microRNA在膠質(zhì)瘤研究中的進(jìn)展

包慶泉 邵君飛

microRNA(miRNA)是一類長度為19～25個(gè)核苷酸的非編碼低分子RNA。盡管直到20世紀(jì)90年代初miRNA才被發(fā)現(xiàn)并開始陸續(xù)報(bào)道，但是隨著研究的深入，miRNA已被認(rèn)為在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要的角色。目前已經(jīng)知道，miRNA主要通過與靶基因mRNA3'－UTR完全或不完全配對(duì)，導(dǎo)致靶標(biāo)mRNA降解或轉(zhuǎn)錄后翻譯抑制，從而參與個(gè)體發(fā)育、細(xì)胞凋亡、增殖及分化等生理過程。miRNA在表達(dá)水平發(fā)生變化后將直接影響其下游調(diào)控靶基因的表達(dá)進(jìn)而參與腫瘤的發(fā)生機(jī)制。因此，研究膠質(zhì)瘤中miRNA的表達(dá)情況可以為膠質(zhì)瘤的診治提供新的思路。本文主要對(duì)膠質(zhì)瘤中miRNA的最新研究進(jìn)展做一綜述。

一、microRNA與腫瘤

近年來隨著分子生物學(xué)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，人們對(duì)miRNA與腫瘤關(guān)系的認(rèn)識(shí)也逐漸得以深入。目前關(guān)于miRNA在各種腫瘤中的研究均有文獻(xiàn)報(bào)道。在卵巢癌與 miRNA的研究中，Guan等［1］發(fā)現(xiàn) miR－125b在卵巢癌細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，并且miR－125b能調(diào)控原癌基因BCL3的表達(dá)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染了miR－125b的腫瘤細(xì)胞的增殖速率明顯慢于對(duì)照組，腫瘤細(xì)胞普遍被抑制于G2期。Guan等因此認(rèn)為miR－125b在卵巢癌的發(fā)生過程中起了重要作用。在結(jié)直腸癌的研究中，Koga等［2］發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常組織，結(jié)直腸癌組織中miR－17－92，miR－21以及miR－135的表達(dá)出現(xiàn)明顯上調(diào)。另外，Liu等［3］在檢測了28例食管鱗狀細(xì)胞癌患者的腫瘤標(biāo)本的miR－17－92表達(dá)特點(diǎn)后也發(fā)現(xiàn)，75%的標(biāo)本中的miR－17－92存在著過表達(dá)。上述研究中確定了miR－17－92簇在多個(gè)腫瘤組織和細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)miR－17－92簇具有增加淋巴系統(tǒng)腫瘤發(fā)生率的作用，因此miR－17－92簇被視為第一個(gè)哺乳動(dòng)物中的癌miRNA—OncomiR－1。所以miRNA與腫瘤發(fā)生的關(guān)系可以總結(jié)如下:miRNA在表達(dá)水平發(fā)生變化后將直接影響其下游調(diào)控基因的表達(dá)進(jìn)而參與腫瘤的發(fā)生機(jī)制［4］。

二、microRNA 與膠質(zhì)瘤

人腦膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的原發(fā)腫瘤，其中惡性膠質(zhì)瘤約占60%，即使聯(lián)合手術(shù)、放療和化療，惡性膠質(zhì)瘤的中位生存期也只有診斷后9～12個(gè)月。隨著分子生物學(xué)研究的深入及其在腫瘤研究中的應(yīng)用，已經(jīng)證實(shí)膠質(zhì)瘤和其他腫瘤一樣，也是由多基因、多步驟發(fā)展演變而來，各種致癌因素通過激活一種或多種原癌基因的表達(dá)及抑制抑癌基因的表達(dá)或?qū)е缕渫蛔?、缺失從而使腫瘤細(xì)胞逃避了正常生長調(diào)控機(jī)制，出現(xiàn)異常增殖、自主侵襲、血管增生等惡性生物學(xué)表型。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多基因(包括癌基因、抑癌基因等)與膠質(zhì)瘤的發(fā)生和進(jìn)展有關(guān)，但仍沒有闡明膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制［5～7］。因此應(yīng)用不斷創(chuàng)新的生命科學(xué)的前沿技術(shù)研究膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，并進(jìn)一步探索新的有效治療方法一直是當(dāng)今神經(jīng)外科領(lǐng)域前沿課題。近年來隨著miRNA研究的興起，無疑為膠質(zhì)瘤的診治提供了新的思路。成熟的miRNA是由較長的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過一系列核酸酶的剪切加工而產(chǎn)生的，隨后組裝進(jìn)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別靶mRNA，并根據(jù)互補(bǔ)程度的不同指導(dǎo)沉默復(fù)合體降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻譯。由于miRNA主要通過與靶基因mRNA3'－UTR完全或不完全配對(duì)，導(dǎo)致靶標(biāo)mRNA降解或轉(zhuǎn)錄后翻譯抑制，因此一個(gè)miRNA可有多個(gè)靶點(diǎn)，有研究指出多達(dá)30%的基因受到miRNA 的調(diào)控［8］。

