miRNA-148/152 家族成員在惡性腫瘤中的生物學(xué)功能研究進(jìn)展

張一帆 周 梁

（復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院耳鼻喉科 上海 200031）

microRNAs（miRNA）是長度約19~25 個(gè)核苷酸的非編碼RNA，對(duì)許多生物過程至關(guān)重要。microRNA-148/152（miR-148/152）家族的成員，包括miR-148a、miR-148b 和miR-152，這 一 家 族 在 惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演了重要的角色。本綜述從miRNA 的特征和產(chǎn)生、miR-148/152 家族成員結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、miR-148/152 家族成員與靶基因、miR-148/152 家族成員的表達(dá)與惡性腫瘤的相關(guān)性、miR-148/152 家族促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機(jī)制以及miR-148/152 家族在惡性腫瘤免疫逃逸中的作用共六部分進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。

miRNA 的特征和產(chǎn)生miRNA 長度約19~25 個(gè)核苷酸，在幾乎所有真核細(xì)胞中都起著重要的基因表達(dá)調(diào)節(jié)的作用?；蚪M通過RNA 聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生miRNA 初始體（pri-miRNA），RNAseⅢ內(nèi)切酶將primiRNA 切割成miRNA 前體（pre-miRNA）［1］。核轉(zhuǎn)運(yùn)受體Exportin-5將pre-miRNA由細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，隨后通過Dicer 酶切割pre-miRNA 形成成熟的雙鏈miRNA［2］。miRNA 是轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子，通過互補(bǔ)堿基配對(duì)與靶基因mRNA 的3'-非翻譯區(qū)（3'-untranslated region，3'-UTR）中的序列結(jié)合，從而導(dǎo)致靶基因表達(dá)的下調(diào)［3］。越來越多的證據(jù)表明，miRNA 在廣泛的生物學(xué)過程中起著關(guān)鍵作用，通過表達(dá)的上調(diào)和下調(diào)改變靶基因的表達(dá)，從而改變細(xì)胞增殖、死亡和能量代謝等多種生物學(xué)過程［4］。

miR-148/152 家族成員結(jié)構(gòu)特點(diǎn)miR-148/152 家族成員包括miR-148a、miR-148b以及miR-152［5］。miR-148/152 家族成員位于人類第7、12 和17 號(hào)染色體。miR-148/152 家族成員前體具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)，該前體通過一系列核內(nèi)和胞質(zhì)內(nèi)酶加工成成熟miR-148/152 家族成員。成熟miR-148/152 家族成員長度為21~22 個(gè)核苷酸，相同的種子序列約為6~7 個(gè)核苷酸（圖1）。種子序列是miRNA 與靶mRNA 結(jié)合的重要區(qū)域。通過種子序列與靶mRNA 的3'-UTR 之間的互補(bǔ)結(jié)合，miR-148/152 家族成員參與了多種生物學(xué)過程。許多惡性腫瘤和正常組織中存在miR-148/152 家族成員的差異表達(dá)。因此，miR-148/152 家族成員對(duì)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展可能至關(guān)重要。

圖1 miR-148/152 家族成員的成熟序列Fig 1 Mature miRNA sequence of miR-148/152 family members

