miR-34a與腫瘤的研究進展

黃家明 朱明明

作者單位：210023 南京 南京中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院營養(yǎng)學(xué)教研室

微小 RNA（miRNA）普遍存在于真核細(xì)胞［1-2］，人類基因組中存在大量miRNA，且每個miRNA均可能控制數(shù)百種靶基因的表達，對人體多種生理功能具有調(diào)控作用。目前研究表明miRNA可能參與腫瘤形成及進展，基于miRNA的治療可能成為理想的腫瘤基因治療新技術(shù)［3-4］。miR-34a是近年來發(fā)現(xiàn)的具有腫瘤抑制作用的miRNA，對腫瘤發(fā)生發(fā)展具有重要調(diào)控作用，也是首個應(yīng)用于腫瘤臨床試驗的miRNA［5-6］。目前大量學(xué)者針對miR-34a在腫瘤中的作用進行研究。本文就miR-34a在惡性腫瘤中的作用及其作用機制進行綜述。

1 miR-34a概述

miR-34家族包括 miR-34a，miR-34b和 miR-34c，其中miR-34a位于人染色體1p36.22位點上，miR-34b和miR-34c位于人染色體11q23位點上。miR-34a在人類絕大多數(shù)器官與組織中的表達水平高于miR-34b和miR-34c。研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a是具有腫瘤抑制作用的miRNA，在前列腺癌、乳腺癌、肺癌和宮頸癌等多種腫瘤組織中呈低表達［6］。miR-34a在腫瘤組織中低表達與其基因甲基化修飾有關(guān)，當(dāng)miR-34a基因被甲基化修飾時，其轉(zhuǎn)錄受抑制，導(dǎo)致表達顯著下調(diào)。LODYGIN等［7］在前列腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)79%的早期前列腺癌組織中miR-34a基因CpG島被甲基化修飾，導(dǎo)致其表達抑制。另有研究報道，p53對miR-34a表達具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。CHANG等［8］發(fā)現(xiàn)p53可降低miR-34a CpG島甲基化水平，從而上調(diào)miR-34a表達水平。此外，作為一種抑癌miRNA，miR-34a可能主要通過負(fù)向調(diào)控其靶基因的表達而發(fā)揮作用［3-5］。miR-34a可與其靶基因mRNA的 3'-UTR結(jié)合，若miR-34a與其靶基因mRNA的3'-UTR完全互補，可導(dǎo)致靶基因mRNA降解；若miR-34a與靶基因mRNA的3'-UTR部分互補，則可阻止其翻譯、脫甲基化帽子或脫腺苷化等，進而抑制靶基因表達［5］。目前已有研究表明，miR-34a可通過負(fù)向調(diào)控CD44、SOX2、Nanog和c-myc等多種靶基因表達，參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2 miR-34a與腫瘤

2.1 miR-34a與前列腺癌

前列腺癌是男性常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率位居男性惡性腫瘤首位，死亡率居第三位［9］。腫瘤干細(xì)胞被認(rèn)為是腫瘤的起源細(xì)胞和驅(qū)動細(xì)胞，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有決定性作用，同時也是預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)、耐藥和轉(zhuǎn)移的靶點［10］。LIU等［11］在前列腺癌研究中發(fā)現(xiàn)腫瘤干細(xì)胞的主要分子標(biāo)志物CD44是miR-34a的直接靶基因；在CD44（+）前列腺癌細(xì)胞中，miR-34a高表達能抑制CD44誘導(dǎo)的細(xì)胞集落形成、腫瘤細(xì)胞再生和轉(zhuǎn)移；在體內(nèi)試驗中，miR-34a高表達能延長前列腺癌小鼠的生存時間。此外，miR-34a還可靶向SOX2、Nanog和c-myc等腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物，調(diào)控包括前列腺癌在內(nèi)的腫瘤干細(xì)胞活性［6］。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a能將前列腺癌細(xì)胞周期阻滯于G1期，導(dǎo)致細(xì)胞老化，從而抑制細(xì)胞增殖和克隆擴增；miR-34a還可抑制小鼠體內(nèi)腫瘤再生［12］。而 CHEN 等［13］報道在前列腺癌細(xì)胞中miR-34a可靶向轉(zhuǎn)錄因子-7（transcription factor-7，TCF-7），激活前列腺癌細(xì)胞凋亡相關(guān)基因caspase家族和PARP，從而調(diào)控前列腺癌細(xì)胞生長。EMT是上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的生理過程，是腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟。LIANG等［14］報道在LNCaP、C4-2B和DU145前列腺癌細(xì)胞中，miR-34a可通過與LEF1 mRNA的3-'UTR結(jié)合而阻止LEF1合成，上調(diào)E-cadherin表達，同時下調(diào)N-cadherin表達，進而抑制前列腺癌細(xì)胞的EMT。目前常采用雄激素剝奪治療前列腺癌，但該法易導(dǎo)致前列腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為雄激素非依賴性細(xì)胞，進一步增加了治療難度［15］。目前雄激素非依賴性前列腺癌細(xì)胞的形成機制尚不明確，是亟需攻克的難點。KOJIMA等［16］發(fā)現(xiàn)miR-34a過表達和Sirt1基因敲除可有效改善前列腺癌細(xì)胞雄激素非依賴性狀態(tài)，進一步研究發(fā)現(xiàn)miR-34a可調(diào)控Sirt1 mRNA的3'-UTR活性，上調(diào)miR-34a表達可抑制Sirt1表達，從而改善前列腺癌雄激素抵抗?fàn)顟B(tài)。綜上，miR-34a可能參與調(diào)控前列腺癌干細(xì)胞活性，抑制前列腺癌細(xì)胞增殖和EMT等進程，miR-34a過表達可改善前列腺癌細(xì)胞雄激素抵抗?fàn)顟B(tài)，為攻克雄激素抵抗前列腺癌提供了新的思路。

