微小RNA302家族與惡性腫瘤的發(fā)生及藥物敏感性的相關(guān)性研究進(jìn)展

張夢君綜述　婁　閣審校

惡性腫瘤的發(fā)生及發(fā)展是多種因素、多個階段的復(fù)雜的生物學(xué)過程，miRNA-302家族在多種惡性腫瘤細(xì)胞中具有多樣化作用。微小RNA302家族(miR-302家族)特異存在于脊椎動物，最初檢測到是在未分化的人類胚胎干細(xì)胞中和其惡性的胚胎癌細(xì)胞中特異性表達(dá)，其首次發(fā)現(xiàn)與胚胎干細(xì)胞的自我更新和增殖特性有關(guān)。本文主要闡述微小RNA302家族在人類惡性腫瘤發(fā)生中起著不同的作用，例如：乳腺癌、肝癌、結(jié)直腸癌、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌等，簡介微小RNA302家族與惡性腫瘤的發(fā)生及藥物敏感性之間相關(guān)性的研究進(jìn)展，以便更深入研究miR-302家族與惡性腫瘤其他方面的關(guān)系。

1　微小RNA302家族的生物學(xué)概況

miR-302家族位于人類4號染色體上4q25區(qū)的內(nèi)含子中，通過RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)形成的帽和多聚腺苷酸化的miRNA前體轉(zhuǎn)錄形成，miR-302家族一般起源于發(fā)夾結(jié)構(gòu)的3’前臂端，少數(shù)來自相反的前臂端[1]，其家族包括4個高度同源的miRNA的成員，這是作為一個非編碼RNA轉(zhuǎn)錄簇在5’-3’方向含有mir-302b，mir-302c，mir-302a，miR-302D和miR-367等。miR-302家族序列可調(diào)節(jié)靶向轉(zhuǎn)錄最終導(dǎo)致細(xì)胞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)生改變，隨著研究的不斷深入，CyclinD/CDK4以及CyclinE/CDK2是最早經(jīng)過檢測測得的miR-302家族的目標(biāo)靶因子[2]，此后，許多miR-302家族的靶基因被不斷地檢測出來。根據(jù)它們的功能其靶基因大致可分為3組，其中包括Bcl11A、TBD、JUND、EP300、BCL3、TAF7等[3]。除了通過調(diào)節(jié)靶因子來改變體內(nèi)的生物學(xué)特性，miR-302家族還通過抑制一些通路的關(guān)鍵因子從而調(diào)節(jié)一些細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路，包括TGF-b/Nodal、PI3K- AKT、BMP 等信號傳導(dǎo)通路[4-5]。近年來，許多研究證明miR-302b家族在調(diào)控細(xì)胞周期G1至S期平衡中起到至關(guān)重要的作用，隨著研究的不斷深入，miR-302家族的成員可通過阻滯細(xì)胞G1期來抑制人類多能干細(xì)胞的增殖。有研究顯示，miR-302通過抑制BMI1來刺激多腫瘤抑制基因的表達(dá)，從而減少了CDK4/6和CyclinD混合物的生成，使細(xì)胞停滯于G0/G1期，無法進(jìn)入S期，miR-302也可直接抑制CyclinD1/2、CDK2和ARID4a(即視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白RBp)的表達(dá)從而使細(xì)胞周期停滯于G1期[6]。另外，還有一些文章提到miR-302家族成員可通過其他途徑轉(zhuǎn)錄靶向因子受體從而來調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，例如：EGFR、CCR5、CCL5和CXCR4[7-8]。

2　miR-302家族在惡性腫瘤發(fā)生中的作用

惡性腫瘤的發(fā)生及發(fā)展是多種因素、多個階段的復(fù)雜的生物學(xué)過程，miRNA-302家族在多種惡性腫瘤細(xì)胞中具有多樣化作用，例如，miRNA-302家族在黑色素瘤Colo-829細(xì)胞、前列腺癌PC3細(xì)胞、人乳腺癌MCF7細(xì)胞、肝細(xì)胞癌HepG2細(xì)胞、胚胎性畸胎瘤Tera-2細(xì)胞中能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)凋亡。近期越來越多研究證實，微小RNA302家族在人類惡性腫瘤發(fā)生中起著不同的作用，例如：乳腺癌、肝癌、結(jié)直腸癌、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌等，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后、浸潤轉(zhuǎn)移及腫瘤放化療敏感性之間具有相關(guān)性[9]。

