口腔鱗狀細(xì)胞癌中miRNA調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展

任曉彥，謝慧靜，南欣榮

(1.山西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，太原 030001； 2.山西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院口腔頜面外科，太原 030001；3.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院口腔科，太原 030001)

鱗狀細(xì)胞癌是一種上皮惡性腫瘤，具有解剖位置眾多、轉(zhuǎn)移能力顯著的特點(diǎn)，鱗狀細(xì)胞癌占頭頸部惡性腫瘤的90%(每年超過(guò)60萬(wàn)新發(fā)病例)[1-2]。而口腔鱗狀細(xì)胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)是頭頸部鱗狀細(xì)胞癌最常見(jiàn)的類(lèi)型[3-4]。OSCC居常見(jiàn)惡性腫瘤病理類(lèi)型的第8位[5]。手術(shù)聯(lián)合放化療治療口腔惡性腫瘤患者的長(zhǎng)期生存率未見(jiàn)明顯改善。OSCC的病死率與腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移息息相關(guān)，探索OSCC細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移機(jī)制、抑制癌細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移，對(duì)臨床診斷和治療 OSCC具有重大意義。近年來(lái)，對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄及翻譯水平的研究發(fā)現(xiàn)，微RNA(microRNA，miRNA)參與了OSCC的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程，而miRNA在OSCC中的相關(guān)靶向作用機(jī)制已成為目前的研究熱點(diǎn)，但由于miRNA數(shù)量龐大、調(diào)控機(jī)制復(fù)雜多樣，目前研究主要集中于單獨(dú)miRNA對(duì)OSCC的影響。現(xiàn)就miRNA在細(xì)胞水平對(duì)下游各類(lèi)細(xì)胞的靶向調(diào)控以及miRNA在生物發(fā)生或功能途徑中的異常表達(dá)對(duì)腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells，CSCs)、腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、血管生成細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)的影響予以綜述，以期為深入理解miRNA調(diào)控腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究提供參考，并為腫瘤的早期診斷、早期治療和療效預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。

1 miRNA概述

miRNA是一組起源于基因組中非編碼蛋白質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的非編碼單鏈RNA分子，長(zhǎng)度為20～24個(gè)核苷酸，其在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)、控制細(xì)胞蛋白質(zhì)的表達(dá)中起關(guān)鍵作用[6-7]。在細(xì)胞核中，編碼miRNA的基因經(jīng)過(guò)RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄合成初級(jí)miRNA，之后經(jīng)過(guò)Drosha酶剪切5′端的7-甲基鳥(niǎo)嘌呤核苷帽子結(jié)構(gòu)和1個(gè)3′多聚核苷酸尾，切后形成發(fā)夾樣前體miRNA，長(zhǎng)度為70～100 nt。再經(jīng)過(guò)輸出蛋白5(一種位于細(xì)胞核中miRNA運(yùn)輸?shù)鞍?和GTP酶結(jié)合將前體miRNA從細(xì)胞核運(yùn)輸至細(xì)胞質(zhì)中。然后，前體miRNA被RNA內(nèi)切酶Ⅲ Dicer和雙鏈RNA蛋白復(fù)合物剪切后，成為含有21～25個(gè)核苷酸的成熟雙鏈miRNA分子[8]。在分子水平上，受miRNA調(diào)控的蛋白質(zhì)與miRNA的降解和翻譯有關(guān)，成熟的miRNA通過(guò)結(jié)合靶基因的3′非編碼區(qū)降解靶基因或抑制靶基因翻譯，使一些基因表達(dá)異常，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程紊亂，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)、應(yīng)激反應(yīng)、分化、凋亡等生物學(xué)過(guò)程[9]。在此基礎(chǔ)上，miRNA對(duì)各類(lèi)細(xì)胞的生物學(xué)過(guò)程進(jìn)行了精準(zhǔn)的調(diào)控，使這些細(xì)胞發(fā)揮相應(yīng)的功能，從而促進(jìn)或抑制癌癥的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。

