microRNAs與骨肉瘤關(guān)系的相關(guān)研究

呂沐天

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)95期七年制3班，沈陽(yáng) 110001）

?綜述?

microRNAs與骨肉瘤關(guān)系的相關(guān)研究

呂沐天

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)95期七年制3班，沈陽(yáng) 110001）

骨肉瘤是一種最常見的惡性骨腫瘤，特點(diǎn)是腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生骨樣基質(zhì)，存在多種亞型和繼發(fā)性骨肉瘤。目前，其病因及發(fā)病機(jī)制尚不完全明確，microRNAs是近來(lái)發(fā)現(xiàn)的約由19～24個(gè)具有基因表達(dá)調(diào)控功能的核苷酸序列所組成的小分子非編碼RNA家族，其表達(dá)的差異性可能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。文章對(duì)microRNAs的差異性表達(dá)及靶向調(diào)控與骨肉瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系加以綜述。

microRNAs；骨肉瘤；差異性

骨腫瘤是發(fā)生在骨內(nèi)或起源于各種骨組織成分的腫瘤，不論是原發(fā)性、繼發(fā)性，還是轉(zhuǎn)移性腫瘤的統(tǒng)稱。骨肉瘤屬于成骨性腫瘤，又分為普通性骨肉瘤（90%）和繼發(fā)性骨肉瘤，其中前者包含6種亞型，后者包含3種亞型。骨肉瘤好發(fā)于十幾歲的青少年，＞40歲發(fā)病者多繼發(fā)于其他運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病，如放射性骨病、遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤。骨肉瘤多發(fā)生于長(zhǎng)管狀骨的干骺端，最常見于股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端（50%），其次為肱骨近端（25%），可累及骨膜、骨皮質(zhì)及髓腔。迄今為止，國(guó)內(nèi)對(duì)骨腫瘤尚無(wú)完整的流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)資料，國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料也僅集中于骨肉瘤方面，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，骨肉瘤約占所有腫瘤的0.2%，約占原發(fā)性惡性骨腫瘤的35%，是最常見的原發(fā)性惡性骨腫瘤。有研究表明，骨肉瘤的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)[1-4]，不斷威脅著人類，尤其是青少年的生命，是目前醫(yī)學(xué)界亟待解決的醫(yī)學(xué)難題之一。

1969年，Woodruff發(fā)表文章，對(duì)骨肉瘤進(jìn)行了初步探索[5]。隨后科研人員進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了IGF-1[6-7]、3,3'-Diindolylmethane[8]、HER2/erbB-2[9-10]、MAPK7[11]、PEDF[12-13]、VEGF[14-15]與骨肉瘤的可能性關(guān)系。21世紀(jì)以來(lái)，有學(xué)者逐漸探索到microRNAs與骨肉瘤細(xì)胞的增殖、分化、代謝、凋亡以及個(gè)體發(fā)育和病毒感染等方面可能存在一定關(guān)系[16-18]。

1 microRNAs的形成

microRNAs是長(zhǎng)約19～24個(gè)核苷酸序列的單鏈非編碼小分子RNA，是由莖環(huán)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄前體加工而成的[19-21]。其形成是一個(gè)多步驟、多環(huán)節(jié)的生物學(xué)過(guò)程，分別在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。其中，編碼microRNAs的基因以單基因或基因簇的形式存在于基因組中，大部分位于基因間隔區(qū)。首先，在RNA聚合酶II（RNA pol II）的作用下編碼microRNAs的基因轉(zhuǎn)錄出具有幾百到數(shù)千個(gè)堿基對(duì)（kb）的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，并且具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)。然后由RNA水解酶（RNase Drosha）將其剪切為發(fā)夾狀雙鏈RNA，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Exportin-5）識(shí)別該發(fā)夾狀雙鏈RNA 3’端特殊結(jié)構(gòu)，在Ran-GTP輔助下將其轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，最后，在胞質(zhì)中RNase Dicer將發(fā)夾狀雙鏈RNA進(jìn)行切割，部分產(chǎn)物被降解，部分形成成熟的microRNAs。所形成的成熟microRNAs為單鏈結(jié)構(gòu)，5’端為磷酸基，3’端為羥基，使其與大多數(shù)寡核苷酸和功能RNA的降解片段相區(qū)別[22]。

2 microRNAs的調(diào)控作用

microRNAs是一種轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)物，是非編碼小分子RNA，既不能行使mRNA的功能，也不具有tRNA或rRNA的功能。microRNAs可能存在的調(diào)控方式見圖1。

3 microRNAs與腫瘤的關(guān)系

圖1 microRNAs的調(diào)控作用方式gene：基因；mRNA：信使RNA；protein：蛋白質(zhì)

2002年Calin等首先揭示了microRNAs與腫瘤的關(guān)系。研究表明，microRNA-15a和microRNA16-1可以抑制慢性淋巴細(xì)胞白血?。–LL）的發(fā)生，原因是在大多數(shù)CLL的病例中這些基因的表達(dá)可以抑制白血病細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖。自此以后，研究人員進(jìn)行了各方面的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，某些腫瘤相關(guān)microRNAs基因在腫瘤組織與正常組織間存在異常表達(dá)[23-25]。目前，已有某些腫瘤相關(guān)microRNAs基因的大量研究，其中研究較為深入的有microRNA-17-92[26-27]、microRNA-21[28-29]，并且后者主要與宮頸癌、乳腺癌、肝癌、胰腺癌等相關(guān)。由此可見，microRNAs在正常組織及腫瘤組織中的存在差異表達(dá)，并且具有潛在的抑癌或促癌作用。

