RNA与肿瘤学基本研讨范文

作者：曹飞蔡建明单位：第二军医大学放射医学研究室

miRNAs可以调节细胞凋亡

肿瘤细胞可以打破促凋亡和抗凋亡之间的平衡，从而使细胞可以在不利的环境下生存下来。最近研究表明，miRNAs在肿瘤的发生中也是一种关键的调节因子，在肿瘤形成过程中，肿瘤细胞可以利用miRNAs来调节细胞的凋亡。某些miRNAs可以抑制抗凋亡基因从而促进肿瘤细胞的凋亡。如miR-15和miR-16，它们可以靶向作用并抑制Bcl-2，通过线粒体途径来促进细胞凋亡，从而抑制肿瘤的发生。miR-29则可以通过调节Mcl-1的表达，从而诱导细胞凋亡。Bo等应用Real-timePCR检测，发现在膀胱癌组织中miR-203的表达降低；应用荧光素酶分析、流式细胞仪和免疫印迹分析，结果显示miR-203直接作用于bcl-w，在体内及体外实验中均降低bcl-w的表达。过表达的miR-203可以促进人膀胱癌细胞的凋亡以及抑制细胞增殖，而miR-203下降则可以促进细胞生长。另外一些miRNAs则可以上调抗凋亡基因，从而减少肿瘤细胞的凋亡。最近研究中，miR-21被认为是细胞凋亡的一个调节因子，它在人类乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、前列腺癌以及胃癌当中的表达均上调。在MIAPaCa-2胰腺癌细胞中，Dong等发现miR-21可以通过连接到Bcl-2mRNA的3''''UTRs上，来上调Bcl-2的表达，从而降低Bax表达，减少细胞凋亡、降低caspase-3的活性，增强细胞增殖能力。抑制胰腺导管腺癌PDAC细胞中miR-21，可以增加肿瘤抑制基因PDCD4（程序性死亡因子4）表达，从而降低细胞增殖以及增加细胞死亡。同时，miR-21有可能作为胰腺癌的进展预测和治疗作用的靶点。抑制乳腺肿瘤细胞中miR-21的表达可以增加细胞凋亡以及下调抗凋亡蛋白Bcl-2，从而抑制肿瘤细胞的生长。在肝癌中，miR-21的上调可以减少细胞死亡、促进血管生成和侵袭。研究显示miR-21的过表达可以使得肿瘤细胞更容易生存，这也有可能是肿瘤细胞逃避凋亡的一个重要机制。在正常脑组织中，miR-10b不表达，而在神经胶质瘤中显著上调。Gabriely等将miR-10b抑制后，可以增强Bcl2L11/Bim、TFAP2C/AP-2gamma、CDKN1A/P21、CDKN2A/p16的表达，从而通过细胞周期阻滞和细胞凋亡来减少胶质瘤细胞的生长。

在小鼠模型中，抑制miR-10b则可以显著减少肿瘤的生长。今后miR-10b可能会作为治疗脑胶质瘤新的靶点。Li等发现在宫颈鳞状细胞癌细胞中，将miR-886-5p过表达后，可下调促凋亡蛋白Bax的表达，从而减少细胞凋亡和促进细胞增殖。而将miR-886-5p敲除后，则可增加Bax蛋白和宫颈癌细胞的凋亡。在膀胱癌细胞株和头颈部鳞状细胞癌细胞系HSC3、SAS中，转染miR-133a可以抑制GSTP1（谷胱甘肽S-转移酶P1）mRNA和蛋白的表达，荧光素酶实验显示miR-133a直接调节GSTP1。而沉默GSTP1则可以显著降低细胞增殖，并且细胞凋亡率与si-GSTP1转染正相关。

