microRNA-196a與腫瘤相關(guān)性的研究進展

辛 鶴 王傳卓 綜述 劉兆玉 審校

microRNA(miRNA)是存在于真核生物中的非編碼短鏈RNA，在生命活動中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。1993年，Lee等[1]首次在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)一個長度為22nt，能夠與LIN-14 mRNA互補的反義RNA分子，并將其命名為RNA-1in-4。此后，量文獻報道了miRNA的結(jié)構(gòu)和功能。其中，miR-196a作為miRNA家族中的成員之一，近年來受到了很大關(guān)注。本文就miR-196a在腫瘤中的作用做一綜述。

1 miR-196a簡介

2004年，Yekta等[2]首次發(fā)現(xiàn)與HOX家族基因相關(guān)聯(lián)的miR-196a。miR-196a是從HOX家族基因座轉(zhuǎn)錄而來，其包含miR-196a-1和miR-196a-2兩個亞型，兩者的編碼基因分別位于17號染色體和12號染色體，其中前者位于HOXB9和HOXB13之間，后者位于HOXC10和HOXC12之間。miR-196a在多種生物學(xué)過程中起重要的調(diào)控作用。有研究報道，miR-196a在人臀部皮下脂肪組織的表達水平顯著高于腹部皮下脂肪組織，且miR-196a通過調(diào)控HOX基因表達，影響皮下脂肪組織的分布，與肥胖、代謝紊亂等病癥密切相關(guān)[3]。miR-196a上調(diào)也能夠抑制其靶基因HOXC8的表達，參與脂肪組織的褐變過程[4]。在亨廷頓氏舞蹈癥轉(zhuǎn)基因小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，miR-196a能夠作用于RANBP10的3′ UTR抑制其表達，提高β-微管蛋白的聚合能力，改善神經(jīng)元細胞的胞內(nèi)運輸和突觸可變性，增強學(xué)習(xí)記憶能力[5]。還有研究發(fā)現(xiàn)，miR-196a能夠影響小鼠胚胎干細胞的自我更新和分化狀態(tài)[6]，調(diào)節(jié)SD大鼠骨髓基質(zhì)干細胞的分化和成骨基因表達[7]，增強BMP4、Pax7表達促進蠑螈尾再生[8]。

2 miR-196a在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

據(jù)文獻報道位于不穩(wěn)定位點的人類miRNAs與腫瘤發(fā)生有著密切聯(lián)系，HOX家族的基因座屬于不穩(wěn)定位點，其中HOXB4、HOXB5、HOXC9、HOXC10、HOXD4、HOXD8與鄰近miRNAs的表達紊亂參與眾多實體瘤及血液系統(tǒng)腫瘤的形成[9-10]。而位于HOX基因座的miR-196a與腫瘤的發(fā)生發(fā)展也密切相關(guān)。近年來研究表明，miR-196a在多種腫瘤組織中呈高表達，表現(xiàn)為癌基因的作用，能夠通過調(diào)節(jié)wnt/β-catenin、PI3K/Akt等通路，促進腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移，并增強腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性。

2.1 miR-196a與食管癌

食管癌是食管鱗狀上皮或腺上皮異常增生所形成的病變，是人類最常見的惡性腫瘤之一，多發(fā)于亞洲和非洲。食管癌術(shù)后5年生存率僅為18%～30%，是高致死性疾病[11]。研究發(fā)現(xiàn)，在食管癌組織中，miR-196a表達水平高于癌旁組織。采用細胞轉(zhuǎn)染技術(shù)發(fā)現(xiàn)過表達miR-196a能夠促進食管癌細胞TE1增殖、侵襲和遷移[12]。Luthra等[13]對食管癌細胞系OE33、SEG-1、BIC-1、SKGT-5的研究發(fā)現(xiàn)，miR-196a表達上調(diào)能夠降低ANXA1 mRNA和蛋白表達水平，且熒光素酶實驗顯示miR-196a能夠靶向調(diào)控ANXA1，而ANXA1能夠調(diào)控多條信號通路，抑制癌細胞增殖，促進癌細胞凋亡。

