miRNAs基因與前列腺腫瘤關系的研究進展

熊波波 張勁松 王海峰 左毅剛 王劍松

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是男性常見的癌癥類型，也是癌癥導致死亡的主要原因之一[1]。據(jù)美國癌癥協(xié)會統(tǒng)計，2018年有164690例新發(fā)前列腺癌患者被診斷出來，29430例男性最終死于該病，約占總男性癌癥死亡人數(shù)的5.3%，居于男性癌癥死亡第6位。診斷前列腺癌的主要篩查檢查包括直腸指檢，前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)的血清水平和經直腸超聲引導下的前列腺活檢。由于直腸指檢及PSA的敏感度及特異性并不高，良性前列腺增生，性腺炎癥和一些藥物可以影響高PSA水平。進行組織病理學分級的前列腺癌的重要預后指標是Gleason評分，它是一個功能強大的預后指標，但Gleason評分不能準確預測疾病的攻擊性[2]?；谶@些原因，有必要確定替代性前列腺癌生物學標志物，如miRNAs，以加快和改善癌癥診斷、治療和預后，這將為個性化治療開辟道路戰(zhàn)略。本綜述分析了PCa發(fā)生中miRNAs的功能以及哪些miRNAs可能被認為是有用的血清生物學標志物。

一、miRNA的生物學功能

微小的內源性非編碼RNA(18～25nt)被稱為miRNA，它們可以通過切割特定靶mRNA或通過抑制其翻譯來阻止蛋白質表達[3]。毫無疑問，miRNA已被證明參與幾乎所有關鍵的細胞過程，如增殖、分化、遷移、細胞凋亡、干細胞維持和代謝，因為每個miRNA都可以調節(jié)多個mRNA的表達，因此每個mRNA可能被幾種不同的miRNA靶向[4]。惡性腫瘤中miRNA表達的失調是由于凋亡逃逸導致腫瘤發(fā)生和藥物抗性，特別是在腫瘤起始和發(fā)展期間，其充當癌基因或腫瘤抑制因子并且與細胞凋亡有關[5]。相關研究強調了miRNA在癌癥中的重要性，通過鑒定miRNA靶結合位點和腫瘤細胞中的miRNA加工機制的改變將可能帶來新的診斷和治療機會[6]。為了抑制miRNA癌基因，已經研究了基于miRNA治療的各種策略，直接方法涉及寡核苷酸或基于病毒的構建體以抑制致癌miRNA表達并恢復腫瘤抑制miRNA的表達缺失，而間接方法包括通過其轉錄物調節(jié)miRNA表達的藥物[7]。一些研究表明，miRNA可被認為是癌癥診斷，預后和治療的優(yōu)秀生物學標志物，在癌細胞中，通過抑制腫瘤抑制基因促進癌發(fā)生的過表達的miRNA被認為是致癌miRNA，而通常通過抑制原癌基因表達來避免癌癥發(fā)展的下調表達的miRNA是腫瘤抑制miRNA[8]。

在人類癌癥的疾病特異性miRNA表達譜已被檢測[9]。診斷、分期、進展、預后和治療反應的效果使得人類癌癥的miRNA表達譜更為重要。然而，miRNA的研究正在不斷變化，因為更好地理解其生物學功能的分子機制將使得能夠開發(fā)基于miRNA的新治療技術[10]。

二、miRNAs作為前列腺癌診斷和預后的生物學標志物

每個miRNAs都可以與各種細胞途徑相互作用，因此miRNAs成為生物學標志物將是一個有前景的目標。miRNAs也可以通過促進或抑制腫瘤的發(fā)展和進展來影響癌癥的所有標志物[11]。除了細胞內功能外，miRNAs還被檢測為許多生物有機液體(尿液、血液、唾液等)中的循環(huán)分子。目前的研究表明，miRNAs不僅是被動循環(huán)的分子作為副產物，而且還可以通過外來體介導的運輸以“激素樣”的方式充當細胞間通訊的介質，從而模仿內分泌途徑，依靠這些特征，miRNAs可被認為是優(yōu)秀的生物學標志物[12]。

