microRNAs調(diào)控腫瘤相關(guān)成纖維細胞的研究進展

鄭璇 劉艷坤 李玉鳳 章廣玲

隨著對腫瘤研究的加深，發(fā)現(xiàn)其發(fā)生發(fā)展不是一個細胞自主過程，而是取決于腫瘤細胞與其周邊和遠端環(huán)境（即腫瘤微環(huán)境）之間錯綜復(fù)雜的相互作用［1]。腫瘤微環(huán)境是腫瘤細胞和相鄰正常組織之間的部位，其組成包括細胞外基質(zhì)、可溶性分子和腫瘤相關(guān)成纖維細胞（tumor associated fibroblasts，TAFs）、免疫細胞、內(nèi)皮細胞、周細胞及骨髓來源細胞等基質(zhì)細胞［2]。TAFs作為腫瘤微環(huán)境中主要的細胞成分，在腫瘤發(fā)生發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移以及血管生成等多個環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要作用。微小RNA（microRNA，miRNA）是一類小的非編碼RNA，在腫瘤細胞及腫瘤微環(huán)境中均起關(guān)鍵作用［3]，本文就TAFs的基本特性、miRNA對TAFs的調(diào)控及其在腫瘤進展中的作用進行如下綜述。

1 TAFs的概述

1.1 TAFs的概念和來源

TAFs是指在腫瘤基質(zhì)中被活化的成纖維細胞亞群，存在于絕大多數(shù)實體腫瘤中，但是在不同腫瘤中其數(shù)量不相同。1999年，OLUMI等［4]首先從前列腺癌組織中分離獲得一種基質(zhì)成纖維細胞，因其具有促進腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用，故命名為腫瘤相關(guān)成纖維細胞。腫瘤微環(huán)境中的TAFs由駐留成纖維細胞或其他前體細胞活化形成。前體細胞包括骨髓間充質(zhì)干細胞、上皮細胞、癌細胞、周細胞、平滑肌細胞、脂肪細胞、纖維細胞，或一些特殊細胞如胰腺和肝臟的星狀細胞、乳腺中的肌上皮細胞和胃腸道中的周漿肌成纖維細胞等。值得注意的是，目前為止，TAFs的定義仍較模糊，TAFs是細胞狀態(tài)而非細胞類型［5]。從各種來源招募的祖細胞集通過復(fù)雜的激活過程獲得TAFs表型，可能是TAFs異質(zhì)性的原因。

1.2 TAFs的表面標志物

目前并未發(fā)現(xiàn)TAFs的絕對特異性標志物，標志物檢測結(jié)合形態(tài)學(xué)觀察是常用的鑒定TAFs方法。比如，雖然 α-平滑肌肌動蛋白（alpha smooth muscle actin，α-SMA）是TAFs的常見標志物，但其在正常成纖維細胞中也有表達，甚至在其他細胞，如血管旁的周細胞、平滑肌細胞、內(nèi)臟平滑肌細胞、心肌細胞等亦有表達［6]。此外，波形蛋白（Vimentin）和成纖維細胞活化蛋白（fibroblast activation protein，F(xiàn)AP）也是TAFs的常見標志物。Vimentin可用于鑒定腫瘤相關(guān)成纖維細胞，但特異性不高［7]。FAP是另一個研究較多的標志物，但對TAFs并不特異，因為FAP在多種組織靜止的中胚層細胞中高表達，在損傷修復(fù)過程中的成纖維細胞也有表達［8]。特異性標志物的缺乏增強了TAFs的鑒定難度，這可能是導(dǎo)致現(xiàn)有實驗結(jié)果不一致的原因之一。此外，腫瘤中常見的TAFs表面標志物與臨床病癥有關(guān)。在乳腺導(dǎo)管腺癌和小葉癌中，α-SMA高表達與不良無復(fù)發(fā)生存率和總生存期相關(guān)。在大腸腺癌中，F(xiàn)AP在腫瘤中心或轉(zhuǎn)移瘤中高表達，且與不良無復(fù)發(fā)生存率和無病生存期相關(guān)［9]。因此，不斷探索特異性標志物，對深入理解TAFs在腫瘤中的激活及對腫瘤細胞的影響非常必要。

2 miRNA通過調(diào)控TAFs影響腫瘤進展

2.1 miRNA簡介

miRNA是一類19～22個核酸序列的非編碼小分子RNA，在各種生理和病理過程中通過與靶基因3'-UTR或開放閱讀框架結(jié)合而導(dǎo)致其降解或抑制翻譯，從而對基因進行轉(zhuǎn)錄后表達調(diào)控。但最近研究表明miRNA也可上調(diào)靶基因的表達［10]，具體機制尚不明。近期miRNA對腫瘤微環(huán)境的影響受到研究者的重視，研究發(fā)現(xiàn)miRNA可通過靶向不同信號通路和代謝基質(zhì)誘導(dǎo)正常成纖維細胞（normal fibroblasts，NFs）轉(zhuǎn)換成 TAFs。一些 miRNA也參與腫瘤細胞與TAFs之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)信號，從而參與腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移和耐藥性等［11]。

