miR-199a家族與腫瘤關系的研究進展

胡文佳，陳 晨，黃 輝，唐旭東，羅海清，李祥勇※

(1. 廣東醫(yī)科大學生物化學與分子生物學研究所 廣東醫(yī)科大學抗腫瘤活性物質研發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣東 湛江 524023； 2.廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院腫瘤中心，廣東 湛江 524001)

微RNA(microRNA，miRNA)是一類進化上高度保守而天然存在的非編碼小分子RNA，長度一般為18～24 nt。miRBase 21.0版發(fā)現(xiàn)，截至目前，科學家已從223個物種中鑒定出35 828種成熟miRNA，其中人類miRNA前體1 881種，成熟miRNA超過2 588種。miRNA主要通過不完全互補的方式與編碼蛋白信使RNA(message RNA，mRNA)3′非編碼區(qū)(3′ untranslated region，3′UTR)的堿基進行配對結合，引起靶mRNA的失活、降解或翻譯受阻，在轉錄后水平進行對基因表達的調控，這類小分子在生命活動中具有廣泛的調節(jié)功能，對基因表達、生長發(fā)育和病理活動(腫瘤的增殖、轉移、侵襲、周期改變、自噬，還有腫瘤治療的應答等)均有十分深遠且復雜的效應，在諸多細節(jié)方面仍需進一步研究。miR-199a是一類在人體組織中廣泛存在的基因家族，大量研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a在多種腫瘤組織中呈異常表達，表明miR-199a與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關[1-3]。 miR-199a的兩種不同成熟體miR-199a-3p和miR-199a-5p在多種腫瘤中具有不同的靶基因，發(fā)揮不同的調控功能，也有文獻報道m(xù)iR-199a-5p和miR-199a-3p可共同作用于一個靶基因[4-5]。miR-199a家族成員多樣、功能復雜，全面深入地了解miR-199a的作用十分必要，現(xiàn)對miR-199a家族與腫瘤關系的研究進展予以綜述。

1 miR-199a家族基因的概述

miR-199a是位于發(fā)動蛋白2(dynamin-2，DNM2)基因16號內含子的miRNA，由德國科學家通過計算機分析并首先在鼠細胞中成功克隆[6]。在人源細胞中，pre-miR-199a-1和pre-miR-199a-2是目前發(fā)現(xiàn)的兩種has-miR-199a，分別定位于人第19號和1號染色體，經Dicer裂解后可得到miR-199a-5p和miR-199a-3p兩種成熟的miRNA。研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a家族基因在人體各組織中廣泛表達，但體內表達受多種因素調控，包括miR-199a啟動子的甲基化、組蛋白修飾、DNM2/DNM3基因座編碼表達以及堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉錄因子1和早期生長反應因子1對miR-199a基因所在染色體的調控等[4,7-9]。

2 miR-199a在腫瘤中的表達調控

miR-199a在多種腫瘤細胞中呈異常表達，在肝癌、肺癌、乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、宮頸癌等腫瘤細胞中的表達明顯降低，在骨肉瘤、胃癌、胰腺癌等腫瘤細胞中的表達顯著升高，提示miR-199a在腫瘤細胞中發(fā)揮類似抑癌基因或癌基因的作用。miR-199a主要通過調控腫瘤細胞的生長增殖、細胞凋亡、侵襲、轉移和耐藥等生物學過程在腫瘤細胞的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮重要作用。近年來，有關miR-199a在腫瘤細胞中的作用已成為關注的熱點，并開展了大量的研究。miR-199a在不同腫瘤細胞中的表達模式及其作用不同，見表1。

表1 miR-199a在人類腫瘤中的調節(jié)和功能

FZD7：卷曲蛋白7；Wnt/β-catenin：Wnt/β聯(lián)蛋白；HIF-1α:缺氧誘導因子1α；CTGF：結締組織生長因子；MAP3K11:絲裂原活化蛋白激酶激酶激酶11；CCND1：細胞周期蛋白D1；MLK3/NF-κB：絲裂原活化蛋白3激酶11/核因子κB；Smad1：Smad家族成員1；PIAS3:活化STAT3的蛋白質抑制劑；STAT3：信號轉導及轉錄激活因子3；VEGF：血管內皮生長因子；caveolin-2：陷窩蛋白2；FAK：黏著斑激酶；Src：類固醇受體輔助激活因子；Akt：蛋白激酶B；mTOR：哺乳動物雷帕霉素靶蛋白；PAK4：Ras相關的C3肉毒素底物1活化激酶4；MEK：促分裂原活化的細胞外信號調節(jié)激酶；ERK：細胞外信號調節(jié)激酶；ZHX1：鋅指結構和同源框1；SRF：血清應答因子；E-cadherin:上皮鈣黏素；ITGA3:整合素亞單位α3；CCR7：細胞趨化因子受體7；PIK3CD：磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞基δ；TGF-β2：轉化生長因子β2；FOXA2：叉框蛋白A2；Sp1：轉錄因子特異性蛋白1；-：未報道

