miRNA 在胰腺癌中的研究進(jìn)展

陳旭，王飛，趙海平

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010000）

0 引言

胰腺癌是一種不可治愈的實(shí)體惡性腫瘤，在世界范圍內(nèi)對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因?yàn)槠湓缙谌狈Φ湫偷呐R床癥狀，極易通過神經(jīng)、血管侵犯周圍組織器官，并通過淋巴管快速遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；大部分在臨床確診前已發(fā)生轉(zhuǎn)移，僅有10%～20%患者在確診時(shí)有手術(shù)切除機(jī)會；即使手術(shù)，約90%患者在術(shù)后12～18 個(gè)月內(nèi)可復(fù)發(fā)[1]。因此，尋找胰腺癌發(fā)生發(fā)展、早期診斷及預(yù)后相關(guān)的新的標(biāo)記，對早期發(fā)現(xiàn)胰腺癌并改善胰腺癌預(yù)后有重要意義。盡管近年來對其分子發(fā)病機(jī)制的了解有了新進(jìn)展，但仍缺乏有效的治療方法來治療這種致命的疾病。

微小RNA（miRNAs）是一種小的（19-24 個(gè)核苷酸）、單鏈的內(nèi)源性非編碼RNA。其通過與靶基因 mRNA 3′端的非編碼區(qū)（UTR）結(jié)合，降解或抑制 mRNA 翻譯導(dǎo)致基因沉默，同時(shí)通過多種途徑對多基因進(jìn)行微調(diào)，并改變疾病相關(guān)信號通路，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長發(fā)育、增殖、凋亡、自噬等多種細(xì)胞生物活動。研究表明，至少有50%的miRNAs 在腫瘤中異常表達(dá)，作為轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子發(fā)揮重要作用，并通過直接與靶mRNAs 結(jié)合發(fā)揮致癌或抑癌功能[2]。因此研究這些miRNAs有利于從不同角度理解胰腺癌發(fā)病機(jī)制，并為其診治的探索提供新思路。

細(xì)胞增殖和分化受許多激素、生長因子和細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。這些分子與細(xì)胞受體相互作用，并通過細(xì)胞內(nèi)信號通路網(wǎng)絡(luò)與細(xì)胞核溝通。在癌細(xì)胞中，這些途徑的關(guān)鍵成分可能被癌基因通過過表達(dá)或突變而改變，導(dǎo)致細(xì)胞信號失調(diào)，抑制凋亡，轉(zhuǎn)移和細(xì)胞增殖。這些異常信號通路的成分是腫瘤細(xì)胞特有的，代表了新抗癌療法的潛在選擇性靶點(diǎn)。這些潛在的靶點(diǎn)包括配體、細(xì)胞受體、細(xì)胞內(nèi)第二信使和核轉(zhuǎn)錄因子[3]。本文將從miRNA 通過各種信號傳導(dǎo)通路對胰腺癌的影響做如下綜述。

1 MAPK/KRAS 信號通路

Kirsten 大鼠肉瘤病毒基因（KRAS）是RAS 家族中最重要的基因，它在GTP 約束的活躍態(tài)和GDP 約束的非活躍態(tài)之間循環(huán)，其發(fā)生突變后，會喪失GTP 水解酶活性，使原本的GTP 結(jié)合狀態(tài)通過喪失內(nèi)在的催化活性或者是通過 GTPase喪失而最終激活蛋白，并啟動復(fù)雜信號網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)激活下游RAS-RAF-MEK-MAPK 細(xì)胞信號通路，促使細(xì)胞持續(xù)增殖而至癌變。至少90%的胰腺癌中存在KRAS 的突變形式，誘導(dǎo)下游信號級聯(lián)的組成性激活。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過鎖定核酸原位雜交和實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)，與相應(yīng)的正常胰腺組織相比，在76.2%的PDAC 組織和所有PDAC 細(xì)胞系中miR-217 的表達(dá)是下調(diào)的，雙熒光素酶報(bào)告子檢測顯示KRAS mRNA 是miR-217 體外直接作用的靶點(diǎn)。在PDAC 細(xì)胞系中miR-217 的過度表達(dá)降低了KRAS 水平，降低了下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子AKT 的組成性磷酸化，并抑制了細(xì)胞增殖[4]。

miR-155 為多西環(huán)素誘導(dǎo)系統(tǒng)中激活K-Ras 后上調(diào)幅度最大的miRNA，提示miR-155 可能是胰腺癌的候選致癌基因。進(jìn)一步研究表明，K-Ras 通過MAPK 和NFκB 途徑上調(diào)miR-155 的表達(dá)，miR-155 通過抑制Foxo3a 的表達(dá)而增加ROS 水平，從而促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖，揭示miR-155 是K-Ras 致癌信號與氧化還原調(diào)節(jié)之間的一個(gè)機(jī)制性聯(lián)系[5]。

