microRNA 在預(yù)測(cè)乳腺癌耐藥性中的意義

荊曉 田彩平

1. 甘肅省腫瘤醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050；2. 甘肅省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050

乳腺癌每年確診病例超過(guò)100 萬(wàn)例，盡管早診早治和新輔助化療取得了一定進(jìn)展，但發(fā)病率和死亡率仍然較高。乳腺癌是一種復(fù)雜的異質(zhì)性疾病，其細(xì)胞起源、病因、療效反應(yīng)和臨床預(yù)后都不相同［1］。臨床主要根據(jù)乳腺癌的分型和分期制定治療方案，主要的治療方案包括化療、內(nèi)分泌治療、選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑（selective eestrogen receptor modulators，SERMs）和靶向治療。盡管不斷優(yōu)化的治療方案提高了療效，但一些乳腺癌患者在治療過(guò)程中出現(xiàn)了不同程度的耐藥性。產(chǎn)生耐藥性的機(jī)制主要是細(xì)胞內(nèi)的藥物被轉(zhuǎn)運(yùn)體或者酶清除、DNA 修復(fù)途徑、靶基因突變、抗凋亡以及microRNA 調(diào)控［2］。

microRNA 是一類(lèi)具有調(diào)節(jié)基因功能的內(nèi)源性微小非編碼RNA（約18～25 個(gè)堿基）［3］。大多數(shù)microRNA基因首先由RNA 聚合酶Ⅱ（RNA polⅡ）相關(guān)的轉(zhuǎn)錄單元編碼成前體microRNA（pri-miRNA），然后pri-miRNA被Drosha（雙鏈RNA-特異性?xún)?nèi)切核糖核酸酶）和它的輔因子DGCR8 裂解成60～70 個(gè)堿基的具有發(fā)卡結(jié)構(gòu)的前體microRNA（pre-miRNA）。在Ran-GTP 的協(xié)助下，pre-miRNA 由轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-5（exportin 5）從細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)，在細(xì)胞質(zhì)中，pre-miRNA 被Dicer 加工成長(zhǎng)度在22～25 個(gè)堿基左右的成熟microRNA。一經(jīng)加工成熟，microRNA 便與Argonaute（Ago2）蛋白形成RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RISC），在RISC 中，mRNA 3′端非翻譯區(qū)（UTR）序列與microRNA 5′端2～8 個(gè)核苷酸的種子序列嚴(yán)格互補(bǔ)配對(duì)，并根據(jù)互補(bǔ)程度的不同指導(dǎo)RISC 降解或者阻遏靶mRNA 的翻譯［4］。因此，mRNA 和microRNA 之間的平衡可以確保蛋白質(zhì)的正確表達(dá)，當(dāng)microRNA 表達(dá)異常時(shí)具有致癌作用［5］。

1 microRNA 在紫杉醇耐藥性中的作用

紫杉醇是一類(lèi)能與細(xì)胞微管蛋白結(jié)合的藥物，具有抑制細(xì)胞微管解聚的作用，在細(xì)胞G1 期或M 期影響有絲分裂，還具有干擾細(xì)胞凋亡、血管生成、侵襲、產(chǎn)生細(xì)胞活力和金屬蛋白酶等生物功能的作用。紫杉醇和多烯紫杉醇被認(rèn)為是治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌的主要藥物，相比之下，紫杉醇毒性更低，耐受性更好，但患者經(jīng)過(guò)治療后也會(huì)復(fù)發(fā)。

在紫杉醇治療乳腺癌產(chǎn)生耐藥性的組織或細(xì)胞中，有些microRNAs 下調(diào)，有些過(guò)表達(dá)。例如腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物L(fēng)in28 miRNA，其過(guò)表達(dá)與乳腺癌對(duì)紫杉醇的耐藥性密切相關(guān)，在新輔助化療或局部復(fù)發(fā)的轉(zhuǎn)移性乳腺癌組織中Lin28 miRNA 顯著過(guò)表達(dá)［6］。同樣，在乳腺癌細(xì)胞中觀察到Lin28 miRNA 的過(guò)表達(dá)誘導(dǎo)了p21 和Rb 的表達(dá)，抑制了let-7a miRNA 的表達(dá)。在紫杉醇耐藥的乳腺癌細(xì)胞中，miR-125b、miR-221、miR-222 和miR-923 過(guò)表達(dá)，miR-125b 通過(guò)抑制Bak1 的表達(dá)而顯著抑制紫杉醇誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性和凋亡。miR-520h 的過(guò)表達(dá)與乳腺癌患者的不良預(yù)后及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)， 由于DAPK2 通過(guò)調(diào)控caspase 依賴(lài)性凋亡從而消除miR-520h 引起的耐藥性，表明miR-520h 是一個(gè)潛在的生物標(biāo)志物［7］。miR-100通過(guò)靶向mTOR 抑制細(xì)胞增殖和生存，使乳腺癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇敏感，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)miR-100 在Luminal A型乳腺癌中下調(diào)，這與接受化療的乳腺癌患者預(yù)后不良有關(guān)，因?yàn)長(zhǎng)uminal A 型乳腺癌通常對(duì)激素治療有反應(yīng)，但對(duì)紫杉醇等化療沒(méi)有反應(yīng)。在三陰性乳腺癌中，發(fā)現(xiàn)miR-101 在乳腺癌組織或細(xì)胞系中被顯著下調(diào)，其異位過(guò)表達(dá)抑制了細(xì)胞的生長(zhǎng)，從而抑制腫瘤的發(fā)生。

