miRNAs以非細胞自主機制參與腫瘤微環(huán)境調節(jié)的研究進展

郭金滿，譚超，胡火軍，譚園

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miRNAs以非細胞自主機制參與腫瘤微環(huán)境調節(jié)的研究進展

郭金滿，譚超△，胡火軍，譚園

摘要：腫瘤微環(huán)境是腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中所處的內環(huán)境,由多種細胞及細胞外基質組成，是腫瘤形成、轉移以及耐藥的關鍵因素。對腫瘤微環(huán)境的調控將成為治療腫瘤的靶點之一。MicroRNAs（miRNAs）是一類21～25個核苷酸的非編碼單鏈RNA，主要參與基因的表達調控。近年來，隨著非細胞自主抑癌機制的提出，使miRNAs對腫瘤微環(huán)境的調控受到了極大關注。本文主要闡述miRNAs通過非細胞自主機制對腫瘤微環(huán)境的影響，為對腫瘤微環(huán)境的深入研究以及腫瘤治療提供參考。

關鍵詞：微RNAs；腫瘤；微環(huán)境；非細胞自主性；基因表達調控；免疫,細胞；綜述

△通訊作者E-mail:yczxyytanchao@sina.com

隨著人們對腫瘤相關研究的深入，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞的靶向治療并不等同于腫瘤組織靶向治療，而癌癥的發(fā)生發(fā)展與腫瘤組織及腫瘤細胞和腫瘤微環(huán)境間的相互作用密切相關。已有研究證實腫瘤微環(huán)境對腫瘤形成、轉移以及耐藥的產生至關重要[1]。MicroRNAs（miRNAs）是一類長約21～25個核苷酸的非編碼RNA，主要參與基因的表達調控。既往研究大多集中于miRNAs異常表達對腫瘤細胞生物學行為的影響，隨著抑癌基因p53非細胞自主抑癌作用分子機制的提出，使miRNAs對腫瘤微環(huán)境的調控受到了極大關注[2]。本文擬通過闡述miRNAs經非細胞自主機制對腫瘤微環(huán)境發(fā)揮的調控作用，為腫瘤的治療提供參考和干預靶點。

1　腫瘤微環(huán)境及腫瘤組織中miRNAs的異常表達

腫瘤微環(huán)境主要由成纖維細胞、內皮細胞、免疫細胞、骨髓來源的間質干細胞、祖細胞等多種類型細胞以及周圍的細胞基質組成，具有高度異質性。這些細胞均由正常細胞轉化而來，對腫瘤形成起重要作用[3]。已經證實多種類型的實體瘤都伴隨著間質細胞浸潤、細胞外基質沉積形成粘連，且腫瘤細胞持續(xù)生長可導致間隙液體壓增加，繼而阻礙抗癌藥物的分布[4]。

miRNAs通常由基因間區(qū)或內含子區(qū)編碼，經RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ轉錄而來，大多數(shù)pri-microRNAs在細胞核內被Drosha/DGCR8以及RNaseⅢ剪切成發(fā)卡狀RNAs，釋放入胞漿后進一步被RNaseⅢ剪切成長約21～25個核苷酸的成熟miRNAs[5]。多種機制（如染色體缺失、突變，表觀遺傳沉默以及miRNAs原始轉錄體轉錄障礙等）可導致miRNAs的異常表達，此外miRNAs成熟過程中受損、RNA結合蛋白LIN28、KH-型剪接調控蛋白（KSRP）和p53也可調控miRNAs的表達[6-7]。

2　miRNAs通過非細胞自主機制調節(jié)腫瘤微環(huán)境

癌癥與基因的異常表達密切相關，腫瘤微環(huán)境中正常細胞的改變主要歸因于癌細胞網絡調控基因的功能障礙。例如KRAS基因突變可促使胰腺導管上皮細胞產生粒細胞、巨噬細胞集落成刺激因子，繼而增加髓系來源Gr1 +CD11b+免疫抑制細胞的聚集，抑制抗腫瘤免疫反應[8]。目前研究證實，miRNAs通過非細胞自主機制調控腫瘤微環(huán)境，主要包括對腫瘤血管生成、上皮間質轉化（EMT）及腫瘤微環(huán)境中免疫反應的調節(jié)[9]。

2.1miRNAs對腫瘤血管生成及EMT的調節(jié)腫瘤血管生成及EMT是腫瘤轉移過程中的重要步驟。其發(fā)生過程中存在一系列miRNAs的參與，包括miR-9、miR-126、miR-200、miR-103/107、miR-205、let-7等，目前對miR-9和miR-126的研究較多[10]。

2.1.1miR-9已有研究證實，miR-9可通過調控血管內皮生長因子(VEGF)-A來調節(jié)腫瘤血管生成[11]。miR-9可抑制上皮細胞鈣黏蛋白（E-cadherin）表達并增強乳腺癌細胞的增殖和遷移能力，下調的E-cadherin同時激活β-鏈蛋白（βcatenin）信號，進而上調VEGF-A表達并促進腫瘤血管生成[12]。