2.2 miR-34a與乳腺癌

乳腺癌是女性惡性腫瘤患者死亡的主要原因之一［9］。手術(shù)和術(shù)后輔助化療是其主要治療方法，但化療耐藥性可導(dǎo)致部分患者預(yù)后不良［17］。干擾血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）或其受體（VEGFR）的抗血管生成在乳腺癌治療中取得較好療效。舒尼替尼是一種高效的多靶點受體酪氨酸激酶抑制劑，對VEGFR有明顯抑制作用，目前已應(yīng)用于晚期乳腺癌的臨床試驗。GONG等［18］研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a下調(diào)可導(dǎo)致乳腺癌MCF-7細(xì)胞降低對舒尼替尼敏感性；miR-34a過表達則可顯著下調(diào)Wnt1蛋白表達水平，使舒尼替尼耐藥乳腺癌細(xì)胞株侵襲能力降低。致癌轉(zhuǎn)錄因子FOXM1是一種p53抑制基因，其靶標(biāo) eEF2K（eukaryotic elongation factor 2 kinase）已被證實為三陰性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）的主要致癌驅(qū)動因子。BAYRAKTAR等［19］研究發(fā)現(xiàn)miR-34a可直接與FOXM1和eEF2K的3'-UTR結(jié)合并下調(diào)兩者的表達水平，進而抑制TNBC細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。解整合素和金屬蛋白酶（disintegrin and metalloproteases，Adams）如 Adam12可能參與腫瘤發(fā)生發(fā)展［20］。HUANG等［21］發(fā)現(xiàn)敲除Adam12可抑制乳腺癌細(xì)胞遷移，侵襲和EMT進程，而miR-34a可調(diào)控Adaml2表達，在miR-34a敲除的腫瘤模型中Adaml2顯著上調(diào)，提示miR-34a可能通過抑制Adaml2表達而調(diào)控乳腺癌進程。此外，干性基因LIN28B在維持腫瘤干細(xì)胞的糖酵解過程中具有重要作用。CHEN等［22］采用miR-34a模擬物轉(zhuǎn)染乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-23后，miR-34a表達顯著上調(diào)，且可抑制LIN28B的表達，其他腫瘤干性標(biāo)志物 TCF7L2、SOX2、OCT4和AXIN2等表達亦被抑制，說明miR-34a對乳腺癌干細(xì)胞活性具有調(diào)控作用。綜上認(rèn)為，miR-34a可負(fù)調(diào)控靶基因表達，參與乳腺癌細(xì)胞多重耐藥、侵襲、轉(zhuǎn)移和腫瘤干細(xì)胞活性調(diào)節(jié)等過程，為乳腺癌抗腫瘤藥物的研究提供了新的思路。

2.3 miR-34a與肺癌

肺癌是全球發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，發(fā)病例數(shù)約占全部惡性腫瘤死亡病例的18.4%［9］。檢測人肺腺癌組織及其癌旁組織miR-34a啟動子甲基化水平，發(fā)現(xiàn)miR-34a啟動子在68.7%的肺腺癌組織中高度甲基化，導(dǎo)致miR-34a在肺腺癌組織中低表達［23-24］。OKADA等［25］報道m(xù)iR-34a可抑制抑癌基因p53負(fù)調(diào)節(jié)因子HDM4表達，進而作用于p53和miR-34a形成的正反饋環(huán)，有效抑制肺癌進展。而CORTEZ等［26］研究發(fā)現(xiàn)在非小細(xì)胞肺癌模型中，miR-34a可直接結(jié)合PD-L1的3'-UTR，下調(diào)PD-L1表達，從而抑制腫瘤免疫逃逸。此外，miR-34a與其他基因聯(lián)合同樣取得顯著效果。KASINSKI等［27］研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a和 let-7兩種腫瘤抑制性miRNA聯(lián)合能顯著抑制RAS、MET和MYC等癌基因表達，相較于兩種miRNA單獨的干預(yù)效果，聯(lián)合干預(yù)在阻止非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞增殖和侵襲能力方面具有優(yōu)勢。XUE等［28］在肺腺癌小鼠模型研究中發(fā)現(xiàn)，miR-34a聯(lián)合靶向癌基因Kras的siRNA能有效抑制肺腺癌實體瘤生長，并誘導(dǎo)其凋亡，在此基礎(chǔ)上聯(lián)合順鉑化療，可有效地延長小鼠存活時間。綜上，miR-34a可通過單獨或與其他基因聯(lián)合作用，抑制肺癌進程，有望成為肺腺癌預(yù)后預(yù)測和診斷標(biāo)志物。

