探索microRNAs在人類癌癥中的治療潛能

丁燕 翻譯 曹志成 校對(duì)

1天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院，天津市肺癌研究所，天津市肺癌轉(zhuǎn)移與腫瘤微環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；

2香港特別行政區(qū) 伊利沙伯醫(yī)院 臨床腫瘤科

1 前言

大量研究表明microRNAs（miRNAs）的異常調(diào)節(jié)與癌癥的發(fā)生和進(jìn)展相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)許多miRNAs可作為致癌基因、抑癌基因、以及腫瘤干細(xì)胞和轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)劑[1]。隨著對(duì)miRNA靶基因及其對(duì)細(xì)胞影響的深入了解，調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)或可為癌癥治療提供令人振奮的機(jī)會(huì)[2]。

2 miRNAs作為潛在的治療靶標(biāo)和工具（表1）

2.1 miRNAs在癌癥發(fā)展中的作用

BRCA1是一個(gè)抑癌基因，在受損DNA的修復(fù)和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)BRCA1聯(lián)合HDAC2可使miR-155啟動(dòng)子中的組蛋白H2A和H3去乙?；?，從而在表觀遺傳學(xué)水平上抑制miR-155的表達(dá)。miR-155的過表達(dá)可加速體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，而敲除miR-155則可減弱其生長(zhǎng)。該研究結(jié)果提示miR-155是BRCA1缺失腫瘤的潛在治療靶標(biāo)[3]。p53是另一眾所周知的抑癌基因，然而p53相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子p63和p73在鱗癌中均過表達(dá)。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)化療可引發(fā)p63/p73依賴性miR-193a-5p的誘導(dǎo)，從而通過miRNA介導(dǎo)的p73的反饋性抑制以限制化療敏感性。抑制miR-193a可中斷該反饋，抑制離體和在體腫瘤細(xì)胞的生存并增強(qiáng)化療敏感性。因此在p53缺失腫瘤中，miR-193a的抑制或可提供新的治療機(jī)會(huì)[4]。

腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cells, CSCs）具有廣泛的增殖和自我更新潛能以促進(jìn)癌癥的發(fā)展。有研究顯示let-7和miR-181在肝細(xì)胞CSCs中表達(dá)上調(diào)。還表明let-7靶向作用于SOCS-1和CASP3，而miR-181則靶向作用于RASSF1A、TIMP3及NLK。let-7的抑制可增加肝細(xì)胞CSCs對(duì)多柔比星和索拉非尼的化療敏感性，而miR-181沉默可減弱肝細(xì)胞CSCs的活躍性和侵襲性[5]。MYCN是神經(jīng)母細(xì)胞瘤癌變的主要驅(qū)動(dòng)因子，一項(xiàng)全基因組研究顯示，在高M(jìn)YCN環(huán)境中MYCN靶標(biāo)miRNA啟動(dòng)子受不同程度的抑制，miR-558明顯增加在體的腫塊形成、增殖和腫瘤生長(zhǎng)，而miR-591則在原位神經(jīng)母細(xì)胞瘤異種移植動(dòng)物中呈現(xiàn)很強(qiáng)的腫瘤抑制效應(yīng)。該數(shù)據(jù)揭示了MYCN靶標(biāo)miRNAs的非宿主基因依賴性功能，并顯示MYCN可同時(shí)抑制促增殖性及腫瘤抑制性miRNAs[6]。

表 1 文中各種類型癌癥中的miRNAs及其靶基因

為探索管內(nèi)乳頭狀粘液腫瘤（intraductal papillarymucinous neoplasm, IPMN）的癌變機(jī)制，一項(xiàng)研究顯示與胰腺良性IPMN相比，惡性IPMN中miR-101表達(dá)較低而EZH2表達(dá)則較高。miR-101在轉(zhuǎn)錄后靶向作用于EZH2，通過上調(diào)EZH2，miR-101的缺失可啟動(dòng)IPMN的腺癌序列，該研究提示miR-101-EZH2的阻斷可作為IPMN癌變的潛在治療靶標(biāo)[7]。癌變與慢性炎癥相關(guān)，而在腫瘤組織中常伴COX-2的過表達(dá)。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)COX-2是miR-101調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后的直接靶標(biāo)，外源性miR-101可抑制離體及在體前列腺癌（prostate cancer,PCa）細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)。這些數(shù)據(jù)顯示通過直接抑制COX-2的表達(dá)，外源性miR-101或可提供一種新的癌癥治療方法[8]。