miRNAs可以调节血管生成

血管的生成是肿瘤细胞生存的关键因素之一。为了生长，肿瘤需要激活静态内皮细胞，形成有功能的血管网络，这一过程也被称为“血管生成”。然而，促进病理性血管生成的分子机制尚未完全清楚。在血管生成中，一些特殊的miRNAs可以影响内皮细胞的功能以及血管生成，其中一部分miRNAs可以阻止血管生成，而另一部分miRNAs则可以促进血管生成。miR-221和miR-222，可以通过作用于干细胞因子受体c-Kit以及间接调控一氧化氮合酶的表达，从而抑制内皮细胞增殖、迁移和血管生成。对膀胱癌原位病变的miRNAs分析显示，当miR-18a、miR-19a过表达及miR-107下调时，促进了血管生成。miR-132在肿瘤血管内皮细胞里高表达，它可以靶向作用于p120RasGAP，从而起到促进血管生长的作用。let7-f可以通过调节血小板反应蛋白-1从而促进血管生成，而miR-130a则可以反向调节抗血管生成因子GAX和HOXA5，促进血管生成。

Liu等应用鸡胚绒毛尿囊膜方法来分析肿瘤血管生成，发现miR-21作用于PTEN，导致激活AKT和ERK1/2信号通路，增强HIF-1α和VEGF的表达，从而诱导肿瘤血管生成。Fang等发现，当过表达miR-93的U87细胞与内皮细胞共培养时，它们支持内皮细胞的扩散、生长、迁移和血管形成。体内实验显示增加miR-93表达可以诱导血管生成，使血管高密度延伸到肿瘤组织中，从而促进细胞生长、加快肿瘤成长。通过功能获得性/缺失性研究，显示miR-93通过作用于整合素-β8来促进肿瘤生长和血管生成，抑制miR-93可能会成为抑制血管生成和肿瘤生长的办法。

miRNAs可以调节肿瘤的免疫反应

目前研究显示，肿瘤细胞在经历了各种变化后，获得了主动下调抗肿瘤免疫反应和逃避免疫监视的能力。然而，对于肿瘤细胞逃避免疫系统攻击的复杂机制，人们却了解甚微。在免疫系统中，某些miRNAs的表达具有阶段特异性，这表明了它们可能参与免疫调节。最近的研究显示，miRNAs不仅可以调节适应性免疫反应，而且在肿瘤的免疫调节中也起重要的作用。为了探索miRNAs在人类的CD8+T细胞分化中的潜在作用，Salaun等进行了CD8+T细胞分化过程中miRNA表达谱的检测。发现与幼稚细胞相比，当分化为效应细胞时细胞中miR-21和miR-155上调，而miR-17–92簇的表达则降低。哺乳动物免疫系统里，miR-155在具体分化进程的控制中起重要作用，特别是调节T辅助细胞的分化。miR-155可以调节某些具有正常免疫功能的基因，如IL-4、CCL5等。在人类的各种B细胞淋巴瘤中，miR-155也已被证明是高表达的。

在肿瘤的发生中，许多病毒编码的miRNA也参与了宿主和病毒的相互作用。有报道表明，SV40编码两个病毒miRNA，针对于该病毒T抗原并导致其被切割，从而导致正常猿猴的肾脏感染，以及啮齿动物的肿瘤发生。

miRNAs可以调节肿瘤的侵袭和转移

肿瘤的侵袭和转移是导致肿瘤发病率和死亡率最常见的原因，其包含了一系列复杂的过程。所有的过程由多重因素调节，并且必须使得转移性肿瘤能够在新的微环境下生长。现有的证据显示，miRNAs协调了一些复杂的基因表达程序，并在肿瘤的侵袭和转移中起重要的作用。Chen等通过对食道鳞状细胞癌的全面miRNA表达谱检测发现，miR-92a在肿瘤组织中高表达。在全部观察的107例食道鳞状细胞癌病人中，miR-92a上调和淋巴结转移状态显著相关。另外，miR-92a的上调和食道鳞状细胞癌病人预后差也有关联，并且可能作为一个独立的预后相关因素。体外实验显示miR-92a调节食道鳞状细胞癌细胞的侵袭和转移，而不调节细胞的凋亡和增殖。进一步实验发现，miR-92a通过抑制CDH1表达，从而促进食道鳞状细胞癌细胞的迁移和侵袭。在小鼠黑色素瘤细胞中，转染了let-7b的B16-F10细胞的入侵及迁移的能力显著减小，并且减少了肺转移的几率。Chang等发现，在结肠癌和胃癌中，miR-203的表达和肿瘤大小、肉眼可视的类型及PTstage有关，显示miR-203与结肠癌、胃癌的扩散和侵袭相关。异位表达miR-137可以降低cdc42mRNA和蛋白表达水平，诱导细胞G1期阻滞、抑制细胞增殖，并且阻止结肠癌细胞侵袭。