2.1.2miR-126研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌[13]、胃癌[14]和結腸癌[15]中存在miR-126表達下調。Tavazoie等[16]發(fā)現(xiàn)，miR-126可通過調控上皮細胞募集過程的多個基因，限制腫瘤細胞轉移。內源性miR-126過表達可抑制乳腺癌結腸轉移，沉默其表達后的轉移結節(jié)中的血管密集程度增加[17]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，miR- 126分別通過抑制c- mer酪氨酸激酶原癌基因（MERTK）、胰島素樣生長因子結合蛋白（IGFBP）2和一個調節(jié)基因PITPNC1，從而減少轉移細胞中MERTK受體及IGFBP2的分泌；隨后內皮細胞中下調的內源性miR-126通過增強IGFBP2/IGF1/IGF1R信號并降低GAS6/MERTK信號促進了內皮聚集[17]。包括MERTK、IGFBP2和PITPNC1在內的8個靶基因在乳腺原位癌中過表達，且與未轉移期較短有關，稱之為miR-126調節(jié)因子，它們將miR-126的抗腫瘤轉移活性和癌癥與內皮的相互作用聯(lián)系起來[17]。另有研究指出，pre-miR-126、miR-126以及miR126*可轉化產生miR-126-5p和miR-126-3p兩種成熟miRNA，兩者共同抑制基質細胞衍生因子（SDF）-1α、CXC趨化因子配體（CXCL）12以及CC趨化因子配體（CCL）2的表達，使得間充質干細胞和炎性單核細胞向腫瘤間質募集減弱并最終抑制乳腺癌細胞肺轉移，但目前這種抑制活性僅在腫瘤原發(fā)灶中被觀察到[18]。

2.1.3miR-29b Gata結合蛋白（GATA）3是維持乳腺導管上皮細胞生長及分化所必需的，乳腺導管癌中GATA3表達下調與預后差有關。最近研究表明，GATA3可誘導miR-29b表達，繼而促進乳腺癌細胞分化、抑制腫瘤轉移并改善腫瘤微環(huán)境[19]。細胞中miR-29b缺失將促進腫瘤間質表型及轉移，miR-29b有許多靶基因，包括VEGF-A、血管生成素樣蛋白（ANGPTL）4、血小板衍化生長因子（PDGF）、賴氨酰氧化酶（LOX）以及基質金屬蛋白酶（MMP）9，這些基因通過參與血管生成、膠原重塑及蛋白水解促進腫瘤轉移。在小鼠原位乳腺癌中導入miR-29b可減少血管生成及膠原纖維的產生，同時減少轉移發(fā)生率；而再次導入VEGF-1、ANGPTL4、LOX以及MMP9后，miR-29b的抑制效果降低，可見miR-29b靶向調節(jié)微環(huán)境的重要性[19]。此外，在鼻咽癌中，miR-29c下調可誘導參與ECM的蛋白包括Ⅰ型膠原α2（COL1A2）、COL3A1、COL4A1及層黏連蛋白γ1等蛋白表達[20]。

2.2miRNAs對腫瘤細胞免疫表型的調節(jié)在惡性血液腫瘤中，miRNAs表達改變對癌細胞免疫表型調控以及腫瘤微環(huán)境調節(jié)有一定作用[21]。例如，退變性大細胞淋巴瘤（ALCL）中存在miR-135b的高表達，并參與核磷酸蛋白（NPM）-間變性淋巴瘤激酶（ALK）-轉錄活化因子（STAT）3下游信號通路[22]。癌基因NPM-ALK可通過激活STAT3，進而促進miR-135b及其宿主基因LEMD1的表達。研究證實，F(xiàn)OXO1是miR-135b的一個靶基因，進一步提示其與NPM-ALK的致癌活性有關[23]。

另有研究發(fā)現(xiàn)miR-135b可以使白細胞介素（IL）-17在ALCL細胞上產生免疫表型，且ALCL免疫表型偏移與Th17細胞重疊及miR-135b靶向作用于Th2主要調節(jié)者STAT6、GATA3有關，提示miR-135b在正常淋巴細胞分化過程中通過擾亂相互對立的分化程序參與IL-17免疫表型的產生[24]。miR-135b表達下調可抑制ALCL細胞中IL-17A、IL-17F、IkBζ、IL-6以及IL-8的表達，同時使ALCL中顆粒酶B （granzyme B）和穿孔素（PFP）1表達減少，細胞毒性分子高表達，提示miR-135b對ALCL的免疫表型具有極為廣泛的影響。阻斷miR-135b將減輕ALCL細胞與纖維母細胞共培養(yǎng)時產生的炎癥反應，并減少腫瘤血管生成、抑制腫瘤體內生長。盡管淋巴瘤免疫表型與正常淋巴細胞相關的機制尚未明確，但致癌激酶相關miRNAs對腫瘤免疫表型具有調節(jié)作用[25]。

