腫瘤轉(zhuǎn)移與microRNA的研究新進展

李 巍，信 欣 綜述，李 旭 審校

(天津市環(huán)湖醫(yī)院檢驗科 300350)

?

·綜 述·

腫瘤轉(zhuǎn)移與microRNA的研究新進展

李 巍，信 欣 綜述，李 旭 審校

(天津市環(huán)湖醫(yī)院檢驗科 300350)

microRNA； 腫瘤； 轉(zhuǎn)移

腫瘤轉(zhuǎn)移指惡性腫瘤細胞脫離原發(fā)腫瘤，通過各種途徑，到達遠處組織或器官并繼續(xù)增殖生長，形成轉(zhuǎn)移灶的過程。此過程涉及細胞間黏附的改變、基底膜的降解、新生血管生成、腫瘤細胞的侵襲運動等多個步驟。最近研究表明，microRNA(后簡稱miRNA)在諸多步驟中可能發(fā)揮一定作用，這為腫瘤轉(zhuǎn)移的診斷和治療提供了新思路。

1 miRNA的生物合成與作用機制

miRNA是一種內(nèi)源性、大小為21～25個堿基的非編碼微小RNA，基于其高度保守序列的存在，可用生物信息學(xué)的方法鑒定[1]。miRNA包含于長約數(shù)千個堿基的初級轉(zhuǎn)錄本(Pri-miRNA)中，由RNA聚合酶Ⅱ催化合成，隨后由核酸內(nèi)切酶Drosha切割莖環(huán)部分形成約70 nt的Pre-miRNA[2-4]。Pre-miRNA由核轉(zhuǎn)運受體exportin-5運到細胞質(zhì)中[5]，再由核酸內(nèi)切酶Dicer切割生成活性miRNA，并結(jié)合生成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RISC)。RISC與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)配對，主要通過2種機制負向調(diào)控基因表達：當miRNA與目的mRNA完全或幾乎完全互補時，直接導(dǎo)致目的mRNA降解；當不完全互補時，則負向調(diào)控翻譯過程，阻礙蛋白質(zhì)翻譯，對靶基因mRNA無影響[6]。

2 腫瘤轉(zhuǎn)移過程及miRNA的靶基因

腫瘤轉(zhuǎn)移包括以下過程：瘤細胞從原發(fā)灶脫離，進入血液或淋巴系統(tǒng)[7-8]，浸潤及擴散至細胞外基質(zhì)，以單細胞形式或者匯集成細胞團、簇。轉(zhuǎn)移過程的發(fā)生依賴于細胞與細胞、細胞與基質(zhì)的相互作用。某些腫瘤(如肉瘤)以單細胞形式擴散，而上皮細胞瘤通常以細胞簇形式轉(zhuǎn)移。上皮細胞常通過蛋白酶依賴的間充質(zhì)細胞化方式，往往會導(dǎo)致細胞外基質(zhì)降解，從而使細胞得以移出[9]。

組織侵襲與轉(zhuǎn)移需要細胞具備不同能力(如從原發(fā)灶脫離及黏附于遠處的轉(zhuǎn)移位點)，快速地進行細胞適應(yīng)及克隆選擇，因此只有很少部分細胞發(fā)生轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移效率與細胞存活率相關(guān)[10]。而促使細胞在原發(fā)灶內(nèi)增殖及存活的癌基因(如BCL2A或活性RAS)，同樣也能促使惡性細胞在轉(zhuǎn)移灶內(nèi)存活。另外，轉(zhuǎn)移灶內(nèi)的細胞必須表現(xiàn)出較高復(fù)制潛力。曾經(jīng)有學(xué)者表示，只有具備自我更新能力的“腫瘤干細胞”到達次級部位，才能形成肉眼可見的轉(zhuǎn)移灶。

近年來，越來越多的研究指向與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的miRNA，并指出相關(guān)miRNA的靶基因大多為某些調(diào)節(jié)細胞運動、細胞與細胞間黏附及細胞與基質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì)。