Xie 等研究表明：miR-143-3p 在PDAC 組織和細(xì)胞中的表達(dá)下調(diào)，而KRAS 為其直接靶基因。此外通過westernblot發(fā)現(xiàn)miR-143-3p 能使下游ERK 信號通路失活，ERK 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在細(xì)胞增殖和存活中起著核心作用，其會激活細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和存活，以及血管生成和遷移。因此，過表達(dá)miR-143-3p 可能通過下調(diào)KRAS 抑制ERK 信號的激活進(jìn)而抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲能力，但具體機(jī)制還需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[6]。

2 PI3K/AKT 信號通路

磷脂酰肌醇-3- 激酶(PI3K) 是一組蛋白多聚體，其被RTK 激活后產(chǎn)生PIP3 和PIP2。AKT 與這些磷脂相互作用，導(dǎo)致其移位到內(nèi)膜，使之磷酸化并激活。激活的AKT 能調(diào)節(jié)多種底物的功能，這些底物參與調(diào)節(jié)細(xì)胞存活、細(xì)胞周期進(jìn)程和細(xì)胞生長[7]。張力蛋白同源物基因（PTEN）為一種主要的神經(jīng)元凋亡調(diào)節(jié)因素，具有蛋白磷酸酶與脂質(zhì)磷酸酶雙重活性，作為脂質(zhì)磷酸酶時(shí)，會抑制PI3K-AKT-mTOR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制細(xì)胞生長。

miR-221 在胰腺癌細(xì)胞系和腫瘤組織中的表達(dá)明顯高于正常胰管上皮細(xì)胞和正常胰腺組織。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用異黃酮混合物(G2535)或合成姜黃素類似物(CDF)處理胰腺癌細(xì)胞可以下調(diào)miR-221 的表達(dá)，而下調(diào)其表達(dá)會上調(diào)PTEN表達(dá)，從而抑制MiaPaCa-2 和PANC-1 細(xì)胞的增殖和遷移[8]。

miR-181a 是已報(bào)道的參與炎癥和疾病的重要miRNA之一，在胰腺癌中表達(dá)增加，而且炎癥刺激會顯著增加miR-181a 的表達(dá)[9]。通過miRNA 基因網(wǎng)絡(luò)分析和其他靶點(diǎn)預(yù)測程序預(yù)測了miR-181a 針對PTEN 靶點(diǎn)。并且研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌組織中miR-181a 表達(dá)與PTEN 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。也就是說過表達(dá)miR-181a 后，則會抑制PTEN 的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞遷移[10]。

miR-375 和miR-200C 則作為腫瘤抑制因子發(fā)揮作用。PDK1 是PI3K 下 游 的 激 酶，其mRNA 是PDAC 中miR-375的直接靶點(diǎn)[11,12]。miR-375 通過AKT 信號通路抑制PDAC細(xì)胞的惡性表型。miR-200C 在PDAC 中的表達(dá)與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT) 和黏蛋白-4（MUC4）有關(guān)，MUC4 穩(wěn)定HER2 并激活A(yù)KT，過表達(dá)miR-200C 導(dǎo)致MUC4mRNA 和蛋白表達(dá)顯著下調(diào)，抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移[13,14]。

3 JAK/STAT 信號通路

Janus 激酶（JAK）/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄活化因子（STAT）信號通路主要由三個(gè)成分組成，即酪氨酸激酶相關(guān)受體、JAK和STAT。JAK 家族是一類非受體型酪氨酸激酶，包括JAKl，JAK2，JAK3 和TYK2 四個(gè)成員。其能使與其結(jié)合的細(xì)胞因子受體磷酸化，又能磷酸化多個(gè)含特定SH2 結(jié)構(gòu)域的信號。STAT 是一類具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄因子作用的DNA 結(jié)合蛋白。該通路由生長因子和細(xì)胞因子觸發(fā)，激活JAK，其催化細(xì)胞因子受體上的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化修飾，并使其成為STAT 和其它細(xì)胞內(nèi)信號分子的結(jié)合位點(diǎn)，集聚到該位點(diǎn)上的 STAT 在JAK 的作用下磷酸化而被激活，活化的STAT 蛋白以二聚體的形式進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與靶基因結(jié)合，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄[15]。