1．microRNA與膠質(zhì)瘤的表達(dá):如前所述，microRNA與腫瘤關(guān)系密切，那么膠質(zhì)瘤當(dāng)然也不例外。Sliber等［9］應(yīng)用定量RT－PCR的方法對(duì)多形性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤、間變性星形細(xì)胞瘤及無瘤的腦組織細(xì)胞的miRNA表達(dá)譜進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)miR－10b在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤及間變性星形細(xì)胞瘤中表達(dá)明顯上調(diào);而miR －7、miR －124、miR －129、miR－137等則在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤及間變性星形細(xì)胞瘤中表達(dá)下調(diào)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，向多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤內(nèi)轉(zhuǎn)染了miR－124或miR－137后將引起多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤U251和SF6969細(xì)胞停止增殖于G1期。Sliber等的研究表明，可針對(duì)miR－124或miR－137對(duì)多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤進(jìn)行靶向治療。類似的，Liu等［10］運(yùn)用高通量的微陣列技術(shù)對(duì)髓母細(xì)胞瘤和正常腦組織中的miRNA表達(dá)量進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常腦組織，miR －17、miR －99a、miR －100、miR －106b在髓母細(xì)胞瘤中表達(dá)明顯上調(diào)，而miR－218、miR－29a、miR －29c、miR －128a、miR －127 －3p 則明顯下調(diào)。Liu等因此指出，鑒于miRNA在髓母細(xì)胞瘤和正常腦組織中的表達(dá)差異，推測miRNA可能在髓母細(xì)胞瘤的腫瘤發(fā)生中起重要作用，并且在將來miRNA有望成為髓母細(xì)胞瘤治療的潛在靶點(diǎn)。隨著miRNA研究的興起，目前已有很多種miRNA與膠質(zhì)瘤研究的文獻(xiàn)可供檢索。下面筆者將對(duì)近年來膠質(zhì)瘤中研究較熱的一些microRNA進(jìn)行介紹。

2．miR－21:近年來在膠質(zhì)瘤中研究最火的miRNA當(dāng)屬miR－21。目前已知，miR－21在各項(xiàng)腫瘤中存在過表達(dá)，當(dāng)然膠質(zhì)瘤也不例外。Shi等人通過反義技術(shù)構(gòu)建了miR－21敲低的膠質(zhì)瘤細(xì)胞模型，成功構(gòu)建模型后對(duì)細(xì)胞進(jìn)行增殖、侵襲和凋亡能力的檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miR－21敲低的U87細(xì)胞出現(xiàn)增殖速率減緩、侵襲能力降低和凋亡增加的現(xiàn)象。Shi等人同時(shí)還檢測了 caspase－3、caspase－8、caspase－9和PTEN的表達(dá)。檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn) caspase－3和caspase－9表達(dá)明顯增加而caspase－8和PTEN無明顯變化。Shi等人就此認(rèn)為，miR－21在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中起著抗凋亡的作用，抑制miR－21的表達(dá)能激活caspase－3和caspase－9從而誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡［11］。Shi等人的觀點(diǎn)也被Zhou等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)，他們還大膽地提出miR－21可作為膠質(zhì)瘤基因治療的一個(gè)靶點(diǎn)［12］。在膠質(zhì)瘤中，存在著 Spry2介導(dǎo)的Ras/MAPK負(fù)反饋通路，該通路對(duì)腫瘤細(xì)胞侵襲能力的調(diào)控起重要作用。該通路一旦受干擾，那么勢必將引起腫瘤細(xì)胞侵襲能力的增強(qiáng)。Kwak等的實(shí)驗(yàn)則就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能干擾該通路的因素:高表達(dá)的miR－21。他們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):那些WHO分級(jí)在Ⅱ到Ⅳ級(jí)的膠質(zhì)瘤組織中Spry2的表達(dá)量下降了79．7%，而正常腦組織和WHO分級(jí)在Ⅰ級(jí)的膠質(zhì)瘤組織中的Spry2的表達(dá)則無明顯差異;膠質(zhì)瘤中Spry2的表達(dá)和miR－21的表達(dá)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的趨勢。因此，Kwak等人認(rèn)為，在高度惡性膠質(zhì)瘤中高表達(dá)的miR－21通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控下調(diào)Spry2的表達(dá)這一機(jī)制對(duì)膠質(zhì)瘤的惡性進(jìn)展起著至關(guān)重要的作用。他們還認(rèn)為，Spry2可能有望成為惡性膠質(zhì)瘤的又一治療靶點(diǎn)［13］。替莫唑胺TMZ由于其促凋亡作用而被用于膠質(zhì)瘤的臨床治療。一項(xiàng)膠質(zhì)瘤化療藥物替莫唑胺TMZ作用與miR－21關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究表明，在那些miR－21高表達(dá)的U87MG細(xì)胞中，TMZ的促凋亡作用明顯降低。同時(shí)那些miR－21高表達(dá)的U87MG細(xì)胞中存在著Bax和caspase－3的下調(diào)及Bcl－2的上調(diào)。進(jìn)一步的研究揭示，正是高表達(dá)的miR－21引起了Bax和caspase－3的下調(diào)及Bcl－2的上調(diào)，從而部分抑制了TMZ的促凋亡作用。該研究也揭示了為什么臨床上化療藥物TMZ治療膠質(zhì)瘤會(huì)引起抵抗［14］。