PCa是男性腫瘤診斷次數(shù)最多的惡性腫瘤，也是男性癌癥相關病死率的主要原因，PSA長期以來一直用于檢測PCa，然而，PSA水平在PCa和前列腺增生(benign prostatic hyperplasia，BPH)中均增加，并且多種因素可影響其變化。已經確定miRNAs在循環(huán)中高度穩(wěn)定，并且可以用作PCa診斷和預后生物學標志物以改善疾病診斷和管理。對血清進行miRNAs分析高PSA水平患者，因為它可以以非侵入性方式進行，這可能會阻止高PSA水平患者的前列腺活檢，其中一些人最后不會診斷為PCa[9]。Al-Kafaji等[13]評估了4種PCa相關miRNAs在鑒別PCa與BPH和PCa風險分層方面的有效性，該研究包括100例參與者，其中35例局部PCa患者，35例BPH患者和30例健康受試者，結果在PCa患者中觀察到miR-15a、miR-126、miR-192和miR-377的表達顯著降低，此外，高風險PCa患者中4種miRNA的表達低于低風險PCa患者，其中miR-126是最低下調的，4種miRNA的表達也與PCa顯著且獨立相關。

Porzycki等[14]分析血清中的循環(huán)miRNAs區(qū)分PCa和健康個體的患者的非侵入性生物學標志物，研究包括20例患者和8例健康患者用作對照，在從血清中提取的總RNA級分中定量miRNA，并通過RT-qPCR定量5種微小RNA(miR-106b、miR-141、miR-21、mir-34a和miR-375)的水平，結果與健康比較，PCa組中miR-106b、miR-141-3p、miR-21和miR-375的相對表達比率顯著增加。Qu等[15]研究了miR-210在PCa診斷和治療中的作用，收集30例PCa患者的靜脈血，分3個治療組，即NC組，未治療；BL組，空載體；抗miR-210組，通過RT-qPCR檢測miR-210和分化調節(jié)因子1(ROD1)的表達水平，并通過蛋白質印跡檢測每組中的ROD1蛋白表達，結果與NC組和BL組比較，抗miR-210組細胞增殖率顯著降低(P<0.05)，然而，與NC組和BL組比較，抗miR-210組的凋亡率顯著增加(P<0.05)，RT-qPCR顯示，與NC組和BL組比較，抗miR-210組中miR-210和ROD1的表達水平顯著降低(P<0.05)。通過以上研究，miRNAs有望成為提高PCa的診斷的標志物，為PCa患者帶來了新的診斷方式，但是需要通過更多的臨床研究加以證實，最后運用臨床，充分體現(xiàn)了轉化醫(yī)學的思想。

PCa是西方國家特別是50歲以上男性中最常被診斷出的惡性腫瘤，并且近30%的PCa患者最終發(fā)生臨床復發(fā)。Suer等[16]研究20例復發(fā)和20例非復發(fā)PCa患者的miRNAs表達，結果發(fā)現(xiàn)miRNAs具有足夠的能力來區(qū)分復發(fā)標本和非復發(fā)標本。Wei等[17]研究根治性前列腺切除術的臨床局限性PCa患者，通過定量反轉錄聚合酶鏈反應檢查復發(fā)和非復發(fā)腫瘤樣品中的miR-1表達水平，與非復發(fā)性腫瘤樣本比較，復發(fā)性PCa組織中miR-1顯著下調(P=0.000)，提出PCa組織中的miR-1可作為PCa復發(fā)的重要獨立預測因子。

三、miRNAs促進前列腺癌發(fā)生

PCa在男性惡性腫瘤的發(fā)生率較高，并且轉移是PCa相關死亡的主要原因。PCa的發(fā)生及PCa轉移受各種細胞內在和外在因素的控制，這些因素通常受各種轉移相關基因的調節(jié)控制?？刂圃撨^程的各種因子本身受miRNAs的調節(jié)[18]。

