miR-34在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞耐藥機(jī)制中的作用*

宋楊一嫣綜述 李 文 審校

肺癌是起源于支氣管黏膜上皮或腺體的惡性腫瘤，發(fā)病率和死亡率在國人所患癌癥中均居首位[1]，嚴(yán)重威脅生命和健康。其中，非小細(xì)胞肺癌(Non-Small Cell Lung Cancer, NSCLC)在臨床上最常見，占肺癌患者總數(shù)的80%-85%[2]。手術(shù)、放化療和分子靶向藥物等治療措施可極大地改善NSCLC患者預(yù)后，但由于肺癌細(xì)胞對(duì)化療和分子靶向藥物的耐藥性而嚴(yán)重降低了治療獲益。如何拮抗NSCLC耐藥成為近年來臨床關(guān)注和研究的重要課題。

近年研究表明，微小RNA(microRNA, miRNA)在調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖、分化、衰老和凋亡過程中扮演著關(guān)鍵角色，并參與調(diào)節(jié)多種腫瘤的耐藥發(fā)生[3]。miR-34是一類保守的、非編碼miRNA，共有3個(gè)家族成員，分別為miR-34a、miR-34b和miR-34c，作為抑癌基因，已發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤細(xì)胞中低表達(dá)，對(duì)腫瘤的診斷、治療、耐藥和預(yù)后有重要作用[4]。本文主要對(duì)近年來miR-34在NSCLC耐藥中的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miR-34結(jié)構(gòu)和分布

miR-34于2001年在線蟲中被首次發(fā)現(xiàn)，其家族成員包含miR-34a、miR-34b和miR-34c，廣泛分布于哺乳動(dòng)物、線性動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物體內(nèi)。miR-34家族成員在結(jié)構(gòu)序列上具有高度同一性，但卻由兩套轉(zhuǎn)錄本組成。其中，miR-34a具有唯一的轉(zhuǎn)錄物，由110個(gè)核甘酸序列組成，定位于1號(hào)染色體短臂(1p36.22)，其莖環(huán)結(jié)構(gòu)序列分別位于1號(hào)染色體第9、134、314位至第9、134、423位負(fù)鏈上。miR-34b

和miR-34c共用1套轉(zhuǎn)錄物，均定位于11號(hào)染色體長臂(11q23.1)。略有不同的是，miR-34b由84個(gè)核苷酸序列組成，其莖環(huán)結(jié)構(gòu)序列位于11號(hào)染色體第110、888、873位至第110、888、956位正鏈，而miR-34c由77個(gè)核苷酸序列組成，其莖環(huán)結(jié)構(gòu)序列位于第110、889、374位至第110、889、450位正鏈上。在正常人體和小鼠組織內(nèi)，miR-34家族成員的表達(dá)各不相同，miR-34b和miR-34c主要在肺組織中高表達(dá)，而在肺外組織中，miR-34a的表達(dá)高于miR-34b和miR-34c。但是在腫瘤組織中，受抑癌基因p53調(diào)控和CpG島甲基化的影響，miR-34a、miR-34b和miR-34c表達(dá)均低于正常組織[5]。

2 miR-34在NSCLC中的作用

2.1 miR-34在NSCLC中的表達(dá)

研究[6]表明，miR-34隨胎兒肺的發(fā)育而逐漸表達(dá)，可能對(duì)肺發(fā)育過程有重要作用，這也為肺臟疾病的研究提供了新思路。針對(duì)NSCLC患者而言，miR-34可以調(diào)控血小板源生長因子受體α和β (PDGFR -α和PDGFR -β)，促進(jìn)腫瘤壞死因子配體超家族成員10 (TRAIL)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和減少癌細(xì)胞的侵襲性，從而抑制癌細(xì)胞的遷徙和浸潤[7]。一項(xiàng)納入196例NSCLC患者的臨床研究顯示，miR-34a和miR-34c在血漿和腫瘤組織中的表達(dá)水平與NSCLC患者無病生存期和總體生存期延長呈正相關(guān)，而miR-34b的表達(dá)與此無相關(guān)性，因而認(rèn)為miR-34a和miR-34c可以作為NSCLC患者預(yù)后的標(biāo)志物[8]。Daugaard等[9]評(píng)估了miR-34異常表達(dá)與肺腺癌患者遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-34b和miR-34c的低表達(dá)與肺腺癌患者的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，提示miR-34b和miR-34c可能參與肺腺癌的轉(zhuǎn)移過程。

