miRNA和lncRNA與乳腺癌關(guān)系的研究進(jìn)展

黃晶晶 綜述，彭名奎 審校

(欽州市婦幼保健院基因與遺傳實驗室，廣西 欽州 535000)

乳腺癌是一種女性惡性腫瘤，病死率極高[1]。該病的發(fā)生、發(fā)展及其發(fā)病機(jī)制已成為醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)。相關(guān)研究表明，該病的發(fā)生可能是由于環(huán)境和年齡導(dǎo)致的表觀遺傳改變，使基因表達(dá)異常[2]。目前，隨著分子生物學(xué)研究的深入，非編碼RNA(ncRNA)不僅可在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平控制基因表達(dá)，還可在基因表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控中發(fā)揮重要作用[3-4]，逐漸成為腫瘤發(fā)生、發(fā)展的研究焦點(diǎn)。其中微小RNA(miRNA)和長非編碼RNA(lncRNA)是兩種重要的ncRNA分子，通過靶基因的調(diào)控影響乳腺癌細(xì)胞的正常表達(dá)，改變正常生理功能，如乳腺癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和凋亡等，在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中扮演著重要角色[5]。因此，現(xiàn)將miRNA和lncRNA在乳腺癌中的最新研究進(jìn)展綜述如下。

1 ncRNA概述

在真核生物基因組中轉(zhuǎn)錄的基因約占90%，其中不到2%是編碼蛋白質(zhì)的基因，大多數(shù)基因是ncRNA[6]?？梢妌cRNA是一種特殊的RNA分子，主要在基因組中轉(zhuǎn)錄，但沒有翻譯蛋白質(zhì)的潛力[7]，但這并不意味著這種RNA在人類基因組中沒有生物學(xué)功能，其仍廣泛參與了染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和信號傳導(dǎo)的調(diào)控，并與人類各種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。根據(jù)相對分子質(zhì)量大小，ncRNA可分為lncRNA和短非編碼RNA(sncRNA)[8]。其中sncRNA主要包括miRNA、piwi相互作用RNA、小干擾RNA等。本文主要討論兩種常見類型ncRNA——miRNA和lncRNA，雖然與乳腺癌相關(guān)ncRNA也涉及其他幾種小分子，如snoRNA、小干擾RNA和piwi相互作用RNA等[9-11]。但目前miRNA和lncRNA在乳腺癌中仍是主要參與者。

1.1miRNA 其是相對分子質(zhì)量小(19～25個核苷酸)且相對保守的特殊sncRNA，廣泛存在于人類遺傳基因組中，發(fā)揮著不同的生理作用，1/3的miRNA基因參與了器官形成、個體生長及發(fā)育、物質(zhì)代謝等生理過程，還與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[12]。主要原因是miRNA分子調(diào)控著細(xì)胞增殖、分化、凋亡和轉(zhuǎn)移[13]，能與特定的目標(biāo)基因結(jié)合，調(diào)節(jié)下游目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，并具有腫瘤促癌因子和抑癌因子的作用。

1.2lncRNA lncRNA是一種相對分子質(zhì)量超過200個核苷酸的ncRNA。過去一直認(rèn)為，lncRNA是一種沒有生物學(xué)功能的“轉(zhuǎn)錄噪聲”，是存在于人類基因組中的無用序列，但現(xiàn)在越來越多的相關(guān)研究表明，lncRNA的異常表達(dá)或功能異常與多種腫瘤的惡性生物學(xué)行為息息相關(guān)[14]。其作用機(jī)制主要是通過對lncRNA的多種生物功能(如細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期調(diào)控、凋亡、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、表觀調(diào)控和染色體修飾等)進(jìn)行調(diào)控的[15]。同時，更是有大量研究表明，在胃癌、肝癌、前列腺癌、宮頸癌、乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展、增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)等方面lncRNA也扮演著重要角色[16-20]。因此，研究lncRNA與癌癥的關(guān)系及其作用機(jī)制，充分認(rèn)識腫瘤的發(fā)生、發(fā)展對腫瘤的治療將會是一個強(qiáng)有力的儲備。

2 miRNA是乳腺癌的調(diào)控因子

近年來，越來越多的miRNA種類被證明與乳腺癌的發(fā)病和病程進(jìn)展相關(guān)，部分學(xué)者認(rèn)為，miRNA可作為促癌因子，與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展呈正相關(guān)，而部分學(xué)者則認(rèn)為，miRNA在乳腺癌中發(fā)揮著抑癌作用。追溯其原因可能是不同的研究群體產(chǎn)生的差異。至今為止，二者的關(guān)系尚處于初級研究階段。

