MicroRNA在乳腺癌中的研究進(jìn)展

尹貴彬，金春明，李亞南，宮方巖，張雯瓊

(牡丹江醫(yī)學(xué)院1.研究生處;2.附屬紅旗醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江 牡丹江 157011)

乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一，全世界約有208萬女性罹患乳腺癌[1]。我國最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示:乳腺癌在我國女性惡性腫瘤中發(fā)病率排名第一位，并且具有相當(dāng)高的死亡率,早期乳腺癌患者的5年生存率為99%，顯著高于晚期浸潤性乳腺癌(IBC)患者[2]，因此早期診斷、早期治療是提高乳腺癌生存率的關(guān)鍵。乳腺癌是一組異質(zhì)性疾病,其發(fā)生發(fā)展是多重基因共同作用的結(jié)果，miRNA通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和侵襲，參與到腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的過程中。miRNA又被稱為基因表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，miRNA能夠在血液中穩(wěn)定存在，易于檢測和以微創(chuàng)方式獲取，使其作為腫瘤標(biāo)志物成為可能。因此，深入研究miRNA在乳腺癌中的作用機(jī)制，將為乳腺癌的早期診斷和疾病監(jiān)測提供新的可能。

1 miRNA概述

高通量測序技術(shù)和計(jì)算平臺(tái)的最新進(jìn)展對(duì)于發(fā)現(xiàn)非編碼RNA(ncRNA)及其分類至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，在人類基因組轉(zhuǎn)錄后的RNA中，只有1%～2%的RNA編碼蛋白質(zhì)，其余未編碼蛋白質(zhì)的RNA被稱為ncRNA，其在疾病的生物學(xué)過程中有著重要作用，如參與癌癥的發(fā)生發(fā)展過程[3]。ncRNA根據(jù)核苷酸大小分為小RNA和長鏈非編碼RNA(lncRNA)兩類。小RNA由miRNA、小干擾RNA(siRNA)和小核仁RNA(snoRNA)等組成，長度小于200個(gè)核苷酸。miRNA是小非編碼RNA，約22個(gè)核苷酸長度，通過與靶轉(zhuǎn)錄物的結(jié)合作為miRNA的應(yīng)答元件的特定位點(diǎn)，從而產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)錄物的降解或翻譯抑制來發(fā)揮它們的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)作用[3]。各種研究已經(jīng)證明，miRNA具有組織和細(xì)胞類型特異性表達(dá)，在腫瘤的發(fā)生過程中表現(xiàn)出腫瘤抑制或致癌效應(yīng)。

2 miRNA與乳腺癌

Lu[4]等在miRNA譜分析的研究中首次檢測出與乳腺癌相關(guān)的miRNA表達(dá)，隨后更多學(xué)者進(jìn)行了有關(guān)乳腺癌相關(guān)miRNA的研究。大量研究證實(shí)，miRNA在不同種類癌癥組織中都有異常的表達(dá)變化。miRNA通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和侵襲，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移。