在高侵襲及轉(zhuǎn)移的鼻咽癌細胞中，miR-29c的表達顯著降低，優(yōu)先作用于編碼細胞外基質(zhì)蛋白(如膠原或γ-層粘連蛋白)的基因[11]，表明了局部微環(huán)境對于腫瘤細胞遷移及生存的重要性。乳腺癌模型中，miR-373及miR-520c下調(diào)黏附分子CD44的表達，證明其為促使乳腺癌轉(zhuǎn)移的miRNA。然而，CD44在大多數(shù)惡性腫瘤中表達量的增加可調(diào)節(jié)細胞黏附、運動、基質(zhì)降解、細胞增殖及生存[12-13]。某些miRNA通過改變細胞骨架蛋白的表達水平，影響細胞的形態(tài)及運動力。已證實，miR-21可降低原肌球蛋白-1的水平，影響細胞侵襲。此外，miR-21通過作用于PTEN促使腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。這種轉(zhuǎn)移依賴于Akt生存途徑及Akt對黏著斑激酶磷酸化及基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)水平的調(diào)節(jié)作用[14]。MiR-21在腫瘤形成過程中扮演重要角色，包括直接作用于MARCKS抑制前列腺癌細胞的凋亡以及促進其侵襲；調(diào)節(jié)食管癌細胞的增殖與侵襲[15]；轉(zhuǎn)錄后水平下調(diào)腫瘤抑制因子PDCD4，促使結(jié)直腸癌細胞的侵襲、進入血管及遠處轉(zhuǎn)移；在其他類型腫瘤中調(diào)節(jié)其腫瘤的進展。有學(xué)者研究證實，miR-122是肝細胞特異性分化的標志物，在預(yù)后較差的原發(fā)腫瘤組織中低表達，導(dǎo)致細胞遷移及侵襲的增加。已證實miR-221的下調(diào)與原發(fā)性前列腺癌中原癌基因c-kit的表達呈負相關(guān)關(guān)系。miR-221的下調(diào)與臨床病理學(xué)方面的指標相關(guān)，如Gleason評分及隨訪期間臨床復(fù)發(fā)率。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，miR-221的下調(diào)與高風(fēng)險前列腺癌的腫瘤進展及復(fù)發(fā)有關(guān)，證明其為高風(fēng)險前列腺癌預(yù)后相關(guān)的重要因子。在高轉(zhuǎn)移性胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)細胞中，miR-194、 miR-200b、miR-200c及miR-429可使EP300的mRNA及蛋白表達量降低。有學(xué)者研究證實在高侵襲及轉(zhuǎn)移PDAC中，miR-224及 miR-486可下調(diào)細胞表面CD40蛋白的表達量。上述結(jié)果證實，miRNA可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移特異性抑制基因的表達，從而調(diào)控腫瘤的轉(zhuǎn)移行為。

3 miRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移過程不同環(huán)節(jié)中的作用

3.1 miRNA在上皮細胞間質(zhì)轉(zhuǎn)型(EMT)過程的作用 研究表明，多miRNA與EMT密切相關(guān)。EMT過程是胚胎發(fā)育的一部分，參與腫瘤發(fā)生過程。整個過程中，分化腫瘤細胞的特殊細胞形態(tài)消失，使細胞獲得更具有侵襲力的表型。此為1種適應(yīng)性應(yīng)答和遷移逃脫機制：黏著絲和橋粒部分解離，上皮細胞從集聚侵襲模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻怆x和播散的細胞遷移模式。研究證實，miR-506可通過靶定并抑制波形蛋白(vimentin)及N-鈣黏素(N-Cad)的表達而抑制EMT過程，并進一步抑制卵巢癌細胞的侵襲及遷移。miR-29c也被證實參與調(diào)控結(jié)腸癌細胞的EMT過程：其通過調(diào)控PTP4A 和GNA13，進而影響β-catenin 信號通路。研究表明，miR-122為另外1個重要調(diào)控分子，它在肝癌中可啟動EMT過程并通過靶定RhoA，抑制肝癌細胞的運動及侵襲。另外，miR-7通過負調(diào)控STAT3途徑，抑制SETDB1的表達，從而逆轉(zhuǎn)乳腺癌干細胞的EMT過程。

3.2 miRNA參于腫瘤細胞運動的調(diào)節(jié) 腫瘤細胞可采取不同的運動方式以到達遠處器官，較快的運動方式(變形蟲樣運動)同時伴隨Rho途徑的激活增加。近年來，研究證實多種miRNA參與調(diào)控腫瘤細胞的運動。miR-484-5p通過直接靶定RhoGDI1及ALCAM，可促進肺腺癌的侵襲及轉(zhuǎn)移[16]。miR-10b靶定syndecan-1可促進乳腺癌細胞的運動及侵襲功能，其依賴于Rho-GTPase及E-cadherin的機制實現(xiàn)。miR-31可抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移過程中諸多步驟，包括局部侵襲、外滲及在遠處組織中存活等；而此種多基因效應(yīng)是通過抑制包括RhoA在內(nèi)的轉(zhuǎn)移促進基因表達來實現(xiàn)。miR-10b可靶定HOXD10通過RhoC-AKT途徑促進胃癌細胞的侵襲[17]。MiR-493作為1種腫瘤抑制因子通過負調(diào)控RhoC及FZD4可抑制膽囊癌細胞的運動及遷移。