miR-10b在转移性乳腺癌细胞中高表达，它能够抑制HOXD10蛋白的合成，增加促转移蛋白RhoC的表达，从而调节肿瘤的侵袭和转移。另外，miR-21已被证明可以通过抑制PTEN、PDCD4、TPM1和Maspin的表达，来促进肿瘤形成和肿瘤转移。而miR-373和miR-520c也可以通过下调转移抑制因子CD44的途径，参与肿瘤侵袭和转移的调节。表皮生长因子受体（EGFR）及人表皮生长因子受体-2（HER2）的异常表达是很多人类肿瘤的特征，并且和疾病发展、治疗耐受力、预后较差有关。Giles等发现在胶质细胞瘤和前列腺癌细胞系中，miR-7和miR-331-3p直接调节EGFR和HER2的表达，从而减少Akt活性，调节肿瘤细胞扩散、侵袭、血管生成及凋亡耐受。在MCF-7和MDA-MB-231乳腺癌细胞中，用Real-timePCR和免疫印迹法检测miR-17-5p和HBP1的表达水平，结果显示，在高侵袭度性的MDA-MB-231乳腺癌细胞中miR-17-5p高表达，而在低侵袭度性的MCF-7乳腺癌细胞中miR-17-5p并不高表达。在MCF-7乳腺癌细胞中miR-17-5p过表达后可以作用于HBP1/beta-catenin通路，使MCF-7细胞具有侵袭和迁移的能力。在体外实验中，下调内源性miR-17-5p可以抑制MDA-MB-231细胞侵袭和迁移。从而表明miR-17-5p通过抑制HBP1和Wnt/beta-catenin的后续激活，在乳腺癌细胞的侵袭和迁移中起到了重要作用。

上皮细胞间质转化被认为是在肿瘤侵袭和转移的关键步骤之一，而许多miRNAs也参与这个过程。一些转录因子，如Slug、Snail、Twist以及ZEB1，被认为在肿瘤转移中起决定性作用。在正常情况下，miR-200可以抑制ZEB1和ZEB2的表达；而当转录因子ZEB1和ZEB2被外界信号如TGF-激活后，则可以反过来抑制miR-200，从而促进上皮细胞间质转化、入侵以及可能会发生肿瘤转移。还有文章显示，miR-205也可以通过作用于ZEB1和ZEB2来调节上皮细胞间质转化。这些发现开辟了了解miRNAs在肿瘤侵袭和转移中作用的新途径。

miRNAs调节辐射诱导致癌作用

miRNAs在辐射诱导致癌过程中，也起到重要作用。Liu等发现，在辐射诱导胸腺淋巴瘤的BALB/c小鼠中，抑癌基因Big-h3表达下调以及miR-21的表达上调，而进一步研究显示，miR-21可以直接作用于抑癌基因Big-h3，从而参与辐射诱导的致癌作用。Liu等还发现，敲除TLR4基因的小鼠中，IL-6和miR-21表达下调，从而引起辐射诱导胸腺淋巴瘤的发生率降低。