2.1 miRNA參與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展乳腺癌干細(xì)胞受到miRNA的調(diào)控，多種miRNA參與調(diào)控乳腺癌干細(xì)胞(BCSCs)的自我更新和分化，進(jìn)而影響乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展。Shinomo等通過檢測乳腺癌干細(xì)胞和非干細(xì)胞的miRNA表達(dá)譜，分析了460種miRNA，發(fā)現(xiàn)有37個(gè)miRNA表達(dá)異常，其中miR-199、miR-125b和miR-34b在乳腺癌干細(xì)胞中呈現(xiàn)低表達(dá)，miRNA-200c-141、miR-200b-200a-429和miR-183-96-182這三個(gè)集群呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)[5]。FSTL1是一種蛋白質(zhì)編碼基因，與細(xì)胞信號(hào)通路調(diào)節(jié)和各種疾病進(jìn)展有關(guān)，已被證明可以調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的增殖。在最近的一項(xiàng)研究中，Cheng[6]等證實(shí)了FSTL1是miR-137的靶基因，且熒光素酶測定證明，miR-137能夠降低FSTL1mRNA和蛋白質(zhì)水平；同時(shí)首次確定了miR-137對(duì)FSTL1活性產(chǎn)生下調(diào)，從而抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，miR-140-5p模擬試驗(yàn)抑制乳腺癌腫瘤干細(xì)胞(BCSCs)的增殖，miR-140-5p有著下調(diào)BCSCs的作用。此外，熒光素酶報(bào)告基因檢測證明Wnt1是miR-140-5p的直接靶標(biāo)，同時(shí)miR-140-5p模擬物可以下調(diào)MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞中的Wnt1mRNA和蛋白質(zhì)水平[7]。在乳腺癌組織中，miR-204-5p與正常乳腺組織相比顯著下調(diào)，其表達(dá)水平與乳腺癌存活率呈負(fù)相關(guān)。miR-204-5p的過度表達(dá)抑制了乳腺癌細(xì)胞的活性、增殖和遷移能力。PIK3CB是PI3K/Akt通路的主要調(diào)節(jié)因子，是miR-204-5p的直接靶標(biāo)，PIK3CB的相關(guān)PI3K/Akt信號(hào)通路與miR-204-5p之間的關(guān)聯(lián)在基底亞型乳腺癌中最為明顯。研究結(jié)果表明，miR-204-5p在乳腺癌組織中高度下調(diào)，是一種抑制腫瘤的miRNA[8]。腫瘤起始細(xì)胞(TIC)是一類具有自我更新能力的腫瘤細(xì)胞，NOTCH信號(hào)傳導(dǎo)能夠驅(qū)動(dòng)TIC集群的增殖。Guarnieri等鑒定了NOTCH調(diào)節(jié)和TIC誘導(dǎo)的新機(jī)制，證明了miR-106b-25簇通過直接抑制NEDD4L激活NOTCH1介導(dǎo)乳腺腫瘤的起始，表明miR106b-25/NEDD4L/NOTCH1軸在疾病中起關(guān)鍵作用[9]。

