微小RNA在多發(fā)性骨髓瘤中作用的研究進展

劉聰，葛繁梅

(延安市延安大學附屬醫(yī)院血液免疫科，陜西 西安 716000)

微小RNA在多發(fā)性骨髓瘤中作用的研究進展

劉聰，葛繁梅

(延安市延安大學附屬醫(yī)院血液免疫科，陜西 西安 716000)

微小RNA(MicroRNAs，miRNAs)是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一種具有調(diào)控功能的非編碼RNA，是本世紀分子生物學研究的熱點，本文就miRNAs與多發(fā)性骨髓瘤的研究現(xiàn)況進行綜述。

miRNAs；多發(fā)性骨髓瘤；發(fā)病機制；靶向治療

多發(fā)性骨髓瘤(Multiple myeloma，MM)是一種源于pre-B細胞惡變的腫瘤，其特征是惡性漿細胞無節(jié)制的增殖并分泌大量單克隆免疫球蛋白，通過多種機制引起溶骨病變、貧血、出血、腎臟損害等。miRNAs作為一種長度為19～25個核苷酸的非編碼RNA，具有高度保守性、嚴格的時空性和組織特異性，主要參與各種生物學過程，包括對細胞的增殖、分化，組織的生長、發(fā)育，基因的表達等方面起著重要的調(diào)控作用等。本文簡要概述miRNAs的發(fā)現(xiàn)、合成、作用機制及生物學功能，側(cè)重于對miRNAs與MM的發(fā)生、治療、預后的闡述。

1 miRNAs

miRNAs最早是在線蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種不編碼蛋白但可以生成一對小的RNA轉(zhuǎn)錄本，可以通過抑制核蛋白的表達而調(diào)節(jié)線蟲的幼蟲發(fā)育進程。隨后在秀蟲、果蠅、人的細胞克隆識別了類似的miRNAs，并對它們的生物學功能進行研究，發(fā)現(xiàn)它們是一種可以調(diào)節(jié)細胞內(nèi)源基因表達和個體生長發(fā)育，維持機體正常生理功能的一類重要的小分子RNA。Yang等[1]對新生小鼠卵巢的實驗研究發(fā)現(xiàn)，通過使用一種拮抗劑下調(diào)miR-145作用靶Tgfbr2基因，可增加TGFBR2蛋白表達和激活Smad蛋白信號通路來調(diào)節(jié)原始卵泡發(fā)展的啟動和維護原始卵泡靜止；An等[2]發(fā)現(xiàn)在小鼠角膜更新的過程中有15種miRNA表達下調(diào)，而miR-204的下降幅度最大，被認為是一個促進角膜上皮細胞增生和遷移的重要標志物。由此可見miRNAs在維持機體生長及發(fā)育中必不可少，一旦出現(xiàn)異常就可能導致疾病的發(fā)生。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)miR-21在急慢性白血病、多發(fā)性骨髓瘤、淋巴瘤、胃癌、肺癌、肝癌、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌、腸癌、腦膠質(zhì)瘤等中均過量表達[3]。隨后通過微陣列分析和定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)等技術(shù)揭示了miRNA在腫瘤細胞中的差異表達，并證實miRNAs的失調(diào)發(fā)生在幾乎所有類型的癌癥中，由此可以miRNAs表達異常作為探索腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預后等方面有重大意義。

2 多發(fā)性骨髓瘤

多發(fā)性骨髓瘤是一種單克隆漿細胞惡性增殖性疾病，是常見的血液系統(tǒng)惡性腫瘤。其發(fā)病機制相當復雜，主要涉及遺傳學和信號通路異常激活等因素，目前miRNAs已是腫瘤研究領(lǐng)域中的熱點，且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種miRNAs的上調(diào)和下調(diào)與MM的發(fā)生、發(fā)展、耐藥以及預后等方面有關(guān)，故有望以miRNAs作為治療靶點，治療難治性復發(fā)性骨髓瘤。