miRNAs在肿瘤诊治中的作用

1miRNAs与肿瘤诊断及预后

miRNAs相对稳定并耐核糖核酸酶降解，还可从石蜡包埋的组织中分离出来。人血清中miRNAs的水平稳定一致，表明血清miRNAs可以作为对各种肿瘤检测的潜在生物标志物。miRNAs表达的结构可以反映肿瘤的起源、阶段等。Abraham等发现在遗传性甲状腺髓样癌和散发性甲状腺髓样癌中miR-183和miR-375过表达，并且miR-183和miR-375的过表达与外侧淋巴结转移、后遗症、远处转移以及死亡率相关。而下调TT细胞株中miR-183的表达则可以引起活细胞计数显著下降以及上调自噬相关蛋白LC3B。miRNAs将成为预测甲状腺髓样癌的重要的生物标志物以及治疗位点。

在非小细胞型肺癌中，miR-126的是一个强大并且独立的负面预后因素，高表达miR-126的肺癌患者5年生存率显著降低。在鳞状细胞型肺癌组织中，miRNAs的表达模式有系统的改变，其中miR-21的高表达与生存时间缩短相关，表明miR-21可能会成为鳞状细胞型肺癌的诊断和预后的分子标记。Hu等应用Northern印迹法以及原位杂交分析了10种miRNA在10种细胞系和158个组织样本中的表达情况，发现miR-126的表达与肿瘤细胞的去分化和淋巴结转移相关，miR-16-2与淋巴结转移相关，而miR-195p则提示食道腺癌患者处于较高的病理病阶段，另外miR-30e和miR-16-2则可以作为食道腺癌患者预后的生物标志物。因此，与恶性表型强烈关联的miRNAs可以用做肿瘤标志物，与未来转移复发相关的miRNAs可以用来作为肿瘤预后标志物，对于人类恶性肿瘤miRNAs的分析研究将对肿瘤诊断和预后起到重要的作用。

2miRNAs与肿瘤的治疗

目前研究结果发现，miRNAs可以调节肿瘤细胞对电离辐射的敏感性。在H1299细胞中过表达miR-9或者let-7g都可以下调NFkappaB1，并且降低线照射后细胞生存率。Josson等发现，过表达miR-521可以抑制DNA修复蛋白表达，显著增强前列腺癌细胞对放疗的敏感性；而抑制miR-521则使前列腺癌细胞对放疗敏感性减弱。在A549肺癌细胞中，转染pre-let7a，可以减少K-Ras表达，并使A549细胞辐射敏感性上升。

Tsang等研究发现，在人肝癌细胞HepG2细胞中，增加P-糖蛋白可以上调miR-16，抑制miR-16的靶基因Bcl-2的表达，从而增加辐射诱导的细胞凋亡。在髓母细胞瘤中，miR-34a可以通过调节MAGE-A和p53，从而使肿瘤组织对辐射敏感。对于前列腺癌细胞研究发现，持续高水平表达的miR-106b可以使辐射诱导的细胞周期阻滞和细胞生长的抑制点失效，从而使得前列腺癌细胞的耐辐射性增强。在前列腺癌细胞中，miR-106b可以抑制辐射诱导的p21激活，从而取消辐射诱导的细胞周期阻滞和细胞生长抑制。Hamano等发现，miR-200c可以通过Akt途径来增加食道癌化疗的抵抗力。miR-21可以诱导Bcl-2上调，从而影响胰腺癌细胞的凋亡、药物抗性、细胞增殖。

在肿瘤治疗中，我们可以使用miRNAmimics或抑制剂来过表达或者抑制miRNAs。使用修饰的反义核苷酸，可以人工调节miRNAs的表达，从而控制肿瘤细胞的生长。相反，诱导或过表达肿瘤抑制miRNAs，则可以用来治疗具体类型的肿瘤。就目前而言，有关miRNAs的研究还面临着许多问题，miRNAs具体的调控因素以及不同种类、不同阶段的肿瘤中miRNAs的表达等还需要进一步深入研究。相信随着对miRNAs在肿瘤中作用研究的深入，miRNAs在不久的将来一定会作为一种新的肿瘤治疗工具，为肿瘤的诊治开辟新的途径。