2 miRNA對(duì)OSCC的調(diào)控機(jī)制

CSCs和腫瘤細(xì)胞的增殖、免疫逃避發(fā)生、腫瘤血管形成、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)以及CAFs的功能失調(diào)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。在OSCC中，miRNA主要通過(guò)對(duì)CSCs、腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、血管生成細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及CAFs等的調(diào)控來(lái)影響OSCC的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。

2.1通過(guò)調(diào)控CSCs的功能影響OSCC 干細(xì)胞是具有自我更新和增殖能力的細(xì)胞。OSCC中包含的一小部分細(xì)胞亞群被稱(chēng)為CSCs，其具有相似的特性，可導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和治療后再增殖[10]。有證據(jù)表明，miRNA能夠通過(guò)調(diào)節(jié)干細(xì)胞因子的表達(dá)影響信號(hào)通路，在CSCs增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[11]。Yu等[12]研究表明，miR-204可以直接結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子性別決定區(qū)Y框蛋白(SRY-related high mobility group box，SOX)4的3′非編碼區(qū)，并抑制轉(zhuǎn)錄因子SOX4的表達(dá)，從而抑制OSCC-CSCs的遷移/侵襲能力，降低集落形成能力和乙醛脫氫酶1陽(yáng)性細(xì)胞的百分比。Lo等[13]研究發(fā)現(xiàn)，與頭頸部鱗狀細(xì)胞其他亞群相比，乙醛脫氫酶1及CD44表達(dá)陽(yáng)性的頭頸部鱗狀細(xì)胞中miR-200c的表達(dá)水平顯著下調(diào)，B細(xì)胞特異性莫洛氏鼠白血病病毒插入位點(diǎn)1升高，表明miR-200c能夠通過(guò)靶向負(fù)性調(diào)節(jié)B細(xì)胞特異性莫洛氏鼠白血病病毒插入位點(diǎn)1顯著抑制乙醛脫氫酶1及CD44表達(dá)陽(yáng)性細(xì)胞的惡性CSCs樣特性。Patel和Rawal[14]研究表明，miR-5423p和miR-34a通過(guò)靶向CD44v6-Nanog-人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因軸來(lái)調(diào)控CSCs特性。此外，miRNA還可通過(guò)調(diào)控某些信號(hào)通路影響CSCs。miR-495通過(guò)下調(diào)同源框C6的表達(dá)抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β信號(hào)通路的激活，阻止CSCs進(jìn)入細(xì)胞周期和促進(jìn)細(xì)胞凋亡[15]。上調(diào)的miR-134通過(guò)抑制層粘連蛋白亞基γ2的表達(dá)，使磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B信號(hào)通路失活，從而阻斷OSCC中CSCs進(jìn)入細(xì)胞周期，抑制CSCs的遷移和侵襲[16]。CSCs在腫瘤的起始和進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，可通過(guò)早期靶向miRNA抑制CSCs的生物學(xué)作用，早期預(yù)防OSCC。

2.2通過(guò)調(diào)控腫瘤細(xì)胞的功能影響OSCC miRNA主要通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期的相關(guān)蛋白影響腫瘤細(xì)胞，如細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶(cyclin-dependent kinases，CDK)、轉(zhuǎn)錄因子E2F1，細(xì)胞周期蛋白(cyclin)D1等。CDK是調(diào)控細(xì)胞周期的關(guān)鍵因子，CDK6是CDK家族的重要成員之一，其異常表達(dá)可促進(jìn)癌癥的發(fā)生發(fā)展[17-18]。miR-107可靶向作用于CDK6；上調(diào)或下調(diào)miR-107的表達(dá)量均可以顯著影響CDK6水平，從而影響OSCC細(xì)胞的增殖、遷移[19]。在人類(lèi)OSCC細(xì)胞系中，miR-504可通過(guò)靶向CDK6抑制細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，在OSCC中發(fā)揮抑癌作用[20]。此外，OSCC細(xì)胞中miR-504的過(guò)表達(dá)可以顯著抑制細(xì)胞周期相關(guān)蛋白E2F1、cyclin D1的表達(dá)，明顯增加CDK抑制劑p21的表達(dá)，從而影響細(xì)胞周期的進(jìn)程。He等[21]檢測(cè)細(xì)胞周期相關(guān)基因發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染miR-24-3p模擬物組OSCC細(xì)胞中cyclin B1、cyclin D1、cyclin E1、CDK2、CDK4、CDK6的表達(dá)水平均顯著高于未轉(zhuǎn)染miR-24-3p模擬物對(duì)照組，且均能促進(jìn)細(xì)胞增殖，而p21和p27的蛋白表達(dá)水平顯著低于該對(duì)照組。此外，Period 1被認(rèn)為與OSCC的增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程有關(guān)[22-23]，而miR-24-3p可通過(guò)靶向抑制Period 1維持OSCC細(xì)胞的增殖。以上研究均提示,miRNA能夠?qū)δ[瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移產(chǎn)生抑制性作用，可作為治療及評(píng)價(jià)OSCC預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物。

