腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)microRNAs的研究進(jìn)展

王海兵 綜述 陳曉峰 王和勇 張慧君 審校

近年來大量研究表明 microRNAs（miRNAs）與人類多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移存在著密切關(guān)系，miRNAs可能成為一類新的致癌基因或抑癌基因，它們通過抑制靶mRNA翻譯或誘導(dǎo)靶mRNA降解在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)，具有癌基因或抑癌基因的功能，參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移。

腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移是指癌細(xì)胞從原發(fā)部位轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處部位并在遠(yuǎn)處部位形成腫瘤的過程[1,2]。腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移是一復(fù)雜的、多因素的、多步驟的生物學(xué)過程。絕大多數(shù)腫瘤患者死亡是由腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移引起的，腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移不僅是病情惡化的標(biāo)志，而且是治療失敗與死亡的重要原因。目前對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移進(jìn)行了大量研究與探索，但其確切機制尚未明確；隨著人們對miRNAs研究不斷深入，已證明 miRNAs在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。

1 miRNAs生物學(xué)特性

miRNAs是一類新近發(fā)現(xiàn)的長度約22 nt的非編碼小分子RNA，廣泛存在于真核生物體內(nèi)。Lee等[3]于1993年首次在秀麗新小桿線蟲突變體內(nèi)發(fā)現(xiàn)第一個miRNA，命名為lin-4，其調(diào)節(jié)線蟲細(xì)胞發(fā)育時序。此后，在果蠅、擬南芥、斑馬魚、水稻甚至人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)大量的類似小分子RNA，即miRNAs。其現(xiàn)已成為研究RNA的一大熱點。miRNAs在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控靶基因表達(dá)，具有廣泛的基因調(diào)節(jié)功能[4]，可調(diào)節(jié)基因活動各個層面，如生長、分化、凋亡等。據(jù)估計人類中存在1 000余種miRNAs，約1/3基因表達(dá)受miRNAs調(diào)控[5]。

miRNAs具有保守性、表達(dá)時空性等特性。成熟的miRNAs通過以下方式發(fā)揮調(diào)控作用：miRNAs大多與其靶mRNA的3′非翻譯區(qū)（untranslated region, UTR） 一定程度的互補配對，如果互補配對程度高 （大多數(shù)植物中）， 則可導(dǎo)致靶基因mRNA降解；如果互補配對程度低 （大多數(shù)動物中） ，miRNAs抑制靶基因mRNA翻譯[6-9]。研究[10]還表明miRNAs可調(diào)節(jié)其靶基因mRNA快速脫腺苷化，導(dǎo)致mRNA快速衰減和表達(dá)水平降低，進(jìn)而發(fā)揮調(diào)控作用。此外，miRNAs還可結(jié)合于靶基因開放閱讀框或5'非翻譯區(qū)（5'UTR）。Duursma等[11]研究發(fā)現(xiàn)miR-148與DNMT3b mRNA編碼區(qū)結(jié)合，抑制表達(dá)；還有研究[12]發(fā)現(xiàn)MicroRNA-10a可與核糖體蛋白mRNA的5'非翻譯區(qū)結(jié)合。

研究證明miRNAs參與生命過程中一系列重要進(jìn)程， 包括早期胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞死亡、脂肪代謝、甚至腫瘤發(fā)生、發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移等。其中miRNAs在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移方面研究越來越多，一些miRNAs作為原癌基因或抑癌基因已被證實， 這對理解miRNAs在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的作用及尋找腫瘤特異性診斷標(biāo)志物和腫瘤治療新靶點提供了依據(jù)。

2 腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中miRNAs的調(diào)節(jié)功能

腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移是一個多因素、多步驟的復(fù)雜過程，涉及癌基因、抑癌基因、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因、粘附相關(guān)分子、蛋白水解酶及眾多細(xì)胞因子和調(diào)節(jié)因子等。研究發(fā)現(xiàn)miRNAs不僅調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖，而且參與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。miRNAs在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中可發(fā)揮促進(jìn)或抑制作用。