3．miR－7:已有文獻(xiàn)報(bào)道表明，miR－7在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤及間變性星形細(xì)胞瘤中表達(dá)下調(diào)［9］。關(guān)于miR－7在膠質(zhì)瘤中參與的調(diào)節(jié)機(jī)制研究，下面兩篇文獻(xiàn)可供參考。目前已發(fā)現(xiàn)，在許多腫瘤中存在表皮生長因子(growth factor receptor，EGFR;human epidermal growth factor receptor 2，Her－2)的異常表達(dá)，這些受體酪氨酸激酶在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用。而蛋白激酶B和蛋白激酶Akt，做為上述這些受體酪氨酸激酶的下游調(diào)節(jié)因子，參與著腫瘤的細(xì)胞增殖、侵襲、血管形成、抗凋亡等信號(hào)通路。Giles等［15］的實(shí)驗(yàn)表明，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，miR－7直接負(fù)調(diào)控EGFR和Her－2的表達(dá)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，miR－7也下調(diào)了蛋白激酶Akt活性。因此，miR－7可通過降低蛋白激酶Akt活性最終參與調(diào)節(jié)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的發(fā)生發(fā)展的信號(hào)通路。Lee等［16］做了類似的研究，他們通過構(gòu)造過表達(dá)和抑制miR－7的U251及U87惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞模型，用western blotting技術(shù)檢測了相應(yīng)細(xì)胞中EGFR、PI3K、AKT等的含量后發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)miR－7的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞EGFR、PI3K、AKT的含量較正常表達(dá)miR－7的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞明顯下調(diào)，而下調(diào)miR－7表達(dá)的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞EGFR、PI3K、AKT的含量則正好相反。同時(shí)，在相同劑量輻射量下，過表達(dá)miR－7的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞生存曲線明顯較其他兩者下降。因此，Lee等提出，鑒于miR－7能通過調(diào)節(jié)EGFR－PI3K－AKT信號(hào)通路削弱膠質(zhì)瘤細(xì)胞對(duì)輻射的耐受性，miR－7將有望成為膠質(zhì)瘤的一個(gè)有效治療靶點(diǎn)［16］。

4．miR－128:Zhang等在組織和細(xì)胞水平檢測了膠質(zhì)瘤及正常腦組織中miR－128的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常腦組織，膠質(zhì)瘤組織及細(xì)胞中miR－128的表達(dá)均出現(xiàn)下調(diào)。Zhang等的研究表明，miR－128可通過靶向作用于E2F3a(E2F3a是一種調(diào)節(jié)細(xì)胞周期轉(zhuǎn)錄因子)－3'UTR來抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，E2F3a敲低與miR－128過表達(dá)的作用相似，而E2F3a高表達(dá)可部分解除miR－128抑制細(xì)胞增殖的作用［17］。類似的，Cui等通過高密度miRNA熒光報(bào)告分析及Northern blotting分析檢測了多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)和正常腦組織中miR－128的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常腦組織，在GBM中miR－128的表達(dá)明顯下調(diào)，并且與GBM的WHO分級(jí)有關(guān)，分級(jí)越高的，miR－128的表達(dá)下調(diào)越明顯。Cui等人還對(duì)已被生物信息學(xué)證實(shí)的miR－128的3個(gè)靶點(diǎn)ARP5(ANGPTL6)、Bmi－1和E2F－3a在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)和正常腦組織中的表達(dá)差異進(jìn)行了進(jìn)一步研究。研究結(jié)果顯示，相對(duì)于正常腦組織，ARP5、Bmi－1和E2F－3a在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)中無論是mRNA水平還是蛋白質(zhì)水平都出現(xiàn)了明顯的上調(diào)。結(jié)合ARP5、Bmi－1和E2F－3a三者各自的生理功能和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Cui等［18］指出，miR－128能通過上調(diào)ARP5、Bmi－1和E2F－3a的表達(dá)來抑制多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)的增殖。因此，miR－128的作用也相當(dāng)于抑癌基因。筆者認(rèn)為，miR－128也將來可能嘗試用于膠質(zhì)瘤的靶向治療。