2.1　miR-302家族與婦科惡性腫瘤

在婦科惡性腫瘤的增殖和細(xì)胞周期中，miR-302家族起著重要作用。目前miR-302家族作為抑癌基因成為婦科惡性腫瘤研究的新方向，最近一項研究報告顯示，miR-302家族作為抑癌基因存在于宮頸癌細(xì)胞中，通過抑制其直接靶基因CylinD1表達(dá)抑制腫瘤細(xì)胞的生長，同時miR-302b調(diào)控AKT1-p27kip1-p21cip1通路，使通路中重要因子p27kip1和p21cip1表達(dá)下調(diào)從而使癌細(xì)胞周期停滯于G0/G1期至S期來抑制腫瘤的生長[10]。對子宮內(nèi)膜癌研究顯示，miR-302b通過直接抑制靶因子CyclinD1，調(diào)控CDK1的表達(dá)來抑制宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖分化和侵襲[11]；miR-302c的表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生密切相關(guān)，且在子宮內(nèi)膜癌中表達(dá)水平與手術(shù)病理分期、組織分化程度、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移存在一定的相關(guān)性[12]。在人卵巢癌細(xì)胞中，miR-302a的表達(dá)上調(diào)，能明顯抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖和促進(jìn)細(xì)胞的周期進(jìn)展，并通過SDC1的調(diào)控誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，體外實驗表明SDC1是miR-302a的一個直接靶基因[13]。miR-302b高表達(dá)使得卵巢癌的復(fù)發(fā)率明顯降低且與患者預(yù)后相關(guān)[14]。有研究提出miR-302a能增加乳腺癌對放療的敏感性，并通過降低CXCR4的表達(dá)來抑制乳腺癌的轉(zhuǎn)移[15]。乳腺癌的研究中，miRNA-302c與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，它的表達(dá)很可能改變細(xì)胞的新陳代謝并誘發(fā)乳腺癌及其并發(fā)癥[16]。miR-302a能增加乳腺癌對放療的敏感性，并通過降低CXCR4的表達(dá)來抑制乳腺癌的轉(zhuǎn)移。

2.2　miR-302家族與消化系統(tǒng)惡性腫瘤

消化系統(tǒng)惡性腫瘤種類繁多，肝癌、食管癌、結(jié)直腸癌是比較常見的，miR-302家族作為抑癌基因活躍于各消化系統(tǒng)惡性腫瘤的研究中。關(guān)于肝癌，miR-302b高表達(dá)直接抑制其靶向因子AKT2在基因和蛋白水平的表達(dá)，干擾AKT2的糖原合成激酶-3b通路，減少肝癌細(xì)胞周期中重要的3個調(diào)控因子CYCLINA、CYCLIND和CDK2表達(dá)，進(jìn)而阻滯肝癌細(xì)胞周期的進(jìn)展，最終抑制了肝癌的發(fā)生和發(fā)展[17]。另研究表明在肝癌細(xì)胞中，miR-302c通過直接結(jié)合異黏蛋白(metadherin，MTDH)mRNA的3’-UTR來抑制MTDH的表達(dá)，從而抑制內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，最終抑制肝癌細(xì)胞的生長[18]。在食管癌的研究中，miR-302b的表達(dá)水平與食管癌 CRI 有著密切的關(guān)系，其可能參與了對食管癌 CRI 的調(diào)控。食管癌細(xì)胞 miR-302b經(jīng)不同炎癥細(xì)胞刺激后表達(dá)水平均出現(xiàn)下調(diào)，隨刺激時間的延長進(jìn)一步下調(diào)，通過調(diào)控 miR-302b的表達(dá)，經(jīng)相應(yīng)的信號傳導(dǎo)通路激活相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子如HIF-1α 、STAT3、NF-κB等，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)一系列基因的表達(dá)。研究結(jié)果顯示mir-302a的增加對SW480和HCT116細(xì)胞有抗增殖作用，上調(diào)miR302a抑制MAPK和PI3K/Akt信號通路以抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和侵襲及相關(guān)蛋白的表達(dá)[19]。在直腸腺癌研究中，miR-302b可使Ascl2蛋白表達(dá)水平下調(diào)從而抑制腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移，通過在基因水平上敲減Ascl2使直腸癌細(xì)胞周期停滯，但未能夠提出Ascl2為miR-302b靶基因的直接證據(jù)[20]。

2.3　miR-302家族與其他惡性腫瘤

人腦膠質(zhì)瘤是人類最常見和侵襲性很強(qiáng)的原發(fā)性腫瘤，在過去的十幾年中早發(fā)現(xiàn)和多模式治療取得了重大進(jìn)展，但膠質(zhì)瘤的預(yù)后仍不理想。mir-302a低表達(dá)與KPS評分及等級相關(guān)，mir-302a高表達(dá)可抑制細(xì)胞增殖、遷移和體外侵襲，mir-302a是直接針對Gab2膠質(zhì)瘤進(jìn)展的重要的腫瘤抑制因子，從而為研究神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)生的分子機(jī)制以及膠質(zhì)瘤的發(fā)展及演變過程指明方向[21]。研究發(fā)現(xiàn)HA-CD44-Oct4-Sox2-Nanog信號傳導(dǎo)通路可能參與miR-302的產(chǎn)生及表達(dá)，引起頭頸鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)細(xì)胞的凋亡[22]。

