miR-34在腫瘤疾病中的研究進(jìn)展

吳 靜 張明潔 張婷素 胡學(xué)謙

1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院，浙江杭州 310053；2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬寧波市中醫(yī)院腫瘤科，浙江寧波 315010

惡性腫瘤已成為社會(huì)的常見病和多發(fā)病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年全球約有1930 萬(wàn)例癌癥新發(fā)病例和近1000 萬(wàn)例因癌癥病死病例，是人類死亡的主要病因之一[1]。其中，以女性乳腺癌、肺癌和結(jié)直腸癌最為多發(fā)，嚴(yán)重危害人類身心健康。因此，尋找一種有效指標(biāo)幫助早期診斷腫瘤和病后高效治療是目前研究的重點(diǎn)。近年來(lái)一類高保守的單鏈非編碼RNA 與各種腫瘤之間的聯(lián)系被廣泛研究，它們被命名為“微小RNA（microRNA，miRNA）”，在調(diào)控腫瘤細(xì)胞發(fā)育和凋亡中起著重要作用。

1 miRNA的概述

miRNA 是長(zhǎng)度約為19 ～25 個(gè)核苷酸的單鏈RNA，最初于1993 年在線蟲體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，通過(guò)降解信使RNA（messenger RNA，mRNA）和抑制蛋白質(zhì)翻譯來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)功能[2]。miRNA 在腫瘤生物學(xué)的許多方面都發(fā)揮著重要作用，它可以調(diào)節(jié)細(xì)胞活性的各個(gè)方面，包括增殖、侵襲轉(zhuǎn)移、凋亡等。已有大量研究詳細(xì)論述了miRNA 在腫瘤發(fā)展中的相關(guān)性，它通過(guò)調(diào)節(jié)具有致癌潛能或抑癌潛能的特定蛋白的水平，成為癌基因或抑癌基因。大量證據(jù)表明，在miRNA 的亞型中，miR-155、miR-21 和miR-372/373 集群等是重要的致癌基因，而miR-34、miR-15a 和miR-143/145 等是有效的抑癌基因[3]。其中，miR-34 家族有三個(gè)成員，即miR-34a/b/c。它們通過(guò)調(diào)控Bcl-2、TGF-β1、SOX2、ILF2 等多種蛋白，成為抑癌因子的一種，抑制各種腫瘤發(fā)生發(fā)展[4]。

2 miR-34抗腫瘤作用的機(jī)制

miR-34 發(fā)揮抗腫瘤作用的機(jī)制十分復(fù)雜，它可與一個(gè)或多個(gè)mRNA 的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)靶向結(jié)合而發(fā)揮作用。根據(jù)現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，miR-34 抗腫瘤的機(jī)制主要集中在兩個(gè)方面：一是直接調(diào)控與細(xì)胞增殖或凋亡相關(guān)的基因；二是通過(guò)介導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，或減弱免疫抵抗、抑制腫瘤干性以及影響信號(hào)通路等途徑間接參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展[5]。p53 目前已被證實(shí)為常見的一類抑癌基因，miR-34 家族中的miR-34a 可以通過(guò)靶向TP53 和MDM4 直接誘導(dǎo)p53 激活，抑制癌細(xì)胞增長(zhǎng)[6-7]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）是腫瘤進(jìn)化中的一個(gè)重要過(guò)程，它為腫瘤細(xì)胞適應(yīng)腫瘤微環(huán)境提供了可能性。miR-34 家族與EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的3’- 非翻譯區(qū)（3’-untranslate region，3’-UTR）結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)EMT，發(fā)揮抗腫瘤作用[6]。淋巴增強(qiáng)因子-1（lymph enhancer factor-1，LEF-1）是Wnt 信號(hào)通路中的重要轉(zhuǎn)錄因子，和細(xì)胞增殖侵襲有關(guān)。miR-34a 通過(guò)與LEF-1 的3’-UTR直接結(jié)合降低LEF-1 的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲以及EMT 的衰減[8]。miR-34 家族成員還通過(guò)誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞的G2/M 期停滯，減緩小鼠皮下移植瘤的生長(zhǎng)速度，發(fā)揮抑癌作用[9]。

