microRNA在乳腺癌中的研究進展

李亞南，金春明，尹貴彬

(牡丹江醫(yī)學院1.研究生處；2.附屬紅旗醫(yī)院檢驗科，黑龍江 牡丹江 157011)

乳腺癌居女性惡性腫瘤發(fā)病率首位，嚴重威脅女性身心健康。自1940年第一次有數(shù)據(jù)記錄以來，乳腺癌發(fā)病率呈直線上升趨勢，20世紀80年代至21世紀這一趨勢更甚[1]。對于乳腺癌來說，乳腺鉬靶是主要診斷方式，外科手術切除術是主要治療方式。晚期浸潤型乳腺癌患者死亡率較高，但早期乳腺癌患者可得到較好的治療從而大大降低死亡率，因此，盡早診斷乳腺癌，成為提高乳腺癌患者整體生存率的關鍵。microRNA是短RNA，是轉錄后調(diào)節(jié)基因表達的內(nèi)源性小核糖核酸；microRNA是基因表達的關鍵調(diào)節(jié)劑，可通過與靶標結合來減少基因表達。計算預測表明，所有人類基因都可能受microRNA調(diào)控，每個microRNA可能靶向數(shù)千種基因，幾個microRNA也可調(diào)控同一個基因。近年來，microRNA表達譜顯示與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和預后有關，提示它們可作為預測型、診斷型和預后型生物標志物。這為乳腺癌可被更好的預測、診斷及預后提供了可能性。

1 microRNA

microRNA是長度約19-25個核苷酸的短RNA，通過與信使RNA(mRNA)3’非翻譯區(qū)(3’UTR)的特異性結合而抑制其表達,從而起到調(diào)控基因表達的作用。microRNA的成熟經(jīng)過幾步過程：最原始的microRNA初級轉錄產(chǎn)物(pri-miRNA)，在細胞核中由人類微處理器經(jīng) Drosha酶初次加工成為microRNA前體(pre-miRNA)；pre-miRNA再經(jīng)過Dicer酶兩次剪切后，成為成熟microRNA。microRNA“種子區(qū)”(即2-8位核苷酸)與中心區(qū)(即9-12位核苷酸)可互補結合，具有高度互補性的microRNA與靶標相互作用導致mRNA降解；而互補性較低的microRNA與靶標可以通過翻譯途徑起抑制作用，這是microRNA抑制基因表達的兩個主要途徑。