2.2 miRNA調(diào)節(jié)乳腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)處侵襲和轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤重要的生物學(xué)特征，癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致乳腺癌患者死亡的主要原因。乳腺癌轉(zhuǎn)移是一個(gè)多步驟、多種機(jī)制參與調(diào)控的過程。miRNA參與乳腺癌細(xì)胞上皮間質(zhì)化(EMT)及癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的調(diào)控，這類miRNA被稱為Metastamirs。它們通過靶向調(diào)控EMT相關(guān)基因，以及調(diào)控乳腺癌干細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的級(jí)聯(lián)通路，參與乳腺癌發(fā)展及惡化調(diào)控。Zhang[10]等發(fā)現(xiàn)，miR-138在原發(fā)性乳腺癌組織中下調(diào)，過表達(dá)的miR-138抑制乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，miR-138在乳腺癌中的表達(dá)降低與晚期患者預(yù)后不良相關(guān)。波形蛋白是一個(gè)miR-138的關(guān)鍵下游靶標(biāo)，過表達(dá)的miR-138上調(diào)了E-鈣粘蛋白表達(dá)和下調(diào)了波形蛋白的表達(dá)，表明miR-138能夠抑制EMT。因此miR-138是乳腺癌中的腫瘤抑制基因，miR-138的過表達(dá)可以抑制EMT過程，從而減少腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移。近年來，多種miRNA被研究證實(shí)參與乳腺癌轉(zhuǎn)移的調(diào)控。Zs[11]等的研究顯示，BRMS1基因的外源過表達(dá)與更高量的內(nèi)源miR-193b-3p表達(dá)相關(guān)，并且能夠更有效地靶向mRNA的的3端非翻譯區(qū)，它們的順反子表達(dá)能夠顯著降低乳腺癌細(xì)胞侵襲能力，因此miR-193b-3p和BRMS1之間存在相加的抗轉(zhuǎn)移作用。Knirsh[12]等通過對(duì)miR-10b在惡性乳腺癌中不同階段表達(dá)的分析揭示了c-Jun基因和miR-10b表達(dá)之間的直接相關(guān)性：miR-10b在轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞(MDA-MB-231)中的表達(dá)顯著高于非轉(zhuǎn)移細(xì)胞(MCF-7)，miR-10b通過RhoC和NF1上調(diào)c-Jun表達(dá)，因此miR-10b在轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞中正向調(diào)節(jié)c-Jun的表達(dá)。LiP[13]等研究發(fā)現(xiàn)，miR-141在乳腺癌腫瘤組織中表達(dá)下調(diào)，其表達(dá)水平與腫瘤分期相關(guān)，miR-141在體外過表達(dá)試驗(yàn)?zāi)軌蛞种迫橄侔┘?xì)胞增殖，遷移和侵襲。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ANP32E是miR-141的直接靶標(biāo)，ANP32E基因體外敲除試驗(yàn)?zāi)軌蛞种迫橄侔┘?xì)胞增殖，遷移和侵襲。因此，ANP32E和miR-141可作為乳腺癌的診斷、監(jiān)測和治療的型靶點(diǎn)。MiR-106b和miR-93在乳腺癌起著致癌作用，而PTEN起著腫瘤抑制作用。LiN[14]等研究發(fā)現(xiàn)，PTEN基因是miR-106b和miR-93的直接靶標(biāo)，過表達(dá)的miiR-106b和miR-93通過抑制PTEN活化PI3K/Akt途徑，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。因此miRNA能夠作為檢測乳腺癌侵襲轉(zhuǎn)移的生物標(biāo)志物及潛在的治療靶點(diǎn)。

2.3 miRNA在乳腺癌早期診斷的應(yīng)用miRNA不僅在癌細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮調(diào)控作用，還廣泛存在于腫瘤細(xì)胞微環(huán)境中。細(xì)胞分泌進(jìn)入機(jī)體循環(huán)系統(tǒng)的miRNA統(tǒng)稱為循環(huán)miRNA。乳腺癌患者和健康女性外周血循環(huán)miRNA分析表明，miRNA在癌癥患者血液中有異常的分布和含量。循環(huán)miRNA研究的興起，為癌癥生物標(biāo)志物的篩選以及早期診斷開啟了一條新路徑。Hesari[15]等對(duì)大于250例的健康志愿者和乳腺癌患者的血清中的miRNA進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在乳腺癌患者中，miR-25和miR-133下調(diào)，miR-17上調(diào)，然后進(jìn)行qRT-PCR驗(yàn)證，確定了三個(gè)miRNAs(miR-17、miR-25和miR-133)參與乳腺癌的進(jìn)展。檢測三種miRNA的表達(dá)水平可以區(qū)分乳腺癌患者和健康志愿者，因此miRNA可以作為早期的潛在生物標(biāo)志物用來檢測乳腺癌。安學(xué)風(fēng)[16]等首先對(duì)正常乳腺、非典型增生、原位癌、浸潤性乳腺癌這四個(gè)階段的乳腺組織進(jìn)行了miRNA測序，得到了目標(biāo)miRNA-486-5p。隨后對(duì)24例正常血清，72例乳腺癌患者血清進(jìn)行RT-qPCR技術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)miRNA-486-5P在乳腺癌組織和血清中隨疾病發(fā)展呈下調(diào)狀態(tài)，特別的是在早期乳腺癌患者血清中表達(dá)明顯偏低。因此，miRNA-486-5p可以用來對(duì)早期乳腺癌進(jìn)行診斷，具有較高的臨床檢測價(jià)值。前哨淋巴結(jié)活檢(SLNB)是評(píng)估乳腺癌患者腋窩淋巴結(jié)(ALN)狀態(tài)的金標(biāo)準(zhǔn)。Shiino[17]等使用兩種miRNA(miR-629-3p和miR-4710)和三種臨床病理因素(T分期、淋巴血管侵犯和超聲檢查結(jié)果)的組合，作為一種新型的微創(chuàng)生物標(biāo)志物的診斷模型，對(duì)958份血清樣品進(jìn)行檢測(921例原發(fā)性乳腺癌，37例良性乳腺疾病)，用于評(píng)估ALN狀態(tài)，曲線下面積為0.86，因此在低侵入性術(shù)前檢查ALN方面，血清miRNA檢測可能優(yōu)于前哨淋巴結(jié)活檢。An[18]等研究表明，miR-24和miR-103a具有高靈敏度和特異性，與對(duì)照組相比，miR-24和miR-103a在良性增生性腫瘤患者血清中上調(diào)表達(dá)，在不典型增生(P<0.005)和早期乳腺癌患者(P<0.005)中下調(diào)表達(dá)，因此，這兩種miRNA可能作為新的潛在診斷生物標(biāo)志物區(qū)分不典型增生和早期乳腺癌與健康個(gè)體以及良性增生性腫瘤患者。

