MicroRNA在宮頸癌中的診斷和治療研究進展

彭 程，黃余良

宮頸癌是全球婦女中最常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率僅次于乳腺癌。在世界范圍內(nèi)居女性惡性腫瘤第2位[1]，在發(fā)展中國家和地區(qū)則居第1位，發(fā)病率高，死亡率高。據(jù)估計全球每年約50萬新發(fā)病例和20萬例死亡病例。在中國每年新增宮頸癌約13.5萬，占全球發(fā)病數(shù)量的1/3，以宮頸鱗狀細胞癌為主，高發(fā)年齡為50～55歲。微小RNA在腫瘤發(fā)病機制的基因表達和轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起重要作用。目前國內(nèi)外大量研究證實microRNA上調(diào)充當癌基因或是下調(diào)充當抑癌基因作用于宮頸癌轉(zhuǎn)移、分化，因此這些microRNA對于宮頸癌的臨床診斷和治療有重要作用。

1MicroRNA的致癌機制

MicroRNA是一類存在于真核生物中長約18～21個核苷酸的內(nèi)源性非編碼小RNA，經(jīng)過與靶mRNA序列的 3＇端非翻譯區(qū)進行堿基互補配對聯(lián)合，降解靶mRNA或抑制其翻譯，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達[1]。MicroRNA通過基因表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控參與癌癥的發(fā)病。近年來許多研究已經(jīng)表明了miRNA作用于癌癥診斷標記和抗癌治療的使用。miRNA誘導RNA沉默是在體內(nèi)穩(wěn)定維持器官系統(tǒng)中發(fā)生，并且該機制的分解導致疾病產(chǎn)生。癌癥是引起miRNA調(diào)節(jié)的失敗的研究最多的疾病之一。miRNA涉及癌癥發(fā)生和進展，miRNA在正常組織中的表達模式與癌組織不同。涉及癌癥的miRNA被分類為致癌miRNA和抑癌miRNA，致癌miRNA在腫瘤組織中上調(diào)導致癌癥產(chǎn)生和抑癌miRNA其在腫瘤組織中下調(diào)并抑制癌癥發(fā)生。致癌miRNA靶向調(diào)控mRNA促進腫瘤生長，而抑癌miRNA靶向調(diào)控mRNA抑制腫瘤生長。兩種類型的miRNA的失敗調(diào)節(jié)促進癌細胞的癌發(fā)生，增殖和侵襲，以及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)[2]。

2MicroRNA與癌癥

在慢性B淋巴細胞白血病中首次顯示了miRNAs參與調(diào)控，其中miR-15或miR-16的表達發(fā)現(xiàn)減少[3]。在癌癥中，miR-17-92在肺癌細胞中表達上調(diào)[4]。一半以上的miRNA的基因位于癌癥相關(guān)的基因組區(qū)域或脆弱位點。來自廣泛的癌癥組織/細胞的數(shù)據(jù)已經(jīng)證明了異常的miRNA的表達，包括肺，乳腺，胃癌，前列腺癌，結(jié)腸癌，胰腺癌，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中的miRNA表達譜與正常組織的表達譜不同[5]。盡管絕大多數(shù)已發(fā)表的論文集中在單個mRNA靶標上，但大多數(shù)miRNA可以通過靶向多個mRNA來發(fā)揮其作用，其中一些可能位于相同的細胞途徑[5]。一些研究[6]還表明，多余的不同序列可以抑制相同的靶mRNA。具有miRNA過表達或消融的小鼠模型已經(jīng)證明了miRNA與癌癥發(fā)展之間的因果關(guān)系[7]。