miR-191通過下調TIMP3可促進前列腺癌細胞生長和侵襲能力。Wang等[19]研究提出了miR-191在PCa組織樣品中過表達，PC-3細胞中上調miR-191顯著促進，而DU145細胞中下調miR-191延緩細胞增殖和侵襲，此外，TIMP3被證明是miR-191的直接靶基因，并且TIMP3的敲低反轉了miR-191下調的功能。Gao等[20]研究也提出了miR-323抑制前列腺癌細胞中p73的表達，抑制p73增加細胞增殖和集落形成，促成前列腺癌細胞的侵襲性。miR-32是一種雄激素受體調節(jié)的miRNA，可能促進前列腺中的腫瘤改變。Latonen等[21]開發(fā)了在前列腺中過表達miR-32的轉基因小鼠，觀察發(fā)現(xiàn)miR-32表達增加了前列腺前列腺上皮內瘤變病變的發(fā)生率和復制活性，結果表明miR-32增加小鼠前列腺上皮的增殖并促進化生轉化。miR-483-5p已被鑒定為某些癌癥中的miRNA致癌基因。然而，其通過靶向RBM5助于PCa的發(fā)展。Yang等[22]研究通過定量實時PCR測定miR-483-5p的表達水平，MTT測定評估m(xù)iR-483-5p對增殖的影響，跨孔侵襲測定評估細胞侵襲，并且通過LNCaP、DU-145和PC-3細胞中的蛋白印跡測定靶蛋白表達，觀察到miR-483-5p在前列腺癌細胞系和組織中上調，miR-483-5p抑制劑抑制前列腺癌細胞在DU-145和PC-3細胞中的生長和侵襲，RBM5過表達抑制LNCaP細胞中的前列腺癌細胞生長和侵襲，強化的RBM5表達減輕了LNCaP細胞中前列腺癌細胞生長和侵襲的miR-483-5p促進。miR-543通過靶向Raf激酶抑制蛋白(RKIP)促進前列腺癌的增殖和轉移。Du等[23]研究miR-543和RKIP在兩種前列腺癌細胞系(LNCAP和C4-2B中的表達)，發(fā)現(xiàn)miR-543與臨床腫瘤樣品中的RKIP表達呈負相關，并且與親本LNCAP細胞比較在轉移性前列腺癌細胞系C4-2B中顯著上調，進一步研究發(fā)現(xiàn)RKIP是miR-543的直接靶標，miR-543的過表達下調RKIP表達并促進癌細胞的增殖和轉移。

四、miRNAs抑制前列腺癌發(fā)生

PCa是全世界男性中最常被診斷出的腫瘤之一。miRNAs參與許多重要的細胞過程，包括增殖、分化和凋亡。已發(fā)現(xiàn)它們在許多類型的人類癌癥中異常表達。它們可以作為腫瘤抑制因子，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉移過程中起到抑制作用，同時也成為開發(fā)治療PCa的潛在靶點。

miR-33a是嵌入SREBF2內的一種內含子miRNA，SREBF2在前列腺癌中增加，會增加miR-33a水平，從而可能導致腫瘤抑制。研究顯示miR-33a具有腫瘤抑制活性并且在PCa中減少，降低的miR-33a增加PIM1致癌基因的mRNA和脂質β-氧化途徑中的多個基因[24]。miR-564在人類惡性腫瘤中異常表達，在PCa中具有抑制功能。Meng等[25]從50例PCa患者收集PCa組織及其相鄰的正常組織，用RT-qPCR評估組織和細胞中miR-564的表達，發(fā)現(xiàn)miR-564在PCa細胞中失調，并在PCa細胞增殖、細胞周期進程、細胞侵襲和遷移中起到抑制劑的作用。Hua等[26]分析前列腺癌組織和細胞系中miR-126的表達，結果顯示miR-126表達在PCa組織和細胞系中顯著下調。miR-126過表達被證明可以減少PCa細胞的增殖和轉移，并在體外反轉上皮-間質轉化過程。HER-2是一種表皮生長因子受體，在一些PCa中表達，與腫瘤的生長相關，一些miRNAs的失調涉及PCa發(fā)病機制的調節(jié)。Lin等[27]研究通過RT-qPCR測定PCa組織中miR-4319的水平，通過Kaplan-Meier分析研究它們與患者存活的關聯(lián)，并通過MTT測定分析過表達或抑制miR-4319或HER-2的細胞的生長，結果為與相應的正常前列腺組織比較，PC標本中miR-4319水平降低。較低水平的miR-4319與較差的總體患者存活率相關，在體外，HER-2介導的針對化療的細胞存活受到miR-4319過表達的抑制，并且通過miR-4319的消耗而增強。最近，發(fā)現(xiàn)miR-224通過靶向稱為apelin的miR-224靶基因導致前列腺癌細胞的遷移和侵襲，其抑制的表達允許miRNA抑制細胞遷移和侵襲，此外，miR-224下調表達與晚期臨床分期和轉移顯著相關[28]。

