微RNA與肺癌治療的研究進(jìn)展

陳 珂(綜述)，劉黎明(審校)

(蚌埠醫(yī)學(xué)院，安徽 蚌埠233000)

在世界范圍內(nèi)，肺癌的發(fā)病率明顯增高，已居男性各種腫瘤的首位，其中非小細(xì)胞肺癌占肺癌的80%，盡管早期診斷、手術(shù)、放化療技術(shù)在不斷進(jìn)步，但非小細(xì)胞肺癌的5年生存率仍<20%，并且復(fù)發(fā)率很高[1]，因此研究肺癌的發(fā)病機(jī)制，尋找新的治療方法已刻不容緩。微RNA(microRNA,miRNA)是近年來發(fā)現(xiàn)的一類長(zhǎng)度為18～25個(gè)核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA,大部分miRNA與靶基因mRNA的3′端非編碼區(qū)完全或者不完全互補(bǔ)配對(duì)導(dǎo)致mRNA降解或者抑制蛋白質(zhì)翻譯，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控靶基因的表達(dá)[2]。miRNA參與機(jī)體的正常發(fā)育以及人類疾病，包括癌癥。約60%的基因是潛在的miRNA靶標(biāo)。至目前為止，已確定在人類中有超過1000個(gè)miRNA，其中每一個(gè)miRNA均有多個(gè)功能相關(guān)的基因，聯(lián)合調(diào)節(jié)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)[3-4]。miRNA作為致癌或腫瘤抑制基因，在人類肺癌有功能眾多的異常表達(dá)[5-6]。miRNA已成為基因表達(dá)的強(qiáng)力調(diào)控因子，這為肺癌的治療提供了新的設(shè)想，它可以作為肺癌預(yù)防和干預(yù)治療的新靶點(diǎn)[7]。

1 抑制具有癌基因性質(zhì)的miRNA以治療肺癌

下調(diào)癌基因性質(zhì)的miRNA表達(dá)以期達(dá)到治療肺癌的目的，主要是通過體外合成與致癌性miRNA互補(bǔ)的核苷酸序列，即反義寡核苷酸，然后將其導(dǎo)入人體內(nèi)，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式使其與致癌性miRNA結(jié)合，競(jìng)爭(zhēng)性拮抗miRNA與靶mRNA的相互作用，從而抑制致癌性miRNA的功能。如Fei等[8]構(gòu)建miR-21、miR-16、miR-181a的反義寡核甘酸轉(zhuǎn)染A549細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)被轉(zhuǎn)染細(xì)胞的生長(zhǎng)均受到抑制。miR-17-92在肺癌發(fā)展中起著十分重要的作用，抑制miR-17-92表達(dá)可抑制肺癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Matsubara等[9]用特異性反義核苷酸持續(xù)抑制miR-17-92家族中的miR-17-5P和miR-20a，從而導(dǎo)致過度表達(dá)miR-17-92的腫瘤細(xì)胞凋亡。盡管這種通過化學(xué)修飾改變致癌性miRNA功能的方法尚未在人類身上進(jìn)行驗(yàn)證，但已有較多的臨床前期模型驗(yàn)證此項(xiàng)技術(shù)。Ma等[10]研究表明，在小鼠中采用miRNA抑制劑沉默miR-10b可顯著提高Hoxd10(同源異型盒基因)的水平，并抑制肺轉(zhuǎn)移的形成，提示miR-10b有望成為肺癌治療的靶基因。Matsubara等[9]對(duì)小鼠靜脈注射與致癌性miRNA互補(bǔ)的核苷酸序列，結(jié)果表明其顯著抑制了實(shí)驗(yàn)小鼠不同組織器官相應(yīng)miR-16、miR-122、miR-192及miR-194的表達(dá)，這種沉默內(nèi)源性miRNA的方法具有高效、特異、持久的特點(diǎn)。一些科研成果已經(jīng)指出了應(yīng)用反義核苷酸技術(shù)抑制致癌性miRNA治療肺癌的潛在可能。