慢性應(yīng)激可削弱個(gè)體的免疫系統(tǒng)，這或可增加患癌風(fēng)險(xiǎn)。研究發(fā)現(xiàn)在腎細(xì)胞癌（renal cell carcinoma,RCC）中miR-708是一個(gè)抑癌基因，在應(yīng)激控制中發(fā)揮作用。在RCC細(xì)胞中miR-708表達(dá)的恢復(fù)可降低癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、可克隆性、侵襲及轉(zhuǎn)移，并可明顯增加細(xì)胞凋亡。miR-708在腫瘤內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)可引發(fā)異種移植動(dòng)物內(nèi)腫瘤的在體萎縮。E-cadherin調(diào)節(jié)劑ZEB2和BMI1已被確定為疑似miR-708靶標(biāo)，這些發(fā)現(xiàn)為RCC的治療提供了新的靶標(biāo)[9]。事實(shí)上，在人類癌癥中已發(fā)現(xiàn)許多癌基因，miRNA可在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)這些癌基因的表達(dá)。在結(jié)直腸癌（colorectal cancer, CRC）中，DNMT1的過表達(dá)促進(jìn)了抑癌基因的沉默。一項(xiàng)研究顯示恢復(fù)已下調(diào)的miR-342可引起CRC細(xì)胞中DNMT1表達(dá)的明顯下降，從而通過啟動(dòng)子去甲基化重新激活A(yù)DAM23、Hint1、RASSF1A和RECK基因，miR-342的高表達(dá)可明顯抑制裸鼠的腫瘤生長(zhǎng)和肺轉(zhuǎn)移。新發(fā)現(xiàn)的miR-342-DNMT1連系為CRC的治療提供了潛在的治療靶標(biāo)[10]。

研究報(bào)道在多種人類癌癥中存在不規(guī)則甲基化的miRNAs。一項(xiàng)研究顯示在惡性胸膜間皮瘤（malignant pleural mesothelioma, MPM）細(xì)胞中可見異常甲基化的miR-34b/c，在甲基化細(xì)胞中miR-34b/c的表達(dá)降低。強(qiáng)迫miR-34b/c的過表達(dá)具有抗增殖作用，使發(fā)生G1期細(xì)胞周期停滯，并可抑制轉(zhuǎn)移、侵襲和活躍性。5-雜氮-2'-脫氧胞苷治療后miR-34b/c的表達(dá)可恢復(fù)，這提示miR-34b/c可作為MPM的潛在治療選擇方案[11]。另一項(xiàng)研究利用miRNA分析發(fā)現(xiàn)在肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）細(xì)胞中miR-125b表達(dá)下降，并且甲基化抑制劑5-雜氮-2'-脫氧胞苷也可增加miR-125b的表達(dá)。加入miR-125b前體可降低癌細(xì)胞增殖、非停泊性生長(zhǎng)、細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲及血管新生。研究發(fā)現(xiàn)PIGF可作為miR-125b的靶標(biāo)，miR-125b的過表達(dá)可降低HCC細(xì)胞中PIGF的表達(dá)并改變血管新生指數(shù)[12]。

2.2 miRNAs在核心信號(hào)通路中的潛在臨床意義

近年來一些與腫瘤啟動(dòng)和進(jìn)展有關(guān)的復(fù)雜腫瘤信號(hào)通路已被闡明。信號(hào)通路的深入了解驅(qū)動(dòng)著靶向作用于特定分子事件的新一代抗癌治療的發(fā)展[13]。在過去數(shù)年內(nèi)已涌現(xiàn)出一些潛在的miRNA治療藥物，用于抑制不同信號(hào)通路中的單個(gè)或多個(gè)靶點(diǎn)。