2.2 miR-34在NSCLC中的作用

作為受p53直接調(diào)控的miRNA，miR-34已被多項(xiàng)研究證實(shí)具有抑制NSCLC發(fā)生、發(fā)展的作用[10, 11]。Shi等[10]將miR-34a轉(zhuǎn)染H1299、H460和A549 3種人NSCLC細(xì)胞系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-34a轉(zhuǎn)染可以抑制3種NSCLC細(xì)胞系的全克隆形成和克隆擴(kuò)增能力。腫瘤移植實(shí)驗(yàn)也表明，miR-34a過表達(dá)可抑制腫瘤的發(fā)生和生長，而miR-34a拮抗劑可以促進(jìn)腫瘤的生長和發(fā)展。天然活性物質(zhì)沒食子酸可通過激活p53和miR-34a，降低表皮生長因子(Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR)磷酸化水平和程序性死亡受體1(Programmed Cell Death Protein-1, PD-1)表達(dá)，抑制NSCLC瘤體生長和轉(zhuǎn)移[11]。Feng等[12]研究證實(shí)，miR-34b通過與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4(Cyclin-Dependent Kinase 4, CDK4)mRNA的3'-UTR區(qū)域結(jié)合，干擾CDK4表達(dá)，進(jìn)而阻滯H1299和A549細(xì)胞的細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。miR-34c也被證實(shí)通過靶向真核生物翻譯起始因子4E (Eukaryotic Translation Initiation Factor 4E, eIF4E)，抑制A549細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲[13]。還有研究證實(shí)，miR-34可能調(diào)控正常干細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞的功能，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)[14]。

3 miR-34在NSCLC耐藥中的作用機(jī)制

3.1 抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化(Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT)是一種重要的自然生理現(xiàn)象，首次發(fā)現(xiàn)于胚胎發(fā)育過程。最初認(rèn)為EMT主要參與胚胎形成和器官成形，后來發(fā)現(xiàn)其在組織損傷后修復(fù)、再生過程和腫瘤發(fā)生中具有重要作用。上皮細(xì)胞擁有游離面-基底面極性、細(xì)胞-細(xì)胞間黏附和運(yùn)動(dòng)能力低等特性，當(dāng)發(fā)生EMT后，上皮細(xì)胞丟失已分化表型，發(fā)生細(xì)胞骨架重組，細(xì)胞結(jié)構(gòu)由多邊形轉(zhuǎn)變?yōu)樗笮蔚睦w維細(xì)胞樣形態(tài)，極性消失、細(xì)胞間黏附能力下降，從而獲得間充質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)特性，包括遷移、侵襲、降解細(xì)胞外基質(zhì)和抗凋亡等。在人類腫瘤和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中，EMT已被多項(xiàng)研究證實(shí)其參與了腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥過程[15]。MiR-34可能逆轉(zhuǎn)EMT過程抑制腫瘤細(xì)胞耐藥性。Zhou等[16]報(bào)道，在EGFR突變陽性的NSCLC中，肝細(xì)胞生長因子(Hepatocyte Growth Factor, HGF)可以調(diào)控磷酯酰肌醇-3-激酶(Phosphatidylinositol 3 Kinase, PI3K)信號(hào)通路，誘導(dǎo)獲得性吉非替尼耐藥。而在HGF誘導(dǎo)的吉非替尼耐藥小鼠腫瘤移植模型中，過表達(dá)miR-34a可通過逆轉(zhuǎn)EMT過程，抑制吉非替尼耐藥性HCC827和PC-9細(xì)胞株的生長，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而抑制吉非替尼耐藥[16]。小檗堿可上調(diào)miR-34a，增強(qiáng)吉非替尼對(duì)NSCLC小鼠的抗腫瘤效應(yīng)[17]。還有研究表明，miR-34c過表達(dá)通過靶向性別決定區(qū)Y框蛋白4(Sex Determining Region Y Box Protein 4, SOX4)信號(hào)，抑制EMT過程，恢復(fù)腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性，而降低miR-34c水平則促進(jìn)EMT過程，誘導(dǎo)順鉑耐藥[18]。

