miR-4516在惡性腫瘤中的研究進展

殷 舞(綜述), 鐘曉剛(審校)

microRNAs(miRNAs)是一組進化保守的內(nèi)源性小分子非編碼RNA(noncoding RNAs,ncRNAs),長度為19～25個核苷酸[1],通過堿基互補配對的方式與靶mRNA的3′-UTR結(jié)合,最終導(dǎo)致靶基因轉(zhuǎn)錄后抑制、降解或沉默[2],其在腫瘤的發(fā)生、進展中起重要作用,充當(dāng)腫瘤抑制因子或癌基因[3-4]。microRNA-4516(miR-4516)是miRNAs家族中一員,位于16p13.3上,廣泛參與細(xì)胞的增殖、凋亡過程,在多種腫瘤中都有異常表達[5-10],可通過對不同靶基因的調(diào)節(jié),影響腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、遷移、凋亡以及對化學(xué)藥物的敏感性[11]。本文對miR-4516在不同類型的惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用及可能機制進行綜述,為后續(xù)研究提供借鑒。

1 miR-4516與消化系統(tǒng)腫瘤

1.1miR-4516與結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌是常見的惡性腫瘤。隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展,與結(jié)直腸癌相關(guān)的miRNAs相繼被發(fā)現(xiàn),miRNAs可通過多種途徑影響結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展以及對治療的敏感性[12-13]。Jin等[5]采用實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)檢測結(jié)直腸癌患者、結(jié)直腸良性腫瘤患者以及健康人血清中miR-4516的表達水平,發(fā)現(xiàn)其在健康人中表達最高,在結(jié)直腸癌患者中表達最低;進而檢測結(jié)直腸癌患者手術(shù)前后血清中miR-4516的表達,結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)前組miR-4516表達較低,術(shù)后組miR-4516表達上調(diào);臨床病理特征及預(yù)后分析顯示miR-4516的低表達與結(jié)直腸癌的TNM分期、浸潤程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移顯著相關(guān),而miR-4516的高表達則可顯著提高患者的總生存率。提示miR-4516是結(jié)直腸癌進展的抑癌基因,具有診斷價值,低miR-4516可作為結(jié)直腸癌預(yù)后的獨立危險因素。

1.2miR-4516與胰腺癌 胰腺癌的發(fā)病率逐年上升,是發(fā)達國家癌癥死亡的主要原因之一[14]。盡管在手術(shù)、化療和放療方面取得了很大進展,但由于診斷較晚,治療效果仍然很差[15-17]。因此,確定新的診斷標(biāo)志物以期在早期發(fā)現(xiàn)對患者至關(guān)重要。Aita等[18]使用含2 549個miRNAs的微陣列對15例早期胰腺癌患者及4例無腫瘤胃炎患者血清進行檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)76個差異表達的miRNAs,其中包括miR-4516。在后續(xù)獨立的胰腺癌患者驗證隊列中,研究者證實其在胰腺癌患者血清中表達增加,且該miRNA也是生存的獨立預(yù)測因子,與預(yù)后及腫瘤分期相關(guān)。此外,基于miRTarBase的靶標(biāo)預(yù)測分析顯示它可通過Wnt通路及p53通路參與癌癥進展和傳播。然而,Chen等[19]卻得出不一樣的結(jié)果,研究采用實時熒光定量核酸擴增檢測系統(tǒng)(qPCR)檢測了10對胰腺癌癌組織及癌旁組織以及4株胰腺癌細(xì)胞系及1株對照細(xì)胞系內(nèi)miR-4516的表達,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在癌組織和腫瘤細(xì)胞系中miR-4516均呈低表達,后續(xù)在以miR-4516表達最低的2株細(xì)胞系為基礎(chǔ)的體外實驗中進一步發(fā)現(xiàn)miR-4516過表達可抑制胰腺異種移植腫瘤的體內(nèi)生長。正齒同源盒1(orthodenticle homeobox 1,OTX1)是一種調(diào)節(jié)大腦和感覺器官發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子,在胰腺癌中高表達,促進腫瘤演進。miR-4516通過與其3′-UTR結(jié)合來負(fù)調(diào)節(jié)OTX1表達,從而抑制胰腺癌細(xì)胞的生長、遷移、侵襲和凋亡,表明miR-4516/OTX1軸可能是胰腺癌患者基于miRNAs治療的新靶點。兩個研究結(jié)果的差異可能與選擇研究對象不同有關(guān),前者以胰腺癌患者及無腫瘤患者為研究主體,后者以胰腺癌患者自身組織及腫瘤細(xì)胞系為研究對象。兩個研究的病例數(shù)量較少也是產(chǎn)生差異的可能原因。