2.2 miRNA參與調(diào)控TAFs的形成和激活

TAFs的激活由多種刺激引起，包括腫瘤細胞分泌的轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、白介素-6（interleukin-6，IL-6）等細胞因子，低氧、氧化應(yīng)激和基質(zhì)硬化等環(huán)境因素，多種細胞中miRNA的失調(diào)等［5]。目前，已證實NFs中miRNA的失調(diào)可通過不同機制參與調(diào)控TAFs的形成和激活。在NFs中敲低miR-1、miR-206或過表達miR-31后，可通過FOXO3a/VEGF/CCL2信號通路誘導(dǎo)NFs向TAF樣成纖維細胞轉(zhuǎn)變［12]。在 NFs中，miR-21可與 Smad 7 mRNA 的 3'UTR結(jié)合并抑制其翻譯，從而增加Smad 2/3的磷酸化水平，通過 Smad2/3、TGF-β1 信號通路激活 NFs［13]。頭頸部腫瘤中，在NFs內(nèi)miR-7過表達可下調(diào)靶基因RASSF2而誘導(dǎo) NFs活化成 TAFs［14]。在卵巢癌中，NFs內(nèi) miR-214、miR-31表達上調(diào)且miR-155表達下調(diào)可介導(dǎo)NFs向TAFs轉(zhuǎn)換［15]。

此外，腫瘤細胞也可通過釋放包含miRNA的外泌體進入NFs細胞，促進其活化形成TAFs。例如，慢性淋巴細胞白血病細胞釋放的外泌體富含miR-21、miR-155、miR-146a、miR-148a和LIT-7g，作用于NFs后可通過 NF-κB信號通路誘導(dǎo)其變成TAF樣表型［16]。三陰性乳腺癌細胞分泌的含miR-9的外泌體進入NFs后，可顯著下調(diào)細胞中含有纖維蛋白細胞外基質(zhì)蛋白1的表皮生長因子（EGF-containing fibulin-like extracellular matrix protein 1，EFEMP1）以及上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶1（matrix metalloproteinase-1，MMP-1）的表達，介導(dǎo)其活化形成TAFs。另有研究發(fā)現(xiàn)NFs中miR-9也可釋放并進入腫瘤細胞［17]。GARCA-SILVA等［18]研究報道黑色素瘤細胞釋放的含miR-221的外泌體作用于NFs后，可通過抑制胰島素樣生長因子2受體（insulin-like growth factor2 receptor，IGF2R）的表達，并過度激活 IGF1R/MAPK信號通路誘導(dǎo)NFs向TAFs轉(zhuǎn)變。胰腺癌細胞釋放的含miR-155的外泌體被NFs獲取后，可導(dǎo)致NFs中腫瘤蛋白p53誘導(dǎo)核蛋白1（tumor protein p53-inducible nuclear protein 1，TP53INP1）表達下調(diào)及α-SMA表達上調(diào)，從而獲得腫瘤相關(guān)成纖維細胞樣表型［19]。如上所述，NFs中miRNA的失調(diào)以及癌細胞釋放包含miRNA的外泌體進入NFs可促進其活化形成TAFs。

2.3 miRNA介導(dǎo)TAFs功能改變而影響腫瘤進展

2.3.1 TAFs中miRNA表達異常調(diào)控靶基因而影響腫瘤進展 最近的研究表明，TAFs中miRNA的失調(diào)在控制其分泌功能中起著重要的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，在口腔癌TAFs中 miR-335 上調(diào)可使其環(huán)氧酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）和前列腺素E（prostaglandin E，PGE）分泌水平增加，并通過抑制癌細胞中PTEN基因的表達抑制其遷移［20]。該研究還發(fā)現(xiàn)COX-2可上調(diào)miR-335表達，而加入塞來昔布后可抑制COX-2分泌并降低miR-335表達，從而恢復(fù)PTEN的產(chǎn)生。此外，miR-1、miR-206以及miR-31上調(diào)可誘導(dǎo)TAFs的功能性轉(zhuǎn)換，使細胞表面趨化因子受體2（cell surface chemokine receptor 2，CCR2）和血管內(nèi)皮生長因子 A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）分泌增加，當(dāng)給予預(yù)先建立的肺腫瘤BALB/c裸鼠注入CCR2和（或）VEGFA中和抗體，發(fā)現(xiàn)顯著抑制了腫瘤生長和血管生成［12]。LI等［21]研究發(fā)現(xiàn)，在 TAFs中 miR-1 低表達促進了基質(zhì)細胞衍生因子1（stromal cell derived factor 1，SDF1）分泌，而SDF1可通過CXC類趨化因子受體4（chemokine CXC motif receptor 4，CXCR4）激活 NF-κB和Bcl-xL信號通路，從而促進肺癌細胞增殖和順鉑耐藥?？傊琓AFs中miRNA的表達異常可調(diào)控相關(guān)靶基因，促進TAFs細胞因子分泌水平，從而影響腫瘤進展。