此外，Wang等[14]分析了miR-196a基因多態(tài)性與食管鱗狀細胞癌的關(guān)系，實驗中采用PCR-LDR技術(shù)，發(fā)現(xiàn)miR-196a基因rs11614913 C/T SNP的T等位基因能夠增加60歲以下人群食管鱗狀細胞癌的發(fā)病風(fēng)險，而miR-196a基因啟動子區(qū)rs35010275的多態(tài)的C等位基因是60歲以下人群食管鱗狀細胞癌發(fā)病的保護因素。PAR1A屬于小分子G蛋白Ras超家族成員之一，其表達異常與腫瘤的發(fā)生及轉(zhuǎn)移相關(guān)。SNP rs6573位點位于RAP1A基因的3′ UTR區(qū)，存在miR-196a潛在結(jié)合區(qū)，通過構(gòu)建SNP rs6573A/C不同基因型RAP1A 3′ UTR的載體，采用熒光素酶報告基因發(fā)現(xiàn)miR-196a可以顯著降低A等位基因的熒光素酶活性，而對C等位基因的熒光素酶活性沒有影響，說明SNP rs6573通過影響miR-196a對PAP1A表達的調(diào)控，參與食管鱗癌的轉(zhuǎn)移[15]。

2.2 miR-196a與胰腺癌

胰腺癌發(fā)病隱蔽、早期發(fā)現(xiàn)困難，一旦發(fā)現(xiàn)多屬于晚期。由于其早期即可發(fā)生浸潤和轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致胰腺癌手術(shù)切除率較低。miRNAs常作為腫瘤診斷標志物，用于腫瘤的鑒別和預(yù)后判斷[16-17]。研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌患者血漿中miR-21、miR-210、miR-155、miR-196a、miR-20a和miR-25表達水平顯著高于正常對照組，且miR-196a高表達會降低患者存活率，說明血漿miR-196a水平對胰腺癌具有一定的診斷效能[18]。Hong等[19]通過miRNAs芯片分析胰腺癌組織及其癌旁組織中miRNA的表達差異，發(fā)現(xiàn)51種miRNA高表達，107種miRNA低表達，同時采用Real-time PCR進一步驗證了miR-196a的表達變化，實驗結(jié)果顯示，胰腺癌患者中miR-196a表達水平顯著升高，且與腫瘤的病變程度等密切相關(guān)。

此外有研究報道，miR-196a轉(zhuǎn)染人胰腺癌PANCA-1細胞后，能夠降低ING5表達水平，提高細胞凋亡水平，抑制細胞侵襲和增殖。ING5是抑癌基因家族成員之一，ING5與p53相互作用能促進p53轉(zhuǎn)錄活化，抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此，miR-196a可能通過調(diào)節(jié)ING5的表達，影響胰腺癌細胞的增殖情況、凋亡水平及侵襲遷移能力[20]。Huang等研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)miR-196a表達能夠降低Cyclin D1和CDK4/6表達水平，增加G0/G1期細胞數(shù)；實驗中通過熒光素酶實驗發(fā)現(xiàn)miR-196a能夠靶向調(diào)控NFKBIA，NFKBIA基因沉默能夠促進PANCA-1細胞增殖和侵襲遷移[21]，說明miR-196a通過靶向調(diào)控NFKBIA影響胰腺癌細胞的生物活性。

2.3 miR-196a與結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一，死亡率在癌癥相關(guān)死亡率中位居前列。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌患者癌組織中miR-196a表達量顯著高于癌旁組織，且miR-196a表達水平與有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、有無遠處轉(zhuǎn)移、腫瘤分期呈明顯相關(guān)性[22]。Nagy等[23]通過基因芯片發(fā)現(xiàn)了結(jié)腸癌患者與非結(jié)腸癌患者血漿中miR-196a表達存在差異，又進一步通過PCR驗證了這一結(jié)果，說明miR-196a可作為結(jié)腸癌診斷和預(yù)后的標志物，甚至可能成為結(jié)腸癌基因治療的靶標。