2.3通過(guò)調(diào)控免疫細(xì)胞的功能影響OSCC miRNA在調(diào)控免疫細(xì)胞活化和免疫應(yīng)答方面起重要作用[24]。腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)不同方法逃避CD8+T淋巴細(xì)胞或自然殺傷細(xì)胞的免疫監(jiān)視，該機(jī)制可能通過(guò)miRNA直接促進(jìn)或抑制免疫細(xì)胞中免疫調(diào)節(jié)分子的表達(dá)實(shí)現(xiàn)，也可能通過(guò)癌細(xì)胞源性外泌體中的miRNA調(diào)控免疫細(xì)胞實(shí)現(xiàn)。Yu等[25]研究表明，let-7家族miRNA通過(guò)靶向T細(xì)胞因子4激活β聯(lián)蛋白/N-糖基轉(zhuǎn)移酶STT3通路促進(jìn)免疫抑制蛋白程序性細(xì)胞死亡配體1降解，從而抑制頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的免疫逃避。陳萬(wàn)濤等[26]研究表明，OSCC細(xì)胞源性外泌體中攜帶的miRNA被自然殺傷細(xì)胞內(nèi)化后可以調(diào)控自然殺傷細(xì)胞免疫功能，從而影響癌瘤周?chē)h(huán)境中淋巴細(xì)胞的作用，繼而影響OSCC細(xì)胞的增殖、遷移。Cai等[27]發(fā)現(xiàn)，OSCC細(xì)胞源性外泌體中含有miR-29a-3p，miR-29a-3p可通過(guò)激活巨噬細(xì)胞內(nèi)的SOCS1/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子6信號(hào)，從而介導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞極化，促進(jìn)OSCC系細(xì)胞(SCC-9和CAL-27)的增殖和侵襲。另外，Momen-Herav和Bala[28]在來(lái)自CAL-27細(xì)胞的細(xì)胞外小泡中發(fā)現(xiàn)，miR-21通過(guò)誘導(dǎo)單核細(xì)胞產(chǎn)生大量促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的衍生物單核細(xì)胞趨化蛋白-1，從而調(diào)節(jié)免疫功能，建立腫瘤微環(huán)境。因此，通過(guò)miRNA恢復(fù)功能失調(diào)免疫細(xì)胞的原有功能，有望為OSCC的治療提供新途徑。

2.4通過(guò)調(diào)控上皮細(xì)胞的功能影響OSCC EMT是上皮細(xì)胞獲得間充質(zhì)細(xì)胞特征并在腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮侵襲和轉(zhuǎn)移作用的過(guò)程，故被認(rèn)為在腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程中起重要作用[29]，而miRNA可通過(guò)正調(diào)控或負(fù)調(diào)控上皮細(xì)胞的間充質(zhì)轉(zhuǎn)化介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移[30]。