2 microRNA與乳腺癌

2005年Iorio等首次提出了microRNA在乳腺癌乳腺癌組織中存在著差異表達，近年來的研究表明，microRNA在乳腺癌中起到抑癌或致癌作用。

2.1 具有致癌作用的microRNA(1)microRNA-21：Anwar SL起初研究了102名不同亞型和不同階段的乳腺癌患者(還包括15名健康女性)，在手術和化療治療后收集了患者的靜脈血，對從患者血漿中分離出的microRNA-21進行定量，乳腺癌患者中microRNA-21含量明顯升高，而在乳腺癌患者完成手術后，microRNA-21含量明顯下降。這一實驗表明，microRNA-21不僅能夠作為乳腺癌非侵入性的生物標志物，其有著致癌作用，還可以作為乳腺癌治療監(jiān)測的一項指標[2]。Wang H等運用實時熒光定量聚合酶鏈式反應(qRT-PCR)對比了252位乳腺癌患者、82位良性乳腺腫瘤患者及127位健康對照的血漿及乳腺癌細胞系中的microRNA-21水平，用熒光素酶活性測定法證實了microRNA-21對亮氨酸拉鏈轉錄因子樣1抗體(LZTFL1)的靶向調(diào)節(jié)作用。實驗結果顯示，乳腺癌患者血漿中microRNA-21水平較正常人高，microRNA-21直接靶向調(diào)節(jié)LZTFL1促進乳腺癌細胞的增殖和轉移[3]。Xie Y運用微陣列分析選擇出高表達的microRNA-21-5p與低表達的絲裂原激活蛋白激酶10(MAPK10)，癌組織中microRNA-21表達水平明顯高于癌旁組織，而MAPK10則正好相反，這一實驗表明microRNA-21通過抑制MAKP10來促進乳腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲，并抑制其凋亡。三陰型乳腺癌(TNBC)是乳腺癌分類中預后較差、死亡風險較高的一種。TNBC的早期發(fā)現(xiàn)與治療診斷是乳腺癌專家研究的熱門。長非編碼RNA(lncRNA)AWPPH于早期實驗被證實在肝癌和膀胱癌中起致癌作用[4-5]，Liu An在近期的研究中發(fā)現(xiàn)，TNBC患者血漿中的lncRNA AWPPH和microRNA-21水平較健康對照組上調(diào)，其lncRNA AWPPH和microRNA-21水平呈正相關，它們可能通過彼此相互作用來調(diào)節(jié)TNBC中癌細胞的增殖和化學敏感性[6]。(2)microRNA-155：葡萄糖代謝是機體生物供能的主要活動之一，microRNA-155的過表達會通過上調(diào)葡萄糖轉運蛋白以及包括己糖激酶2(HK2)，丙酮酸激酶M2(PKM2)和乳酸脫氫酶(LDHA)在內(nèi)的代謝酶的表達，進而促進葡萄糖的攝取和糖酵解，其作用是通過PIK3R1-FOXO3a-cMYC軸積極調(diào)節(jié)乳腺癌的葡萄糖代謝產(chǎn)生的[7]。Zhang MH通過免疫組化方法評估了microRNA-155和上皮間質(zhì)化(EMT)標記蛋白(波形蛋白，平滑肌肌動蛋白[SMA]，骨連接蛋白，N-鈣黏著蛋白，E-鈣黏著蛋白，CD146和ZEB1)表達水平之間的關系，得出microRNA-155與EMT標記物的表達呈負相關，說明microRNA-155可作為乳腺癌的預后標志物，值得注意的是高水平的microRNA-155表達與更好的遠處無轉移生存期(DMFS)相關。細胞粘附分子1(CADM1)起到抑癌作用，其已被確定在乳腺癌中經(jīng)常失活，并且與患者預后不良和晚期TNM分期密切相關。Zhang G等用熒光素酶法和免疫印跡(Western Blot)分析確定CADM1和microRNA-155-3p之間的關系。microRNA-155-3p在乳腺癌組織和細胞中上調(diào)，CADM1的mRNA和蛋白水平與檢測到的microRNA-155-3p的表達正相反，此實驗說明microRNA-155-3p可能對乳腺癌細胞中的CADM1表達產(chǎn)生負調(diào)控，通過下調(diào)CADM1的表達來加速乳腺癌的進展。Pax-5是B細胞發(fā)育中必不可少的轉錄因子，在各種B細胞癌病變和實體瘤(如乳腺癌)中表達異常。核因子-κB (NF-κB )蛋白最早由David Baltimore發(fā)現(xiàn)，在細胞的炎癥反應、免疫應答等過程中起關鍵作用。NF-κB 的錯誤調(diào)節(jié)會引發(fā)自身免疫病、慢性炎癥以及很多癌癥，Harquail J等發(fā)現(xiàn)Pax-5通過調(diào)控microRNA-155及其下游靶標IKKε進而抑制NF-κB信號傳導，最終促進乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展。(3)其他致癌microRNA：癌癥基因組圖譜中數(shù)據(jù)顯示，microRNA-3677在乳腺癌組織中表達上調(diào)，Peng LN等發(fā)現(xiàn)其新的靶基因，即轉導蛋白樣增強子3(TLE3)，且microRNA-3677與TLE3的表達在乳腺癌組織中呈負相關，有理由推測microRNA-3677通過抑制TLE3的表達來促進乳腺癌細胞的增殖遷移[8]。早前數(shù)據(jù)表明，Circ-0007255是乳腺癌的一項新興預后指標。Jia Q通過實驗證明了它的功能作用機制，即Circ-0007255通過調(diào)節(jié)microRNA-335-5p/SIX2軸促進乳腺癌細胞生長遷移，在乳腺癌中起致癌作用[9]。microRNA-4472在高度轉移性乳腺癌中明顯上調(diào)，其表達量與腫瘤大小和TNM分期呈正相關。反義導向分子RGMA抗體(RGMA)被確定為microRNA-4472的直接靶標，microRNA-4472的過表達抑制E-鈣粘蛋白，啟動波形蛋白和β-連環(huán)蛋白(β-catenin)，從而下調(diào)靶基因RGMA的表達，并加快EMT進程，最終消除RGMA的腫瘤抑制作用，促進乳腺癌的發(fā)展[10]。RAS樣雌激素調(diào)節(jié)生長因子(RERG)是乳腺癌中的一種腫瘤抑制因子，RGRE和microRNA-532-5p的表達在乳腺癌中呈負相關，microR-532-5p的過表達抑制RGRE的表達，同時激活MAPK/ERK信號傳導通路，即microRNA-532-5p通過MAPK/ERK通路直接靶向抑制RGRE以促進乳腺癌的增殖遷移[11]。Li D等實驗發(fā)現(xiàn)，microRNA-937-3p在乳腺癌組織中表達上調(diào)，趨化因子受體2(CCRL2)在乳腺癌中表達下調(diào)。因此，microRNA-937-3p通過靶向CCRL2促進乳腺癌細胞的增殖遷移，進而促進乳腺癌發(fā)展。