有研究報(bào)道在轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞中miR-10b的表達(dá)增高，另有研究發(fā)現(xiàn)通過TWIST1表達(dá)的抑制，CCN5可抑制miR-10b的表達(dá)，該抑制由HIF-1α的轉(zhuǎn)化抑制與修飾通過阻礙JNK信號(hào)通路而介導(dǎo)。miR-10b陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌中CCN5的重新激活或可為現(xiàn)有的乳腺癌治療提供又一候選策略[14]。一項(xiàng)在HCC中對(duì)miRNAs進(jìn)行的深度分析發(fā)現(xiàn)HCC中miR-199a/b-3p表達(dá)降低。該miRNA可通過抑制PAK4/Raf/MEK/ERK通路靶向作用于促癌性PAK4而抑制在體和離體中HCC的生長(zhǎng)，他們的研究提示miR-199a/b-3p可作為HCC的治療靶標(biāo)[15]。

雄激素受體（androgen receptor, AR）在前列腺癌變中起重要作用。有研究顯示miR-488*的過表達(dá)可下調(diào)AR的轉(zhuǎn)錄活性并抑制外源性AR的蛋白生成。miR-488*可阻斷PCa細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡。研究數(shù)據(jù)顯示miR-488*不單可靶向作用于AR，更為AR介導(dǎo)信號(hào)的潛在調(diào)節(jié)劑，其在PCa中可作為靶向作用于AR的新療法[16]。另一方面，一些miRNAs在細(xì)胞增殖和凋亡中發(fā)揮作用。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細(xì)胞中miR-24-2通過調(diào)節(jié)不同的凋亡通路并靶向作用于BCL-2而誘導(dǎo)凋亡。過表達(dá)miR-24-2的細(xì)胞對(duì)抗癌藥物高度敏感，miR-24-2與抗癌藥物如順鉑的聯(lián)合治療或可為耐藥腫瘤患者的抗癌治療開辟一條新的道路[17]。

2.3 轉(zhuǎn)移相關(guān)miRNAs為基礎(chǔ)的治療方法

新近證據(jù)顯示miRNAs在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮至為重要的作用。一項(xiàng)有關(guān)CRC的研究關(guān)注miR-499-5p作為候選的促轉(zhuǎn)移miRNA并發(fā)現(xiàn)在高侵襲性CRC細(xì)胞中miR-499-5p水平升高。miR-499-5p表達(dá)增加可促進(jìn)離體CRC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，并促進(jìn)在體的肺和肝轉(zhuǎn)移，而沉默其表達(dá)則可降低轉(zhuǎn)移和侵襲。該研究已鑒定FOXO4和PDCD4為miR-499-5p的直接功能性靶標(biāo)，這些結(jié)果提示miR-499-5p可促進(jìn)CRC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移并可作為CRC的潛在治療靶標(biāo)[18]。

在侵襲性乳腺癌細(xì)胞中外源性miR-340的表達(dá)下調(diào)，有研究顯示增加miR-340的表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，而敲除miR-340的表達(dá)則可誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲。研究發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)MMP-2和MMP-9的表達(dá)，c-Met作為直接的miR-340靶標(biāo)可介導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲，這提示miR-340可作為乳腺癌轉(zhuǎn)移的潛在治療靶標(biāo)[19]。另有研究顯示miR-520b亦可抑制高轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，HBXIP刺激NF-?B介導(dǎo)的IL-8表達(dá)促進(jìn)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)，通過靶向作用于HBXIP和IL-8，miR-520b可調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，這些發(fā)現(xiàn)提示HBXIP可作為轉(zhuǎn)移性乳腺癌的潛在治療靶標(biāo)[20]。