2.1調控腫瘤細胞的增殖、周期、凋亡 目前認為，無限快速增殖是腫瘤細胞有別于正常細胞最顯著的生長特性。細胞凋亡作為多基因表達調控的主動過程，是維持細胞內環(huán)境穩(wěn)定的重要因素，一旦細胞凋亡發(fā)生異常就會引發(fā)腫瘤。miR-199a在多種腫瘤細胞中可通過發(fā)揮抑癌基因或癌基因的作用抑制或促進腫瘤細胞的生長增殖，涉及miR-199a對腫瘤細胞生長增殖和凋亡的有效調控。研究發(fā)現(xiàn)，相對于正常組織，miR-199a在肝癌、卵巢癌、濾泡甲狀腺癌、食管癌、膀胱尿路上皮癌、腎細胞癌、黑色素瘤等多種腫瘤組織細胞中都呈現(xiàn)明顯的低表達，而靶向增加miR-199a的表達后，可有效抑制腫瘤細胞的生長增殖并誘導細胞發(fā)生凋亡，起到類似抑癌基因的作用[33-34]。miR-199a抑制腫瘤細胞生長增殖的過程中通常涉及對細胞周期的抑制。Song等[1]研究發(fā)現(xiàn)，肝癌細胞中miR-199a通過抑制靶基因卷曲蛋白7有效下調下游基因(如β聯(lián)蛋白、Jun、細胞周期蛋白D1和Myc)的表達，進而抑制細胞的增殖和周期。Cheng等[10]認為，miR-199a可通過調節(jié)其靶基因CD44的表達影響卵巢腫瘤細胞的正常生長周期，并抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。此外，Yang等[11]對黑色素瘤B16和HME1細胞系的研究發(fā)現(xiàn)，過表達miR-199a-5p可下調缺氧誘導因子1α的表達，抑制黑色素瘤細胞的增殖，使細胞停留在G1期，同時體內實驗也證實，過表達miR-199a-5p能顯著抑制腫瘤的生長大小。在濾泡甲狀腺癌中，miR-199a-5p模擬物可通過阻止G0期的細胞周期來降低FTC-133細胞的存活力[12]。除對細胞周期的影響外，多種其他通路也參與miR-199a抑制腫瘤細胞生長增殖的過程。食管癌中，miR-199a-5p通過靶向絲裂原活化蛋白3激酶11來抑制腫瘤細胞的增殖能力[13]。在結腸直腸癌中，miR-199a抑制靶基因卷曲蛋白6的表達后，通過Wnt信號通路來調節(jié)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，發(fā)揮抑癌基因的作用[35]。在膀胱尿路上皮癌中，miR-199a-5p通過絲裂原活化蛋白3激酶11/核因子κB通路調節(jié)膀胱癌的腫瘤發(fā)生[14]。Zhong等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p通過靶向結合缺氧誘導因子1α mRNA的3′-UTR，調控缺氧誘導因子1α基因參與的信號通路中相關分子(如血管內皮生長因子、趨化因子受體4、Bcl-2相互作用蛋白3和Bcl-2家族成員Bcl-xL)的表達，實現(xiàn)對前列腺癌細胞生長增殖的抑制和誘導細胞發(fā)生凋亡。此外，由于miR-199a在腫瘤細胞中的表達和功能具有明顯的組織特異性，且在部分腫瘤中呈現(xiàn)高表達，發(fā)揮類似癌基因的作用。骨肉瘤是最常見的原發(fā)性骨質惡性腫瘤。Wang等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p在骨肉瘤細胞中高表達，可通過靶向抑制活化信號轉導及轉錄激活因子3的蛋白質抑制劑和p27的表達刺激細胞中信號轉導及轉錄激活因子3基因的活化，促進細胞周期的進展，最終促進細胞增殖和腫瘤生長。也有研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-3p在結腸癌組織細胞中明顯高表達，miR-199a-3p不僅在結腸癌組織及其細胞中明顯高表達，且miR-199a-3p高表達與結腸直腸癌淋巴結轉移、TNM分期均呈正相關，將miR-199a-3p抑制劑轉染入SW480細胞后，可引起G0/G1停滯、S期和G2/M期百分比降低、誘導細胞凋亡增多，明顯抑制細胞的生長增殖[19]。Shatseva等[22]發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細胞中miR-199a-3p可通過抑制內源性和外源性陷窩蛋白2蛋白的活性促進乳腺癌細胞系的增殖和存活。此外，有研究認為，miR-199a-3p在胃癌細胞系和組織中也顯著上調，進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-3p可通過靶向抑制鋅指結構和同源框1的表達，提高胃癌細胞的增殖能力并抑制其細胞發(fā)生凋亡[25]。但也有文獻報道，miR-199a-3p在人胃癌細胞和組織中低表達，并通過靶向哺乳動物雷帕霉素靶蛋白通路抑制癌細胞的惡性增殖[27]。有研究認為，miR-199a-3p可通過p53信號通路誘導骨肉瘤細胞的凋亡[36]。這些矛盾的研究結果表明，miR-199a對基因的調節(jié)效果可能與組織特異性和個體差異密切相關，可見miR-199a在腫瘤細胞中的調節(jié)網絡具有一定的復雜性和多樣性。