2.1miRNA在乳腺癌中的促癌特質(zhì) miRNA種類繁多，每種基因序列在各種疾病中均有獨(dú)特的表達(dá)模式，與乳腺癌呈正相關(guān)的miRNA與多種突變基因和信號通路密切相關(guān)。大量研究表明，miRNA基因異常表達(dá)與癌癥的發(fā)展密切相關(guān)，各種促癌因子作用于相關(guān)靶基因，導(dǎo)致癌癥的相關(guān)miRNA基因通過上調(diào)、增殖、遷移、侵襲、凋亡等途徑加速了腫瘤的進(jìn)程。王曉剛[21]發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者血清存在大量miRNA，同時，還發(fā)現(xiàn)某些特異性miRNA在乳腺癌中具有更高的靈敏度和特異度。HANNAFON等[22]研究表明，與對照細(xì)胞比較，研究組完全消除miR-23b、miR-27b表達(dá)，這些乳腺癌細(xì)胞的生長和集落形成能力明顯降低，強(qiáng)烈表明這兩種miRNA具有一定的致癌特性。張詩蒙等[23]研究進(jìn)一步表明，在乳腺癌中miR-27b表達(dá)明顯升高，起到了促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用。通過熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)測定MCR-27b轉(zhuǎn)染的乳腺癌細(xì)胞MCF-7表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)miR-27b在乳腺癌中可抑制目標(biāo)基因——過氧化物酶體增殖物激活受體MCF-7細(xì)胞的表達(dá)，導(dǎo)致過氧化物酶體增殖物激活受體的表達(dá)顯著下降和鈉氫交換蛋白1表達(dá)上升，最終促進(jìn)癌細(xì)胞快速增長。此外，還有其他miRNA，如miR-223、miR-382-5p、miR-106a等在乳腺癌細(xì)胞中均表達(dá)上調(diào)，以腫瘤促癌因子的作用廣泛參與了乳腺癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲和凋亡[24-26]。

2.2miRNA在乳腺癌中的抑癌特質(zhì) miRNA不僅在乳腺癌中具有促進(jìn)癌癥的作用，還可通過調(diào)節(jié)目標(biāo)基因減少乳腺癌細(xì)胞的增殖，起到抑制癌癥的作用。AHMAD等[27]研究表明，轉(zhuǎn)錄因子——ELK3和ELK3是miR-135a的直接靶基因，miR-135a可通過靶向調(diào)控ELK1和ELK3的下調(diào)而發(fā)揮抑癌作用。還有MANSOORI等[28]通過對原發(fā)惡性組織和正常組織的配對標(biāo)本分析表明，過度表達(dá)的miR-142-3p降低了BTB-CNC異體同源體l mRNA的表達(dá)水平，隨后抑制趨化因子受體4、基質(zhì)金屬蛋白酶9和血管內(nèi)皮生長因子蛋白表達(dá)導(dǎo)致增殖減少，并控制了乳腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移。該研究還發(fā)現(xiàn)，miR-142-3p的表達(dá)可上調(diào)miR-330、miR-145、miR-34a等抑癌基因，miR-142-3p抑癌因子的作用得到進(jìn)一步驗證，另外，與miR-142-3p相似的miR-215-5p也與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展呈負(fù)相關(guān)。GAO等[29]研究也表明，miR-215-5p能負(fù)向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子SOX9的3′非翻譯區(qū)，具有抑制乳腺癌細(xì)胞生長、轉(zhuǎn)移和浸潤的能力。近年來，關(guān)于抑癌因子——miRNA的結(jié)論陸陸續(xù)續(xù)被探索，其中LV 等[30]進(jìn)行的一項meta分析結(jié)果顯示,miR-145也具備抑癌潛質(zhì)，與正常組織比較，乳腺癌組織中miR-145表達(dá)降低，如miR-145出現(xiàn)低表達(dá)的情況還可能與腫瘤大小和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，表明miR-145在將來有望成為乳腺癌診斷和判斷患者預(yù)后的標(biāo)志物，但目前仍處于探究階段。

3 lncRNA是乳腺癌的新型潛在標(biāo)志物

在過去幾年里，lncRNA作為乳腺癌的預(yù)測、診斷和預(yù)后分子被挖掘，在腫瘤界興起了一波熱潮，隨后lncRNA的相關(guān)研究逐漸增多。XIE等[31]發(fā)現(xiàn)，lncRNA UFC1是一種與乳腺癌細(xì)胞生物學(xué)活性相關(guān)的lncRNA，其過表達(dá)與乳腺癌細(xì)胞增長、轉(zhuǎn)移和侵襲成正比，lncRNA HOTAIR可被認(rèn)為是一種診斷乳腺癌的新型生物標(biāo)志物。NIE等[32]在探討lncRNA Z38與在乳腺癌中的表達(dá)模式及檢測價值時發(fā)現(xiàn)，lncRNA Z38高表達(dá)組患者5年整體生存率比低表達(dá)組患者生存時間明顯減少，表明lncRNA Z38與乳腺癌患者的存活率相關(guān)，可作為乳腺癌患者潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物。此外，有研究表明，抗分化lncRNA、lncRNA AC073284.4、LncRNA NKILA、lncRNA腫瘤抑制候選基因均可通過介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)而發(fā)揮抑癌作用，顯著增加靶基因的表達(dá)或阻斷相關(guān)信號通路，抑制乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲[33-36]，表明某些lncRNA可能是預(yù)測、治療和預(yù)后監(jiān)測的潛在新型標(biāo)志物。