miR-196a也能夠通過調(diào)控ZG16的表達影響結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展，ZG16蛋白是分子量為16 kDa的可溶性蛋白，目前常用來作為檢測胃癌、腺癌等癌癥的標志物。Chen等[24]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌組織中的ZG16蛋白表達量明顯低于癌旁正常組織，進一步尋找與ZG16蛋白有關(guān)的miRNAs，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-196a與ZG16基因3′UTR端有7個堿基可構(gòu)成共價鍵，因此miR-196a通過調(diào)控下游ZG16基因的表達促進結(jié)腸癌細胞的癌變。Jacob等[25]采用RNA免疫共沉淀、免疫熒光等技術(shù)發(fā)現(xiàn)LMTK3能夠通過DDX5蛋白與miR-196a結(jié)合，通過構(gòu)建LMTK3 3′UTR的載體，采用熒光素酶報告基因發(fā)現(xiàn)miR-196a也能夠靶向調(diào)控LMTK3。LMTK3是絲氨酸-蘇氨酸-酪氨酸激酶家族成員之一，是新發(fā)現(xiàn)的癌癥相關(guān)基因，最新研究表明其在多種惡性腫瘤中高表達，且高表達水平與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后有關(guān)，Jacob等人的實驗結(jié)果也顯示，miR-196a能夠與LMTK3相互作用影響結(jié)腸癌細胞的增殖、侵襲轉(zhuǎn)移能力。此外，Pan等[26]通過基因敲除、染色質(zhì)免疫共沉淀等實驗探究了miR-196a與LncRNA UCA1、轉(zhuǎn)錄因子CREB在耐藥過程中的相互關(guān)系及作用機制，發(fā)現(xiàn)miR-196a在癌細胞耐藥形成中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

2.4 miR-196a與肝癌

肝癌是我國發(fā)病率極高，預(yù)后差的一種癌癥，也是目前世界上第三大致死性癌癥。肝癌的發(fā)病是多因素、多步驟的復(fù)雜過程。目前，多組臨床資料及實驗數(shù)據(jù)報道了miR-196a在肝癌發(fā)病過程中的調(diào)控作用及機制。研究發(fā)現(xiàn)，miR-196a在肝癌患者的組織、血清中呈高表達，且在乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)引發(fā)的肝癌患者中表達異常升高，相關(guān)研究表明miR-196a可作為慢性乙型肝炎的診斷物，通過檢測血清中miR-196a的表達水平，對患者的病情進行監(jiān)測和評估[27-28]。

Hao等[29]研究發(fā)現(xiàn)miR-196a能夠影響肝癌細胞中p53、caspase-3、HOXB9、HOXB8 mRNA和蛋白的表達，發(fā)揮促癌因子的作用。此外，Liu等[30]發(fā)現(xiàn)與人正常原代肝細胞(PHH)相比，肝癌細胞系HepG2、Huh7、MHCC-97H、Hep3B、SMMC-7721中miR-196a呈高表達，并且通過轉(zhuǎn)染miR-196a inhibitor及其陰性對照，進一步探究了miR-196a的作用機制，實驗結(jié)果顯示下調(diào)miR-196a表達能夠降低癌細胞活性和克隆形成能力，并且促進細胞凋亡，抑制癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，且這一生物過程是通過miR-196a靶向調(diào)控FOXO1實現(xiàn)的。Xu等[31]的研究也發(fā)現(xiàn)丙型肝炎病毒核心蛋白感染的HepG2和Huh-7肝癌細胞系中miR-196a表達上調(diào)，并且通過生物信息學(xué)網(wǎng)站預(yù)測了miR-196a與FOXO1 3′UTR的結(jié)合位點，同時利用雙熒光素酶實驗驗證了miR-196a與FOXO1的相互作用關(guān)系。上述結(jié)果表明miR-196a通過調(diào)控FOXO1的表達在肝癌發(fā)病過程中發(fā)揮重要的作用。