4 microRNAs與骨肉瘤的關(guān)系

microRNAs在腫瘤與正常組織間存在差異性表達(dá)，在許多腫瘤中，一部分microRNAs被上調(diào)，一部分microRNAs被下調(diào)。這種失控的microRNAs表達(dá)在一定程度上說(shuō)明，microRNAs影響已知癌基因和抑癌基因的功能，而這些基因可能與組織惡變具有相關(guān)性。細(xì)胞周期中生存期延長(zhǎng)，無(wú)限增殖等一切腫瘤的特征可能都受microRNAs的影響，這說(shuō)明microRNAs本身可能就是致癌基因或抑癌基因。

隨著基因?qū)W研究的發(fā)展，骨肉瘤中某些上調(diào)或下調(diào)較為顯著的microRNAs逐漸受到人們的重視。目前在動(dòng)植物以及病毒中已發(fā)現(xiàn)4 000多個(gè)microRNA分子。其中，有研究證實(shí)的與骨肉瘤相關(guān)的有microRNA-21[30]、microRNA-143[31]、microRNA-125b[32]、microRNA-145[33]、microRNA-183[34]、microRNA-140[35]、microRNA-20a[36]、microRNA-34c[37]等18種，上述大部分研究均通過(guò)基因敲除、細(xì)胞轉(zhuǎn)染、細(xì)胞增殖，繼而進(jìn)行實(shí)時(shí)定量RT-PCR檢測(cè)細(xì)胞中microRNAs的表達(dá)，并通過(guò)與對(duì)照組相比較，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，得出其表達(dá)的差異性。以下重點(diǎn)介紹3種研究較為深入的microRNAs分子。

microRNA-21作為一種腫瘤基因，其表達(dá)的上調(diào)是骨肉瘤發(fā)生的一個(gè)危險(xiǎn)因素。有研究表明，microRNA-21的過(guò)度表達(dá)對(duì)骨肉瘤的形成具有重要作用，研究者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)microRNA-21基因敲除的MG-63細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力明顯降低，并且RECK(reversion-inducingcysteine-rich protein with kazal motifs，RECK)是microRNA-21的靶向調(diào)控因子之一。其主要調(diào)控機(jī)制在于microRNA-21通過(guò)與mRNA分子上的特殊位點(diǎn)RECK-3'-UTR相結(jié)合，影響mRNA的翻譯過(guò)程，從而抑制腫瘤抑制因子RECK的表達(dá)。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明microRNA-21的表達(dá)對(duì)骨肉瘤細(xì)胞的增殖和凋亡起到關(guān)鍵作用，RECK也可能成為骨肉瘤基因治療的靶點(diǎn)。microRNA-143表達(dá)的下調(diào)是骨肉瘤發(fā)生的一個(gè)危險(xiǎn)因素。有文獻(xiàn)指出，骨肉瘤細(xì)胞中的microRNA-143具有細(xì)胞凋亡作用，其表達(dá)的意義在于減少細(xì)胞變異，促進(jìn)細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤基因，主要機(jī)制可能是通過(guò)抑制bcl-2的表達(dá)[38]。microRNA-125b表達(dá)的下調(diào)是骨肉瘤發(fā)生的一個(gè)危險(xiǎn)因素。有實(shí)驗(yàn)證明microRNA-125b可以抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、擴(kuò)散與轉(zhuǎn)移。其可能機(jī)制之一是microRNA-125b在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控STAT3的表達(dá)，在生理情況下，STAT3在該循環(huán)中保持低水平表達(dá)；病理情況下，microRNA-125b表達(dá)異常引起STAT3的變化，進(jìn)一步影響骨肉瘤的生物學(xué)行為。以上研究揭示了microRNAs抑制骨肉瘤細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的可能機(jī)制之一。由此可見，microRNAs的差異性表達(dá)可能調(diào)控一種或多種癌基因或抑癌基因的表達(dá)，并可同時(shí)促發(fā)某些細(xì)胞的基因調(diào)控活動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

骨腫瘤是威脅人類生命的一項(xiàng)重大隱患。microRNAs的發(fā)現(xiàn)及其在骨腫瘤細(xì)胞中表達(dá)的差異，為深入研究提供了方向，為探索骨腫瘤的發(fā)病機(jī)制、臨床診斷方法及相關(guān)基因治療提供可靠證據(jù)。microRNAs可能為骨腫瘤的基因治療帶來(lái)希望。但目前人們對(duì)microRNAs的種類及作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍較局限，可能受其靶向調(diào)控的生物因子還有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，并且不同的microRNAs之間是否存在一定的調(diào)控關(guān)系，對(duì)某一腫瘤細(xì)胞增殖或轉(zhuǎn)移的綜合效應(yīng)如何仍需進(jìn)一步研究。

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