3MicroRNA與宮頸癌

宮頸癌的研究中發(fā)現(xiàn)了許多基因。miR-21在多種癌癥中過表達，是腫瘤抑制基因程序性細胞死亡因子4(PDCD4)表達的陰性調(diào)節(jié)因子，PDCD4的表達涉及細胞凋亡，并且阻斷其翻譯及抑制腫瘤生長，因此miR-21與PDCD4 3-UTR的結(jié)合增強細胞生長[8]，miR-21同時還靶向和調(diào)控參與腫瘤分化和結(jié)節(jié)轉(zhuǎn)移的CCL20[9]。miR-10a通過抑制CHL1表達增強腫瘤生長，轉(zhuǎn)移和侵襲[10]，而miR-19a和miR-19b在宮頸癌細胞中過表達，并誘導HeLa細胞和C33A細胞的細胞凋亡。miR-19a和miR-19b增強細胞生長和侵襲，Cullin5(CUL5)是miR-19a和miR-19b靶向位點，但不包括降低miR-19a和miR-19b誘導的細胞生長和侵襲的3'UTR的CUL5的表達[11]。miR-20增強致癌基因酪氨酸激酶(非受體2(TNKS2))的表達。一旦TNKS2被抑制，宮頸癌細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲將被抑制。然而，miR-20陽性調(diào)節(jié)TNKS2，導致轉(zhuǎn)移和侵襲增加[12]。miR-133b調(diào)節(jié)激酶(MST2)是細胞分裂對照Cdc42基因(CDC42)和ras同源基因家族成員A(RHOA)，從而激活絲裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)和v-akt鼠胸腺瘤病毒基因同源1(AKT1)信號通路并促進向惡性轉(zhuǎn)化。通過對mir- 133b的過表達注入子宮頸癌細胞，產(chǎn)生肺癌的癌變和轉(zhuǎn)移。miR-133b表達增加，子宮頸腫瘤的潛伏期縮短，使miR-133b成為早期宮頸癌的標志物[13]。

4MicroRNA在宮頸癌細胞周期中的表達變化

4.1MicroRNAs參與擴散miRNA表達損失主要認為是腫瘤進展、增加細胞周期延續(xù)、增殖、遷移、侵襲和凋亡抑制的標志。其中部分miRNAs還原了細胞的過度活動過程。MiR-7,miR-17-5p,miR-34a,miR-34c,miR-124,miR-100，miR-214，miR-375andmiR-424模擬物抑制宮頸細胞增殖和非依懶性生長[14、 15]，另一方面，miR-886-5p,miR-205 ,miR-133bmiR-146a,miR-21miR-20a,miR-19a/bandmiR-9 表達增加促進宮頸癌細胞增殖[8、13、 16]。

4.2細胞周期與凋亡 細胞增殖是由細胞凋亡和細胞周期進展控制的。很好地證明了miRNAs可以抑制細胞周期的轉(zhuǎn)。MiR-29a,miR-29b,miR-155,miR-302a,miR-302b,miR-302c,miR-302d,miR-367,miR-375,andmiR-424 抑制宮頸癌細胞系G1 /S轉(zhuǎn)變[15]。miR- 372和miR- 34c- 3p過表達抑制宮頸癌細胞系中S到G2期的轉(zhuǎn)變[17]。miR-100模擬物可以阻斷宮頸癌細胞系中G2期M期轉(zhuǎn)變[92].絕大多數(shù)的抑制細胞周期的mirna也可以產(chǎn)生細胞凋亡，因此，很難識別細胞周期阻滯和細胞凋亡誘導是否能抑制增殖.MiR-7,miR-17-5p,miR-29aandmiR-29b,miR-34a,miR-34c,miR-100,miR-143過表達增強了SiHa，CaSki，HeLa和C33-A細胞的凋亡。mir- 34家庭成員復位誘導的細胞凋亡在宮頸癌中很常見,如在mir- 34a和c，mir- 34c的5p和3p對細胞凋亡誘導作用有不同的作用，mir- 34c- 3p在SiHa細胞中誘導細胞凋亡，而mir- 34c- 5p并沒有[18]。研究表明，抗腫瘤細胞因子mir- 886 - 5p和mir- 182表達降低了宮頸癌細胞的凋亡。單個涉及的miRNA決定抑制或誘導細胞凋亡阻止癌癥進展。 雖然腫瘤生長是癌癥發(fā)展的一個重要問題，但其最大缺陷是轉(zhuǎn)移，因此，miRNA調(diào)節(jié)平衡為我們提供了重要的認識。