miR-148/152 家族成員與靶基因在不同的細(xì)胞環(huán)境中，相同的miRNA 可能通過結(jié)合不同的靶基因調(diào)節(jié)多種途徑并引起多種表型。miR-148/152家族成員具有很多不同的靶基因，在多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。多種生物信息學(xué)方法可用于預(yù)測(cè)miRNA 的靶基因。miRanda［6］，Diana-microTCDS［7］和TargetScan［8］是 目 前miRNA 研 究 中 最 常用的3 種預(yù)測(cè)方式。TargetScan 使用多種線性回歸模型將可分析元素分解為14 個(gè)特征，然后使用種子匹配（長度和頻率）、3′補(bǔ)償和折疊自由能作為預(yù)測(cè)特征，是目前科學(xué)界使用最廣泛的miRNA 靶基因預(yù)測(cè)工具。此外，熒光素酶報(bào)告、PCR（polymerase chain reaction）和免疫蛋白印跡（Western blot）等實(shí)驗(yàn)方法可用于驗(yàn)證miRNA 的靶基因。熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)可以識(shí)別miRNA 與其靶向mRNA 區(qū)域之間的直接相互作用，而qPCR 和免疫蛋白印跡可以評(píng)估由相互作用引起的轉(zhuǎn)錄和翻譯抑制。驗(yàn)證miR-148/152 的靶基因需滿足以下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：靶基因具有帶有互補(bǔ)序列的miR-148/152 家族成員結(jié)合位點(diǎn)，可以直接與miR-148/152 家族成員結(jié)合；miR-148/152 的表達(dá)能夠抑制靶基因在RNA 和蛋白水平上的表達(dá)。miR-148/152 家族成員的靶基因（表1）。

表1 miR-148/152 的靶基因及其在惡性腫瘤中的功能Tab 1 Validated targets of the miR-148/-152 family and its function in malignant tumor

(續(xù)表1)

miR-148/152 家族成員的表達(dá)與惡性腫瘤的相關(guān)性miR-148/152 家族成員在許多惡性腫瘤中表達(dá)上調(diào)。據(jù)報(bào)道，包括miR-148a 在內(nèi)的6 種miRNA在多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）血漿中顯著上調(diào)，高水平的miR-148a 與更短的無復(fù)發(fā)生存時(shí)間 相 關(guān)［57］。同 樣 在 血 漿 中，Cuk 等［58］注 意 到miR-148b 在乳腺癌患者中明顯上調(diào)。此外，Gokhale等［59］發(fā)現(xiàn)miR-148a 在髓母細(xì)胞瘤中過表達(dá)，并可能與WNT 信號(hào)通路相關(guān)。另外，miR-148a 在與肝細(xì)胞癌（hepatocellular，HCC）相關(guān)的乙型肝炎細(xì)胞中被上調(diào)［60］。因此，在這些腫瘤中，miR-148a 和miR-148b 可能是重要的生物標(biāo)志物，并具有早期診斷的潛在價(jià)值。

在多種惡性腫瘤類型中發(fā)現(xiàn)miR-148/152 家族成員的表達(dá)都有下調(diào)，表明它們可能具有腫瘤抑制的作用。在肝細(xì)胞癌中，相對(duì)于肝細(xì)胞系L02，miR-148b 在肝癌細(xì)胞系HepG2、MHCC97L 和MHCC97 H 中表達(dá)下調(diào)［60］。miR-148a 和miR-152 在胃腸道腫瘤組織及其細(xì)胞系中的表達(dá)被下調(diào)，并通過靶向膽囊收縮素-2 受體（cholecystokinin B receptor，CCK2R）抑制細(xì)胞生長［26］。在卵巢癌組織及其細(xì)胞系中，miR-152 表達(dá)降低，但miR-148a 僅在卵巢癌細(xì)胞系中表達(dá)降低［61］。

miR-148/152 家族促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機(jī)制目前在許多腫瘤中都發(fā)現(xiàn)了miR-148/152 家族成員基因的甲基化。此前有研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌中，DNMT1（DNA methyltransferase 1）的過表達(dá)能夠促進(jìn)miR-148a 基因啟動(dòng)子的超甲基化從而抑制其表達(dá)，而沉默miR-148a 會(huì)降低其對(duì)DNMT1 的抑制作用，這可能會(huì)導(dǎo)致DNMT1 的過表達(dá)，從而促進(jìn)DNA 超甲基化［62］。Lujambio 等［63］發(fā)現(xiàn)使用DNA 脫甲基劑后，與正常組織相比，miR-148a、miR-34b/c和miR-9 在癌細(xì)胞中出現(xiàn)了特定的高甲基化相關(guān)沉默；最重要的是，他們發(fā)現(xiàn)與DNA 甲基化相關(guān)的抑癌miRNA 沉默可能有助于人類癌癥的轉(zhuǎn)移。Stumpel 等［64］鑒定出11 種miRNA，包括miR-152，它們由于CpG 甲基化而在t（4；11）陽性嬰兒急性淋巴細(xì)胞白血病中下調(diào)。進(jìn)一步的研究表明，髓樣/淋巴樣白血?。╩yeloid-lymphoid leukemia，MLL）中，DNMT1 是miR-152 的 潛 在 靶 基 因，miR-152 CpG島的高度甲基化與不良的臨床預(yù)后密切相關(guān)。

