.

[32] Wang L, Li B, Li L, et al. MicroRNA-497 suppresses proliferation and induces apoptosis in prostate cancer cells[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2013,14(6):3499-3502.

[33] Wang C, Tao W, Ni S, et al. Tumor-suppressive microRNA-145 induces growth arrest by targeting SENP1 in human prostate cancer cells[J]. Cancer Sci, 2015,106(4):375-382.

[34] Tong SJ, Liu J, Wang X, et al. microRNA-181 promotes prostate cancer cell proliferation by regulating DAX-1 expression[J]. Exp Ther Med, 2014,8(4):1296-1300.

[35] Cui L, Zhou H, Zhao H, et al. MicroRNA-99a induces G1-phase cell cycle arrest and suppresses tumorigenicity in renal cell carcinoma[J]. BMC Cancer, 2012,12:546.

[36] Hidaka H, Seki N, Yoshino H, et al. Tumor suppressive microRNA-1285 regulates novel molecular targets: aberrant expression and functional significance in renal cell carcinoma[J]. Oncotarget, 2012,3(1):44-57.

[37] Teixeira AL, Ferreira M, Silva J, et al. Higher circulating expression levels of miR-221 associated with poor overall survival in renal cell carcinoma patients[J]. Tumour Biol, 2014,35(5):4057-4066.

R73

A

10.15972/j.cnki.43-1509/r.2016.01.028

2015-10-11；

2015-12-10

湖南省自然科學(xué)基金(13JJ3080).

*通訊作者，E-mail：wangwang0906@163.com.

朱雯霞)