2.2 具有抑癌作用的microRNA(1)microRNA-195：microRNA-195在胃癌、肺癌、宮頸癌、膀胱癌、前列腺癌中表達均下調(diào)。Zhao FL等選擇102名健康受試者和210名乳腺癌受試者的樣本進行microRNA-195水平的比較，microRNA-195水平在乳腺癌患者中明顯下調(diào)，尤其是早期乳腺癌患者，因此，microRNA-195可作為早期診斷乳腺癌的生物標志物且具有極高的敏感性[12]。大量文獻表明，高度增殖的癌細胞需要從頭合成脂肪酸才能形成膜產(chǎn)生能量，Singh R等從這一思路出發(fā)，證明microRNA-195可以靶向乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合酶(二者均為從頭合成脂肪酸的關鍵酶)來減少乳腺癌EMT。確立了線粒體功能障礙和脂質(zhì)代謝是microRNA-195影響乳腺癌發(fā)展的主要途徑。Yang G等研究表明，microRNA-195的上調(diào)提高了乳腺癌細胞對化療藥物阿霉素的敏感性。其他研究表明，microRNA-195可結合B淋巴細胞瘤2(BCL2)的3'UTR負向調(diào)控乳腺癌。(2)microRNA-30a：Wnt/β-catenin信號轉導通路是一條在生物進化中非常保守的通路。Wnt基因首次于1982年小鼠的乳腺癌細胞中發(fā)現(xiàn)，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)果蠅的無翅基因與其基因功能相似，均可以操控胚胎的軸向發(fā)育，于是將兩者并稱為Wnt基因。microRNA-30a即可通過抑制Wnt/β-catenin通路抑制乳腺癌細胞的增殖轉移。Miao Y等使用免疫組化、蛋白印跡、qRT-PCR等實驗方法，比較了114對乳腺癌組織與鄰近正常組織中microRNA-30a和β-連環(huán)蛋白(β-catenin)的表達情況，得出microRNA-30a表達在乳腺癌組織中顯著低于鄰近正常組織，β-catenin蛋白表達則呈現(xiàn)相反狀況。隨后隊列分析，得出乳腺癌患者的發(fā)病年齡、雌激素、孕激素和HER-2表達與microRNA-30a或β-catenin蛋白表達無關，腫瘤直徑、組織學分級、淋巴結轉移、TNM分期和乳腺癌患者的預后與microRNA-30a或β-catenin蛋白表達顯著相關。由此，可推測microRNA-30a可作為乳腺癌預后的監(jiān)測指標，且可以通過抑制β-catenin蛋白的積累，阻斷Wnt/β-catenin途徑，從而抑制乳腺癌的發(fā)展[13]。上皮到間質(zhì)的過渡是腫瘤發(fā)展過程中的重要環(huán)節(jié)，Chang CW等發(fā)現(xiàn)microRNA-30a可以與Slug(間質(zhì)的主要調(diào)節(jié)劑之一)mRNA的3’UTR結合來增加緊密連接蛋白的表達，從而抑制EMT[14]。這一發(fā)現(xiàn)，可能成為乳腺癌治療的新方向。(3)microRNA let-7b：microRNA let-7b最初是在線蟲中發(fā)現(xiàn)，隨著分子生物學的深入研究，證實了其是人體重要的microRNA成員之一。microRNA let-7b可以靶向胰島素樣生長因子受體1(IGF1R)充當骨肉瘤中的腫瘤抑制因子；microRNA let-7b通過靶向生長抑制基因1(ING1)來抑制胃癌發(fā)展[15]；HOST2在HPV陽性宮頸癌(CC)組織和細胞中上調(diào)，并通過促進 microRNA let-7b的增殖、遷移和侵襲，抑制HPV陽性CC細胞的凋亡。Li M等分析了257名乳腺癌患者及257名健康對照血漿中microRNA的表達，鑒定出一組microRNAs(microRNA let-7b-5p、microRNA-122-5p、microRNA-146b-5p、microRNA-210-3p和microRNA-215-5p)用作乳腺癌檢測的生物標志物。