2 轉(zhuǎn)染具有抑癌基因性質(zhì)的miRNA治療肺癌

通過轉(zhuǎn)染前體miRNA,從而上調(diào)抑癌基因性質(zhì)的miRNA表達(dá)治療肺癌，即合成莖環(huán)結(jié)構(gòu)的miRNA前體，轉(zhuǎn)染入體內(nèi)，增加發(fā)揮抑癌基因性質(zhì)的miRNA的表達(dá)，從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)及誘導(dǎo)凋亡的目的。Liu等[11]研究發(fā)現(xiàn)，miR-34C、miR-145和miR-142-5P在肺癌中表達(dá)受到抑制，分別將這些miRNA前體轉(zhuǎn)染進(jìn)肺癌細(xì)胞中能顯著抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。miRNA是多能性干細(xì)胞分化惡性腫瘤的重要介質(zhì)。Xi等[12]已證明，組成型表達(dá)的miR-487B能阻止Wnt信號(hào)通路，抑制肺癌細(xì)胞的體外增殖和侵襲，降低肺癌細(xì)胞在體內(nèi)的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移。Kesanakurti等[13]表明在非小細(xì)胞肺癌中，miR-874在體外和體內(nèi)均起著一種腫瘤抑制基因的作用，生物預(yù)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)許多與腫瘤進(jìn)展相關(guān)的基因，包括基質(zhì)金屬蛋白酶2和尿激酶型纖溶酶原激活劑基因是miR-874的靶基因。初步原位雜交實(shí)驗(yàn)表明，在肺癌組織中miR-874的表達(dá)較正常的組織含量小。增加miR-874的表達(dá)可通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶2和尿激酶型纖溶酶原激活劑蛋白表達(dá)水平顯著降低細(xì)胞的入侵能力。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，增加miR-874表達(dá)的治療方法可抑制裸鼠原位腫瘤的生長(zhǎng)。因此，miR-874可能成為阻止腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵角色。異位表達(dá)的miR-137在肺癌細(xì)胞中顯著下調(diào)細(xì)胞分裂周期蛋白42、細(xì)胞周期蛋白依賴激酶6，而且可以誘導(dǎo)G1細(xì)胞周期阻滯，導(dǎo)致體內(nèi)和體外細(xì)胞的生長(zhǎng)均顯著減少，而且生物信息學(xué)證實(shí)，細(xì)胞分裂周期蛋白42和細(xì)胞周期蛋白依賴激酶6都是miR-137的靶基因[14]。有學(xué)者報(bào)道[15]，miR-1可作為腫瘤抑制基因,通過生物信息學(xué)證明，熒光素酶報(bào)告質(zhì)粒Slug的3′端非編碼區(qū)是miR-1的靶基因，重新表達(dá)的miR-1可能是一種有效的治療方法，因?yàn)樗赏ㄟ^下調(diào)Slug，防止上皮細(xì)胞表型細(xì)胞向癌癥惡性腫瘤間質(zhì)細(xì)胞表型的細(xì)胞轉(zhuǎn)換。有研究表明[16],miR-34a/c可以通過血小板衍生生長(zhǎng)因子受體(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)α和PDGFR-β影響非小細(xì)胞肺癌的遷移和侵襲下調(diào)，熒光素酶和免疫印跡實(shí)驗(yàn)表明，PDGFR-α和PDGFR-β是miR-34a和miR-34c的直接目標(biāo)，轉(zhuǎn)染miRNA前體至CALU-6(人肺退行性癌細(xì)胞)和1703細(xì)胞使PDGFR-α和PDGFR-β下調(diào)后細(xì)胞的遷徙和侵襲能力顯著下降。