近年來多項(xiàng)研究表明miR-148/152 家族成員通過靶向多條通路從而產(chǎn)生對(duì)腫瘤的抑制作用。Feng 等［49］發(fā) 現(xiàn) 前 列 腺 癌 中miR-148-3p 和miR-152-3p 可通過抑制KLF4（Kruppel like factor 4）發(fā)揮抗腫瘤作用。除前列腺癌外，結(jié)直腸癌等多種腫瘤中都發(fā)現(xiàn)miR-148/152 家族成員可靶向KLF4 并抑制腫瘤的生長［50］。在乳腺癌中，miR-152 的過表達(dá)通過靶向IGF-1R（insulin-like growth factor 1 receptor）和IRS1（insulin receptor substrate 1）并抑制其下游AKT 和MAPK 信號(hào)通路來顯著抑制細(xì)胞增殖、集落形成和腫瘤血管生成［10］。非小細(xì)胞肺癌中，miR-152/TNS1 軸通過Akt/mTOR/RhoA 通路抑制腫瘤的增殖和遷移［51］。

DNMT1 是一種DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶，在疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。研究表明，DNMT1 在多種腫瘤中差異表達(dá)［65］，并能被miR-148/152 家族成員調(diào)節(jié)其表達(dá)，包括肝細(xì)胞癌［27］、急性淋巴細(xì)胞白血?。?8］、子宮內(nèi)膜癌［29］等。在乳腺癌中，多項(xiàng)研究表明miR-148a/152-DNMT1 調(diào)節(jié)回路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮極其重要的作用［10］。

PTEN（phosphatase and tensin homolog）是一種磷酸酶，可催化脂質(zhì)第二信使PtdIns（3，4，5）P3 轉(zhuǎn)化為磷脂酰肌醇（4，5）-雙磷酸［PtdIns（4，5）P2］［66］。PTEN 突變?cè)诙喾N腫瘤中頻繁發(fā)生，例如子宮內(nèi)膜癌［67］、多形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤［68］、皮膚［69］和前列腺癌［70］。據(jù)報(bào)道，PTEN 作為靶基因受多種基因調(diào)控。在miR-148/152 家 族 成 員 中，miR-148a 和miR-152 已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)可調(diào)控PTEN 的表達(dá)［9］，但相關(guān)研究仍較少，需要進(jìn)一步探究。此外，一項(xiàng)關(guān)于膀胱癌的研究表明，miR-152-3p 通過抑制DNMT1 來調(diào)節(jié)PTEN 啟動(dòng)子中DNA 甲基化的狀態(tài)從而調(diào)控PTEN 的表達(dá)［71］。