2.1 miRNAs異常表達與MM的發(fā)生

2.1.1 miRNAs異常表達與MM的演變過程 意義未明的丙種球蛋白血癥(MGUS)被廣泛認為是MM發(fā)生的癌前病變[4]。Pichiorri等[5]研究發(fā)現(xiàn)miR-32、miR-21、miR-17-92、miR-181a和b在MM中高度表達(包括骨髓瘤細胞系和原發(fā)腫瘤的漿細胞)，同時檢測出miR-21、miR-181a、miR-181b、miR-106b-25在MGUS和MM細胞中均表達上調(diào)，由此可知miR-32、miR-17-92僅在MM中表達上調(diào)，是MM所特有的生物學標志，并推測miR-32、miR-17-92可能介導由MGUS進展至MM的二次基因突變。近年來Wong等[6]發(fā)現(xiàn)在MM患者中檢測到的miR-129-2d甲基化比MGUS患者更為頻繁，致使miR-129-2d表達下調(diào)，減弱了抑癌作用，由此預測miR-129-2d是MGUS進展成MM的一個重要事件，也是MM患者診斷、復發(fā)或進展的一個重要標志。骨髓中新生血管形成也是促使MM發(fā)病及疾病進展的重要因素。Umezu等[7]建立模擬的低氧骨髓微環(huán)境，檢測出耐低氧MM細胞株核外miR-135b顯著表達，核外miR-135b通過缺FIH-1信號途徑加速血管內(nèi)皮生長因子(HIF1)的合成，增強血管內(nèi)皮細胞在缺氧環(huán)境中的生成，由此可知核外mirR-135b可能是一個控制MM血管生成的指標。Zhang等[8]采用實時PCR技術(shù)檢測出MM細胞中miR-152和miR-10b-5p下調(diào)或甲基化，可導致DNA甲基化酶1(DNMT1)、調(diào)節(jié)細胞增殖的轉(zhuǎn)錄因子(E2F3)、BTRC(可激活NF-kB通路)、MYCBP(增強c-Myc轉(zhuǎn)錄)的激活，進而促進MM的進展。

2.1.2 miRNAs異常表達與MM染色體異常的關(guān)系 Di Martino等[9]分析超二倍體組和非超二倍體組mRNA和miRNAs后得出結(jié)論：超二倍體組與非超二倍體組的基因和miRNAs表達是不同的，miR-NA-520c-3p、miR-526b、miR-135a在超二倍體組中高度表達，抑制抑癌基因TP73和細胞周期素(CCND2)表達，而低表達的miR-30c和miR-361-3p促使受體型蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPRK)和結(jié)締組織生長因子(CTGF)基因上調(diào)，同樣發(fā)現(xiàn)miR-142-3p和miR-130a的過度表達抑制TP73基因。Lionetti等[10]檢測54例未治療MM患者，miR-361-3p、miR-582-5p、miR-30e在t(11；14)或t(6；14)組中高表達，以miR-582-5p顯著；miR-125a-5p、let-7e、miR-99a、miR-222、miR-221、miR-365在 t(14；16)或 t(14；20)組高表達，以miR-125a-5p、miR-99a顯著，且miR-125-5p、let-7e、miR-99a位于1染色體9q13.33；miR-150、miR-133b、miR-99a、miR-133a、miR-155、miR-125b-2、miR-1、miR-155、miR-346、let-7c在t(14；16)或t(14；20)高度表達，miR-133a表達顯著，miR-125b-2、miR-99a、let-7c定位于染色體21q21.1。因此可見miRNAs表達異常與染色體畸變之間存在某種聯(lián)系，與MM的發(fā)病密切相關(guān)。Gutiérrez等[11]檢測60例MM患者總結(jié)出：miR-135b、miR-146a、miR-133b位于t(4；14)，miR-125a-5p位于t(1；14)，miR-214、miR-1、miR-449位于t(14；16)，除了miR-1、miR-449調(diào)節(jié)的靶基因下調(diào)，其他均上調(diào)。并且發(fā)現(xiàn)在t(4；14)的MM下調(diào)miR-135b、miR-146a可作用PELI2和IRAKI基因，而這兩個基因涉及IL-1(IL-6誘導物)信號通路，而IL-6與骨髓瘤病情進展密切相關(guān)。