2.4.1負(fù)調(diào)控OSCC中的EMT 眾多miRNA可通過(guò)不同方式對(duì)EMT產(chǎn)生負(fù)調(diào)控作用，其可能成為OSCC的抑癌因子和潛在治療靶點(diǎn)，可抑制EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、蛋白并阻斷EMT相關(guān)信號(hào)通路。miR-205和miR-200c可顯著抑制EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子鋅指E盒同源蛋白1、鋅指E盒同源蛋白2的表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的EMT[31-32]。Wei等[33]研究表明，EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子SOX4可被miR-199a-5p負(fù)向調(diào)控，進(jìn)而抑制OSCC的遷移和侵襲。有研究發(fā)現(xiàn)，miR-106a靶向減少LIM激酶1的表達(dá)以及miR-488直接下調(diào)轉(zhuǎn)錄激活因子3的表達(dá)均可抑制OSCC細(xì)胞的侵襲和EMT，阻斷EMT相關(guān)信號(hào)通路[34-35]。miR-27a-3p通過(guò)靶向Yes關(guān)聯(lián)蛋白1，阻斷Yes關(guān)聯(lián)蛋白1-八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4-SOX2信號(hào)軸，miR-495通過(guò)下調(diào)同源框C6抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β信號(hào)通路的激活，進(jìn)而抑制OSCC細(xì)胞的EMT過(guò)程[36]。此外，miR-204-5p、miR-15b、miR-137還可通過(guò)抑制各自的特定靶點(diǎn)抑制OSCC的EMT[37-39]。

2.4.2正調(diào)控OSCC中的EMT 有些miRNA可通過(guò)靶向調(diào)控基因和相關(guān)蛋白促進(jìn)的EMT發(fā)生。Li等[40]研究發(fā)現(xiàn)，miR-19a和miR-424通過(guò)靶向下調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子受體Ⅲ的表達(dá)誘導(dǎo)EMT。另有研究顯示，miR-639通過(guò)靶向叉頭框蛋白C1調(diào)控轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β誘導(dǎo)EMT[41]。Wu等[42]研究發(fā)現(xiàn)，miR-155-5p通過(guò)靶向抑制染色質(zhì)重塑基因AT富集作用域2，促進(jìn)OSCC進(jìn)展，增強(qiáng)OSCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，在調(diào)節(jié)OSCC的EMT中起決定性作用。Kim等[43]研究發(fā)現(xiàn)，miR-200通過(guò)直接靶向抑制RNA結(jié)合震動(dòng)蛋白的表達(dá)誘導(dǎo)OSCC發(fā)生EMT；miR-29b-1-5p通過(guò)靶向下調(diào)鈣黏蛋白1的表達(dá)誘導(dǎo)OSCC細(xì)胞EMT[44]。Qiao等[45]研究發(fā)現(xiàn)，miR-27a-3p通過(guò)下調(diào)分泌型皺褶相關(guān)蛋白1調(diào)節(jié)Wnt/β聯(lián)蛋白信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)OSCC的EMT。總之，EMT對(duì)OSCC的作用至關(guān)重要，眾多miRNA之間的協(xié)同作用或拮抗作用形成龐大的調(diào)控系統(tǒng)，上皮細(xì)胞能否作為miRNA調(diào)控OSCC的終點(diǎn)還有待進(jìn)一步研究。

2.5通過(guò)調(diào)控血管生成細(xì)胞的功能影響OSCC 腫瘤血管生成可調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，在腫瘤進(jìn)展中起重要作用。miRNA通過(guò)調(diào)控腫瘤中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、內(nèi)皮細(xì)胞等的表達(dá)影響腫瘤的血管生成，從而影響腫瘤進(jìn)展。miR-29b通過(guò)功能性靶向蛋白激酶3和抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)抑制腫瘤生長(zhǎng)和腫瘤血管形成[46]，而miR-378a-5p、miR-126、miR-320在OSCC中具有相似功能。