CAND1 （cullin associated and neddylation dissociated 1）等基因也被證明是miR-148/152 家族成員的靶基因，并調(diào)控惡性腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。Murata 等［46］發(fā) 現(xiàn)miR-148a 通 過 與CAND1 mRNA的3'-UTR 結(jié)合而降低了CAND1 的表達(dá)，并促進(jìn)了人 類 前 列 腺 癌 的 生 長。此 外，Bcl-2［30］，p27［31］和CSF-1（colony stimulating factor 1）［11］也 被 證 明 是miR-148/152 家族成員的靶基因。

miR-148/152 家族成員與惡性腫瘤對(duì)藥物的敏感性也密切相關(guān)。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（T98G 和U87）中，miR-152-3p 通過靶向SOS1（SOS Ras/Rac guanine nucleotide exchange factor 1）增強(qiáng)了對(duì)順鉑的敏感性［24］，在卵巢癌順鉑耐藥系細(xì)胞中，miR-152的表達(dá)顯著下調(diào)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-152 可以通過調(diào)控ATG14（autophagy related 14）減少順鉑誘導(dǎo)的自噬，增強(qiáng)順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和抑制細(xì)胞增殖［25］。在乳腺癌中，miR-148a 和miR-152 通過調(diào)控ALCAM （activated leukocyte cell adhesion molecule）的表達(dá)，降低ER+乳腺癌的他莫昔芬耐藥性［12］。

miR-148/152 家族在惡性腫瘤免疫逃逸中的作用人白細(xì)胞抗原G（major histocompatibility complex，class I，G，HLA-G）是一類在孕婦中對(duì)胎兒提供免疫耐受保護(hù)的重要蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，HLA-G 也具有免疫抑制的作用，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中作為免疫檢查點(diǎn)發(fā)揮重要的功能。在多種不同起源的人類腫瘤中，HLA-G 經(jīng)常表達(dá)，從而抑制T細(xì)胞和自然殺傷（nature killer，NK）細(xì)胞的細(xì)胞毒活性。HLA-G 能在免疫細(xì)胞（NK、T、B、單核細(xì)胞/樹突狀細(xì)胞）上牢固結(jié)合其抑制性受體，抑制這些免疫細(xì)胞的功能，誘導(dǎo)免疫抑制。當(dāng)腫瘤表達(dá)HLA-G時(shí)，可保護(hù)其免受抗腫瘤免疫的殺傷［13］。最近的研究表明，miR-148/152 對(duì)HLA-G 的轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控很強(qiáng)。Fu 等［14］的研究表明，在非小細(xì)胞肺癌中，miR-152 能夠靶向HLA-G，調(diào)控其表達(dá)并影響腫瘤對(duì)NK 細(xì)胞的免疫逃避。研究表明，miR-148 在腎細(xì)胞癌中與HLA-G mRNA 直接結(jié)合并調(diào)控其表達(dá)。HLA-G 表達(dá)的腎細(xì)胞癌細(xì)胞系（NIH/3TS）中，miR-152 的過表達(dá)能大幅下調(diào)HLA-G 的表達(dá)并增進(jìn) 其 對(duì)NK 或LAK（lymphokine activated killer）細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性［15］。

結(jié)語目前已發(fā)現(xiàn)miR-148/152 家族成員在多種惡性腫瘤中差異表達(dá)并發(fā)揮不同的作用。無論是在組織中上調(diào)還是下調(diào)，miR-148/152 家族成員都參與靶基因的調(diào)節(jié)并調(diào)控多種信號(hào)通路，影響細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。同時(shí)，miR-148/152 家族成員在增強(qiáng)腫瘤對(duì)藥物敏感性以及免疫逃逸中都發(fā)揮了重要作用。miR-148/152 受到其CpG 島甲基化的調(diào)節(jié)，并可能存在miR-148a/152-DNMT1 調(diào)節(jié)環(huán)路。盡管近年來對(duì)于miR-148/152 家族的研究取得了很大進(jìn)展，然而，關(guān)于其在不同腫瘤和組織中的功能仍不清楚，尤其是miR-148/152 家族在腫瘤的免疫逃逸等多種生物學(xué)過程中的功能和分子機(jī)制仍亟待更多的研究探討。

作者貢獻(xiàn)聲明張一帆 文獻(xiàn)查閱，繪制圖表，論文撰寫和修訂。周梁 獲取資助，論文指導(dǎo)和修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。