2.1.3 miRNAs異常表達與MM信號轉(zhuǎn)導通路的關(guān)系 研究已證明miR-21表達上調(diào)與導致MM發(fā)病的多條信號轉(zhuǎn)導通路異常激活有關(guān)，包括JAK/ STAT3、PI3K/AKT、Ras-MEK1/2-ERK1/2、NF-κB等[12]。IL-6在瘤細胞的進展、轉(zhuǎn)移、凋亡起重要作用，骨髓瘤細胞和BMSCs相互作用產(chǎn)生IL-6，IL-6激活JAK/ STAT3通路上調(diào)miR-21，同時miR-21作用于PIAS3 (STAT3抑制劑)，抑制STAT3，形成正反饋調(diào)節(jié)的循環(huán)通路，隨后miR-21激活PTEN，Rho-B，BTG2基因從而促進瘤細胞增殖、生長。miR-15a和miR-16位于染色體13q14位點。諸多研究已證明，miR-15a和miR-16在MM患者中表達下調(diào)。Roccaro等[13]實驗證實miRNA-15a與miRNA-16-l在體內(nèi)外通過抑制AKT絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(AKT3)、核糖體蛋白質(zhì)-s6、促分裂原活化蛋白激酶(MAP)、NF-κB激活劑(MAP3KIP3)等調(diào)節(jié)MM，促進瘤細胞生長及增殖。miRNA-17-92簇由7個微小核糖核酸(miRNA-17-3P、miRNA-17-5p、miRNA-18a、miRNA-19a、miRNA-19b、miRNA-20a，miRNA-92-1)組成，具有癌基因和抑癌基因雙重功能。研究發(fā)現(xiàn)miR-19a和miR-19b在MM中表達上調(diào)，它們下調(diào)SOCS-1(Stat3信號通路的負調(diào)控因子)基因，從而激活抗凋亡信號通路(如JAK/STAT-3等)而發(fā)揮致癌活性[9]。

2.2 miRNAs異常表達與MM的診斷 近年來許多學者通過實驗研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)血清中miRNAs可以被固定囊泡和RNA綁定蛋白保護，不被降解，故而穩(wěn)定存在，因此可作為診斷和治療MM的生物標志[14-15]。Oki等[16]應(yīng)用Taqman探針技術(shù)揭示五種下調(diào)的miRNAs，包括：miRNA-144、miRNA-130a、miRNA-34a、let-7d、let-7e，得出結(jié)論：miRNA-130a聯(lián)合let-7e檢測可鑒別MM和正常人，其敏感性達80.6%，特異性達91.1%。鑒別MGUS與正常的敏感性達91.1%，特異性達96.7%。說明miRNA-130a聯(lián)合let-7e對MM和MGUS有一定的診斷意義。Li等[17]采用qRT-PCR技術(shù)分別檢測58例新發(fā)MM患者，11例復發(fā)MM患者，12例緩解的MM患者，18例健康患者。發(fā)現(xiàn)新發(fā)和復發(fā)患者較緩解期MM和健康者miRNA-33b明顯下調(diào)，得出結(jié)論miRNA-33b在MM的診斷和進展上有重要意義。Hao等[18]通過檢測108例新發(fā)的MM患者和56例健康自愿者外周血，發(fā)現(xiàn)循環(huán)miRNA-19a和miRNA-4254可區(qū)別MM患者和健康人，并且發(fā)現(xiàn)低表達miRNA-19a患者對硼替佐米有較好的療效，在硼替佐米治療基礎(chǔ)上可顯著延長低表達miRNA-19a患者的生存期。由此可斷定循環(huán)miRNA-19a是高危MM患者的一個生物學標志。綜上所述，檢測循環(huán)miRNAs給我們提供一個診斷和了解多發(fā)性骨髓瘤進展重要的依據(jù)。