3 miRNA增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放療敏感性

有研究表明[17]，miRNA能介導(dǎo)增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放射敏感性，腫瘤放療抵抗的產(chǎn)生是一個(gè)多基因共作用，多因子共介導(dǎo)和多機(jī)制共調(diào)控的復(fù)雜過程。近年來有研究發(fā)現(xiàn)[18]，miR-101可下調(diào)ATM和DNA-PKcs(DNA-PK催化亞單位)等DNA修復(fù)基因蛋白表達(dá)量增加腫瘤對(duì)放射線的敏感性。有學(xué)者研究表明[19]，miR-155通過介導(dǎo)實(shí)體腫瘤中普遍存在的乏氧效應(yīng)增加腫瘤的放療抵抗性。Liu等[20]研究表明，肺癌細(xì)胞系(CL1-0)中過表達(dá)miR-449a可有效地增加輻射誘導(dǎo)的DNA損傷和凋亡，改變細(xì)胞周期分布，最終導(dǎo)致CL1-0細(xì)胞照射致敏。有研究表明[21]，miR-214在放療抵抗的肺癌細(xì)胞中較放療敏感的非小細(xì)胞肺癌中是上調(diào)的，剔除miR-214使放療抵抗非小細(xì)胞肺癌的放療敏感性增強(qiáng)，而且過度表達(dá)miR-214在放療敏感的非小細(xì)胞癌中防止放療引起的細(xì)胞凋亡。Balca-Silva等[22]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，過表達(dá)miR-34b可以增加非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的輻射敏感度。Wang等[23]將30個(gè)非小細(xì)胞肺癌術(shù)后放療患者依據(jù)預(yù)后及復(fù)發(fā)率分為放療敏感組和放療抵抗組，與放療抵抗組的患者相比，有5種miRNA(miR-126、miR-let-7a、miR-495、miR-451、miR-128b)在放療敏感患者是上調(diào)的，同時(shí)對(duì)SK-MES-1(人肺鱗癌細(xì)胞)的miRNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果顯示，SK-MES-1細(xì)胞在放療的誘因下結(jié)合過表達(dá)miR-126能抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，在miR-126過表達(dá)的細(xì)胞中蛋白激酶Akt的磷酸化表達(dá)水平下降，因此推斷miR-126可能通過磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路，促進(jìn)輻射誘導(dǎo)的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的凋亡。

4 miRNA與肺癌化療藥物聯(lián)合治療肺癌

Zhang等[24]研究表明，過表達(dá)miR-513a-3p可以增強(qiáng)順鉑在肺腺癌耐藥細(xì)胞系和肺癌細(xì)胞系(A549/CDDP和SPC-A-1)中的作用，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Bian等[25]發(fā)現(xiàn)在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株A549中miR-451為低表達(dá)，上調(diào)miR-451可引起B(yǎng)cl-2的下調(diào)及Bax的上調(diào)，Bcl-2/Bax比例下調(diào)可抑制蛋白激酶B信號(hào)通路的活性，從而增加細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。Weiss等[26]發(fā)現(xiàn)，miR-128b雜合性丟失的肺癌細(xì)胞對(duì)表皮生長(zhǎng)因子酪氨酸抑制劑(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor，EGFR-TKI)吉非替尼十分敏感，而miR-128b未丟失的肺癌細(xì)胞H520對(duì)吉非替尼敏感性不強(qiáng)。而且臨床試驗(yàn)證實(shí)，miR-128b雜合性丟失的肺癌患者經(jīng)吉非替尼治療后，中位生存期為23.4個(gè)月，顯著高于miR-128b未丟失患者的10.5個(gè)月，因此聯(lián)合基因剔除和吉非替尼治療肺癌可使肺癌患者獲得更好的療效[26]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[27]，無論是否吸煙、EGFR是否突變(突變型對(duì) EGFR-TKI敏感)，低表達(dá)miR-21聯(lián)合EGFR-TKI均可誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞的凋亡,提示miR-21可能成為肺癌靶向治療的有效靶點(diǎn)。Crawford等[28]通過表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)，肺癌組織與肺癌周圍正常組織比較，miR-133B下調(diào)程度較大(28.62倍)；通過熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)證實(shí)miR-133B的下游靶基因?yàn)樗铇蛹?xì)胞白血病1、Bcl-2/Bcl-w(兩者均為Bcl-2家族抗凋亡蛋白)，過表達(dá)miR-133B沉默髓樣細(xì)胞白血病1和Bcl-2的表達(dá)聯(lián)合吉西他濱(通過Bcl-2家族誘導(dǎo)凋亡)可誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞株H2009的凋亡。