2.2miR-199a家族調控腫瘤細胞的侵襲轉移并影響腫瘤患者的預后 目前認為，腫瘤的侵襲轉移是腫瘤預后不良和患者死亡的最主要因素。miR-199a不僅在多種腫瘤中具有明顯的差異表達，在不同轉移能力的同種腫瘤細胞中的表達也有明顯差異，表明miR-199a參與多種腫瘤細胞的侵襲轉移和上皮間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等生物學過程。miR-199a可明顯抑制包括肝癌、前列腺癌、甲狀腺乳頭狀癌、膀胱癌、皮膚鱗狀細胞癌、乳腺癌、結腸直腸癌和睪丸癌在內的多種腫瘤的侵襲與轉移。

Sakaguchi等[28]對膀胱癌的研究發(fā)現(xiàn)，miR-199家族成員(miR-199a-3p/-5p和miR-199b-3p/-5p)是良好的膀胱癌潛在預后標志物，可通過靶向作用整合素亞單位α3抑制腫瘤細胞的侵襲轉移。Zhou等[29]的研究表明，miR-199a-3p通過靶向細胞趨化因子受體7調控細胞EMT，進而有效抑制膀胱癌細胞的侵襲和轉移。Koshizuka等[5]通過RNA測序分析并結合細胞實驗發(fā)現(xiàn)，miR-199家族(包括miR-199a-5p、miR-199a-3p、miR-199b-5p和miR-199b-3p)對頭頸部鱗狀細胞癌細胞的侵襲轉移具有明顯的抑制作用。miR-199a不僅與甲狀腺乳頭狀癌的侵襲轉移密切相關，還可通過靶向Smad1抑制前列腺癌細胞的侵襲、靶向NLK基因和缺氧誘導因子1α/血管內皮生長因子途徑，抑制結腸直腸癌細胞的遷移和侵襲[2,16,20-21]。miR-199a家族被認為與乳腺癌的惡性發(fā)展密切相關。Li等[23]發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p在乳腺癌細胞中的低表達可引起其靶基因Ets-1的表達及活性升高，從而通過黏著斑激酶/類固醇受體輔助激活因子/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路促進乳腺癌的侵襲作用。有研究表明，miR-199a-3p和miR-199b-3p的低表達與乳腺癌細胞系MDA-MB-231的生長、遷移和侵襲呈負相關，通過體外過表達miR-199a-3p和miR-199b-3p后，可通過Ras相關的C3肉毒素底物1活化激酶4/促分裂原活化的細胞外信號調節(jié)激酶/細胞外信號調節(jié)激酶信號通路有效抑制乳腺癌細胞的發(fā)展[24]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p通過對腫瘤細胞生長增殖、細胞凋亡及侵襲和遷移能力的影響，在三陰性乳腺癌細胞中發(fā)揮重要的抗腫瘤作用[30]。上述研究結果表明，miR-199家族成員在腫瘤細胞侵襲轉移過程中起重要調控抑制作用。

miR-199a在一些腫瘤細胞中明顯高表達，發(fā)揮類似癌基因的作用促進腫瘤細胞的侵襲轉移。He等[26]研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p在胃癌組織顯著高表達，與患者腫瘤TNM分期及淋巴結轉移呈正相關。進一步的體外細胞實驗發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p通過作用靶基因klotho促進胃癌細胞的侵襲轉移。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p的高表達與胃癌患者預后不良顯著相關，胃癌細胞EMT及侵襲轉移過程中血清應答因子/miR-199a-5p/上皮鈣黏素通路發(fā)揮重要作用[3]。此外，miR-199a也被發(fā)現(xiàn)在胰腺癌中高表達，叉框蛋白A2是一種新型的腫瘤抑制因子，通過熒光素酶分析顯示，miR-199a可與抑癌基因叉框蛋白A2的3′非翻譯區(qū)結合后，有效抑制其蛋白表達，進而誘導胰腺癌細胞增殖，并促進細胞的轉移和侵襲[31]。以上結果表明，miR-199a在腫瘤細胞侵襲轉移中的作用具有組織特異性。