五、miRNAs與前列腺癌治療

隨著PCa患者數(shù)量及病死率的增加，特別是晚期和轉移性PCa，已成為全球許多研究的焦點。在過去的70年中，雄激素剝奪療法一直是晚期PCa患者的主要治療選擇，然而，大多數(shù)患者的去勢抵抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer，CRPC)預后不良，最終導致死亡。miRNAs是一組小的非編碼調節(jié)RNA，在調節(jié)基因表達中具有重要作用，miRNAs可能參與一系列療法的治療反應，包括放射治療、化學療法和雄激素抑制。治療性miRNA原理包括：①使用miRNA模擬寡核苷酸或構建體靶向由PCa下調的miRNA控制的癌基因的3′UTR；②通過使用antago-寡核苷酸(antago-miR)或消耗特定miRNA細胞的合成構建體(稱為miRNA海綿);③將基于miRNA的工具與現(xiàn)有抗癌藥物組合，恢復正常細胞內水平的上調miRNA[29]。

Shi等[30]研究表明miR-124是晚期前列腺癌中潛在的腫瘤抑制基因，miR-124表達的恢復可能是晚期前列腺癌治療的一種新策略。最近研究表明miR-185可能是雄激素受體(androgen receptor，AR)介導的信號轉導的潛在負調節(jié)劑，并且可能在PCa細胞中充當腫瘤抑制劑，AR是miR-185的直接靶標，此外，miR-185對AR的下調損害了AR和雄激素反應元件之間的相互作用，并下調了AR靶基因前列腺特異性抗原的表達，數(shù)據(jù)還表明，miR-185介導的AR下調抑制了LNCaP細胞的增殖并誘導其凋亡。Shi等研究提出miR-124靶向雄激素受體轉錄物，充當腫瘤抑制劑以廣泛限制前列腺癌的生長。Ottman等研究結果提出在雄激素剝奪治療和雄激素受體阻斷期間早期發(fā)生miRNA表達的動態(tài)改變，這些改變的miRNA表達譜的累積效應是促進存活和獲得抗性的多種信號轉導途徑。

放射治療是局部早期或晚期前列腺癌最重要的治療選擇之一。新出現(xiàn)的證據(jù)表明，miRNAs在調節(jié)介導輻射反應的關鍵細胞通路中發(fā)揮關鍵作用，通過與其他生物過程如細胞周期檢查點、細胞凋亡、自噬、上皮-間充質轉換和癌癥干細胞相互作用來影響癌細胞的放射敏感度。Gong等研究提出miR-145的異位表達顯著地使PCa細胞對輻射敏感，并且使用γ-H2AX磷酸化作為放射療法反應的替代標志物與miR-145表達水平，觀察到用miR-145和輻射處理的組中每個細胞顯著更多的焦點，此外，接受miR-145和輻射的細胞中有絲分裂突變顯著增加，結果表明，miR-145似乎降低了細胞中輻射誘導的DNA雙鏈斷裂修復的效率。

六、展 望

PCa在男性惡性腫瘤中每年新發(fā)病例及病死率逐年升高，在這種情況下，早期診斷和治療以降低癌癥相關病死率變得極為重要。在PCa中，可能存在幾種可以作為癌基因或腫瘤抑制因子的miRNAs的失調。miRNAs分析研究表明，miRNAs可以獨立作用或與其他轉錄因子合作調節(jié)基因轉錄，最終導致PCa中的細胞過程受到干擾。近年來對miRNAs分子機制和功能的研究越來越多，證實了其參與癌癥發(fā)展，特別是幾種miRNAs參與細胞轉化以發(fā)展癌細胞，轉移和相關治療。了解一些miRNAs的特定作用及其參與PCa的發(fā)展和進展可能會改善這種癌癥的病程，并可能在PCa治療中開辟新的治療選擇。許多發(fā)現(xiàn)已經證明miRNAs是PCa診斷和預后的有用工具，可以預測患者的臨床結果。展望未來，將會通過更多的miRNAs在PCa中的相關分子生物學研究，并應用于臨床，在PCa的早期診斷及治療方面有所幫助，朝著轉化及精準醫(yī)學的方向發(fā)展。