2.1 促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的miRNAs

2.1.1 miR-10b Ma等[13]證明miRNA-10b與乳腺癌細(xì)胞侵襲性密切相關(guān)。miRNA-10b的上調(diào)可增加腫瘤細(xì)胞運動性和侵襲力，促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移，但不影響細(xì)胞活力和增殖。為了探索miRNA-10b在體內(nèi)能否促進(jìn)轉(zhuǎn)移，他們將miRNA-10b引入兩種非轉(zhuǎn)移性人類乳腺癌細(xì)胞系中（SUM149和SUM159），然后將這些過表達(dá)miRNA-10b的乳腺癌細(xì)胞系注射到小鼠乳房脂肪細(xì)胞中。結(jié)果在植入過表達(dá)miRNA-10b的SUM149細(xì)胞系的小鼠肺部發(fā)現(xiàn)微小轉(zhuǎn)移灶，在植入過表達(dá)miRNA-10b的SUM159細(xì)胞系的小鼠中，80%出現(xiàn)明顯肺部轉(zhuǎn)移，30%還同時有明顯腹膜轉(zhuǎn)移，而對照組沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶。Ma等[13]還闡明了miRNA-10b調(diào)節(jié)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的機制，miRNA-10b在轉(zhuǎn)錄因子Twist的誘導(dǎo)下過表達(dá)， 進(jìn)而抑制其靶基因HOXD10（一種抑瘤蛋白）的表達(dá)，從而增加轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白RHOC的翻譯 。已有研究[14,15]證明，HOXD10過表達(dá)可抑制RHOC蛋白的表達(dá)，進(jìn)而可以阻止miRNA-10b誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移。以上這些研究說明miRNA-10b過表達(dá)可以促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移，然而miRNA-10b過表達(dá)在其它惡性腫瘤尤其是在惡性膠質(zhì)瘤和胰腺癌等較高侵襲性腫瘤類型中，能否具有類似作用還有待探索[16,17]。

2.1.2 miR-373和miR-520c 已有明確證據(jù)揭示miRNA-373和miRNA-520c也可以促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。miRNA-373和miRNA-520c是具有相似序列的miRNAs家族，可促進(jìn)細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。miRNA-373最初作為一種癌基因被認(rèn)可，通過抑制p53起到致癌作用[18]。Huang等[19]將設(shè)計好的高表達(dá)miRNA-373或miRNA-520c的非轉(zhuǎn)移性人類乳腺癌細(xì)胞MCF-7通過尾靜脈注入免疫耗竭的小鼠體內(nèi)后發(fā)現(xiàn)在小鼠骨骼、腦和肺都有轉(zhuǎn)移灶，而對照組沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。miRNA-373和miRNA-520c主要是通過抑制其靶分子透明質(zhì)烷（HA）表面受體CD44蛋白（一種轉(zhuǎn)移抑制蛋白）的表達(dá)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。實驗也證明CD44表達(dá)下調(diào)時非轉(zhuǎn)移性MCF-7細(xì)胞變?yōu)檗D(zhuǎn)移性細(xì)胞，miRNA-373的表達(dá)在轉(zhuǎn)移灶組織中比原位癌中明顯升高，預(yù)示miRNA-373可能成為乳腺癌轉(zhuǎn)移早期診斷指標(biāo)。最近在前列腺癌的研究[20]中，也進(jìn)一步證實miRNA-373和miRNA-520c通過調(diào)節(jié)CD44發(fā)揮促進(jìn)轉(zhuǎn)移的作用。

2.1.3 miR-21 miRNA-21已被證實在多種腫瘤中高表達(dá)，其不僅在腫瘤發(fā)生過程中類似致癌基因，而且還可促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。miRNA-21主要通過抑制PTEN、PDCD4、TPM1、Maspin和SPRY2等靶基因來促進(jìn)腫瘤發(fā)生和侵襲轉(zhuǎn)移的，所有這些靶基因都是負(fù)向調(diào)控腫瘤生長和侵襲轉(zhuǎn)移的[21-26]。Meng等[27]實驗結(jié)果顯示miRNA-21在肝癌細(xì)胞中比正常細(xì)胞高9倍，還揭示miRNA-21通過下調(diào)PTEN的表達(dá)而上調(diào)PI3K通路進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移。Roldo等[28]運用基因芯片技術(shù)證實miR-21與胰腺癌的肝轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，這與miRNA-21作用于PDCD4有關(guān)。在轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231中，通過一定方法抑制miRNA-21或增加TPM1的表達(dá)都能明顯減弱乳腺癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。在乳腺癌病理標(biāo)本中Maspin蛋白含量與miRNA-21負(fù)相關(guān)。Sayed等[26]也通過實驗證明miRNA-21通過下調(diào)靶基因SPRY2的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移。