5 miRNA和肺癌耐藥

肺癌治療失敗的主要原因是癌細(xì)胞對(duì)化療與靶向治療的藥物產(chǎn)生了耐藥性，腫瘤耐藥性的形成機(jī)制很復(fù)雜，除了受藥理學(xué)機(jī)制的影響外，越來越多的研究表明，腫瘤耐藥與細(xì)胞相關(guān)蛋白及信號(hào)通路相關(guān)，如ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體家族、caspase家族、Bcl-2家族、多藥耐藥相關(guān)性蛋白等，而miRNA通過在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控特定蛋白的表達(dá)及參與相關(guān)信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)[29]。miRNA可以調(diào)控藥物在體內(nèi)的代謝，并在抗癌藥物的耐藥性方面發(fā)揮重要的作用[30]。研究者發(fā)現(xiàn)[31]，通過增加細(xì)胞內(nèi)Let-7i、miR-16、miR-21的表達(dá)，可使NSC類抗癌藥物對(duì)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549產(chǎn)生高達(dá)4倍的藥效。Feng等[32]研究表明，利用基因芯片的技術(shù)得出，在多西他賽耐藥株(SPC-A1/DTX)中，miR-200b是水平最低的miRNA，此基因通過抑制細(xì)胞增殖、凋亡增強(qiáng)和G2/M期細(xì)胞周期阻滯，異位表達(dá)的miR-200b使多西他賽耐藥肺腺癌細(xì)胞逆轉(zhuǎn)，熒光素酶報(bào)告基因驗(yàn)證E2F3是miR-200b的靶基因，而下調(diào)miR-200b的表達(dá)使多西紫杉醇的敏感性下降，預(yù)后較差，因此下調(diào)miR-200b可使E2F3過表達(dá)，從而增強(qiáng)紫杉醇對(duì)肺腺癌細(xì)胞的化療敏感性。Wang等[33]研究表明，上調(diào)miR-138可增加A549/DDP細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性，在體外藥物敏感實(shí)驗(yàn)中，通過流式細(xì)胞儀評(píng)估上調(diào)miR-138的肺癌細(xì)胞凋亡增加，說明miR-138可以在順鉑耐藥的非小細(xì)胞肺癌的治療中發(fā)揮重要作用。Qiu等[34]研究表明，miR-503在人肺腺癌耐藥株(A549/CDDP)中較正常A549細(xì)胞下調(diào)，且miR-503的靶基因是Bcl-2,因此miR-503可通過調(diào)節(jié)Bcl-2增強(qiáng)肺癌耐藥株對(duì)順鉑的敏感性。

6 問題與展望

miRNA的調(diào)控機(jī)制是非常復(fù)雜的，可以一個(gè)miRNA調(diào)控多個(gè)基因靶點(diǎn)，也可以多個(gè)miRNA調(diào)控多個(gè)靶基因。隨著對(duì)miRNA的認(rèn)識(shí)越來越深刻及越來越多的miRNA被發(fā)現(xiàn)，研究其對(duì)肺癌發(fā)病機(jī)制的影響，對(duì)于今后將其作為肺癌靶向治療的藥物有重要意義。但是如何將其高效、安全、穩(wěn)定、特異的導(dǎo)入人體內(nèi)且避免排斥反應(yīng)是個(gè)難題。相信隨著miRNA研究的不斷成熟，miRNA將為肺癌的治療帶來革命性的進(jìn)展。

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