3 miR-34與腫瘤的關(guān)系

3.1 miR-34與肺癌

肺癌是較常見的惡性腫瘤，同時(shí)也有較高的致死率。研究肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移和化學(xué)敏感性的分子機(jī)制，以開發(fā)肺癌的新療法，存在很大的需求。miR-34 在抑制肺鱗癌的發(fā)生發(fā)展方面具有重要作用，且這一生物學(xué)行為的發(fā)生與Notch1 途徑有關(guān)[10]。Notch1 屬于Notch 家族的跨膜蛋白，是肺腫瘤開始、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的驅(qū)動(dòng)因素[11]。miR-34通過(guò)降低Notch1 信號(hào)通路蛋白抑制肺鱗癌增殖遷移。因miR-34b/c 降低Notch1 信號(hào)通路蛋白更明顯，所以miR-34b/c 在抑制鱗狀細(xì)胞增殖遷移方面比miR-34a 更有效[10]。研究發(fā)現(xiàn)miR-34b 在非小細(xì)胞肺癌組織中的表達(dá)水平顯著降低，過(guò)表達(dá)的miR-34b 能抑制肺癌細(xì)胞增殖侵襲，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。通過(guò)進(jìn)一步的分析明確了這一生物學(xué)行為發(fā)生的分子機(jī)制，一方面是靶向YAF2 推進(jìn)抑制細(xì)胞增殖的級(jí)聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，另一方面是下調(diào)JAK/STAT3信號(hào)降低細(xì)胞的侵襲遷移[12]。

3.2 miR-34與胃癌

胃癌是消化系統(tǒng)常見惡性腫瘤，早期胃癌五年生存率可達(dá)90%，而中晚期胃癌則低至30%以下[13]。因此，鑒定新的生物標(biāo)志物和增進(jìn)對(duì)胃癌進(jìn)展轉(zhuǎn)移的機(jī)制理解至關(guān)重要。PI3K/AKT 途徑在眾多腫瘤的發(fā)展中起重要作用，包括胃癌。Liu 等[14]發(fā)現(xiàn)，miR-34a 通過(guò)PI3K/AKT 信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)抑制表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）信號(hào)傳導(dǎo)，調(diào)節(jié)胃癌中基質(zhì)金屬蛋白酶-7（matrix metalloproteinase-7，MMP-7）的 表 達(dá)，預(yù)防胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移。最新研究[15]通過(guò)定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)評(píng)估m(xù)iR-34c-5p 在胃癌組織、癌旁正常組織和正常胃黏膜細(xì)胞中的表達(dá)，結(jié)果表明miR-34c-5p 在胃癌組織中的表達(dá)明顯降低。通過(guò)TargetScan 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)一步分析，miR-34c-5p 通過(guò)靶向ERK/MAPK 信號(hào)通路的關(guān)鍵因子MAP2K1 進(jìn)而發(fā)揮抑癌作用。

3.3 miR-34與結(jié)直腸癌

miR-34 已被發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌組織中表現(xiàn)出頻繁的表觀沉默，是有效的腫瘤抑制因子。雒雅蒙等[16]檢測(cè)結(jié)腸癌患者血清miR-34a 的基因表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，較良性息肉和健康對(duì)照組顯著降低，上調(diào)miR-34a 水平可以抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖、遷移以及侵襲能力。但是miR-34 抗結(jié)直腸癌的機(jī)制目前尚不完全明確。在腫瘤研究中，基因表達(dá)的異常主要通過(guò)DNA 甲基化實(shí)現(xiàn)。癌基因的去甲基化和抑癌基因的甲基化狀態(tài)，可導(dǎo)致癌基因激活和抑癌基因失活[17]。結(jié)腸癌患者糞便和癌組織中miR-34a表達(dá)量降低，這與miR-34a 基因啟動(dòng)子發(fā)生高甲基化有關(guān)?；诖?，研究者提出糞便中高miR-34a 甲基化的狀態(tài)可以和miR-21 低甲基化相聯(lián)合，作為早期結(jié)腸癌的一種篩查手段，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)癌癥的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療[18]。奧沙利鉑和5-FU 是結(jié)直腸癌常用的化療藥物，但是影響化療效果的一個(gè)重要因素是耐藥問(wèn)題，miR-34 與化療耐藥問(wèn)題在最近的研究中得到了闡明。通過(guò)調(diào)控KLF4 轉(zhuǎn)錄因子，miR-34a 可以降低5-FU 在結(jié)直腸癌中的耐藥性，為逆轉(zhuǎn)5-FU 耐藥問(wèn)題提供了新的解決思路[19]。