沉默激肽釋放酶4可以抑制OSCC細(xì)胞增殖以及集落形成，誘導(dǎo)OSCC細(xì)胞凋亡[47]。Cui等[48]發(fā)現(xiàn)，miR-378a-5p下調(diào)促進(jìn)了血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)，而激肽釋放酶4的過(guò)度表達(dá)促進(jìn)了OSCC細(xì)胞的血管生成，增加了血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)。他們用雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)證實(shí)了miR-378a-5p通過(guò)靶向激肽釋放酶4的3′非翻譯區(qū)對(duì)激肽釋放酶4產(chǎn)生負(fù)調(diào)控作用，進(jìn)而抑制OSCC的血管生成。miRNA-126是血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A的負(fù)調(diào)控因子，Sasahira等[49]的體外實(shí)驗(yàn)顯示，miR-126低表達(dá)激活了與腫瘤進(jìn)展相關(guān)的血管生成和淋巴管生成。Yang等[50]研究表明，miR-126的過(guò)度表達(dá)顯著減少了OSCC-15細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的分泌，而抑制miR-126可明顯促進(jìn)其分泌，提示miR-126可能具有抑制血管生成的功能，至少可部分通過(guò)抑制表皮生長(zhǎng)因子樣結(jié)構(gòu)域7表達(dá)實(shí)現(xiàn)。Wu等[51]研究發(fā)現(xiàn)，miR-320是一種抗血管生成因子，在OSCC腫瘤組織和血管中表達(dá)下調(diào)。miR-320可能通過(guò)靶向并抑制神經(jīng)菌毛素-1的表達(dá)抑制內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，并作為抗血管生成因子在抑制腫瘤血管生成中發(fā)揮重要作用。上述miRNA的發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了血管生成細(xì)胞在OSCC中的作用機(jī)制，還為OSCC的靶向治療提供了新的依據(jù)。

2.6通過(guò)調(diào)控CAFs的功能影響OSCC CAFs是腫瘤實(shí)體中最豐富的細(xì)胞成分之一，在胃癌[52]、肺癌[53]和OSCC[54]的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起至關(guān)重要的作用。OSCC細(xì)胞中miRNA的失調(diào)被認(rèn)為與癌癥的生長(zhǎng)和進(jìn)展有關(guān)[17-23]；但CAFs中miRNA的失調(diào)和功能紊亂尚不明確。在許多類(lèi)型的實(shí)體瘤中，CAFs中miRNA的失調(diào)被認(rèn)為是腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的重要因素[55]。Min等[56]通過(guò)體外共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CAFs中miR-148a的下調(diào)促進(jìn)了人OSCC-25細(xì)胞的遷移和侵襲，表明miR-148a在CAFs中的上調(diào)可以通過(guò)靶向Wnt10b介導(dǎo)的信號(hào)通路抑制OSCC的遷移和侵襲。另有研究表明，CAFs可以通過(guò)外顯體與腫瘤細(xì)胞“溝通”[57]。Sun等[58]研究發(fā)現(xiàn)，CAFs衍生的外顯體將miR-382-5p轉(zhuǎn)運(yùn)到OSCC細(xì)胞，并參與OSCC細(xì)胞的遷移和侵襲。Li等[59]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CAFs來(lái)源外泌體中miR-34a-5p顯著下調(diào)后，CAFs可將miR-34a-5p缺失的外泌體轉(zhuǎn)移到OSCC細(xì)胞中，負(fù)向調(diào)控miR-34a-5p對(duì)受體酪氨酸激酶的靶向作用，從而介導(dǎo)OSCC細(xì)胞的增殖和惡性進(jìn)展。因此，切斷CAFs外顯體與腫瘤細(xì)胞的聯(lián)系能夠抑制OSCC細(xì)胞的增殖，這可能是針對(duì)CAFs的靶向抗癌的一種新方案。

3 小 結(jié)

miRNA調(diào)控腫瘤的方式多種多樣，且各種過(guò)程可能互相影響，因此明確miRNA調(diào)控腫瘤的具體調(diào)控機(jī)制及其作用網(wǎng)絡(luò)十分必要。目前，相關(guān)研究面臨的主要難題包括：①同一miRNA常在多種腫瘤中異常表達(dá)，很少呈現(xiàn)組織特異性表達(dá)；②多種miRNA與靶基因之間的關(guān)系尚未完全明確；③miRNA的研究進(jìn)展在很大程度上受實(shí)驗(yàn)方法和檢測(cè)儀器的限制；④如何更安全、有效地通過(guò)靶向抑制或誘導(dǎo)內(nèi)源性miRNA治療腫瘤。未來(lái)，可以利用分子生物學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等方法深入研究腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的特定miRNA，以尋找腫瘤治療的有效靶點(diǎn)。