microRNAs與腫瘤寡轉(zhuǎn)移的研究進展

李寶寶 郭愛紅 王丙聚 吳曼玲 李 珊 路昭穎 郝瑛子

延安大學(xué)咸陽醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，陜西咸陽 712000

目前，惡性腫瘤進展階段主要分為原發(fā)病灶及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。眾所周知，根治性手術(shù)常用于治療原發(fā)灶，而對已發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者多予以姑息治療。對于腫瘤轉(zhuǎn)移，可能忽視了存在其中的異質(zhì)性差異。1995年，Hellman 與Weichselbaum 認(rèn)為在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中可能存在介于腫瘤的原發(fā)灶與廣泛轉(zhuǎn)移之間的中間階段，并首先提出“寡轉(zhuǎn)移”這一概念。此概念提示治療局部腫瘤極有可能改善處于寡轉(zhuǎn)移階段患者的生存情況，甚至治愈腫瘤。MicroRNAs（miRNAs）已被人們發(fā)現(xiàn)參與調(diào)控腫瘤寡轉(zhuǎn)移，因此深入了解腫瘤寡轉(zhuǎn)移，并且熟知寡轉(zhuǎn)過程中miRNAs 及其靶分子的作用機制與功能，將會為今后的診斷與治療提供一定的幫助。

1 腫瘤的寡轉(zhuǎn)移

隨著臨床及基因組數(shù)據(jù)逐漸積累，腫瘤寡轉(zhuǎn)移目前定義為不超過5 個部位的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。盡管人們對寡轉(zhuǎn)移認(rèn)識逐漸加深，但有關(guān)寡轉(zhuǎn)移分子及基因組學(xué)的研究仍然有限。目前針對寡轉(zhuǎn)移形成存在兩種假設(shè)：①起源差異，即寡轉(zhuǎn)移與多灶轉(zhuǎn)移間存在遺傳性分子及表型差異；②寡轉(zhuǎn)移只作為廣泛轉(zhuǎn)移發(fā)展過程中早期且短暫的階段。Gerlinger 等在轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，腫瘤轉(zhuǎn)移灶與原發(fā)腫瘤雖具有相同的突變事件但仍存在異質(zhì)性。然而，寡轉(zhuǎn)移的具體產(chǎn)生時機及相關(guān)調(diào)控機制仍不明確。寡轉(zhuǎn)移與多灶轉(zhuǎn)移的兩種不同假設(shè)見圖1（封三），提示寡轉(zhuǎn)移形成過程可在一定程度上反映目前存在的兩種假設(shè)。

圖1 寡轉(zhuǎn)移與多灶轉(zhuǎn)移的兩種不同假設(shè)（見內(nèi)文第29頁）

隨著高通量基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，人們普遍認(rèn)為轉(zhuǎn)移瘤的形成涉及多個步驟，寡轉(zhuǎn)移與多灶轉(zhuǎn)移的分化可能起始于轉(zhuǎn)移過程的不同階段。目前的臨床研究也證實，至少三類的患者出現(xiàn)寡轉(zhuǎn)移：①最初診斷即為寡轉(zhuǎn)移；②在原發(fā)腫瘤完整切除后又出現(xiàn)寡轉(zhuǎn)移；③減瘤性治療后產(chǎn)生寡轉(zhuǎn)移。這提示明確腫瘤轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生寡轉(zhuǎn)移與多灶轉(zhuǎn)移的具體階段以及確定不同階段的分子標(biāo)記物，對臨床診斷與治療至關(guān)重要。不斷積累的研究顯示，miRNAs 可能在腫瘤寡轉(zhuǎn)移過程中,發(fā)揮重要的調(diào)控機制。