2.4 miR-34a與宮頸癌

高危型人乳頭狀瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染是宮頸癌發(fā)生的主要原因［29］。ZHANG等［30］研究發(fā)現(xiàn)，HPV E6病毒可誘導(dǎo)miR-34a表達下調(diào)，顯著上調(diào)宮頸癌中乳酸脫氫酶A的表達，促進“Warburg效應(yīng)”，進而促進腫瘤發(fā)生和發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)miR-34a可通過調(diào)控lncRNA表達或與lncRNA相互作用，如通過 ceRNA（competing endogenous RNAs）機制參與宮頸癌發(fā)生發(fā)展。長鏈非編碼RNA LINC00473是miR-34a的靶標(biāo)。SHI等［31］在宮頸癌細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)，miR-34a可降低LINC00473的穩(wěn)定性，導(dǎo)致LINC00473表達下調(diào)，進而促進ILF2（interleukin enhancer binding factor 2）降解，抑制宮頸癌細(xì)胞增殖。XI等［32］報道linc-UFC1可通過ceRNA機制抑制miR-34a功能，導(dǎo)致miR-34a的靶基因FOXP3表達上調(diào)，從而促進宮頸癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。此外，有研究發(fā)現(xiàn)miR-34a在宮頸癌組織中表達顯著下調(diào)，且miR-34a低表達與患者較低的總生存率密切相關(guān)［33］，提示miR-34a可作為宮頸癌預(yù)后預(yù)測指標(biāo)和治療靶點。

2.5 miR-34a與其他腫瘤

miR-34a對結(jié)直腸癌、骨肉瘤、肝癌等腫瘤亦具有調(diào)控作用。在結(jié)直腸癌中，JIANG等［34］通過構(gòu)建miR-34a基因缺陷小鼠驗證了miR-34a缺失與結(jié)直腸癌發(fā)生，以及細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移等進程有關(guān)。此外，miR-34a可抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞中Survivin、MET、Axl和Notch-1等基因表達，進而調(diào)控細(xì)胞凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移等過程［35-37］。研究發(fā)現(xiàn)miR-34a在骨肉瘤組織中低表達，且miR-34a低表達可造成骨肉瘤患者不良預(yù)后，miR-34a可作為手術(shù)治療骨肉瘤預(yù)后的評估指標(biāo)［38］。另有研究報道，miR-34a在人骨肉瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞中表達下調(diào)，且可促進骨肉瘤細(xì)胞侵襲，增強致瘤能力和自我更新能力［39］。XIAO等［40］研究發(fā)現(xiàn)過表達miR-34a可有效抑制骨肉瘤的生長，且未表現(xiàn)出明顯的肝臟毒性，說明miR-34a在骨肉瘤臨床治療中具有良好的應(yīng)用前景。而在肝癌中，研究發(fā)現(xiàn)miR-34a可靶向調(diào)控HDAC、SATB2等基因，從而抑制肝癌細(xì)胞增殖［41-42］；也可通過調(diào)節(jié)SIRT1、E2F和hexokinase-1等基因表達，參與肝癌侵襲、轉(zhuǎn)移及其細(xì)胞惡化等進程［43-45］。

3 小結(jié)

miR-34a可抑制腫瘤發(fā)生、增殖、侵襲轉(zhuǎn)移等，在前列腺癌、乳腺癌、肺癌、宮頸癌等多種腫瘤組織中低表達，且與預(yù)后不良有關(guān)，有望作為腫瘤預(yù)防、診斷及預(yù)后評估的指標(biāo)。目前，針對miR-34a的治療方法已進入臨床試驗階段，且初步證實miR-34a在人體中有抗腫瘤活性，提示miR-34a模擬物治療腫瘤可行［46］。但是miR-34a在腫瘤中的作用及其作用機制尚未闡明，miR-34a靶向藥物的確切療效及其毒副反應(yīng)亦有待進一步探索。