3　miR-302與惡性腫瘤藥物敏感性

miR-302b不僅可作為抑癌基因，越來越多的研究顯示，miR-302b也可作為腫瘤靶向藥物研究的重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，還與化療藥物敏感性密切相關(guān)。早期研究顯示miR-302b高表達(dá)可作為卵巢癌對順鉑療效預(yù)測的指標(biāo)，其降低靶基因HDAC4的表達(dá)水平，增加了順鉑對卵巢癌細(xì)胞的毒性，從而提高了藥物敏感性[23]。在乳腺癌藥物敏感性的研究中，應(yīng)用微陣列數(shù)據(jù)分析GSE9574系列中的miRNA從而來確定細(xì)胞中的差異表達(dá)基因(DEGs)，其結(jié)果顯示在含有由2個靶位點(diǎn)hsa-AGCACTT和hsa-ACTTTAT的miRNAs中，miR-302b將來可以作為乳腺癌靶向治療的重要切入點(diǎn)[24]。miR-302b表達(dá)增強(qiáng)使其靶基因E2F1表達(dá)下調(diào)抑制ATM活性從而增加了乳腺癌細(xì)胞對順鉑的敏感性[25]。在肝癌研究方面，miR-302b使其靶因子DPYD(二氫嘧啶脫氫酶)和Mcl-1表達(dá)下調(diào)從而增加了肝細(xì)胞癌對5-Fu單藥化療的敏感性[26]。miR-302b不僅能夠抑制頭頸鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)的生長，同時還通過抑制IPA蛋白的表達(dá)來參與HNSCC的耐藥。在食管癌研究中，miR-203b在食管癌組織中的表達(dá)水平明顯低于癌旁正常組織，同時miR-203b 在低分化組中的表達(dá)水平明顯低于高分化組，其啟動子區(qū)CpG 島的異常高甲基化可能是導(dǎo)致其在食管鱗狀細(xì)胞癌(ESCC)組織中表達(dá)降低的重要機(jī)制之一，為以后食管癌靶向治療提供重要依據(jù)[27]。在睪丸胚胎性癌的研究中提出miR-302a可增加睪丸胚胎性癌細(xì)胞對順鉑的敏感性，順鉑是一種針對惡性腫瘤常用的化療藥物，例如睪丸生殖細(xì)胞腫瘤(TGCT)，上調(diào)mir-302a顯著增加NT2細(xì)胞對順鉑的敏感性，以此增強(qiáng)順鉑誘導(dǎo)的G2/M期阻滯和凋亡的后續(xù)進(jìn)展[22]。最新研究表明 miR-302-367基因簇可以增加肝癌源性iPS細(xì)胞對5-FU及IFN-α的藥物敏感性。Chen等研究發(fā)現(xiàn)，miR-367在對紫杉醇敏感的卵巢癌細(xì)胞中呈高表達(dá)，當(dāng)降低miR-367的表達(dá)后卵巢癌腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)耐藥[28]。

綜上所述，微小RNA(miRNAs)屬于由22個核苷酸組成的非編碼短鏈RNA，可以改變基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)水平[29]。在過去的十年里，miRNA幾乎在所有腫瘤的發(fā)生發(fā)展研究中都有著舉足輕重的作用，是可以使基因病變的靶向因素，作為癌基因或抑癌基因受控于基礎(chǔ)的腫瘤信號[30]，成為惡性腫瘤研究中的熱點(diǎn)。miRNAs在不同階段不同水平影響著腫瘤的發(fā)生發(fā)展，最早發(fā)現(xiàn)miRNA參與調(diào)控細(xì)胞G1期至S期的進(jìn)程，miRNA缺乏的胚胎干細(xì)胞停留于G1期。生物信息學(xué)分析顯示，miRNA可調(diào)節(jié)多達(dá)30%的人類蛋白編碼基因，其中包括癌基因、腫瘤抑制基因，并且能夠調(diào)節(jié)復(fù)雜的信號傳導(dǎo)途徑之間的相互作用。惡性腫瘤是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重大難題，miR-302家族的發(fā)現(xiàn)是RNA研究領(lǐng)域的重要突破，為腫瘤醫(yī)學(xué)提供了一種全新的視角，通過生物基因和基因表達(dá)調(diào)節(jié)的本質(zhì)來進(jìn)一步研究各種腫瘤。但目前對于miRNA-302家族在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中的作用及臨床價值研究的還不夠透徹深刻，有待更多的更深入的研究?？傊琺iRAN-302家族可通過調(diào)控靶基因參與的信號通路，影響腫瘤的發(fā)生及藥物敏感性，其作為抑癌基因被深入研究，是調(diào)節(jié)細(xì)胞活動周期的重要影響因素。miR-302家族表達(dá)異常與多種惡性腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切，其對惡性腫瘤發(fā)生的機(jī)制研究及藥物治療敏感性方面給了我們新的啟迪，我們需要更深入研究miR-302家族與惡性腫瘤其他方面的關(guān)系。