2 miRNAs 與腫瘤寡轉(zhuǎn)移

2.1 miRNAs 參與腫瘤轉(zhuǎn)移的分子學(xué)基礎(chǔ)

miRNAs 是一類小非編碼RNA，它們可結(jié)合靶mRNA 3′末端非編碼區(qū)（untranslated regions，UTR），導(dǎo)致靶mRNA 降解或抑制其翻譯。部分miRNAs 在腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移等過程中發(fā)揮重要作用。miRNAs 基因常位于染色體脆弱位點，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中，其正常調(diào)控功能常被解除。

miRNAs 在腫瘤轉(zhuǎn)移級聯(lián)步驟中機制廣泛。Lujambio 等發(fā)現(xiàn)，miRNAs 受p53 與myc 調(diào)控，并由此確定是否激活原發(fā)腫瘤初始增殖所必需的增殖機制。此外，在腫瘤轉(zhuǎn)移的級聯(lián)步驟中，miRNAs 可參與調(diào)節(jié)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT）。既往研究發(fā)現(xiàn)，多種miRNAs，如：miR-199、miR-214、miR-193a-3p、miR-210-3p 及miR-200 家族等，經(jīng)下游信號換能器和轉(zhuǎn)錄激活器（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、ZEB1 等分子參與，使腫瘤發(fā)生EMT。同樣，在轉(zhuǎn)移細(xì)胞黏附階段，miR-31 及miR-26a 可分別在RhoA（ras homolog family member A）、ITGA5（integrin subunit α 5）、Rb1（Rb transcriptional corepressor 1）及ras 同源家族成員A（E2F transcription factor 1，E2F1）分子參與下，介導(dǎo)循環(huán)腫瘤細(xì)胞黏附。在最后的轉(zhuǎn)移定植階段，miR-17可抑制血小板反應(yīng)蛋白1，從而促進腫瘤血管生成；同時，在缺氧誘導(dǎo)下miR-210 可穩(wěn)定線粒體并調(diào)控細(xì)胞存活與增殖。上述miRNAs 在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中涉及的廣泛作用，是其調(diào)控寡轉(zhuǎn)移的重要分子基礎(chǔ)。

2.2 miRNAs 在寡轉(zhuǎn)移中的分子機制

目前已有研究表明miRNAs 可通過調(diào)控下游靶基因及蛋白參與寡轉(zhuǎn)移。Lussier 等通過無監(jiān)督聚類分析（unsupervised hierarchical clustering）發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)移相關(guān)miRNAs 可確認(rèn)部分寡轉(zhuǎn)移階段以及廣泛轉(zhuǎn)移階段的轉(zhuǎn)移樣本。表明某些miRNAs 表達(dá)模式可能同時存在于腫瘤寡轉(zhuǎn)移與廣泛轉(zhuǎn)移階段，且不同的miRNAs 表達(dá)模式可能構(gòu)成了寡轉(zhuǎn)移與多灶轉(zhuǎn)移的分子基礎(chǔ)。

有研究發(fā)現(xiàn)，14q32.2 區(qū)基因可編碼多種寡轉(zhuǎn)移相關(guān)miRNAs，且已發(fā)現(xiàn)該位點內(nèi)表達(dá)的多個miRNAs可抑制腫瘤細(xì)胞EMT；在寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞內(nèi)，該區(qū)編碼的miR-127-5p、miR-369-3p、miR-544a 與miR-655-3p表達(dá)顯著上調(diào)，提示這些miRNAs 可共同調(diào)控靶基因從而介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞黏附、侵襲及遷移作用（cell adhesion，cell invasive and cell motility，AIM）。過表達(dá)miR-369-3p、miR-544a 及miR-655-3p 后，寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞間黏附顯著抑制，且四種miRNAs 均可明顯抑制寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞侵襲性，表明14q32.2 區(qū)編碼miRNAs在調(diào)節(jié)寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞表型上有重要作用。以往研究顯示，轉(zhuǎn)化生長因子受體2（transforming growth factor beta receptor 2，TGFBR2）、Rho 相關(guān)卷曲蛋白激酶2（rho associated coiled-coil containing protein kinase 2，ROCK2）、胞周期蛋白依賴性激酶抑制物（inhibitor of cyclin-dependent kinase，ICK）及鈣黏蛋白11（cadherin 11，CDH11）基因參與介導(dǎo)AIM 過程，且這些基因都存在可供miRNA 結(jié)合的3′UTR 區(qū)。經(jīng)檢測上述基因可作為14q32.2 區(qū)編碼miRNAs 的靶基因，共同上調(diào)寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞miR-655-3p、miR-544a 與miR-655-3p、miR-127-5p 后，TGFBR2、ICK 及ROCK2、CDH11 基因表達(dá)明顯抑制，值得注意，單獨過表達(dá)miR-369-3p 可同時抑制4 種基因表達(dá)，提示上述miRNAs可能競爭性抑制促轉(zhuǎn)移基因表達(dá)。進一步進行離體及在體實驗證實，shRNA 敲低TGFBR2 和ROCK2 基因后，寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞間黏附力與侵襲力都明顯減弱。提示寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞內(nèi)可能存在miR-127-5p/miR-544a/miR-655-3p-TGFBR2/ROCK2/ICK/CDH11 信號通路，調(diào)節(jié)其黏附及侵襲作用，但此通路是否還存在下游靶分子及相關(guān)具體通路仍需探討。