5．miR －9:Chao等［19］用實(shí)時(shí)定量 PCR 的方法檢測了正常腦組織和膠質(zhì)瘤組織及膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中miR－9的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常腦組織，膠質(zhì)瘤組織及膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中的miR－9的表達(dá)明顯增加。Kim等則對(duì)膠質(zhì)瘤中的miR－9表達(dá)特點(diǎn)做了更為深入的研究，他們通過微陣列技術(shù)對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和正常腦組織的miRNA表達(dá)譜進(jìn)行研究，同樣發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的miR－9表達(dá)相對(duì)于正常腦組織明顯增加。于是通過Kim等通過構(gòu)建過表達(dá)及敲低表達(dá)miR－9的模型進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，研究發(fā)現(xiàn)miR－9能通過下調(diào)JAK激酶的表達(dá)及抑制STAT3活性來抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中間葉細(xì)胞的分化。因此，他們認(rèn)為miR－9是調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞生長發(fā)育及分化的重要分子［20］。

6．miR－451:Godlewski等在一項(xiàng)膠質(zhì)瘤中葡萄糖含量與miR－451表達(dá)關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，在葡萄糖含量高的培養(yǎng)基生長的膠質(zhì)瘤細(xì)胞miR－451表達(dá)明顯增高，而且腫瘤細(xì)胞生長加快;在葡萄糖含量低的培養(yǎng)基生長的膠質(zhì)瘤細(xì)胞miR－451表達(dá)降低，同時(shí)腫瘤細(xì)胞增殖速率減緩，但是腫瘤細(xì)胞遷徙能力和生存能力增強(qiáng)。Godlewski等進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤細(xì)胞中miR－451在高糖培養(yǎng)基和低糖培養(yǎng)基中分別以不同方式調(diào)控LKB1/AMPK。正常葡萄糖濃度培養(yǎng)基下，miR－451表達(dá)上調(diào)，抑制了其靶點(diǎn)CAB39的表達(dá)，CAB39表達(dá)減少導(dǎo)致LKB1活性降低，進(jìn)而導(dǎo)致AMPK/MAPK通路受抑制，從而導(dǎo)致膠質(zhì)瘤細(xì)胞極性及遷徙能力下降。此外，AMPK/MAPK通路抑制也導(dǎo)致mTOR活性抑制從而引起膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖增加。相反的，低葡萄糖濃度培養(yǎng)基下，miR－451表達(dá)下調(diào)，進(jìn)一步的調(diào)節(jié)機(jī)制也相反，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖速率減緩，但是腫瘤細(xì)胞極性、遷徙能力和生存能力增強(qiáng)。另外，Nan等也對(duì)膠質(zhì)瘤中miR－451的表達(dá)情況進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)miR－451在A172、LN229和U251膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中表達(dá)均下調(diào)。隨后他們構(gòu)建了miR－451高表達(dá)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞系模型。侵襲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞侵襲能力降低;此外，Akt1、CyclinD1、MMP －2、MMP －9和Bcl－2等蛋白表達(dá)隨著miR－451增加而降低，而P27則隨著miR－451增加而升高。基于上述實(shí)驗(yàn)，Nan等人提出miR－451可通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號(hào)通路影響膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖、侵襲和凋亡。他們認(rèn)為miR－451在膠質(zhì)瘤中充當(dāng)著腫瘤抑制因子的角色。

三、展 望

以上各家的研究報(bào)道表明，miRNA的表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的聯(lián)系，了解膠質(zhì)瘤組織中的miRNA，有利于了解膠質(zhì)瘤的發(fā)病機(jī)制，此外也為膠質(zhì)瘤的治療提供了新的研究方向。目前已經(jīng)知道，miRNA主要通過與靶基因mRNA3'－UTR完全或不完全配對(duì)，導(dǎo)致靶標(biāo)mRNA降解或轉(zhuǎn)錄后翻譯抑制，因此一個(gè)miRNA可有多個(gè)靶點(diǎn)。正因如此，miRNA的靶點(diǎn)研究鑒定將是一項(xiàng)很艱巨的工程，miRNA的研究仍任重道遠(yuǎn)。此外，鑒于miRNA存在許多靶點(diǎn)這一現(xiàn)象，能否或者如何通過特異性調(diào)控miRNA靶點(diǎn)來達(dá)到對(duì)miRNA最大限度利用，也將會(huì)是今后該研究領(lǐng)域的又一難題。總的來說，miRNA在膠質(zhì)瘤中乃至腫瘤的研究前景是廣闊的，它將會(huì)為人類攻克腫瘤這一難題提供新的思路。

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