2.3miRNAs對腫瘤微環(huán)境中免疫反應的調節(jié)免疫逃逸反應是腫瘤微環(huán)境評估中的重要方面，根據腫瘤微環(huán)境的特性，腫瘤免疫逃逸可分為兩類。一類表現(xiàn)為炎性T細胞浸潤并伴有趨化因子，其主要通過一些免疫抑制因子如程序性死亡因子配體（PD-L）1、吲哚胺2,3-雙加氧酶（IDO）以及調節(jié)性T細胞等來逃避抗腫瘤免疫反應。另一類則缺乏炎性T細胞，主要通過免疫系統(tǒng)忽視和排斥來阻止免疫系統(tǒng)的攻擊。miRNAs可參與上述兩種機制引起的腫瘤免疫逃逸[26]。例如，在人黑色素瘤中，miR-30b和miR-39的高表達與腫瘤的頻繁轉移、早期復發(fā)以及總體生存率降低有關，功能分析顯示miR-30b/-30d直接靶向作用于乙酰氨基葡糖轉移酶（GALNT）7并促進免疫抑制IL-10的分泌，抑制免疫細胞活化，促進調節(jié)性T細胞募集，從而促進轉移發(fā)生[27]。miR-126/126*對基質細胞衍生因子1α（SDF-1α）的調控以及miR-29b對腫瘤間質反應的調節(jié)則與后一種逃逸機制有關[18-19]。

miR-34a是p53的轉錄靶點，是具有代表性的腫瘤抑制miRNAs，其可通過抑制CCL22進而抑制調節(jié)性T細胞的募集。研究發(fā)現(xiàn)，肝組織中乙型肝炎病毒（HBV）持續(xù)感染可增強TGF-β的活性，從而抑制miR-34a表達；在HBV陽性的原位癌及門靜脈癌栓組織中，miR-34a與CCL22及核轉錄因子FoxP3的表達水平呈負相關[28]。

其他一些miRNAs也參與了腫瘤組織中的免疫反應。如在膠質瘤中，miR-124表達下調與膠質瘤干細胞的免疫抑制活性以及T細胞的抑制效應有關[29]。乳腺癌細胞中，miR-17-92集群中的miR-17-5p、miR-20可通過改變IL-8、CK8以及CXCL1的分泌水平來抑制細胞遷移和侵襲[30]。頭頸部腫瘤中，miR-145可以靶向調控Y染色體性別決定區(qū)域的相關促人絕經促性腺和基因（SOX）9和解聚素-金屬蛋白酶（ADAM）17，繼而抑制IL-6的產生[31]。

2.4多種miRNAs對腫瘤微環(huán)境的協(xié)同調節(jié)miRNAs既可獨立靶向于抑癌及致癌基因，又可集中作用于腫瘤轉移相關的基因。如在黑色素瘤中，miR-199-5p、miR-199-3p及miR-1908可聯(lián)合促進載脂蛋白E（ApoE）分泌，繼而抑制腫瘤細胞入侵及內皮細胞募集，從而抑制腫瘤轉移及血管生成，而在單獨的miRNAs缺乏產生明顯生物學效應的能力時，多種miRNAs聯(lián)合可能改變閾值，從而實現(xiàn)腫瘤轉移[32]。

3　小結

綜上所述，miRNAs的這些非細胞自主效應可從多個方面影響腫瘤微環(huán)境，繼而影響腫瘤的生長、轉移等多種生物學行為，其調控腫瘤微環(huán)境作用機制的明確將為腫瘤地治療提供參考及干預靶點。

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（2015-07-01收稿2015-09-18修回）

（本文編輯胡小寧）

作者單位：湖北宜昌，三峽大學第一臨床醫(yī)學院（郵編443002）

Research progress of MicroRNAs involved in the tumor microenvironment regulation in non-cell-autonomous mechanisms

GUO Jinman, TAN Chao△, HU Huojun, TAN Yuan
The First Clinical Medical College, China Three Gorges University, Yichang 443002, China
△Corresponding Author E-mail: yczxyytanchao@sina.com

Abstract:As an internal environment of tumor occurrence, tumor microenvironment is composed of a variety of cells and extracellular matrix, and plays a crucial role in tumor formation, transfer and resistance to drugs. The regulation of tumor microenvironment will be a potential target to control the cancer. MicroRNAs (miRNAs) are a kind of 21 to 25 nucleotides single-stranded RNA, and are mainly involved in regulating gene expression. Recently, with the suggestion of cellular auton?omous tumor inhibition mechanism, the regulation of tumor microenvironment by miRNAs has received great attention. This review summarizes recent findings on the non-cell-autonomous mechanisms of miRNAs-mediated regulation of tumor micro?environments, which provides foundations and perspective on the design of therapeutic interventions.

Key words:microRNAs; tumor；microenvironment; non-cell-autonomous function；gene expression regulation；immu?nity, cellular；review

中圖分類號：R730.3

文獻標志碼：A

DOI:10.11958/59124

基金項目：湖北省自然科學基金資助項目（2014CFB307）

作者簡介：郭金滿(1975)，男，副主任醫(yī)師，學士，主要從事神經外科及腫瘤方面研究