在PDAC 細(xì)胞中，miR-448 在胰腺癌細(xì)胞中下調(diào)，且Janus 激酶1(JAK1)是miR-448 的直接靶點(diǎn)。值得注意的是，JAK1 與miR-448 的水平呈負(fù)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)：過表達(dá)miR-448 會下調(diào)JAK1 的表達(dá)，進(jìn)一步抑制了PDAC 細(xì)胞在體內(nèi)外的遷移和侵襲[16]。Wang 等研究表明miR-216a 在胰腺癌細(xì)胞中經(jīng)常下調(diào)，而且JAK2 是miR-216a 的直接靶點(diǎn)，抑制JAK2 的表達(dá)可以減少腫瘤體積。此外，過表達(dá)miR-216a 會抑制PDAC 細(xì)胞中JAK/STAT 通路下游成分（如survivin）的生長和基因轉(zhuǎn)錄，并促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的凋亡[17]。miR-130b在PDAC 中下調(diào)，直接與STAT3 的3'-UTR 結(jié)合，并與STAT3水平呈負(fù)相關(guān)。此外，miR-130b 的下調(diào)與預(yù)后不良和腫瘤進(jìn)展相關(guān)，過表達(dá)miR-130b 會抑制PDAC 細(xì)胞的增殖[18]。

miR-155 與JAK/STAT 通路相關(guān)，是一種致癌miRNA。miR-155 負(fù)調(diào)控SOCS1 蛋白，它在JAK/STAT 信號中起到抑瘤作用。當(dāng)miR-155 表達(dá)上調(diào)時(shí)，會抑制STAT3，使胰腺癌細(xì)胞的體外侵襲和遷移能力明顯增強(qiáng)[19]。miR-203 在胰腺癌組織中顯著升高。通過生物信息學(xué)分析表明miR-203 與SOCS3mRNA 的3'UTR 之間存在一個(gè)靶向結(jié)合位點(diǎn)，而細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3(SOCS3)是JAK-STAT 的負(fù)性調(diào)節(jié)因子。此外，過表達(dá)miR-203 可以抑制SOCS3 的表達(dá)，影響JAK-STAT 通路的活性，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的侵襲與增殖[20]。miR-1225 在PC 組織和細(xì)胞系中上調(diào)，靶向JAK1 的3'-UTR，并且與JAK1 的水平呈負(fù)相關(guān)。而且下調(diào)miR-1225 的表達(dá)可以抑制PANC-1 和ASPC-1 細(xì)胞的活力和增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[21]。

4 WNT/β-CATENIN 信號通路

WNT/β-catenin 信號通路在腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、侵襲和遷移中具有重要作用。在正常組織細(xì)胞中，β-Catenin 與腫瘤抑制因子APC、Axin、GSK-3 結(jié)合形成降解復(fù)合物，GSK-3使β-Catenin 磷酸化后，導(dǎo)致WNT/β-CATENIN 信號通路處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)有WNT 激活信號時(shí)，其與一種異二聚體受體復(fù)合物結(jié)合，該復(fù)合物由FZD 和LRP5/6 共受體組成。WNT的結(jié)合導(dǎo)致β-catenin 無法磷酸化而累積在細(xì)胞中并向細(xì)胞核移位，從而激活Wnt 靶基因的轉(zhuǎn)錄[22,23]。

研究發(fā)現(xiàn)miR-29c 直接靶向并抑制四個(gè)β-catenin 上游效應(yīng)因子(FRAT2，LRP6，F(xiàn)ZD4，F(xiàn)ZD5) 的表達(dá)，從而抑制Wnt 信號，導(dǎo)致PANC 細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲和干細(xì)胞樣表型減少[24]。miRNA-27A 通過激活Wnt/β-catenin 通路促進(jìn)人胰腺癌細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡[25]。miR-744 的表達(dá)在胰腺癌中顯著上調(diào)，并且與患者生存不良呈正相關(guān)。過表達(dá)miR-744 會通過直接靶向Wnt/β-catenin 通路的多個(gè)負(fù)調(diào)控因子，即SfrP1、Gsk3β 和Tle3，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的干細(xì)胞樣表型和腫瘤發(fā)生[26]。