2.5 miR-196a與宮頸癌

宮頸癌是常見的婦科惡性腫瘤之一，目前其發(fā)病率逐年上升，且趨于年輕化。Liu等[32]通過對105位宮頸癌患者和50位健康志愿者血漿中miR-196a表達水平的測定，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，宮頸癌患者血漿中的miR-196a顯著升高，且表達水平與宮頸癌的臨床分期、病例分級、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

Yang等[33]研究發(fā)現(xiàn)lnc RNA GAS5能夠靶向調(diào)控miR-196a，GAS5過表達能夠降低miR-196a的表達水平，抑制宮頸癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。Hou等[34]報道在宮頸癌細胞中，過表達miR-196a能夠增加G1/S期細胞數(shù)，促進細胞增殖，且miR-196a能夠靶向調(diào)控FOXO1和p27，F(xiàn)OXO1和p27是PI3K/Akt信號通路中兩種重要的效應(yīng)因子，說明miR-196a能夠通過影響PI3K/Akt信號通路作用于宮頸癌細胞。

此外，研究報道m(xù)iR-196a rs11614913T>CSNP多態(tài)與宮頸癌遺傳易感性密切關(guān)系，采用TaqMan-PCR方法對509例宮頸癌患者及對照個體進行基因型分析，發(fā)現(xiàn)含突變純合子CC個體與野生型純合子TT比較，患宮頸癌的風(fēng)險明顯升高；分層分析數(shù)據(jù)也顯示月經(jīng)初潮年齡、生育年齡及產(chǎn)子數(shù)目與miR-196a rs11614913T>CSNP基因遺傳變異之間存在著交互作用[35]。

2.6 miR-196a與腦膠質(zhì)瘤

腦膠質(zhì)瘤是人類腫瘤中最具有侵襲性的一種原發(fā)性腫瘤，也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)miR-196a與腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[36]。Yan等[37]對116名腦膠質(zhì)瘤患者通過高通量測序發(fā)現(xiàn)兩種抑制腦膠質(zhì)瘤發(fā)展的miRNA：miR-767和miR-105，三種促進腦膠質(zhì)瘤發(fā)展的miRNA：miR-584、miR-296和miR-196a，且miR-196a表達水平與患者的不良預(yù)后存在相關(guān)性，在低度惡性腦膠質(zhì)瘤轉(zhuǎn)化為惡性間變性膠質(zhì)瘤過程中發(fā)揮重要作用。Guan等[38]采用基因芯片技術(shù)對腦膠質(zhì)瘤中16種miRNA表達水平進行了分析，發(fā)現(xiàn)miR-196a呈高表達，且通過對39名患者多因素分析發(fā)現(xiàn)miR-196a表達水平是患者存活率的獨立危險因素。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[39]，惡性膠質(zhì)瘤U87細胞中沉默LncRNA Hotair能夠促進細胞凋亡，抑制細胞侵襲轉(zhuǎn)移。Liu等[40]報道m(xù)iR-196a能夠靶向調(diào)控Hotair，說明miR-196a通過Hotair對腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展起到調(diào)控作用。

3 小結(jié)與展望

通過檢測血清及組織中某些microRNA的表達水平，可達到腫瘤早期診斷的目的，并且能夠?qū)颊卟∏檫M展及預(yù)后進行評估。microRNA作為基因表達和蛋白翻譯過程中的調(diào)節(jié)分子，在許多腫瘤的發(fā)生過程中都起到調(diào)控的樞紐作用。因此，把microRNA作為腫瘤生物治療的靶分子具有廣泛的應(yīng)用前景。在多種腫瘤中，miR-196a的表達都與腫瘤的分期、預(yù)后具有較為明確的相關(guān)性，而且，目前一些研究數(shù)據(jù)也表明針對miR-196a的藥物制劑在腫瘤的治療中具有潛在的應(yīng)用價值。相信隨著對miR-196a研究的深入，在基因調(diào)控的高水平層面通過生物治療來控制腫瘤的發(fā)生發(fā)展將取得豐碩的成果。

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