3.4 miR-34與乳腺癌

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤。疾病的快速進(jìn)展仍然是乳腺癌成功治療的主要障礙，研究抑制細(xì)胞增殖和控制細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制仍然很重要。多項(xiàng)研究顯示miR-34 通過(guò)靶向不同的下游基因抵抗乳腺癌細(xì)胞增殖和侵襲，參與乳腺癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。神經(jīng)激肽-1 受體（neurokininin-1 receptor，NK1R）是G 蛋白偶聯(lián)受體的一種，在各種癌癥中過(guò)表達(dá)，被用作腫瘤的診斷信號(hào)之一[20]。Zhang 等[20]發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌細(xì)胞系中miR-34 表達(dá)下調(diào)。上調(diào)miR-34b/c-5p 和沉默NK1R 的表達(dá)可以抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)，同時(shí)miR-34b/c-5p 過(guò)表達(dá)會(huì)導(dǎo)致Ki-67 顯著下降。miR-34b/c-5p 對(duì)NK1R的調(diào)控可能是抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的主要機(jī)制，二者將是乳腺癌治療的潛在靶標(biāo)。miR-34a 還通過(guò)下調(diào)Notch1 對(duì)乳腺癌干細(xì)胞增殖進(jìn)行負(fù)調(diào)控，并增加乳腺癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇的化學(xué)敏感性，且miR-34a的表達(dá)與乳腺癌組織的腫瘤分期、轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)[21]。生物標(biāo)志物是臨床診斷與監(jiān)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的重要指標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移患者血清miR-34a 表達(dá)顯著降低，血清CA153和CA125 顯著升高。一方面說(shuō)明上調(diào)miR-34a水平可以預(yù)防乳腺癌復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移，是有效的抗腫瘤基因；另一方面，miR-34a、CA153 和CA125 三者聯(lián)合對(duì)乳腺癌復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移有較高的敏感度和特異性，三者聯(lián)合檢測(cè)在乳腺癌復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移監(jiān)測(cè)中具有重要臨床價(jià)值[22]。在乳腺癌的分類中，三陰性乳腺癌因?qū)?nèi)分泌治療無(wú)效，放化療、靶向及免疫治療是其常規(guī)治療手段。其中免疫治療是近年的研究熱點(diǎn)，程序性死亡受體-1（programmed cell death-1，PD-1）或程序性死亡配體-1（programmed cell death ligand-1，PD-L1）等免疫檢查點(diǎn)抑制基因的高表達(dá)可能抑制免疫系統(tǒng)的激活并導(dǎo)致三陰性乳腺癌的發(fā)生[23]。有研究[24]提出，miR-34 與PD-L1在三陰性乳腺癌中的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。PD-L1 在三陰性乳腺癌中的表達(dá)陽(yáng)性率明顯高于癌旁組織（P＜ 0.05），而miR-34a 的表達(dá)明顯低于癌旁組織（P＜ 0.05）。據(jù)此可以推斷，在三陰性乳腺癌中，上調(diào)miR-34a 的表達(dá)水平能夠降低PD-L1 的表達(dá)，miR-34a 可以看成是三陰性乳腺癌抗腫瘤免疫的潛在治療靶點(diǎn)。