2.3.2 TAFs通過外泌體運送miRNA至腫瘤細胞而影響腫瘤進展 研究發(fā)現(xiàn)外泌體miRNA可被相鄰或遠處的細胞所吸收，隨后導(dǎo)致基因表達的改變。JOSSON等［22]發(fā)現(xiàn)在NFs中miR-409上調(diào)賦予其TAF樣表型并導(dǎo)致miR-409由外泌體釋放，促進腫瘤干性和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transformation，EMT）。卵巢癌的一項研究表明，miR-21可從TAF分泌的外泌體轉(zhuǎn)移到癌細胞中，然后通過結(jié)合其直接靶基因凋亡酶激活因子（apoptotic protease activating factor-1，APAF-1），抑制卵巢癌細胞凋亡［23]。此外，最近一項研究發(fā)現(xiàn)，TAFs以外泌體中miR-451作為信號分子促進腫瘤細胞的遷移和進展［24]。這些結(jié)果表明，外泌體是溝通TAFs到癌細胞的重要通訊介質(zhì)，外泌體miRNA可作為潛在的生物標志物或治療靶點。

2.3.3 TAFs通過調(diào)控miRNA參與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移 TAFs作為腫瘤微環(huán)境中重要的基質(zhì)細胞，在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要的作用。YANG等［25]發(fā)現(xiàn)與NFs相比，miR-106b在胃癌TAFs中表達上調(diào)，且通過上調(diào)PTEN可促進細胞遷移和侵襲。另有研究報道，miR-1247-3p通過靶向B4GALT3促進β1整合素的表達，進而激活NF-κB信號通路將NFs活化成TAFs，使TAFs分泌 IL-6、IL-8等炎性因子，從而促進肝癌肺轉(zhuǎn)移［26]。此外，在乳腺癌TAFs中miR-200s表達下調(diào)，可促進佛氏白血病病毒整合蛋白 1（friend leukemia virus integration 1，F(xiàn)li-1）和轉(zhuǎn)錄因子 12（transcription factors 12，TCF12）的表達，從而誘導(dǎo)細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）重塑相關(guān)蛋白如纖維粘連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）、脂肪氧化酶（lysyl oxidase，LOX） 和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloprotein，MMP）的表達，促進乳腺癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移［27]。可見TAFs通過調(diào)控miRNA表達，激活下游信號通路，參與了腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。

2.3.4miRNA在TAFs靶向治療中的應(yīng)用 NFs中miRNA的失調(diào)可導(dǎo)致其活化成TAFs并發(fā)生功能學(xué)改變，從而影響腫瘤進展。有文獻報道，細胞中miRNA下調(diào)主要依賴miRNA相關(guān)的CpG島高甲基化或異常的組蛋白修飾［28]，因此使用組蛋白脫乙?；敢种苿┗駾NA甲基化抑制劑可恢復(fù)miRNA的表達［29]。有研究發(fā)現(xiàn)組蛋白脫乙?；敢种苿┛赏ㄟ^增加miR-125a-5p水平誘導(dǎo)細胞凋亡，從而抑制乳腺癌的發(fā)生和進展［30]。另一項研究顯示，miR-212低表達及其啟動子甲基化與胃癌的惡性進展及預(yù)后不良有關(guān)，使用DNA甲基化抑制劑處理腫瘤細胞可恢復(fù)內(nèi)源性miR-212的表達，通過靶向PXN（paxillin）可顯著抑制腫瘤細胞侵襲和轉(zhuǎn)移［31]。此外，可通過寡核苷酸技術(shù)降低細胞中miRNA的表達。Antagomirs是人工合成的反義RNA寡核苷酸，可穩(wěn)定有效沉默內(nèi)源性miRNA［32]。一項研究表明，給予荷瘤小鼠miRNA-10b antagomir可增加其靶蛋白HoxD10的表達，從而抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移［33]。由此可見，miRNA是一個前景光明的藥物開發(fā)新靶點。

3 小結(jié)

本文綜述了TAFs的基本特性及其活化后對腫瘤細胞的影響，總結(jié)了miRNA在TAFs中的復(fù)雜作用。首先，NFs中miRNA的失調(diào)及癌細胞釋放包含miRNA的外泌體進入NFs與TAFs的形成和激活密切相關(guān)；其次，TAFs可通過細胞因子及包含miRNA的外泌體釋放而影響腫瘤轉(zhuǎn)移，恢復(fù)TAFs中miRNA的表達可抑制腫瘤進展；TAFs是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，可調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展。但是TAFs具有較大異質(zhì)性，不同的腫瘤組織中，腫瘤細胞與TAFs的相互作用及其意義也不同。因此，對TAFs進行多方面深入研究，根據(jù)其發(fā)揮功能的具體機制給予干預(yù)，有望為開發(fā)腫瘤治療創(chuàng)新策略開辟新途徑。