一項(xiàng)有關(guān)胃癌（gastric cancer, GC）的研究顯示miR-148a可發(fā)揮抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的作用，過表達(dá)的miR-148a可抑制離體GC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲以及在體肺轉(zhuǎn)移灶的形成，還發(fā)現(xiàn)ROCK1在miR-148a誘導(dǎo)的GC細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲中發(fā)揮作用，他們的結(jié)果提示miR-148a或具有抑制GC轉(zhuǎn)移的治療潛能[21]。也有研究關(guān)注miR-516a-3p作為GC的候選抗轉(zhuǎn)移miRNA，發(fā)現(xiàn)在高轉(zhuǎn)移性細(xì)胞中miR-516a-3p的表達(dá)減弱，并鑒定sulfatase 1為該miRNA的直接靶標(biāo)。通過端膠原將miR-516a-3p表達(dá)載體傳送至原位高轉(zhuǎn)移性腫瘤中，揭示了該miRNA用作治療藥物的可行性。這些結(jié)果顯示miR-516-3p是一個(gè)抗轉(zhuǎn)移miRNA，在阻斷GCs轉(zhuǎn)移擴(kuò)散中具有潛在的治療價(jià)值[22]。

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。有研究報(bào)道在人胰腺癌細(xì)胞中siRNA介導(dǎo)的DCAMKL-1敲除可誘導(dǎo)miR-200a并下調(diào)EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子ZEB1、ZEB2、Snail、Slug和Twist，這些結(jié)果顯示在胰腺癌中通過miR-200a依賴性機(jī)制DCAMKL-1作為調(diào)節(jié)EMT的治療靶標(biāo)是合理的[23]。另一方面，化療也可在腫瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)EMT。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)化療耐藥的舌癌細(xì)胞中miR-15b和miR-200b均呈下調(diào)，這些miRNAs的高表達(dá)可有效逆轉(zhuǎn)EMT的表型并增強(qiáng)癌細(xì)胞的化療敏感性，而增加miR-15b或miR-200b的表達(dá)亦可抑制舌癌異種移植動(dòng)物的癌轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)BMI1是miR-15b和miR-200b的靶標(biāo)，在舌癌中這些miRNAs或可作為治療靶標(biāo)逆轉(zhuǎn)化療的耐藥性[24]。

3 專家點(diǎn)評(píng)

深入了解miRNAs的潛在分子機(jī)制將有助于把miRNAs轉(zhuǎn)化應(yīng)用為癌癥的治療靶標(biāo)。miRNA治療的一大優(yōu)勢(shì)為其可靶向作用于不同信號(hào)通路的多個(gè)基因。然而，它也伴隨有許多未知的脫靶效應(yīng)的缺陷。盡管臨床前腫瘤模型在體試驗(yàn)支持miRNAs為有效的抗癌藥物[25]，一些細(xì)微的生理變化（如肝臟和脾臟的大小變化、血清蛋白質(zhì)及代謝物的濃度變化）表明對(duì)在體miRNA治療而言，非毒性轉(zhuǎn)運(yùn)的挑戰(zhàn)仍然存在[26]。

在技術(shù)方面，盡管miRNA易于合成，但克服系統(tǒng)性轉(zhuǎn)運(yùn)的障礙對(duì)于有效的miRNA治療來說仍是主要的難題。藥物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的快速發(fā)展為成功的miRNA治療的出現(xiàn)展示了曙光，一項(xiàng)新近臨床前研究發(fā)現(xiàn)在小鼠非小細(xì)胞肺癌模型中，化學(xué)合成的miR-34a和脂質(zhì)傳遞載體構(gòu)成的治療配方可阻斷腫瘤生長(zhǎng)。該配方耐受性好，且不誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，此方法或可為miRNA替代治療用于臨床開辟一條快捷通道[27]。

臨床前研究豐富了我們對(duì)癌癥生物學(xué)中miRNAs功能性作用的了解，這或可開發(fā)新的癌癥治療方法[28]。盡管有效且安全的miRNA癌癥治療手段的到來仍較為遙遠(yuǎn)，新近研究的發(fā)現(xiàn)為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了樂觀的前景。

Declaration of interest

The author states no conflict of interest and has received no payment in preparation of this manuscript.

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