miRNAs 也參與調(diào)節(jié)寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞轉(zhuǎn)移。Lussier 等將上調(diào)了miR-200c 功能的寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞植入小鼠后，發(fā)現(xiàn)寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞發(fā)生了明顯的多灶轉(zhuǎn)移。雖然研究表明miR-200c 在抑制或促進腫瘤轉(zhuǎn)移中都發(fā)揮一定作用，但這主要取決于轉(zhuǎn)移所處階段。由于以往研究顯示miR-200c 以抑制轉(zhuǎn)移為主，Lussier 等團隊在低轉(zhuǎn)移表型的黑色素細(xì)胞瘤細(xì)胞內(nèi)重復(fù)驗證后，發(fā)現(xiàn)了明顯的多灶轉(zhuǎn)移，表明miR-200c 可增強寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力。另外，該課題組還發(fā)現(xiàn)，在miR-200c功能上調(diào)的寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞中，ZEB1 與ZEB2 mRNA 表達(dá)水平明顯下調(diào)，同樣FGD1 與NEDD4 表達(dá)水平也明顯下調(diào)。既往基因預(yù)測分析證實，F(xiàn)GD1、NEDD4 是miR-200c 的潛在靶基因。同時有研究報道Zeb1 與Zeb2 基因為miR-200c 特異性下游靶基因，并與miR-200c 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，且NEDD4 也已發(fā)現(xiàn)可通過抑制TGF-β 通路抑制EMT。上述結(jié)果不僅說明miR-200c 有靶向特異性，也提示miR-200c 可能通過miR-200c-ZEB1/ZEB2 通路或miR-200c-FGD1/NEDD4-EMT 通路調(diào)控寡轉(zhuǎn)移進展。Sun 等在其構(gòu)建的寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)，Sec23a 可同樣作為miR-200c 的靶基因。且過表達(dá)miR-200c 或下調(diào)Sec23a都可促進細(xì)胞轉(zhuǎn)移及定植。值得注意的是，已鑒定的Sec23a 調(diào)控蛋白S100A8 可通過結(jié)合B 淋巴細(xì)胞瘤-2 基因（BCL2 apoptosis regulator，BCL-2）促進自噬。這提示自噬可能也參與寡轉(zhuǎn)移，為今后研究寡轉(zhuǎn)移提供了新的思路。