1.3miR-4516與胃癌 胃癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一。晚期胃癌治療主要是細(xì)胞毒性化學(xué)療法[20],但胃癌細(xì)胞的抵抗力往往導(dǎo)致化療失敗,這是影響胃癌患者長期生存的關(guān)鍵問題,提高胃癌療效的有效途徑是探索胃癌耐藥機制,尋找逆轉(zhuǎn)胃癌耐藥的分子標(biāo)志物[21]。Liu等[11]采用miRNAs微陣列及實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)對胃癌細(xì)胞系及對5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)耐藥胃癌細(xì)胞系進行檢測,發(fā)現(xiàn)miR-4516在胃癌耐藥細(xì)胞系中明顯高表達。后續(xù)將miR-4516的抑制劑分別轉(zhuǎn)染兩種細(xì)胞系,發(fā)現(xiàn)miR-4516抑制劑能有效降低胃癌細(xì)胞增殖并增強耐藥細(xì)胞系對5-FU的敏感性。ING4是人肺腺癌細(xì)胞中多西紫杉醇敏感性的指標(biāo),其表達上調(diào)能增強胃癌細(xì)胞的化學(xué)敏感性。序貫驗證實驗表明,胃癌耐藥細(xì)胞系中miR-4516通過抑制ING4表達,引起腫瘤的多藥耐藥。因此,miR-4516可能是化療耐藥胃癌的潛在治療靶點。

1.4miR-4516與肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC) 我國是全球HCC新發(fā)病例和死亡病例最多的國家,HCC患者約占全球HCC患者總數(shù)的50%[14]。雖然HCC的治療手段越來越多樣化,但其療效仍不樂觀,復(fù)發(fā)率高、預(yù)后較差[22]。因此,進一步研究其發(fā)生發(fā)展的分子機制,識別新的生物標(biāo)志物和分子靶點,探索新的靶向治療方法十分重要。王?；ǖ萚23]采用Qiagen miRNA PCR Array芯片篩查肝癌、肝硬化患者和正常人差異表達的血清miRNAs,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-4516在HCC患者血清中高表達,且與腫瘤分化相關(guān)。已有研究證實,長鏈非編碼RNA(lncRNA)可通過與miRNAs競爭性結(jié)合來促進肝癌細(xì)胞生長、遷移和侵襲。Li等[24]采用lncRNA陣列鑒定出了一種名為長應(yīng)激誘導(dǎo)非編碼轉(zhuǎn)錄本5(LSINCT5)的新型lncRNA,其在HCC標(biāo)本及細(xì)胞系中均高表達。體外實驗表明,LSINCT5可促進HCC細(xì)胞系的遷移和活力,體內(nèi)異種移植小鼠模型也證實了LSINCT5的致癌作用,研究者進一步通過RNA免疫沉淀及轉(zhuǎn)染實驗證實LSINCT5通過與miR-4516的結(jié)合,降低miR-4516表達,導(dǎo)致STAT3/BclxL表達增加及細(xì)胞凋亡減弱,從而增強肝癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。Wei等[25]鑒定出了一種與肝癌進展和血管生成密切相關(guān)的lncRNA——PAARH,其在肝癌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)與miR-4516結(jié)合,減輕了miRNA對HOTTIP(致癌lncRNA)的抑制作用,進而促進肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲。Li等[9]發(fā)現(xiàn)在肝癌組織中另一高表達的lncRNA——LINC00520。體外實驗顯示LINC00520過表達可促進HCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,而下調(diào)LINC00520則相反。進一步的研究表明,LINC00520作為競爭性內(nèi)源性RNA(ceRNA)對抗miR-4516,從而增加肝癌中SRY相關(guān)的高遷移率組框5(SOX5)的表達,導(dǎo)致腫瘤的進展。可見,miR-4516在HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲等方面都發(fā)揮了重要作用,提示其可望成為HCC生物治療新靶點。