4 miRNA和lncRNA的相互調(diào)節(jié)在乳腺癌的中的作用

大部分實驗還處于研究一個miRNA基因或一個lncRNA基因與腫瘤關(guān)系的初級階段，但實際上miRNA、lncRNA與其他基因的相互調(diào)節(jié)是破壞遺傳基因均衡，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生、發(fā)展的主因。

4.1乳腺癌lncRNA與miRNA的正調(diào)控 lncRNA和miRNA通過多種生理功能參與了癌癥的發(fā)生、發(fā)展，在癌癥的調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。有研究表明，lncRNA LINC00511 與乳腺癌的進(jìn)展密切相關(guān)，LU等[37]研究表明，lncRNA 00511具有乳腺癌的致癌作用，該研究通過力學(xué)分析和熒光素酶報告基因檢測發(fā)現(xiàn)，lncRNA LINC0051作為競爭性內(nèi)源性RNA靶向調(diào)控miR-185-3p/E2F1在乳腺癌中的作用，而lncRNA LINC0051可促進(jìn)MCF-7細(xì)胞中干燥因子的表達(dá)。同樣，一項關(guān)于lncRNA LINC00473的研究表明，降低LINC00473的表達(dá)可抑制腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移和促進(jìn)細(xì)胞凋亡，其作用機(jī)制是通過競爭性miR-198降低lncRNA LINC00473的表達(dá)和抑制絲裂原活化蛋白激酶1的表達(dá)[38]。此外，最新研究表明，lncATB在臨床乳腺癌中表達(dá)上調(diào)，尤其是在乳腺癌增長、遷徙和侵襲方面高表達(dá)，該研究利用細(xì)胞遷移和侵襲試驗發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用lncATB模擬物處理MCF-7細(xì)胞與對照組MCF-7細(xì)胞比較，MCF-7-ATB細(xì)胞中腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力增加了大約2倍，而用miR-200c模擬物處理細(xì)胞時發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中的轉(zhuǎn)移和侵襲能力恢復(fù)至正常，進(jìn)一步表明lncATB通過與miR-200c的競爭性海綿和恢復(fù)Twist1基因的表達(dá)而促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲和EMT，從而實現(xiàn)了lncATB對乳腺癌的促進(jìn)作用[39]。

4.2乳腺癌lncRNA與miRNA的負(fù)調(diào)控 部分lncRNA基因與miRNA相互調(diào)控在乳腺癌的表達(dá)下調(diào)、抑制乳腺癌的生長并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡已成為治療乳腺癌的潛在切入點(diǎn)。有研究表明，lncRNA PAX8-AS1與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，主要是通過與表達(dá)上調(diào)miR-17-5p的靶點(diǎn)聯(lián)合介導(dǎo)黃芩素的抗癌作用[40]。KIM等[41]研究表明，lncRNA MALAT1通過結(jié)合和滅活TEAD蛋白抑制乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。與此相似，lncRNA LINC00899也可通過靶向結(jié)合miR-425導(dǎo)致DICER1過表達(dá)，抑制乳腺癌細(xì)胞的生長和侵襲，促進(jìn)了癌細(xì)胞衰亡[42]。LI等[43]發(fā)現(xiàn)，lncRNA生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5(GAS5)上調(diào)顯著削弱了三陰性乳腺癌細(xì)胞的增殖，增強(qiáng)了癌細(xì)胞凋亡；同時，其還發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)lncRNA GAS5可破壞miR-196a-5p異位表達(dá)的侵襲，并激活下游叉頭框蛋白O1/磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B信號通路，最終遏制腫瘤的促進(jìn)作用。此外，lncRNA GAS5還可直接逆轉(zhuǎn)EMT，抑制乳腺癌細(xì)胞的生長和肺轉(zhuǎn)移[44]。

5 小結(jié)與展望

截至目前，miRNA和lncRNA在乳腺癌方面已取得了無數(shù)的研究成果，但關(guān)于miRNA和lncRNA在乳腺癌的研究仍有許多未解之謎，如lncRNA在乳腺癌治療監(jiān)測中的有效性和安全性、miRNA調(diào)控乳腺癌的具體機(jī)制等。但不可否認(rèn)的是，隨著基因檢測和高通量測序的發(fā)展，人類對RNA的認(rèn)識不斷加深，對乳腺癌的診治和預(yù)后的監(jiān)測均取得了突破性進(jìn)展。本文綜述了miRNA和lncRNA對乳腺癌的調(diào)控關(guān)系，以及miRNA與lncRNA的關(guān)系，旨在為人類進(jìn)一步闡明乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制提供新的思路。