微小RNA和肿瘤治疗的研究进展

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 微小 RNA 和肿瘤治疗的研究进展 摘要 微小 RNA（miRNAs）是 一类在转录后阶段调节转录组基因表达 的非编码小分子 RNA。miRNAs 在肿瘤 中的作用是目前的研究热点，研究显示 通过调节肿瘤细胞中特定 miRNAs 的表 达可以影响肿瘤的发展，并且发现 miRNAs 可以在表观遗传方面调控肿瘤 生长，此外许多抗肿瘤药物在作用过程 中也可以影响 miRNAs 的表 _。因此， miRNAs 目前在疾病的诊断及治疗方面 已经得到重视，并且日后可能被广泛运 用于临床实践。 中国论文网 /6/view-12874452.htm 关键词 微小 RNA；恶性肿瘤； 表观遗传；抗肿瘤药物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号 R3 文献标识码 A 文章编号 1673-7210（2017）01（c）- 0027-04 Abstract MiRNAs are kinds of non-coding small RNA， which can regulate gene expression at the stage of post-transcription. At present， the role of miRNAs in tumor is a hot research topic. Studies show that the expression of miRNAs in tumor cells can affect the development of tumor， and it is found that miRNAs can regulate tumor growth at a deeper level of epigenetic aspect. In addition many anticancer drugs in the process also affect the expression of miRNAs. So， miRNAs have received much attention in the diagnosis and treatment of malignant tumor， and may be widely used in clinical practice in the near future. Key words MiRNAs； Malignant tumor； Epigenetics； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 Antitumor drugs 微小 RNA（miRNAs）是在转录 后阶段调节转录组基因表达的一类非编 码小分子 RNA，它广泛存在于动植物 细胞内。目前科学家已在人类基因组中 发现将近 900 条 miRNAs，并且估算约 30%的基因表达和翻译受到 miRNAs 的 调控1。miRNAs 不但可以调控正常细 胞的功能和行为，而且也可以调控肿瘤 细胞的分化、增殖、凋亡、耐药、侵袭 及转移等多种生物学行为2。通过调控 肿瘤中特定 miRNAs 的表达，可在一定 程度上对于疾病的发展和趋势加以改变。 1 上调肿瘤组织中微小 RNA 的 表达水平 通过基因治疗的方法上调某些 miRNAs 在组织中的正常表达以达到抑 制肿瘤的目的。Takaizawa 等3在 let-7 低表达的肺腺癌细胞株 A549 中，通过 表达重组的方法转染 let-7，发现细胞株 细胞集落形成能力在转染 let-7f 和 let-7a -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 后均明显下降。XU 等4发现 p70S6K1 作为 miRNA-145 的靶基因，当它过度 表达 miRNA-145 时，miRNA-145 可与 p70S6K1 的 3UTR 结合，抑制表达，从 而使基因产物（血管内皮生长因子和缺 氧诱导因子 1）生成减少，二者分别抑 制肿瘤血管形成及卵巢癌细胞增殖，从 而达到抑制肿瘤的目的。Kent 等5 研 究发现 RAS 通路的活化可引起细胞中 miR-143/miR-145 表达下调，甚至 miR- 143/miR-145 在 KRAS 突变的胰腺癌细 胞中表达缺失，而恢复或上调该 miRNA 的表达可抑制肿瘤的发生、发 展；因此 MiR-143/ miR-145 在 RAS 致 癌机制中起到抑制作用。Scott 等6利 用表达 miR-125a 或 miR-125b 的逆转录 病毒转染乳腺癌 SKBR3 细胞，发现在 转录和蛋白质水平上成功抑制了 ERBB2 和 ERBB3 表达。 Diederichs 等 7发现 miRNA-205 在乳腺癌组织中的 表达与正常乳腺组织相比明显偏低。