2 microRNA 在多烯紫杉醇藥物耐藥性中的作用

多烯紫杉醇是紫杉醇的類(lèi)似物，它通過(guò)抑制微管解聚而抑制有絲分裂。在耐多烯紫杉醇的MDA-MB-231 和MCF-7 乳腺癌細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)，miR-3646 的上調(diào)與多烯紫杉醇耐藥有關(guān)，其機(jī)理是通過(guò)抑制GSK-3β的表達(dá)激活了GSK-3β/β-catenin 信號(hào)通路，這個(gè)信號(hào)通路在細(xì)胞增殖、分化、腫瘤發(fā)生和化療耐藥性中起重要作用。在MCF-7 和MDA-MB-231 細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)，miRNA-452 的表達(dá)與APC4 呈負(fù)相關(guān)，miR-663 的過(guò)表達(dá)下調(diào)HSPG2 并誘導(dǎo)耐藥性的發(fā)生，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在耐藥細(xì)胞中miR-663 基因組區(qū)域被低甲基化。此外，miR-34a 和miR-141 的過(guò)表達(dá)以及miR-7、miR-16、miR-30a、miR-125a-5p 和miR-126 的下調(diào)都與多烯紫杉醇的耐藥性有關(guān)。這些microRNAs 的靶基因是BCL-2 和CCND1，在信號(hào)通路和藥物誘導(dǎo)凋亡中具有重要作用［8］。

多烯紫杉醇聯(lián)合阿霉素化療是目前乳腺癌治療常用的方法，尤其用于治療復(fù)發(fā)性或轉(zhuǎn)移性乳腺癌，然而仍有產(chǎn)生潛在耐藥性的風(fēng)險(xiǎn)。在耐多烯紫杉醇聯(lián)合阿霉素的乳腺癌細(xì)胞系miR-222 和miR-29a 中過(guò)表達(dá)，它們通過(guò)靶向PTEN 激活A(yù)kt/mTOR 通路抑制藥物耐藥性，增強(qiáng)敏感性。研究表明外泌體是不同腫瘤細(xì)胞群之間基因信息交換的載體，它們可以水平地將耐藥性轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞。從多烯紫杉醇耐藥細(xì)胞的外泌體中發(fā)現(xiàn)豐富的miR -1246、miR -23a、miR -1469、miR -38、miR-1915 和let-7b［9］，由此可知，細(xì)胞不僅對(duì)特定藥物產(chǎn)生耐藥性，還可能通過(guò)外泌體獲得耐藥性。

3 microRNA 在芳香化酶抑制劑耐藥性中的作用

在來(lái)曲唑耐藥性的乳腺癌細(xì)胞中有33 個(gè)microRNAs異常表達(dá)，在阿那曲唑耐藥的乳腺癌細(xì)胞中有18 個(gè)micro-RNAs 表達(dá)失調(diào)。由于Akt/mTOR 通路的激活，miR-125b 和miR-205 的過(guò)表達(dá)以及miR-424 的沉默使來(lái)曲唑和阿那曲唑?qū)θ橄侔┘?xì)胞系產(chǎn)生耐藥性［10］。KEGG 通路分析預(yù)測(cè)表明，miR-125b 的失調(diào)能夠激活PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路，在首次接受內(nèi)分泌治療的ER 陽(yáng)性乳腺癌患者中，miR-125b 的過(guò)表達(dá)與不良預(yù)后和復(fù)發(fā)有關(guān)，其表達(dá)水平的預(yù)后價(jià)值比傳統(tǒng)生物標(biāo)志物（ER、PR 和HER2）更高。結(jié)果表明miR-125b 有可能成為預(yù)后不良的生物標(biāo)志物［11］。

4 microRNA 在SERMs 治療中的作用

SERMs 是一組藥物，它們以一種組織特異性的方式與ER 結(jié)合，通過(guò)抑制下游的信號(hào)通路來(lái)調(diào)控細(xì)胞增殖。在過(guò)去的30 年里，SERMs 一直是使用最多的治療藥物，由于這種藥物被頻繁使用，接受輔助治療的患者中有大約40%出現(xiàn)復(fù)發(fā)，因此正在尋找對(duì)其產(chǎn)生耐藥性的microRNAs 標(biāo)志物。