2.1.4 miR-155 miRNA-155在侵襲性乳腺癌組織中高表達(dá)。Kong等[29]證實miRNA-155的表達(dá)缺失可抑制TGF-β誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition,EMT），降低侵襲轉(zhuǎn)移力；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miRNA-155通過下調(diào)其靶基因RhoA的表達(dá)，而促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。Gironella等[30]也證實胰腺導(dǎo)管癌過表達(dá)miR-l55可抑制另一靶基因TP53INP1表達(dá)，促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。

2.1.5 miR-182 最近研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-182可以促進(jìn)黑色素瘤侵襲轉(zhuǎn)移。Segura等[31]通過實驗證實miRNA-182高表達(dá)在體內(nèi)外均可促進(jìn)侵襲轉(zhuǎn)移，在黑色素細(xì)胞中下調(diào)miRNA-182可阻止細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移并引發(fā)細(xì)胞凋亡。他們還證實miRNA-182通過直接抑制FOXO3和小眼球相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子而促進(jìn)侵襲轉(zhuǎn)移，增加FOXO3和小眼球相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，還可抑制miRNA-182的促侵襲轉(zhuǎn)移效果。

2.2 抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的miRNAs

2.2.1 miR-335、miR-126和miR-206 在人類乳腺癌中，miRNA-335、miRNA-126和miRNA-206被認(rèn)為是腫瘤轉(zhuǎn)移抑制因子。Tavazoie等[32]發(fā)現(xiàn)這三種miRNAs的正常表達(dá)能很大程度地降低乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力。他們發(fā)現(xiàn)在高轉(zhuǎn)移性乳腺癌癌細(xì)胞MDA-MB-231中上述三種miRNAs缺失或低表達(dá)；而經(jīng)誘導(dǎo)高表達(dá)這三種miRNAs的人類乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和增殖能力明顯降低。其抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的機制為：miRNA-126主要通過抑制腫瘤細(xì)胞的生長和增殖；miRNA-335和miRNA-206主要影響細(xì)胞轉(zhuǎn)移到肺和骨的能力，也證實miRNA-335可調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子SOX4和細(xì)胞外基質(zhì)中鈣粘蛋白C（TNC）而抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。

2.2.2 Let-7 Let-7是較早發(fā)現(xiàn)的能夠抑制肺癌侵襲轉(zhuǎn)移的miRNAs家族。已證實Let-7在高轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系（non-small cell lung cancer, NSCLC）中表達(dá)下降[33,34]。Let-7 miRNAs家族過表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞分化、增殖及侵襲轉(zhuǎn)移能力。Let-7主要通過抑制其靶基因HMGA2（高遷移率組A蛋白）、せS家族等抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移。

2.2.3 miR-200 許多研究[35-39]證實EMT是腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的一個重要步驟，而很多miRNAs參與EMT調(diào)節(jié)。miRNA-200家族（miRNA-200a、miRNA-200b、miRNA-200c、miRNA-141和miRNA-429）被認(rèn)為是一種上皮細(xì)胞標(biāo)記物和EMT的主要調(diào)節(jié)劑[40]。miRNA-200家族在缺失上皮標(biāo)志物E-catherin蛋白而高表達(dá)間葉標(biāo)記物波形蛋白的侵襲性乳腺癌細(xì)胞系中缺失[41]，說明miRNA-200家族可通過調(diào)節(jié)EMT來抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。其還可以通過調(diào)節(jié)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)因子（TGFβ1、ZEB1/2）來調(diào)節(jié)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。近期研究[42,43]發(fā)現(xiàn)不僅miRNA-200可下調(diào)ZEB1/2的表達(dá)，而且ZEB1/2也可反過來下調(diào)miRNA-200家族，這樣在miRNA-200家族和ZEB1/2之間就形成一個互反饋回路。

2.2.4 miR-146a 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路Rho/Rock是與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的重要通路，其主要通過細(xì)胞外基質(zhì)中的透明質(zhì)烷（HA）與其受體CD44結(jié)合產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。Lin等[44]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-146a通過抑制該通路不僅發(fā)揮抑癌基因作用，還介導(dǎo)其靶基因Rock1沉默來抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。