2.3 miRNAs表達異常為潛在靶點 沙利度胺及其衍生物、蛋白酶體抑制劑已廣泛應(yīng)用于臨床，對于MM的治療及預后效果顯著，但還是不能徹底根治。miR-29b在惡性漿細胞表達下調(diào)導致DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶3a/b(DNMT3a/b)水平增高，進而促使SOCS-1沉默，使STAT3磷酸化并調(diào)節(jié)下游的靶點如VEGF-A、IL-8、MMP2、NF-κB等，通過加速新生血管生成和瘤細胞的遷徙促進MM的進展。上調(diào)miR-29b可阻止該通路，抑制血管生成和腫瘤遷徙[19]。由此可作為切入點靶向治療MM，然而miR-29b間接影響DNA甲基化過程至今尚未清楚。下調(diào)的miR-15a/16通過AKT3、MAPKs和NF-κB通路作用細胞周期蛋白(D1、D2)和CDC25A來調(diào)節(jié)細胞增殖[20]。miR-15a和miR-16還可以通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的表達來抑制MM的血管生成[21]。Luo等[22]通過小檗堿作用于RPMI8226細胞系得出結(jié)論，至少部分骨髓瘤細胞的抑制是由IL6/STAT3表達上調(diào)miR-21水平所致的。Raimondi等[23]發(fā)現(xiàn)被miRNA-199a-5p轉(zhuǎn)染的骨髓瘤細胞顯著的損害血管內(nèi)皮細胞的遷移，抑制內(nèi)皮細胞粘附分子(VCAM-1和ICAM-1)的表達，下調(diào)的miR-199a-5p通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子1a(HIT-1a)來促進骨髓血管生成。由此可以以miR-15a、miR-16、miR199a-5p為治療靶點，抑制新生血管的生成，控制腫瘤進展。miR-222/221簇定位于t(4；14)，在MM中促進惡性漿細胞增殖，Di Martino等[9]之前報道：通過反義寡核苷酸抑制miR-221/222和上調(diào)關(guān)鍵的miR-221/222靶標可誘發(fā)抗MM活動。近年來他們又特別設(shè)計出一種新穎的硫代硫酸修改了13個主要核苷酸的miR-221反義寡核苷酸抑制劑(LNA-i-miR-221)，通過體內(nèi)和體外實驗得出結(jié)論：LNA-i-miR-221可以穩(wěn)定的、有效的對抗t(4；14)的MM細胞，在治療小鼠的過程中沒有發(fā)現(xiàn)行為的異常和器官相關(guān)的毒副作用產(chǎn)生，適合系統(tǒng)性的應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)為臨床上研發(fā)LNA-i-miR-221治療MM提供有力的依據(jù)[24]。除此之外仍有許多以miRNAs為潛在治療靶點的研究正在進行中。

2.4 miRNAs與MM預后 國外學者檢測新發(fā)MM患者外周血，發(fā)現(xiàn)低表達miRNA-19a可明顯縮短無進展生存期(PFS)和總體生存期(OS)，并分析出miRNA-19a是一個可以預測MM患者具有短的PFS和OS，是預測高危MM的一個標志物[18]。Navarro等[25]檢測自體干細胞移植(ASCT)后MM患者循環(huán)miRNAs表達，發(fā)現(xiàn)移植后具有長期PFS患者miRNA-19b或miRNA-331均高水平表達，并且得出相反的結(jié)論，miRNA-19b和miRNA-331低表達出現(xiàn)在移植后短期PFS患者。由此可發(fā)現(xiàn)miRNA-19b和miRNA-331可作為移植后MM患者預后的一個重要標志。miRNA-744、let-7e、miRNA-92a等的異常表達在預測高危MM患者和預測MM患者的預后方面都有報道，越來越多的miRNAs異常表達將會被發(fā)現(xiàn)。

3 結(jié) 語

miRNAs已經(jīng)在多發(fā)性骨髓瘤的研究領(lǐng)域中起著至關(guān)重要的作用，不斷深入研究miRNAs可以更加有力明確MM的發(fā)病機制，對診斷、治療MM都有非常重要的價值。所以，以miRNAs為靶點是最有希望治愈MM的方法之一。

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2015-10-08)

葛繁梅。E-mail：gfmei@126.com