通過(guò)篩選1105 例ER 陽(yáng)性的原發(fā)性乳腺癌，發(fā)現(xiàn)有20 個(gè)microRNAs 異常表達(dá)（8 個(gè)下調(diào)，12 個(gè)過(guò)表達(dá)），其中miR-10a 和miR-126 與遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)，它們是它莫昔芬對(duì)乳腺癌療效的潛在生物標(biāo)志物。研究表明miR-342 在MCF-7 衍生的多個(gè)細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào)，在恢復(fù)miR-342 表達(dá)后，細(xì)胞對(duì)它莫昔芬誘導(dǎo)的凋亡敏感，此時(shí)它莫昔芬顯著抑制了細(xì)胞的生長(zhǎng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)miR-342 在它莫昔芬難治性的乳腺癌中低表達(dá)，并與復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移有關(guān)，表明miR-342是乳腺癌治療的潛在標(biāo)志物［12］。

5 microRNA 在靶向治療中的作用

HER2 是一種細(xì)胞表面受體酪氨酸激酶，在20%～30%的乳腺癌中過(guò)表達(dá)，它主要與不良預(yù)后有關(guān)，通常作為一種預(yù)后標(biāo)志物。HER2 能夠激活生長(zhǎng)因子信號(hào)通路從而引起細(xì)胞增殖、存活和腫瘤發(fā)生。研究表明，HER2 的過(guò)表達(dá)通過(guò)激活PI3K 信號(hào)調(diào)控上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），在HER2 陽(yáng)性的乳腺癌患者中miR-21 過(guò)表達(dá)，miR-21 通過(guò)PI3K 的負(fù)調(diào)控因子PTEN 的表觀遺傳沉默發(fā)揮重要作用。因此，miR-21表達(dá)水平可能是篩選曲妥珠單抗化療HER2 陽(yáng)性乳腺癌患者的潛在生物標(biāo)志物。也有研究表明，在HER2 過(guò)表達(dá)的乳腺癌MCF7 和SKRB3 細(xì)胞中，IGF1R 在曲妥珠單抗耐藥過(guò)程中起著重要作用，IGF1R 是miR-375 的直接靶點(diǎn)，miR-375 的低表達(dá)與妥珠單抗的耐藥有關(guān)，其機(jī)理是表觀遺傳機(jī)制（如DNA 甲基化和組蛋白去乙?；┮种苖iR-375 的表達(dá)，因此IGF1R 在抗曲妥珠單抗乳腺癌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，提示miR-375 對(duì)HER2 陽(yáng)性乳腺癌具有治療潛力［13］。

研究發(fā)現(xiàn)曲妥珠單抗聯(lián)合拉帕替尼治療引起miR-16 上調(diào)，miR-16 以CCNJ 和FUBP1 為靶點(diǎn)通過(guò)阻斷細(xì)胞外PI3K/Akt 信號(hào)通路抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖，因此，miR-16 具有抑制腫瘤的作用。另一項(xiàng)研究表明，在HER2 陽(yáng)性乳腺癌中miR-630 顯著降低，miR-630 對(duì)乳腺癌細(xì)胞系的抑制作用與細(xì)胞活力、遷移和侵襲能力的增強(qiáng)有關(guān)，并以IGF1R 為靶點(diǎn)引起拉帕替尼的耐藥性，因此，miR-630 可作為診斷和預(yù)測(cè)拉帕替尼耐藥性的生物標(biāo)志物［14］。見(jiàn)表1。

表1 microRNA 作為潛在生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)乳腺癌耐藥性的機(jī)制

6 展望

乳腺癌在治療過(guò)程產(chǎn)生耐藥性是一個(gè)全球性問(wèn)題，因此，眾多科學(xué)家努力尋找最佳治療方案和潛在耐藥性預(yù)測(cè)標(biāo)志物，在這方面microRNA 起著重要作用，尤其miR-155、miR-222、miR-21 和miR-125b 在過(guò)表達(dá)時(shí)對(duì)多種治療方案產(chǎn)生的耐藥性進(jìn)行預(yù)測(cè)調(diào)控。這些關(guān)鍵microRNAs 的靶基因和相關(guān)信號(hào)通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，這些靶點(diǎn)與腫瘤標(biāo)志物的細(xì)胞生理密切相關(guān)。microRNA 的異常調(diào)控可以引起關(guān)鍵細(xì)胞的生理變化，盡管調(diào)控機(jī)理尚未闡明，但它們是進(jìn)一步功能性研究和預(yù)測(cè)耐藥性的主要靶點(diǎn)。這些研究對(duì)制定有效的乳腺癌診療方案提供理論指導(dǎo)，從而提高患者的生活質(zhì)量和延長(zhǎng)生存期。以期發(fā)現(xiàn)更有意義的microRNA 生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)乳腺癌耐藥性。