其中microRNA let-7b-5p在組織中的表達呈下調(diào)狀態(tài)，表明microRNA let-7b-5p對乳腺癌起抑制作用[16]。Wang H等的實驗顯示尾型同源框轉錄因子2(CDX2)和microRNA let-7b在乳腺癌細胞和組織中表達較差。CDX2與microRNA let-7b結合并促進microRNA let-7b的表達，相反地抑制了人膠原蛋白型(COL11A1)的表達。CDX2和microRNA let-7耗盡或COL11A1過表達會刺激癌細胞的增殖、侵襲、遷移，因此可以得出結論，CDX2可以促進microRNA let-7b表達。機制可能是通過抑制COL11A1的表達而對乳腺癌細胞的增殖、侵襲和遷移產(chǎn)生抑制作用。這一發(fā)現(xiàn)為乳腺癌提供了一種新的治療策略。腫瘤相關巨噬細胞(TAM)和腫瘤浸潤樹突細胞(TIDC)都是腫瘤微環(huán)境中介導腫瘤免疫抑制和促進癌癥進展的重要組成部分。靶向這些細胞并改變其表型可能會恢復其抗腫瘤活性。Huang Z等設計實驗證明，microRNA let-7b有效地重新編程了TAM / TIDC的功能，逆轉了抑制性腫瘤微環(huán)境，并抑制了腫瘤的生長。(4)其他抑癌microRNA：microRNA-299-5p在乳腺癌組織和細胞中表達下調(diào)，Chenxing Li等用裸鼠做體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)其過表達可以抑制裸鼠的腫瘤轉移。雙熒光素酶測定表明，microRNA-299-5p直接靶向絲氨酸/蘇氨酸39(STK39)，從而抑制乳腺癌細胞增殖、遷移和侵襲，起到抑制乳腺癌的作用[17]。TNBC是最惡性的乳腺癌，Shi D等證明microRNA-153可以通過ZEB2/EMT鏈來抑制TNBC的增殖、遷移、侵襲，為TNBC治療提供新思路。microRNA-151-5p在乳腺癌組織中顯著下調(diào)，傷口愈合實驗和遷移實驗證明，microRNA-151-5p抑制乳腺癌細胞的增殖、遷移、侵襲，在乳腺癌中起抑癌作用[18]。M2型巨噬細胞可以產(chǎn)生多種細胞因子，促進惡性細胞的生長，Sánchez-González等發(fā)現(xiàn)microRNA-149通過限制集落刺激因子1(CSF1)和M2細胞的極化抑制乳腺癌的增殖和轉移[19]。Zhang J等發(fā)現(xiàn)microRNA-383-5p靶向LDHA抑制乳腺癌侵襲、轉移，可成為乳腺癌治療和預后靶標。Bcl-2相關X蛋白(Bax)是人體最主要的凋亡基因，microRNA-431的過表達促進Bax的表達從而誘導細胞凋亡。另外Wang W等發(fā)現(xiàn)microRNA-431靶向成纖維細胞生長因子9(FGF9)也可抑制乳腺癌細胞的增殖、轉移[20]。

3 總結

綜上所述，相同microRNA可靶向于不同細胞因子、參與多條細胞通路，以發(fā)揮其致癌或抑癌作用。乳腺癌的發(fā)病機制復雜多樣，病因目前尚未完全明了，遺傳因素、環(huán)境因素、生活習慣均可能是其致病原因。大量研究表明，乳腺癌相關的microRNA在癌癥患者的組織、外周血血漿甚至尿液中有著差異表達。免疫組化技術、qRT-PCR、基因敲除技術、外泌體標志蛋白等均被運用于研究microRNA與腫瘤間的聯(lián)系并進一步破解其作用機制。非侵入性生物檢驗標志物極大地減輕了病人痛苦，除此之外，其高度敏感性使得microRNAs成為理想的新型生物標志物。不僅是早期篩查，microRNA還可作為診斷治療及術后監(jiān)測的一種新型手段。然而，我們所研究的microRNA僅是一小部分，大多數(shù)microRNA在乳腺癌中的作用還未被證實，隨著實驗手段的進步，microRNA調(diào)控網(wǎng)絡將逐步清晰，不止乳腺癌，破譯各種腫瘤疾病、提高病患生存率不無可能。