2.2.5 miR-34a miRNA-34a在多方面推測不僅具有抑癌基因的作用，而且參與腫瘤細(xì)胞的擴散、遷徙和轉(zhuǎn)移。Li等[45]研究表明在肝癌細(xì)胞中miRNA-34a可下調(diào)靶基因c-MET的mRNA水平和蛋白水平，從而減少c-MET誘導(dǎo)的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK1/2）。可見miRNA-34a通過調(diào)節(jié)c-MET信號通路抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移。

2.2.6 miR-101 EZH2在侵襲性的實體瘤中高表達(dá)（機制尚未明確），已有研究[46]證明在人類前列腺癌細(xì)胞中miRNA-101缺失可導(dǎo)致靶基因EZH2過表達(dá)，miRNA-101負(fù)調(diào)控靶基因EZH2而抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。

2.2.7 miR-31 Valastyan等[47]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-31的表達(dá)與人類乳腺癌侵襲轉(zhuǎn)移負(fù)相關(guān)，miRNA-31過表達(dá)可以抑制乳腺癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移，他們采用一種穩(wěn)定的miRNAs檢測方法證實miRNA-31在體內(nèi)外均可抑制轉(zhuǎn)移，并且通過阻止miRNA-31在體內(nèi)外的表達(dá)，使得非侵襲乳腺癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移，miRNA-31通過抑制一系列促轉(zhuǎn)移基因抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移，包括Fzd3、ITGA5、M-RIP、MMP16、RDX和RhoA。后來他們又通過實驗在mRNA水平證實ITGA5、RDX、RhoA在體內(nèi)外均可以影響侵襲能力[48]。

2.2.8 miR-138 Liu等[49]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-138可抑制頭頸部鱗狀上皮細(xì)胞癌侵襲轉(zhuǎn)移和促進(jìn)凋亡，他們使用miRNAs微點陣法發(fā)現(xiàn)一些具有差異表達(dá)的miRNAs，其中miRNA-138是在高轉(zhuǎn)移細(xì)胞中減少的一種miRNA，通過實時定量RT-PCR進(jìn)行了驗證。他們在細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miRNA-138而抑制了腫瘤細(xì)胞侵襲能力，導(dǎo)致細(xì)胞周期受阻和促進(jìn)凋亡，還證實敲除miRNA-138則增強腫瘤細(xì)胞侵襲能力和抑制凋亡。

2.2.9 miR-145 Sachdeva等[50]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-145不僅能夠抑制腫瘤生長，而且可抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移，他們證實miRNA-145可抑制侵襲性乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231和 LM2-4142的侵襲轉(zhuǎn)移能力，在MDA-MB-231細(xì)胞中miRNA-145導(dǎo)致其侵襲能力下調(diào)50%，在LM2-4142中，其侵襲能力可降低75%， 而把anti-miR-145轉(zhuǎn)染到兩個細(xì)胞株后，其侵襲能力均上調(diào)。他們還通過實驗動物模型證實miRNA-145在體內(nèi)同樣可以抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。通過Western blot和免疫熒光等方法證實MUC1作為miRNA-145的一個靶基因可促進(jìn)細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移，其可被miRNA-145下調(diào)。

3 結(jié)語

迄今為止，還有許多與腫瘤相關(guān)的miRNAs未被發(fā)現(xiàn)，許多miRNAs的功能及其在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的機制還有待揭示。每個miRNA的靶基因不止一個，其在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中相互作用還有待研究。但是miRNAs作為一種內(nèi)源性小分子RNA，依靠其獨特的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)機制不僅調(diào)節(jié)機體正常生理過程，而且廣泛參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移，在臨床腫瘤的診斷、治療及預(yù)后中具有深遠(yuǎn)意義。研究miRNAs與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移關(guān)系，可以提示我們通過誘導(dǎo)促侵襲轉(zhuǎn)移的miRNAs沉默或誘導(dǎo)抑制侵襲轉(zhuǎn)移的miRNAs高表達(dá)而在臨床上達(dá)到抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的目的。有研究[51]表明miRNAs有望成為一些腫瘤早期診斷和判斷預(yù)后的重要指標(biāo)。隨著人們對miRNAs及其在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的研究不斷深入，未來miRNAs必將為臨床上腫瘤的診斷、治療及預(yù)后判斷提供新的方法。