3.2 改善抗凋亡機(jī)制失衡

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞受到各種病理刺激后出現(xiàn)的一種程序性死亡過程。細(xì)胞凋亡受多種凋亡相關(guān)基因及蛋白酶的調(diào)控，包括抑制凋亡基因如Bcl-2、Bcl-xl、survivin和X連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked Inhibitor of Apoptosis Protein, XIAP)等，促進(jìn)凋亡基因如p53、Fas、Bax和Bad等。研究表明，化療藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的過程依賴于正常的細(xì)胞凋亡途徑，如果腫瘤細(xì)胞的抗凋亡機(jī)制增強(qiáng)或凋亡通路缺陷，則容易出現(xiàn)耐藥[19]。因此，改善抗凋亡機(jī)制失衡，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡可成為逆轉(zhuǎn)NSCLC耐藥的有效途徑。作為受p53直接調(diào)控的miRNA，miR-34已被多項(xiàng)研究證實(shí)可以靶向調(diào)控Bcl-2、survivin和XIAP等多種細(xì)胞凋亡抑制因子，如過表達(dá)miR-34a通過靶向Bcl-2信號(hào)，抑制肺腺癌的形成和進(jìn)展[20]，中藥復(fù)方配方JP-1通過激活P53/miR-34a軸，下調(diào)survivin和c-Myc(Cell-cycle Progression)水平，上調(diào)Bax和caspase-3表達(dá)，促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞凋亡[21]。miR-34c過表達(dá)可上調(diào)Bax和高遷移率族蛋白-1表達(dá)，抑制A549和人非小細(xì)胞肺腺癌細(xì)胞系(NCI-H157)細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[22]。表明miR-34通過改善抗凋亡機(jī)制失衡，減少耐藥，增強(qiáng)化療效果。

3.3 調(diào)控腫瘤干細(xì)胞

腫瘤干細(xì)胞(Cancer Stem Cell, CSC)是一類可以無限增殖、具有自我更新和分化潛能的腫瘤細(xì)胞群體，由正常組織干細(xì)胞受多種病理因素長期誘導(dǎo)、多步疊加而出現(xiàn)細(xì)胞增殖和分化失衡轉(zhuǎn)化而來。其在染色質(zhì)水平的端粒酶活性增強(qiáng)，并通過延長端粒，賦予CSC無限增殖潛能，以及CSC內(nèi)，膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性、抗凋亡信號(hào)通路、增殖和遷移相關(guān)信號(hào)通路的活性均大大增強(qiáng)。目前，CSC已被證實(shí)參與一系列腫瘤活動(dòng)，包括促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移、加快腫瘤滋養(yǎng)血管生成和增強(qiáng)放化療耐受性等[23]。因此，CSC可能是防止NSCLC轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)、減少腫瘤耐藥性的重要靶點(diǎn)。研究表明，Hedgehog(Hh)信號(hào)通路在胚胎肺發(fā)育和肺部腫瘤發(fā)生中起重要作用，可以調(diào)控腫瘤細(xì)胞和CSC的增殖、分化過程。Hh信號(hào)通路抑制劑環(huán)杷明可以上調(diào)miR-34a表達(dá)，降低CSC標(biāo)志物CD133和CSC水平；降低CSC活性，提高腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性[24]。 此外，亦有研究指出，miR-34a過表達(dá)還可下調(diào)Notch1通路表達(dá)，負(fù)向調(diào)控CSC標(biāo)志物乙醛脫氫酶1 (Aldehyde Dehydrogenase 1, ALDH1)和CSC的增殖，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性[25]，提示miR-34可調(diào)控CSC水平，提高化療藥物敏感性。