4.3遷移和侵襲 一些miRNAs通過評估它們參與細胞遷移和入侵的方式來參與癌癥的進展。在這方面，miR-23b,miR-34a,miR-34c,miR-100,miR-145，miR-155過表達抑制了宮頸細胞系遷移和侵襲的能力[19]。其中miR-10a,miR-20a，miR-19a/b,miR-205 ,andmiR-9過表達誘導遷移和入侵[20]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)組織轉(zhuǎn)移和mirna之間存在相關(guān)性。轉(zhuǎn)移涉及正常和腫瘤細胞的相互作用，暴露于多種不同的微環(huán)境和免疫系統(tǒng)，這些過程在細胞培養(yǎng)中未被評估這就是為什么miRNAs表達與轉(zhuǎn)移之間存在相關(guān)性是一個重要的問題?，F(xiàn)階段文獻報道中參與宮頸癌轉(zhuǎn)移的mirna很少，但在這方面積極研究的很多，即將在近期取得進展。其研究內(nèi)容為miRNAs的過表達或低表達，以及它們在癌癥和淋巴結(jié)組織轉(zhuǎn)移中的表達之間存在相關(guān)性研究。mir- 1246,mir- 20a,mir- 224，mir- 2392,mir- 3147,mir- 3162 - 5p和mir- 4484在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中上調(diào)已得到證實[21]。此外，mir- 224表達常與血管侵襲、陽性HPV和生存時間相關(guān)[19]。另一方面，相關(guān)報道m(xù)ir- 100、mir- 125b、mir- 143、mir- 145、mir- 199a- 5p、let- 7c表達增加與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移減少有關(guān)[22]。來自于對趙[22]等人的研究顯示mir- 20a在宮頸癌細胞系中增加表達，而黃、牛等人的研究中miRNA20a表達減少。對比不同，前者樣本來自宮頸鱗狀細胞癌，而后者，樣本來自神經(jīng)內(nèi)分泌小細胞宮頸癌。因此，在診斷方法的發(fā)展、預后評估和治療應用方面，必須考慮到這些差異。

5血清中應用miRNAs診斷宮頸癌

由于RNases的存在，RNA在血液中迅速降解。因此，miRNAs最初被認為不存在于血清中，而是在細胞中的用于miRNA表達分析。然而，在2007年的研究中發(fā)現(xiàn)了嵌于外泌體和血液循環(huán)中的顆粒狀小泡[23]。這樣的miRNAs后來被發(fā)現(xiàn)在細胞間通路和在胎盤和母乳中信號轉(zhuǎn)導發(fā)揮作用[24]。

miRNAs分泌出的細胞外產(chǎn)物也對癌癥的診斷和治療有一定的影響，因為與正常人相比，在乳腺癌患者的miRNA譜有明顯的差異。miRNAs分泌出的細胞外產(chǎn)物也對癌癥的診斷和治療有一定的影響，因為與正常人相比，在乳腺癌患者的miRNA譜有明顯的差異。用統(tǒng)計分析和定量RT-PCR技術(shù)從血清和血漿中提取miRNA。具有特異性表達變化的miRNAs有可能是基于血漿和血清測試的診斷和預后生物標志物[25]。miR- 126和miR- 21在血清中發(fā)現(xiàn)，與宮頸癌有關(guān)[8、 26]，其他新的miRNA標記物是在對宮頸癌患者血清收集的分析中發(fā)現(xiàn)的。miR- 21、miR- 3a、miR- 34a、miR- 146a、miR- 196a、miR- 21、miR- 34a等在宮頸鱗狀細胞癌中過表達[19]，miR-1、miR- 7、miR- 10a、miR- 29a、miR- 100、miR- 124、miR138、miR- 214、miR149、miR- 203等在宮頸鱗狀細胞癌中低表達[27]，這些結(jié)果表明血清中的miRNA水平可以用于宮頸癌的診斷，一些miRNA可能對組織類型的預測和宮頸癌的早期診斷有幫助。