3.5 miR-34與肝癌

原發(fā)性肝癌目前居我國(guó)癌癥發(fā)病率的第4 位，病死率的第2 位[25]。miR-34 在肝癌組織中的表達(dá)顯著低于癌旁組織，有望成為新的生物標(biāo)志物用于肝癌的早期診斷，但特異性不及miR-122、miR-21 和miR-192[26]。反之，其過(guò)表達(dá)能抑制肝癌細(xì)胞增殖侵襲，促進(jìn)凋亡。中草藥提取物紅花黃色素B 可以促進(jìn)抑癌基因p53 的表達(dá)而激活miR-34a，通過(guò)p53/半胱氨酸蛋白酶凋亡途徑使抗凋亡因子Bcl-2表達(dá)降低，最終促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡[27]。間質(zhì)表皮轉(zhuǎn)化因子（mesenchymal to epithelial transition factor，MET）與肝癌的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)，miR-34a-5p 過(guò)表達(dá)可以靶向抑制MET，抑制肝癌細(xì)胞HepG2 增殖侵襲并促進(jìn)凋亡，減慢肝癌裸鼠移植瘤腫瘤的生長(zhǎng)[28]。醛縮酶A（aldolase A，ALDOA）在肝癌的增殖遷移中具有重要作用，過(guò)表達(dá)ALDOA 能促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖與遷移，敲降A(chǔ)LDOA 后可呈現(xiàn)相反趨勢(shì)。miR-34a-5p 在這一行為中發(fā)揮了重要作用，主要通過(guò)靶向結(jié)合ALDOA 的3’-UTR 抑制肝癌細(xì)胞的增殖和遷移[29]。癌細(xì)胞對(duì)治療藥物的敏感性降低使肝癌的治療屢遭瓶頸。有研究顯示自噬可以調(diào)控腫瘤細(xì)胞多藥耐藥的發(fā)生，而miR-34a 通過(guò)抑制耐藥肝癌細(xì)胞HepG2/ADM 自噬的激活，增加對(duì)表柔比星的敏感性[30]。

3.6 miR-34與其他腫瘤

除上述外，miR-34 在其他多種腫瘤中都能發(fā)揮相似作用。miR-34a 在前列腺癌中的表達(dá)降低，通過(guò)調(diào)控雄激素受體抑制前列腺癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)凋亡[31]。miR-34c-3p 在鼻咽癌中表達(dá)降低，可以抑制鼻咽癌的進(jìn)展，作用機(jī)制尚不明確[32]。miR-34a 還通過(guò)靶向黑色素瘤中的YAT1，膀胱癌中的TPD52等不同腫瘤中的多個(gè)下游靶標(biāo)抑制腫瘤生長(zhǎng)[33-34]。作為一種有潛力的腫瘤抑制因子，miR-34 可看成是腫瘤治療的候選藥物。靶向PD-L1 或PD-1 的免疫療法在腫瘤治療中取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，已有研究表明miR-34 在急性髓系白血病、非小細(xì)胞肺癌中可以調(diào)節(jié)腫瘤免疫反應(yīng)[35]。據(jù)此可以推測(cè)，miR-34 可以作為各類腫瘤潛在的免疫治療靶點(diǎn)，miR-34 與標(biāo)準(zhǔn)治療相結(jié)合有可能成為癌癥免疫治療的一種新方法。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，miR-34 在各類惡性腫瘤中發(fā)揮了重要作用。其低表達(dá)可以在一定程度上作為有效的生物標(biāo)志物用于腫瘤診斷，高表達(dá)能有效限制腫瘤發(fā)生發(fā)展，是腫瘤預(yù)后向好的指標(biāo)。在腫瘤治療中，引入miR-34 模擬物、miR-34 聯(lián)合藥物治療腫瘤效果可觀。但是，要想應(yīng)用于臨床目前仍存在局限之處：一方面在于此類研究數(shù)目過(guò)少，樣本量難以支撐；另一方面，由于技術(shù)限制仍然不能使用基于蛋白質(zhì)的生物標(biāo)志物，且RNA 的不穩(wěn)定性是另一個(gè)阻礙其應(yīng)用的問(wèn)題。在未來(lái)，應(yīng)有更多研究深入到基因組學(xué)和生物應(yīng)用學(xué)層面，尋求微觀世界里的精準(zhǔn)治療，為腫瘤的治療提供新的突破點(diǎn)。