此 外，miRNA-205 可通过抑制 HER3 受体， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 从而促使其下游蛋白激酶 B（PKB ）表 达下调；还可以通过抑制 SKBr3 细胞的 增值速度、促进酪氨酸激酶活性等来抑 制 HER-3 功能，促进细胞凋亡。吴晓 峰等8研究高转移潜能人肝癌细胞 HCCLM3 侵袭过程中的趋化因子受体 CCR1 作用时，发现 HCCLM3 的 CCR1 表达可被外源性导入的 miRNAs 有效抑 制，进而降低 HCCLM3 细胞侵袭能力， 但对细胞增殖无明显影响。MiR-100 的 缺失至少通过部分上调 AGO2 基因的表 达来促进前列腺癌细胞的转移能力，这 也说明 miR-100/AGO2 可能在前列腺癌 转移的调节中发挥重要作用，并且是防 治前列腺癌潜在的靶点9。Santos 等 10研究显示， TGF-1 相关的 miR- 143、miR-145、miR-146a 和 miR-199a 可能在前列腺癌转移的发生、发展中起 到关键调节作用，恢复其表达可能是将 来前列腺癌治疗的一个新策略。 2 下调肿瘤组织中微小 RNA 的 表达水平 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 在实体瘤的研究中发现， miRNA-21 全部高表达可以抑制抑癌基 因或其余凋亡相关基因而促使肿瘤的形 成与发展，故可以认为这里的 miRNA- 21 的作用与原癌基因相似。张宝贵等 11将 miRNA-21 inhibitor 转染进入胃 癌细胞株 HEK-293，下调 miRNA-21 的 表达，研究结果发现肿瘤细胞增殖受到 抑制，肿瘤细胞凋亡程序被启动；此外 还可以使肿瘤细胞 G1+S 期的比例增加 从而更有利于放化疗的敏感性，同时使 HEK-293 迁移能力下降，侵袭性下降。 Si 等12在雌性裸鼠的乳腺中注射转染 了与 miRNA-21 互补的寡核苷酸的乳腺 癌细胞 MCF-7 后，经过 28 d，该组裸 鼠所生长出的肿瘤，与对照组相比要小 50%，并且这种方法的肿瘤抑制作用可 以维持 2 周。亦有研究显示 miR-483-3p 明显抑制 PDGFB 表达，直接促使人脐 静脉内皮样细胞的增殖、迁移等恶性行 为下调，并且抑制肿瘤血管生成。另外， miR-483-3p 负调控 PDGFB 后可以下调 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 Akt 蛋白在 PI3K/Akt 信号通路中的磷酸 化，故可以认为 miRNA-483 通过影响 此通路从而调节的肿瘤细胞的浸润和远 处转移13。 3 微小 RNA 的表 观遗传调控的肿瘤治疗策略 在恶性肿瘤的发生、发展过程中， 表观遗传机制的地位举足轻重。有 3 种 主要的表观遗传学改变可以在人类肿瘤 发生中发挥作用：因自身 CpG 岛超甲 基化导致的相关基因沉默、基因组的整 体低甲基化和各种组蛋白修饰所致的 DNA 空间结构改变14 。 miRNAs 在基 因表_所致的表观遗传变化过程中发 挥着较为复杂的作用：一方面，基因 DNA 甲基化及组蛋白修饰可影响 miRNAs 的表达；另一方面，miRNAs 也可促使基因 DNA 甲基化及组蛋白修 饰而影响表观遗传的调控机制。 许多抑癌性 miRNAs 启动子区结 构常可因 DNA 超甲基化而沉默甚至关 闭，从而使该基因转录下调15。DNA 甲基化酶抑制剂以及组蛋白修饰酶抑制 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 剂等是一类基因修饰药物，该类化学药 物可通过下调启动子区 DNA 甲基化或 开放异常的基因结构，使 miRNAs 基因 初级转录本功能恢复，而再次激活初级 转录本经过加工形成成熟的 miRNAs， 重新发挥正常的基因调控作用16。利 用诸如 DNA 甲基化抑制剂和组蛋白去 乙酰化酶（HDAC）抑制剂等染色质修 饰药物来进行表观遗传学治疗已经被认 为在临床治疗肿瘤领域较为有应用前景。 目前，HDAC 抑制剂 SAHA 已被批准 用于表皮性 T 细胞淋巴瘤的临床治疗。 Saito 等17用 HDAC 抑制剂 4-苯基丁 酸和 DNMT 抑制剂 5-氮-2-脱氧胞苷处 理膀胱癌细胞 T24 后，用 miRNAs 基因 芯片技术筛选 miRNAs 的异常表达情况， 发现 miRNAs 上调超过 3 倍的约 5%， 其中以 miR-127 表达上调尤为明显，其 位于 CpG 岛中，它在 DNA 甲基化水平 降低和组蛋白标记活性增加的条件下显 著诱导而至表达明显上调，约 49 倍。 原癌基因 Bcl-6 目前认为是 miR-127 的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 靶基因之一，Bcl-6 作为转录抑制子可 以调控 P53 信号通路的功能。