3 miRNAs 對寡轉(zhuǎn)移的臨床價值

在臨床應(yīng)用上，miRNAs 扮演重要的寡轉(zhuǎn)移分子標(biāo)記物角色，并發(fā)揮潛在的治療作用。Oshima 等使用納米配位聚合物（nanoscale coordination polymers，NCP）將寡轉(zhuǎn)移相關(guān)miR-655-3p 植入結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)腫瘤定植明顯減少，寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞TGFBR2、ICK 基因表達(dá)顯著降低。Chan 等通過進一步的研究證實，PTTG1、SENP6 表達(dá)水平也同樣下調(diào)。有研究報道，TGFBR2 可激活TGF-β 信號通路，并調(diào)控G1/S 期檢查點，從而促進腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移；且下調(diào)PTTG1 與SENP6 可分別誘導(dǎo)細(xì)胞退出細(xì)胞周期及抑制DNA 合成。這提示miRNAs 或可通過調(diào)節(jié)DNA合成及細(xì)胞周期影響寡轉(zhuǎn)移。還發(fā)現(xiàn)，與miR-655-3p共培養(yǎng)48 h 后，肝轉(zhuǎn)移細(xì)胞核β-catenin 顯著下降，以往研究顯示，β-catenin 可通過干擾轉(zhuǎn)錄而介導(dǎo)腫瘤轉(zhuǎn)移并經(jīng)Wnt/β-catenin 通路影響EMT。因此這一結(jié)果暗示EMT 在寡轉(zhuǎn)移中發(fā)揮潛在作用。

隨著手術(shù)、立體放射治療（stereotactic body radiotherapy，SBRT）等治療手段用于治療寡轉(zhuǎn)移，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，寡轉(zhuǎn)移患者在治療后可獲得長期生存。Wong 等發(fā)現(xiàn)，miRNAs，如：miR-23b、miR-449a、miR-449b 可預(yù)測寡轉(zhuǎn)移患者在立體放射治療后的腫瘤生物學(xué)及臨床結(jié)果。這意味著miRNAs 將有助于選擇可能受益于SBRT 的寡轉(zhuǎn)移患者。miRNAs對預(yù)測寡轉(zhuǎn)移患者預(yù)后與復(fù)發(fā)也有重要意義。Uppal等發(fā)現(xiàn)，寡轉(zhuǎn)移細(xì)胞內(nèi)miRNAs（miR-655-3p、miR-544a 與miR-655-3p、miR-127-5p）表達(dá)情況，與肺轉(zhuǎn)移瘤手術(shù)切除后復(fù)發(fā)時間呈正相關(guān)，值得注意，在miRNAs 表達(dá)上調(diào)的患者中，60%的患者在5年的隨訪中沒有出現(xiàn)轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)。同樣，Lussier 等檢測也發(fā)現(xiàn)，多種miRNAs 可區(qū)分高進展組和低進展組患者，并預(yù)測轉(zhuǎn)移進展及生存情況。這些研究為今后miRNAs 用于寡轉(zhuǎn)移診斷與治療打下了基礎(chǔ)。

4 小結(jié)及展望

目前，研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤寡轉(zhuǎn)移階段，不同miRNAs在腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、黏附和EMT 上有相似的生物學(xué)效應(yīng)。同時，多種miRNAs 可為寡轉(zhuǎn)移患者選擇合適治療手段并有效預(yù)測患者預(yù)后及生存情況。另外，對已發(fā)生寡轉(zhuǎn)移患者，及時放療或手術(shù)切除可能明顯改善預(yù)后。然而，與寡轉(zhuǎn)移理論不同，Halsted 等認(rèn)為，腫瘤的擴散是有序地從原發(fā)腫瘤經(jīng)淋巴管向遠(yuǎn)處擴散，系統(tǒng)性假說認(rèn)為，臨床顯著性腫瘤是一種全身性疾病。因此Halsted 理論認(rèn)為根治性切除可以治愈腫瘤，而系統(tǒng)性理論只依賴于全身治療，且對局部轉(zhuǎn)移療效有限。不可否認(rèn)，Halsted 等的理論與系統(tǒng)性理論都在腫瘤治療中發(fā)揮了一定作用，但與之相比，充分認(rèn)識寡轉(zhuǎn)移并闡明其生物學(xué)機制有可能提供更精準(zhǔn)的腫瘤診斷和治療。

雖然現(xiàn)有的研究仍有不足之處，但隨著研究的深入及上述問題的解決，miRNAs 在寡轉(zhuǎn)移中的突出作用將為未來的診斷與治療做出貢獻(xiàn)。