Peng 等研究結(jié)果顯示miR-148a 在PDAC 中的表達(dá)明顯下調(diào)，而且Wnt10b（Wnt/β-catenin 信號通路的促進(jìn)分子）通過雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)證明是miR-148a 的直接靶點(diǎn)。此外，miR-148a 負(fù)調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路的重要組成部分的表達(dá),例如β-catenin、cyClinD1 和MMP9，進(jìn)而影響胰腺癌的增殖與轉(zhuǎn)移[27]。在胰腺癌組織和細(xì)胞系中的microRNA-195被下調(diào)，過表達(dá)miR-195 會顯著抑制Wnt 信號傳導(dǎo)活性并降低c-myc（Wnt 信號的下游目標(biāo)）的表達(dá)，抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖和侵襲。相反，抑制miR-195 產(chǎn)生相反的效果[28]。

5 TGF-β 信號通路

TGF-β 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路由TGF-β 超家族、TGF-β 受體和Smad 信號分子組成。

TGF-β 超家族是一組調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的蛋白，可以參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、遷移和凋亡等多種細(xì)胞反應(yīng)。TGF-β 受體屬于單跨膜受體, 其超家族具有絲/ 蘇氨酸蛋白激酶活性,分為Ⅰ型和Ⅱ型2 種類型。具體轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制為：TGF-β 與細(xì)胞膜表面TGF-β2 型受體結(jié)合，導(dǎo)致TGF-β1型受體磷酸化。磷酸化的TGF-β1 型受體依次使下游的SMAD2 和SMAD3 的磷酸化。磷酸化的SMAD2 和SMAD3與SMAD4 形成復(fù)合物，該復(fù)合物易位至細(xì)胞核，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用,調(diào)控TGF-β 基因的轉(zhuǎn)錄,影響細(xì)胞生長、發(fā)育、增殖和凋亡等過程[29]。

Wu 等研究表明：當(dāng)miRNA-21 在PDAC 細(xì)胞中過表達(dá)時(shí)，TGF-β1 表達(dá)水平下降；反之，當(dāng)miRNA-21 在PDAC 中的表達(dá)被抑制時(shí)，TGF-β1 表達(dá)呈顯著增高的狀態(tài)。結(jié)合TGF-β1對PDAC 的影響，提示miRNA-21 是調(diào)控胰腺癌發(fā)生途徑中較為關(guān)鍵的一環(huán)[30]。

miR-193a 可以通過抑制TGFβ2/TGF-βR Ⅲ/SMADs/e2f 6/c-Myc 信號通路，加速胰腺癌細(xì)胞周期，刺激細(xì)胞增殖，甚至通過抑制TGF-β2/TGF-βR Ⅲ/ARHGEF15/ABL2 通路，破壞正常細(xì)胞間連接，促進(jìn)轉(zhuǎn)移。此外，在胰腺癌細(xì)胞中敲除miR-193a 或恢復(fù)TGF-β2/TGF-βR Ⅲ信號可阻斷胰腺癌放療后的再增殖和轉(zhuǎn)移[31]。

研究表明：miR-15b 在胰腺癌中上調(diào)，且靶向SMURF2 mRNA 的3'-UTR，而SMURF2 已經(jīng)被證實(shí)可以抑制正常胰腺細(xì)胞中TGF-β 介導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，此外，miR-15b 會降解胰腺癌細(xì)胞中的SMURF2，并且其過表達(dá)促進(jìn)了胰腺癌的EMT，其表達(dá)與胰腺癌的轉(zhuǎn)移有關(guān)[32]。

6 小結(jié)

胰腺癌的發(fā)病率高居不下，關(guān)于胰腺癌發(fā)病機(jī)制的研究也在如火如荼的進(jìn)行著，但大部分無實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。既往研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌中存在多種異常表達(dá)的miRNA，而且異常表達(dá)的miRNA 可以通過影響細(xì)胞功能，如增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移等等，在胰腺癌的發(fā)展和進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用。因此，隨著對胰腺癌中異常表達(dá)的miRNA 和信號通路的深入研究，可能使這種致命疾病的預(yù)防和治療成為現(xiàn)實(shí)。