Lujambio 等18利用基因敲除技术成果抑制结肠 癌细胞 HCT116 的 DNMT1 和 DNMT3b 基因，与空白对照对比发现，处于 CpG 岛上的 miR-124a 上调表达明显，miR- 124a 在癌细胞中出现高甲基化，在正常 细胞中则无甲基化，细胞周期依赖性蛋 白激酶 6（CDK6）是其靶基因之一， CDK6 可参与并调节细胞周期的推进及 细胞分化。而 miR-124a 甲基化引起的 基因沉默可以使 CDK6 显著过表达，用 去甲基制剂处理细胞后，miR-124a 明显 上调，CDK6 表达下调，后者参与调节 Rb 抑癌基因的磷酸化过程19。 miRNAs 通过靶向调节 DNA 甲 基化而参与控制 DNA 甲基化。Garzon 等16发现，在急性淋巴细胞白血病细 胞中过度表达 miR-29b 可以在 RNA 及 蛋白水平显著降低 DNA 甲基转移酶 DNMT1、DNMT3a 和 DNMT3b 的表达， 引起细胞全基因的总体低甲基化及 p15- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 INK4b 和 ESR1 再次表达。miRNAs 可 通过调控机制改变细胞 DNA 的甲基化， 也可以作为直接因素参与维持 DNA 甲 基化。Benetti 等20 研究证实小鼠 Dicer 1 缺乏可减少 DNA 甲基化，随后促进 端粒的基因重组进而使端粒的延长。这 些 DNA 甲基化缺陷与 DNMT1、DNMT3a 和 DNMT3b 甲基化 转移酶表达减少相关，而恢复其过度表 达可以使甲基化水平恢复。视网膜母细 胞瘤 2 蛋白（RbI2）与 Dnmts 表达减少 相关，miR-29b 可以沉默 RbI2，从而促 进 Dnmts 的表达恢复，最终控制细胞整 体 DNA 甲基化水平。 miRNAs 也可以改变组蛋白修饰 水平从而调节基因的表观遗传情况。有 研究团队发现，miR-449a 可靶向抑制 HDAC1 表达，前列腺癌组织的肿瘤细 胞中 miR-449a 表达下调可促进 HDAC1 过表达；将 miR-449a 转染前列腺癌细 胞使其过表达，促使细胞周期停滞、衰 老及凋亡21 。多梳抑制复合物通过三 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 甲基组蛋白 H3 赖氨酸 27 介导表观遗传 基因的沉默，特别是肿瘤抑制基因，而 EZH2 是其催化亚基。 EZH2 在几种肿 瘤中过表达，可提高肿瘤的致病性及侵 袭性。MiR-101 在膀胱移形细胞癌中可 直接抑制 EZH2。miR-101 在恶性肿瘤 中的表达往往与 EZH2 表达趋势相反， 与肿瘤细胞高侵袭性具有相关性，上调 miR-101 表达水平可降低肿瘤侵袭性， 而下调 miR-101 表达水平则可增加肿瘤 的侵袭性22 。 4 微小 RNA 与抗肿瘤药物 托瑞米芬是乳腺组织中的雌激素 受体拮抗剂，因而被用于绝经前后雌激 素受体阳性的乳腺癌患者。Miller 等23 研 究发现对内分泌治疗有抵抗性质的 HER 阳性乳腺癌组织中 miR-221/222 异常升 高，过度表达 miR-221/222 可以使 MCF-7 细胞对托瑞米芬产生抵抗性。而 与雌激素受体 （ER ）阳性的乳腺癌 相比，ER 阴性的乳腺癌细胞 miR- 221/222 是上调的，这也说明 miR- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 221/222 是通过调节 ER 的表达来实现 细胞对内分泌治疗的抵抗24。Cittelly 等25也发现 miR-342 的下调与乳腺癌 细胞和组织样本对托瑞米芬抵抗有相关 性，通过恢复 miR-342 可以明显提高托 瑞米芬所引起的乳腺癌细胞凋亡和细胞 生长的抑制。 氟维司群适用于雌激素受体阳性 的抗雌激素受体治疗失败所致的转移性 乳腺癌。Rao 等26 发现乳腺癌细胞中 miR-221/222 过表达导致细胞对于氟维 司群的抵抗，并且促进肿瘤细胞生长和 细胞周期的演进。ER 阳性细胞系中异 常升高的 miR-221/222 可以对抗雌二醇 耗尽和氟维司群所引起的细胞死亡，推 断 -catenin 和 TGF- 信号通路与 miR- 221/222 对于抗氟维司群乳腺癌细胞功 能相关。 长期应用和观察发现非甾体类抗 炎药（NSAIDs）可以明显减少结直肠 癌、乳腺癌等多种肿瘤的发病率和死亡 风险。研究显示，COX-2 的上调使得变 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 异细胞得以长期存活，从而使遗传改变 不断增加，因此增加了肿瘤形成率； COX-2 的过度表达促进肿瘤的发生、发 展，COX-2 抑制剂可抑制肿瘤，COX-2 的表达水平与肿瘤的预后呈相反趋势 27。Li 等28 发现硫化舒林酸（ SS） 可以通过 COX 的抑制活性直接抑制肿 瘤细胞侵袭，硫化舒林酸的抑制活性与 miRNAs 的表达谱的变化相关。以上研 究表明 miRNAs 与 NSAIDs 的抗肿瘤活 性相关。后续的研究进一步表明被 SS 抑制的 miRNAs 启动子区， 115