4 miRNA與常見腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系

4.1 miRNA與乳腺癌 有學(xué)者概括了乳腺癌中最常見的調(diào)控miRNA，上調(diào)的miRNA包括miR-21(靶基因為Bcl-2、TPM1及PDCD4)、miR-155、miR-206(ER-a)、 miR-373及 miR-520。下調(diào)的miRNA包括miR-125a/b(ERRB2-ERRB3)、miR-145、 miR-10b(HOXD10)、miR-9-1、let-7、miR-27a及 miR-17-5p，其中，后2種miRNA在乳腺癌細胞系中起癌基因的作用。miR-10b、miR-373及 miR-520在乳腺癌侵襲及轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮作用，miR-335、miR-126及miR-206均為轉(zhuǎn)移抑制因子。最新研究顯示，miR-100可在乳腺癌中抑制干細胞樣細胞的自我更新及乳腺癌的發(fā)展。MiR-30c通過靶定NOV/CCN3提高乳腺癌細胞的侵襲能力。miR-124可靶定Ets-1從而抑制乳腺癌細胞的增殖及侵襲能力。miR-10b在乳腺癌中呈顯著高表達，且與乳腺癌的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[18]。miR-495通過靶定JAM-A，也可促進乳腺癌細胞的遷移。

4.2 miRNA與前列腺癌 MiR-181可調(diào)控DAX-1的表達，從而增強前列腺癌細胞的增殖能力；相反，miR-130b可通過下調(diào)MMP2的表達而抑制前列腺癌的轉(zhuǎn)移。研究表明，EpCAM在原發(fā)及轉(zhuǎn)移的前列腺癌中顯著高表達，在化學(xué)治療后表達顯著下降，而其受EMT相關(guān)的miR-200c/205調(diào)控。miR-124可調(diào)控TGF-α介導(dǎo)的EMT過程，從而影響腫瘤的轉(zhuǎn)移[19]。

4.3 miRNA與卵巢癌 2項不同研究結(jié)果顯示，卵巢癌中最常見的調(diào)控miRNA包括miR-15-16、miR-29a/b、miR-30b/d、miR-181b、miR-105、miR-143、miR-203及 miR-373。miR-200成員的表達在不同研究中不一致。與正常人的卵巢組織或卵巢表面上皮細胞比較，卵巢癌患者的卵巢組織中miR-200的表達量增加[20]。最近有研究發(fā)現(xiàn)，上述情況下miR-200表達量沒有變化，而有學(xué)者認為其表達量應(yīng)為降低。miR-25可通過靶定LATS2促進卵巢癌細胞的增殖及運動能力[21]。miR-497在卵巢癌中可靶定血管內(nèi)皮生長因子A，并進一步通過PI3K/AKT及MAPK/ERK途徑抑制卵巢癌的血管形成能力，從而影響轉(zhuǎn)移灶的形成。

4.4 miRNA與肝癌 大多數(shù)的原發(fā)性肝癌(95%)來源于肝細胞(HCC)。在人類HCC中，miR-34a的表達量降低，并被認為與腫瘤侵襲相關(guān)。在HepG2細胞中，通過降低c-Met介導(dǎo)的ERKs1/2的磷酸化，miR-34a的異位表達可抑制腫瘤細胞的遷移與侵襲。在其他HCC(SKHep1C3)中，miR-23b的過表達可導(dǎo)致尿激酶型纖維蛋白酶原激活劑及c-Met的下調(diào)，從而降低細胞的遷移及增殖能力[22]。miR-26a被證實在MYC介導(dǎo)的肝癌中發(fā)揮重要作用，可使人類肝癌細胞停止在G1期。Gramantieri等[23]發(fā)現(xiàn)，其他某些miRNA也可在肝癌中發(fā)揮重要作用：下調(diào)miR-1及miR-199a可調(diào)控HGF/MET，下調(diào)let-7及上調(diào)miR-21可調(diào)控RAS及PI3K途徑；上調(diào)miR-221及miR-222可通過抑制p27及p57來影響細胞周期的進展。miR-122作為1種腫瘤抑制因子在肝癌中有顯著作用。miR-126-3p可靶定LRP6及PIK3R2抑制肝癌轉(zhuǎn)移及血管形成。而miR-10b在肝癌中顯著高表達，并通過調(diào)控RhoC、uPAR及MMPs促進肝癌細胞的增殖、遷移及侵襲能力。