6利用miRNA的異常甲基化診斷宮頸癌

miRNA啟動子的異常甲基化可能是導致某些miRNA基因與腫瘤抑制基因或癌基因功能發(fā)生改變的原因。HPV在改變細胞DNA甲基化狀態(tài)的作用仍然存在爭議。然而，在宮頸癌的miRNA基因甲基化中，HPV感染發(fā)揮作用[28]。雖然在癌癥中miRNA表達受到管制中，但關(guān)于DNA甲基化的研究不多，一些相關(guān)文獻解釋道m(xù)iRNA基因甲基化狀態(tài)的改變可以解釋宮頸癌中miRNA表達受到抑制[19]。miRNA通過涉及DNA超甲基化的表觀遺傳修飾來下調(diào)。脫甲基化劑如5-氮雜-2'-脫氧胞苷(5-aza-dC)可逆轉(zhuǎn)DNA高甲基化并引起miRNA微陣列分析中的表達變化。miRNA在宮頸癌中表達下調(diào)，miR-124的變化涉及異常高甲基化，可以通過甲基化特異性PCR(MSP)和亞硫酸氫鹽限制性分析(COBRA)分析miRNAs的異常高甲基化。因此，MSP顯示的miR-124的異常高甲基化可用于懷疑患有子宮頸癌的患者的診斷中。其他miRNAs的水平也可能因?qū)m頸癌異常高甲基化而改變。姚等人在檢查了感染HPV病毒的宮頸細胞，發(fā)現(xiàn)miR-432，miR-1286，miR-641，miR-1290，miR-1287和miR-95表達高甲基化[28]。HPV陽性高級別上皮內(nèi)瘤變中也發(fā)現(xiàn)了miR-149，miR-203和miR-375的超甲基化，miR-203和miR-375可能是宮頸癌前病變的標志物[15]。這些和其他miRNA在宮頸癌中顯示出不同的變化，并且miRNA的組合的分析可能最適合于診斷，可能基于多個miRNA評論系統(tǒng)得出結(jié)論。

7宮頸癌治療相關(guān)的miRNAs

不同miRNA在宮頸癌中表達是上調(diào)或下調(diào)，并且這些表達水平可以增加或降低對化療和放療的敏感性。Phuah等[29]人表明25個miRNAs(包括miR-138，miR-210和miR-744等)的改變了對S-1-acetoxychavicol(ACA) 和順鉑的敏感性，因此，miRNA在化療反應中起重要作用。miR-214上調(diào)Bax，caspase-9，caspase-8和caspase-3的表達，增強細胞凋亡和抑制細胞生長，并通過沉默Bcl-2表達增加對順鉑的敏感性[30]。miR-218誘導細胞凋亡，抑制腫瘤生長，并通過宮頸癌細胞中的AKT-mTOR信號通路增加對順鉑的敏感性[31]。其他miRNA涉及抗化學治療和放射治療。miR-375有助于降低對宮頸癌細胞中紫杉醇的藥物敏感性[32]，而來自相關(guān)文獻，如凱等人顯示miR-181a通過陰性調(diào)節(jié)proopop-totic蛋白激酶(PRKCD)增加細胞對放射治療的抵抗力，抑制輻射誘導的凋亡并減少G2 /M期阻滯[33]。

在宮頸癌中，一部分miRNA的表達會增加順鉑對腫瘤抑制的敏感性，另一部分miRNA表達會降低紫杉醇的敏感性。如果miRNA的特異性表達導致化療或輻射的減少，那么通過抑制miRNA的作用，可以減弱化療效果。如此，如果對miRNA的下調(diào)引起抑制，這可能通過補充這種miRNA而得到改善。因此，可以采用新的聯(lián)合治療其中添加miRNA抑制劑或化療或放射治療。這種治療方法是聯(lián)合miRNAs作用，可能對宮頸癌的個性化治療和分子靶向治療特別有用。

8總 結(jié)

宮頸癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病年齡日趨年輕化，嚴重威脅女性健康與生命。miRNA的作用是相對較新的概念，miRNA越來越多地被認識到臨床應用。由于血清中分泌的miRNA可用于癌癥診斷，包括各種來源于miRNA血清水平變化的子宮頸癌的早期診斷。miRNA補充治療可能是可能的。對其他治療的敏感性也可以依賴于miRNA的表達水平，表明使用miRNA抑制或補充的聯(lián)合治療可能是有用的。因此，miRNA表達譜的綜合分析可為子宮頸癌早期診斷，疾病評估，基因靶向治療，功效評估和改善預后提供有力依據(jù)。 這樣，miRNA在子宮頸癌的診斷和治療中是重要的，miRNA治療應用有望成為克服腫瘤新方法。

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