1.5miR-4516與食管癌 食管癌是我國常見的惡性腫瘤,由于其早期癥狀隱匿,發(fā)現(xiàn)時分期較晚,5年生存率不到20%,復(fù)發(fā)也是導(dǎo)致食管癌患者死亡的主要原因[26]。為找到敏感而特異的食管癌標(biāo)志物,丁元杰等[27]采用AgilentTM高通量miRNAs微陣列芯片檢測52例早癌篩查中食管鱗癌患者及52名健康人。結(jié)果表明,相較于健康人群,食管鱗癌患者血清中miR-4516表達明顯增高,可能與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān),其作用機制有待進一步研究。

2 miR-4516與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)

膠質(zhì)瘤是成人常見的原發(fā)性腦腫瘤,GBM是其中惡性程度最高的一型,即使采用手術(shù)切除聯(lián)合化療、放療等綜合治療,預(yù)后仍很差[28]。GBM的發(fā)生、發(fā)展涉及的因素復(fù)雜,基因表達異常與其發(fā)生及進展密切相關(guān)[29]。蘭展等[30]采用qRT-PCR檢測89例手術(shù)切除GBM組織及35例其他原因切除的非腫瘤腦組織中miR-4516的表達,發(fā)現(xiàn)GBM組織miR-4516表達水平明顯升高,進一步生存曲線分析顯示miR-4516高表達組2年累積生存率明顯低于低表達組,提示患者預(yù)后不良。Cui等[6]通過Nanostring v3 miRNA測定法對268例GBM腫瘤組織及7個細(xì)胞系進行檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-4516在GBM腫瘤組織及各細(xì)胞系中均過表達,生存曲線分析顯示miR-4516表達量與GBM患者總生存期呈負(fù)相關(guān)。進一步研究顯示miR-4516過表達在體外和體內(nèi)均顯著增強了GBM細(xì)胞的增殖和侵襲,其對腫瘤的促進功能通過靶向蛋白酪氨酸磷酸酶(非受體14型),進而介導(dǎo)Hippo/YAP信號通路來實現(xiàn)。Sebastian等[31]通過體外實驗進一步指出,放療可能影響GBM組織中miR-4516相關(guān)的耐藥信號通路,提示miR-4516與GBM的放療效果有關(guān)。以上研究表明,miR-4516在GBM的演進中起了癌基因的作用,可能成為GBM治療新靶標(biāo)。

3 miR-4516與乳腺癌

乳腺癌是全球女性最常見的惡性腫瘤之一,并且病死率與發(fā)病率的比例達到15%[32]。臨床上,根據(jù)激素受體(hormone receptor,HR)和HER-2的表達及腫瘤細(xì)胞增殖情況,將乳腺癌細(xì)分為5種亞型:luminal A型、luminal B型(HER-2陽性)、luminal B型(HER-2陰性)、HER-2過表達型、三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)[33]。由于乳腺癌有著較高的異質(zhì)性,在生物學(xué)中有多種變化,加大了治療難度,對乳腺癌診治的研究仍在持續(xù)進行中。Wang和Xu[34]采用qRT-PCR檢測31例乳腺癌患者癌組織及癌旁正常乳腺組織中miR-4516的表達量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其在乳腺癌樣本中的表達明顯低于相鄰的健康樣本,后續(xù)基于乳腺癌細(xì)胞系的體外實驗中,又發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細(xì)胞中高表達的致癌lncRNA PART1可以直接與miR-4516結(jié)合,從而降低miR-4516的表達,促進乳腺癌的發(fā)展。另一些研究者在乳腺癌相關(guān)的間質(zhì)細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。Kim等[7]通過miRNAs微陣列芯片對從乳腺浸潤性導(dǎo)管癌中分離的癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblast,CAF)衍生外泌體進行檢測,發(fā)現(xiàn)其中miR-4516表達量明顯降低。后續(xù)體外轉(zhuǎn)染實驗發(fā)現(xiàn)miR-4516過表達能抑制乳腺癌細(xì)胞,特別是TNBC細(xì)胞的增殖,表明CAF衍生外泌體中miR-4516的丟失與TNBC進展相關(guān)。Zhang等[35]研究發(fā)現(xiàn)在管腔B型乳腺癌(HER-2陰性)患者中,新輔助化療(neoadjuvant chemotherapy,NAC)前患者外周血中miR-4516水平較低,而NAC期間,在不同標(biāo)準(zhǔn)中miR-4516都有一致性上調(diào)。由此可見,miR-4516在乳腺癌中充當(dāng)了腫瘤抑制因子,提示miR-4516可用作乳腺癌,特別是TNBC的抗癌靶點,并可作為乳腺癌NAC反應(yīng)的早期標(biāo)志物。