3 miRNA與其他腫瘤

miRNA在癌癥進(jìn)展中起著致癌或抑癌的關(guān)鍵作用。Yang L[19]等在研究中發(fā)現(xiàn)，miR-196a在人肝癌細(xì)胞中過表達(dá)，通過小鼠模型證明miR-196a的下調(diào)抑制人肝癌細(xì)胞在體內(nèi)的侵襲和轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步研究表明，F(xiàn)OXO1是miR-196a的直接靶標(biāo)，抑制FOXO1能夠促進(jìn)人肝癌細(xì)胞生長。因此，通過下調(diào)miR-196a調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞生物學(xué)功能，抑制癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，有利于未來人類肝癌的臨床治療。HUS等研究發(fā)現(xiàn)，miR-532在胃癌細(xì)胞和組織中過表達(dá),Wnt/β-連環(huán)蛋白拮抗劑裸露角質(zhì)層同源物1(NKD1)是miR-532的靶標(biāo)。miR-532通過抑制NKD1和活化的Wnt/β-catenin途徑促進(jìn)胃癌細(xì)胞遷移和侵襲，因此，miR-532是胃癌潛在的治療目標(biāo)[20]。

4 展望及總結(jié)

單個(gè)miRNA分子可以調(diào)控幾百甚至上千靶基因，每個(gè)基因的mRNA也可能被幾十至上百個(gè)不同的miRNA分子調(diào)控，因此miRNA在乳腺癌的早期診斷及預(yù)后監(jiān)測、甚至靶向治療中有著很大的潛力。近年來大量研究報(bào)道表明，多種miRNA在不同亞型的乳腺癌組織和外周血中均有異常表達(dá)，是乳腺癌早期診斷和預(yù)后潛在的生物標(biāo)志及治療靶點(diǎn)。隨著循環(huán)miRNA研究的興起，為癌癥生物標(biāo)志物的篩選以及早期診斷開啟了一條新路徑。目前，miRNA在乳腺癌中的研究熱點(diǎn)多集中在少數(shù)miRNA和miRNA集群。miRNA尚未被廣泛用作生物標(biāo)志物及腫瘤治療，只有部分miRNA在乳腺癌中的作用得以驗(yàn)證，但大多數(shù)miRNA在乳腺癌中的功能還有待研究證實(shí)。探究miRNA與靶基因之間的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，有助于進(jìn)一步將miRNA作為乳腺癌早期診斷及侵襲轉(zhuǎn)移的生物標(biāo)志物。有望在不久的將來，miRNA作為乳腺癌的腫瘤標(biāo)志物，用于乳腺癌的早期診斷、侵襲轉(zhuǎn)移和預(yù)后監(jiān)測。