4.5 miRNA與胰腺癌 胰腺癌是1種多基因作用的致死性疾病，目前對于此病的診斷及治療方法暫不令人滿意，且鑒別此病的某些特異性標志物較少。迄今為止，有4項研究針對于胰腺中的miRNA，僅有miR-216為特異性miRNA。有研究顯示，腫瘤與慢性胰腺炎、正常胰腺、胰腺細胞系及相鄰的正常組織中，miRNA的表達差異較大。其中，報告了20種miRNA的差異表達，大多數(shù)表達量增高(如miR-155、miR-221、miR-100、miR-125b-1、miR-21、miR-181a/c miR-107、miR-424、miR-301、miR-212、miR-92-1、miR-16-1、let-7d/f1、let-15b、let-24-1/2及l(fā)et-376a)，而只有小部分miRNA表達量降低(如miR-139、miR-345、miR-142p)[24]。miR-155在胰腺癌過表達，可作用于TP53INP1，使其表達量降低，發(fā)揮類似于癌基因的作用。P53基因的失活可一定程度上降低miR-34a水平，miR-34a的功能缺失則可能會導(dǎo)致胰腺癌發(fā)病。最新研究表明，miR-193b直接靶定STMN1及uPA并抑制胰腺癌的生長及轉(zhuǎn)移。miR-183通過調(diào)控Bmi-1的表達而促進胰腺癌細胞的增殖并影響患者的生存率及預(yù)后。miR-218通過調(diào)控ROBO1，抑制胰腺癌細胞的遷移及侵襲。

4.6 miRNA與胃癌 胃癌在腫瘤發(fā)病中占第4位，其中80%～90%的患者會發(fā)生轉(zhuǎn)移。胃癌病死率較高，在致死性癌癥中占第2位。只有極少數(shù)miRNA被證實與胃癌相關(guān)。miR-451通過原位雜交技術(shù)在胃上皮細胞中被探測到，其低表達使胃癌的預(yù)后較差。近年研究確定了某些相關(guān)的新miRNA。miR-520d-3p通過下調(diào)EphA2的表達，抑制胃癌細胞的增殖、遷移及侵襲能力。胃癌中通過靶定c-myc基因，下調(diào)miR-155的表達能加速胃癌細胞的生長及侵襲能力[25]。miR-145、miR-133a及miR-133b通過靶定轉(zhuǎn)錄生長因子Sp1，抑制胃癌細胞的增殖、遷移、侵襲及細胞周期進程。

5 小 結(jié)

綜上所述，miRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用，其在不同腫瘤中表現(xiàn)不同，機制各異。miRNA各種組織中的表達具有特異性，是組織分化程度的標志物。不同腫瘤轉(zhuǎn)移過程中出現(xiàn)不同特征的miRNA，可用其表達譜作為不同腫瘤轉(zhuǎn)移的診斷和預(yù)后標志物。

現(xiàn)有的分子生物學(xué)技術(shù)已證實某些miRNA，但仍有許多miRNA未被發(fā)現(xiàn)，miRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移中作用的研究尚處于初級階段。各種腫瘤轉(zhuǎn)移中miRNA表達譜不同，特異表達的miRNA尚需確立，其靶基因尚需驗證。此外，miRNA的調(diào)控和被調(diào)控機制尚需更進一步的研究。這需要進一步研究miRNA對腫瘤轉(zhuǎn)移的作用，并以此為基礎(chǔ)，將miRNA發(fā)展為腫瘤轉(zhuǎn)移診斷及預(yù)后評估的重要手段，開辟新的腫瘤治療方法。

[1]Bentwich I.Prediction and validation of microRNAs and their targets[J].FEBS Lett,2005,579(26):5904-5910.

[2]Lee Y,Kim M,Han J,et al.MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase Ⅱ[J].EMBO J,2004,23(20):4051-4060.

[3]Borchert GM,Lanier W,Davidson BL.RNA polymerase Ⅲ transcribes human microRNAs[J].Nat Struct Mol Biol,2006,13(12):1097-1101.

[4]Gregory RI,Yan KP,Amuthan G,et al.The Microprocessor complex mediates the genesis of microRNAs[J].Nature,2004,432(7014):235-240.