4 miR-4516與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma,RB)

RB是兒童常見的眼內(nèi)惡性腫瘤,多發(fā)于3歲以下兒童,嚴(yán)重威脅患兒的視功能和生命健康[36]。RB早期難以被發(fā)現(xiàn),多數(shù)患兒確診時已發(fā)展為晚期,因此,深入研究RB生長的相關(guān)機制,早期診斷及治療是降低患兒病死率的關(guān)鍵[37]。李萍等[38]研究發(fā)現(xiàn)在RB組織及細(xì)胞系中均有miR-4516的過表達;體外實驗中,下調(diào)miR-4516的表達能明顯抑制RB細(xì)胞的增殖,促進其凋亡。Hao等[8]同樣發(fā)現(xiàn)在RB腫瘤中miR-4516的高表達,并在經(jīng)靜脈化療的RB患者血清中發(fā)現(xiàn)miR-4516表達下調(diào),進一步實驗顯示miR-4516是通過PTEN/Akt通路,抑制腫瘤細(xì)胞凋亡,促進RB的生長。這些結(jié)果均顯示,miR-4516可能是RB新的腫瘤標(biāo)志物以及潛在生物學(xué)靶標(biāo)。

5 miR-4516與甲狀腺癌(thyroid cancer,TC)

TC是我國最常見的內(nèi)分泌系統(tǒng)和頭頸部惡性腫瘤[39],來源于甲狀腺濾泡上皮,以甲狀腺乳頭狀癌最常見,細(xì)針穿刺細(xì)胞學(xué)是首選的確診方式。雖然大部分甲狀腺乳頭狀癌具有相對惰性的特征,但仍需行甲狀腺腺葉切除或全切手術(shù)[40]。甲狀腺乳頭狀癌有近10種亞型,特別是濾泡變異型又分為包膜型(伴或不伴包膜/血管浸潤)和浸潤型,它們具有不同的臨床行為;無包膜浸潤的濾泡變異型類似于良性病變,它們被重新分類為“具有乳頭狀癌核特征的非浸潤性濾泡型甲狀腺腫瘤(NIFTPs)”[41],較少需要積極治療,所以將它們區(qū)分出來尤為重要。但由于NIFTPs具有甲狀腺乳頭狀癌的核特征,即使通過細(xì)胞學(xué)檢查也很難將其區(qū)分,是臨床診斷的難點。Borrelli等[10]用含798個miRNAs微陣列芯片對NIFTPs、甲狀腺濾泡腺瘤及浸潤性濾泡型甲狀腺乳頭狀癌組織進行檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-4516在三種腫瘤中表達均有差異,特別在區(qū)分甲狀腺乳頭狀癌是否具有浸潤性時更有意義,提示miR-4516是浸潤性甲狀腺乳頭狀癌診斷的新的生物標(biāo)志物。間變性TC是較嚴(yán)重的TC亞型,對標(biāo)準(zhǔn)治療反應(yīng)差。Mio等[42]研究發(fā)現(xiàn)在間變性TC組織中miR-4516的表達量較正常甲狀腺組織更低,當(dāng)使用抗腫瘤藥物JQ1治療后,miR-4516的表達量回升,提示miR-4516可作為TC治療反應(yīng)的標(biāo)志物。

6 結(jié)語

綜上所述,miR-4516在多種腫瘤中存在表達失調(diào),可以通過與靶基因的3′-UTR結(jié)合,或者被競爭性內(nèi)源RNA吸附,通過STAT3/BclxL、Hippo/YAP、PTEN/Akt等信號通路,影響腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、遷移、凋亡以及對化學(xué)藥物的敏感性,進而影響患者的總生存及預(yù)后。miR-4516還具有診斷、預(yù)后及對放化療敏感性的預(yù)測價值。但目前對miR-4516在不同腫瘤類型中的具體作用機制仍缺乏深入的認(rèn)識,對于其在腫瘤早期診斷、復(fù)發(fā)監(jiān)測以及靶向治療等方面仍需深入研究。