3.4 協(xié)同抗耐藥

目前，將化療或分子靶向藥物與基因藥物整合到一起，靶向運(yùn)輸至特定的腫瘤組織中，利用二者的協(xié)同作用，提高化療和分子靶向藥物敏感性已逐漸成為腫瘤研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。研究表明，miRNAs let-7和miR-34a在TP53基因和KRAS基因突變的NSCLC細(xì)胞中的表達(dá)均顯著降低[26]。miRNAs let-7和miR-34a聯(lián)合應(yīng)用可增強(qiáng)酪氨酸激酶抑制劑(Tyrosine Kinase Inhibitors, TKI)厄洛替尼對(duì)NSCLC細(xì)胞的抑癌效應(yīng)，卻不影響順鉑、依托泊苷或紫杉醇介導(dǎo)的抗NSCLC細(xì)胞增殖作用，提示miR-34a可增強(qiáng)厄洛替尼的抗腫瘤效應(yīng)[26]。Zhao等[27]的研究也證實(shí)，miR-34a與厄洛替尼有很強(qiáng)的協(xié)同作用，可顯著提高后者對(duì)厄洛替尼耐藥性NSCLC細(xì)胞的抗增殖和促細(xì)胞凋亡作用。Xue等[28]利用肺靶向納米顆粒將miR-34a傳遞至肺腺癌耐藥小鼠，發(fā)現(xiàn)miR-34a可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤生長，而且與單用順鉑化療相比，miR-34a可提高順鉑的化療效果，延長小鼠的生存期。此外，Yang等[29]利用核酸適配體，將miR-34c模擬物靶向傳遞給NSCLC細(xì)胞，結(jié)果顯示miR-34c可直接抑制NSCLC細(xì)胞的增殖、侵襲，減緩腫瘤生長；miR-34c與紫杉醇或順鉑聯(lián)合應(yīng)用也可顯著抑制腫瘤生長。表明miR-34聯(lián)合化療或分子靶向藥物可能是克服NSCLC耐藥的有效策略。

3.5 其它機(jī)制

除了上述作用外，亦有研究報(bào)道m(xù)iR通過其它分子機(jī)制逆轉(zhuǎn)NSCLC耐藥過程。Zuo等[30]研究表明，在順鉑耐藥細(xì)胞中，程序性細(xì)胞死亡配體-1(Programmed Cell Death Protein Ligand 1, PD-L1)表達(dá)升高而miR-34a表達(dá)降低；進(jìn)一步研究表明，miR-34a通過靶向 PD-L1的3'-UTR區(qū)負(fù)性調(diào)控PD-L1的表達(dá)，且PD-L1沉默可降低miR-34a模擬物對(duì)順鉑耐藥的敏感性。提示miR-34a/PD-L1軸在順鉑耐藥過程中具有重要作用。Xiong等[31]也證實(shí)，在吉非替尼獲得性耐藥的NSCLC小鼠模型中，AxI表達(dá)升高而miR-34a表達(dá)降低；miR-34a通過負(fù)性調(diào)控AxI表達(dá)，可逆轉(zhuǎn)吉非替尼耐藥。Palma等[32]研究表明，miR-34c通過靶向細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶1(CDK1)，抑制KRAS突變細(xì)胞的增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，提示miR-34c可能是拮抗NSCLC耐藥的重要靶點(diǎn)。

4 小 結(jié)

作為抑癌基因，miR-34在NSCLC中的作用已得到眾多研究的證實(shí)。miR-34在NSCLC中低表達(dá)，通過調(diào)控NSCLC細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲和凋亡等生物學(xué)過程，發(fā)揮抑癌作用。此外，miR-34通過抑制EMT、改善抗凋亡機(jī)制失衡、調(diào)控腫瘤干細(xì)胞、協(xié)同抗耐藥和特定信號(hào)通路等多種機(jī)制，拮抗NSCLC耐藥。目前，盡管研究者已經(jīng)了解到miR-34在NSCLC發(fā)生、發(fā)展和耐藥過程中的重要性，但其具體作用機(jī)制尚未完全明確。因此，對(duì)miR-34的深入研究，有助于進(jìn)一步加深對(duì)NSCLC的認(rèn)識(shí)，闡明miR-34在NSCLC發(fā)生、發(fā)展、耐藥的機(jī)制，為臨床防治NSCLC提供新思路。

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