[5]Bohnsack MT,Czaplinski K,Godich D.Exportin 5 is a RanGTP-dependent dsRNA-binding protein that mediates nuclear export of pre-miRNAs[J].RNA,2004,10(2):185-191.

[6]Hutvagner G,Zamore PD.A microRNA in a multiple-turnover RNAi enzyme complex[J].Science,2002,297(5589):2056-2060.

[7]Chambers AF,Groom AC,MacDonald IC.Dissemination and growth of cancer cells in metastatic sites[J].Nature Reviews Cancer,2002,2(8):563-572.

[8]Sahai E.Illuminating the metastatic process[J].Nature Reviews Cancer,2007,7(10):737-749.

[9]Wolf K,Mazo I,Leung H,et al.Compensation mechanism in tumor cell migration:mesenchymal-amoeboid transition after blocking of pericellular proteolysis[J].Journal of Cell Biology,2003,160(2):267-277.

[10]Kim JW,Wong CW,Goldsmith JD,et al.Rapid apoptosis in the pulmonary vasculature distinguishes nonmetastatic from metastatic melanoma cells[J].Cancer Letters,2004,213(2):203-212.

[11]Sengupta S,Boon JAD,Chen IH,et al.MicroRNA 29c is down-regulated in nasopharyngeal carcinomas,up-regulating mRNAs encoding extracellular matrix proteins[J].PNAS,2008,105(15):5874-5878.

[12]Ponta H,Sherman L,Herrlich PA.CD44:from adhesion molecules to signalling regulators[J].Nature Reviews Molecular Cell Biology,2003,4(1):33-45.

[13]Marhaba R,Klingbeil P,Nuebel T,et al.CD44 and EpCAM:cancerinitiating cell markers[J].Current Molecular Medicine,2008,8(8):784-804.

[14]Meng F,Henson R,Wehbe-Janek H,et al.MicroRNA-21 regulates expression of the PTEN tumor suppressor gene in human hepatocellular cancer[J].Gastroenterology,2007,133(2):647-658.

[15]Hiyoshi Y,Kamohara H,Karashima R,et al.MicroRNA-21 regulates the proliferation and invasion in esophageal squamous cell carcinoma[J].Clinical Cancer Research,2009,15(6):1915-1922.

[16]Song Q,Xu Y,Yang C,et al.miR-483-5p promotes invasion and metastasis of lung adenocarcinoma by targeting RhoGDI1 and ALCAM[J].Cancer Res,2014,74(11):3031-3042.

[17]Liu Z,Zhu J,Cao H,et al.miR-10b promotes cell invasion through RhoC-AKT signaling pathway by targeting HOXD10 in gastric cancer[J].Int J Oncol,2012,40(5):1553-1560.

[18]Ahmad A,Sethi S,Chen W,et al.Up-regulation of microRNA-10b is associated with the development of breast cancer brain metastasis[J].Am J Transl Res,2014,6(4):384-390.

[19]Qin W,Pan Y,Zheng X,et al.MicroRNA-124 regulates TGF-α-induced epithelial-mesenchymal transition in human prostate cancer cells[J].Int J Oncol,2014,45(3):1225-1231.

[20]Yang H,Kong W,He L,et al.MicroRNA expression profiling in human ovarian cancer:miR-214 induces cell survival and cisplatin resistance by targeting PTEN[J].Cancer Research,2008,68(2):425-433.

[21]Feng S,Pan W,Jin Y,Zheng J.MiR-25 promotes ovarian cancer proliferation and motility by targeting LATS2[J].Tumour Biol,2014,35(12):12339-12344.

[22]Salvi A,Sabelli C,Moncini S,et al.MicroRNA-23b mediates urokinase and c-met downmodulation and a decreased migration of human hepatocellular carcinoma cells[J].FEBS Journal,2009,276(11):2966-2982.

[23]Gramantieri L,Fornari F,Callegari E,et al.MicroRNA involvement in hepatocellular carcinoma[J].Journal of Cellular and Molecular Medicine,2008,12:2189-2204.

[24]Jiang J,Lee EJ,Gusev Y,et al.Real-time expression profiling of microRNA precursors in human cancer cell lines[J].Nucleic Acids Research,2005,33(17):5394-5403.

[25]Sun S,Sun P,Wang C,et al.Downregulation of microRNA-155 accelerates cell growth and invasion by targeting c-myc in human gastric carcinoma cells[J].Oncol Rep,2014,32(3):951-956.

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.21.032

A

1673-4130(2016)21-3034-03

2016-04-21

2016-06-30)