miR-199a的表達水平還與腫瘤患者的預后相關。Zuberi等[37]采用實時熒光定量聚合酶鏈反應的方法對比70例上皮性卵巢癌患者血清和70例健康志愿者血清樣本發(fā)現(xiàn)，miR-199a在腫瘤患者血清中的表達顯著偏低，進一步的臨床病理分析表明，miR-199a的表達水平與腫瘤分期、淋巴結轉移和遠端轉移呈明顯負相關。對膀胱癌的分析研究發(fā)現(xiàn)，低表達miR-199家族(miR-199a-3p、miR-199a-5p、miR-199b-3p、miR-199b-5p)患者比高表達miR-199患者預后更差[28]。

2.3miR-199a促進腫瘤細胞的化學藥物敏感性 當前，化學藥物療法仍是腫瘤治療的重要手段，各種因素引起的腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性使化療藥物不能完全有效殺死腫瘤細胞，從而影響治療效果，這也是導致腫瘤化學治療失敗的主要原因之一?？梢?，化療藥物敏感性問題是腫瘤化療過程中最亟待解決的問題。順式二氯二氨合鉑Ⅱ (cis-dichlorodiam-minoplatinumⅡ，DDP)是一種傳統(tǒng)的抗癌化療藥物，在腫瘤治療中發(fā)揮重要作用。近年來，在結腸直腸癌、卵巢癌、骨肉瘤和乳腺癌等多種腫瘤細胞中存在DDP耐藥，且miR-199a與DDP的耐藥性密切相關。通過建立耐DDP的骨肉瘤細胞系和耐DDP的乳腺癌細胞系觀察發(fā)現(xiàn)，耐藥細胞株中miR-199a低表達，且過表達miR-199a時，細胞對DDP敏感性增強[38-39]。此外，有研究認為，結腸直腸癌細胞對DDP的耐藥主要源于腫瘤干細胞，如果體外增加干細胞miR-199a和miR-199b的表達，可靶向下調糖原合成酶激酶3β，并通過Wnt/β聯(lián)蛋白信號通路調節(jié)DDP耐藥[40]。對卵巢癌細胞的研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a可通過抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白表達增強腫瘤細胞對DDP的敏感性[41-42]。Cui等[43]發(fā)現(xiàn)，卵巢癌組織細胞中miR-199a-3p的恢復可通過靶向抑制整合素β8亞單位從而抑制腫瘤發(fā)展，導致DDP的敏感性增加。細胞自噬參與miR-199a家族影響腫瘤細胞化療藥物敏感性的過程。Li等[18]發(fā)現(xiàn)，過表達miR-199a-5p靶向作用自噬相關基因Beclin 1后可通過抑制細胞自噬促進DDP對骨肉瘤細胞的殺傷作用。Xu等[44]的研究發(fā)現(xiàn)，DDP處理不僅使肝癌細胞miR-199a-5P表達顯著下調，同時通過miR-199a-5p靶向自噬相關基因7激活肝癌細胞系HepG2的自噬，促進細胞增殖，表明miR-199a-5p/自噬信號通路是調節(jié)DDP化學耐藥的新途徑，可為腫瘤化學治療提供新的靶點。

3 小 結

miRNA在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起重要作用。miR-199a家族作為重要的轉錄后調控因子，通過廣泛參與腫瘤相關基因的調控，參與腫瘤細胞的生長增殖、凋亡、分化與轉移等生物學進程，并通過調節(jié)化療藥物的敏感性參與腫瘤的治療。目前認為，miR-199a在腫瘤中的作用機制除對細胞周期、細胞自噬、細胞EMT和腫瘤干細胞的調控外，還參與調節(jié)腫瘤細胞的糖代謝過程及血管生成[32,45-47]。當前，關于miR-199a與腫瘤相關性的研究仍不全面，隨著科學的進步和研究的深入，人們將會發(fā)現(xiàn)miR-199a在腫瘤發(fā)生發(fā)展中更重要的作用，以miR-199a為靶點的生物靶向治療將會成為腫瘤治療的新熱點，在腫瘤預防、腫瘤診斷和腫瘤治療及預后中具有重要的應用價值。