microRNA在胶质瘤研究中的进展

包庆泉 邵君飞

microRNA(miRNA)是一类长度为19～25个核苷酸的非编码低分子RNA。尽管直到20世纪90年代初miRNA才被发现并开始陆续报道，但是随着研究的深入，miRNA已被认为在肿瘤的发生发展中扮演着重要的角色。目前已经知道，miRNA主要通过与靶基因mRNA3'－UTR完全或不完全配对，导致靶标mRNA降解或转录后翻译抑制，从而参与个体发育、细胞凋亡、增殖及分化等生理过程。miRNA在表达水平发生变化后将直接影响其下游调控靶基因的表达进而参与肿瘤的发生机制。因此，研究胶质瘤中miRNA的表达情况可以为胶质瘤的诊治提供新的思路。本文主要对胶质瘤中miRNA的最新研究进展做一综述。

一、microRNA与肿瘤

近年来随着分子生物学新技术的不断涌现，人们对miRNA与肿瘤关系的认识也逐渐得以深入。目前关于miRNA在各种肿瘤中的研究均有文献报道。在卵巢癌与 miRNA的研究中，Guan等［1］发现 miR－125b在卵巢癌细胞中表达下调，并且miR－125b能调控原癌基因BCL3的表达。实验中发现，转染了miR－125b的肿瘤细胞的增殖速率明显慢于对照组，肿瘤细胞普遍被抑制于G2期。Guan等因此认为miR－125b在卵巢癌的发生过程中起了重要作用。在结直肠癌的研究中，Koga等［2］发现，相对于正常组织，结直肠癌组织中miR－17－92，miR－21以及miR－135的表达出现明显上调。另外，Liu等［3］在检测了28例食管鳞状细胞癌患者的肿瘤标本的miR－17－92表达特点后也发现，75%的标本中的miR－17－92存在着过表达。上述研究中确定了miR－17－92簇在多个肿瘤组织和细胞系中表达上调，转基因动物实验证实miR－17－92簇具有增加淋巴系统肿瘤发生率的作用，因此miR－17－92簇被视为第一个哺乳动物中的癌miRNA—OncomiR－1。所以miRNA与肿瘤发生的关系可以总结如下:miRNA在表达水平发生变化后将直接影响其下游调控基因的表达进而参与肿瘤的发生机制［4］。

二、microRNA 与胶质瘤

人脑胶质瘤是颅内最常见的原发肿瘤，其中恶性胶质瘤约占60%，即使联合手术、放疗和化疗，恶性胶质瘤的中位生存期也只有诊断后9～12个月。随着分子生物学研究的深入及其在肿瘤研究中的应用，已经证实胶质瘤和其他肿瘤一样，也是由多基因、多步骤发展演变而来，各种致癌因素通过激活一种或多种原癌基因的表达及抑制抑癌基因的表达或导致其突变、缺失从而使肿瘤细胞逃避了正常生长调控机制，出现异常增殖、自主侵袭、血管增生等恶性生物学表型。到目前为止，已经发现很多基因(包括癌基因、抑癌基因等)与胶质瘤的发生和进展有关，但仍没有阐明胶质瘤发生发展的机制［5～7］。因此应用不断创新的生命科学的前沿技术研究胶质瘤发生发展的机制，并进一步探索新的有效治疗方法一直是当今神经外科领域前沿课题。近年来随着miRNA研究的兴起，无疑为胶质瘤的诊治提供了新的思路。成熟的miRNA是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。由于miRNA主要通过与靶基因mRNA3'－UTR完全或不完全配对，导致靶标mRNA降解或转录后翻译抑制，因此一个miRNA可有多个靶点，有研究指出多达30%的基因受到miRNA 的调控［8］。

1．microRNA与胶质瘤的表达:如前所述，microRNA与肿瘤关系密切，那么胶质瘤当然也不例外。Sliber等［9］应用定量RT－PCR的方法对多形性成胶质细胞瘤、间变性星形细胞瘤及无瘤的脑组织细胞的miRNA表达谱进行了研究，发现miR－10b在多形性胶质母细胞瘤及间变性星形细胞瘤中表达明显上调;而miR －7、miR －124、miR －129、miR－137等则在多形性胶质母细胞瘤及间变性星形细胞瘤中表达下调。进一步的实验发现，向多形性胶质母细胞瘤内转染了miR－124或miR－137后将引起多形性胶质母细胞瘤U251和SF6969细胞停止增殖于G1期。Sliber等的研究表明，可针对miR－124或miR－137对多形性胶质母细胞瘤进行靶向治疗。类似的，Liu等［10］运用高通量的微阵列技术对髓母细胞瘤和正常脑组织中的miRNA表达量进行对比研究发现，相对于正常脑组织，miR －17、miR －99a、miR －100、miR －106b在髓母细胞瘤中表达明显上调，而miR－218、miR－29a、miR －29c、miR －128a、miR －127 －3p 则明显下调。Liu等因此指出，鉴于miRNA在髓母细胞瘤和正常脑组织中的表达差异，推测miRNA可能在髓母细胞瘤的肿瘤发生中起重要作用，并且在将来miRNA有望成为髓母细胞瘤治疗的潜在靶点。随着miRNA研究的兴起，目前已有很多种miRNA与胶质瘤研究的文献可供检索。下面笔者将对近年来胶质瘤中研究较热的一些microRNA进行介绍。

2．miR－21:近年来在胶质瘤中研究最火的miRNA当属miR－21。目前已知，miR－21在各项肿瘤中存在过表达，当然胶质瘤也不例外。Shi等人通过反义技术构建了miR－21敲低的胶质瘤细胞模型，成功构建模型后对细胞进行增殖、侵袭和凋亡能力的检测。结果发现，miR－21敲低的U87细胞出现增殖速率减缓、侵袭能力降低和凋亡增加的现象。Shi等人同时还检测了 caspase－3、caspase－8、caspase－9和PTEN的表达。检测结果发现 caspase－3和caspase－9表达明显增加而caspase－8和PTEN无明显变化。Shi等人就此认为，miR－21在胶质瘤细胞中起着抗凋亡的作用，抑制miR－21的表达能激活caspase－3和caspase－9从而诱导胶质瘤细胞凋亡［11］。Shi等人的观点也被Zhou等人的实验结果所证实，他们还大胆地提出miR－21可作为胶质瘤基因治疗的一个靶点［12］。在胶质瘤中，存在着 Spry2介导的Ras/MAPK负反馈通路，该通路对肿瘤细胞侵袭能力的调控起重要作用。该通路一旦受干扰，那么势必将引起肿瘤细胞侵袭能力的增强。Kwak等的实验则就发现了一个能干扰该通路的因素:高表达的miR－21。他们的实验发现:那些WHO分级在Ⅱ到Ⅳ级的胶质瘤组织中Spry2的表达量下降了79．7%，而正常脑组织和WHO分级在Ⅰ级的胶质瘤组织中的Spry2的表达则无明显差异;胶质瘤中Spry2的表达和miR－21的表达呈现负相关的趋势。因此，Kwak等人认为，在高度恶性胶质瘤中高表达的miR－21通过转录后调控下调Spry2的表达这一机制对胶质瘤的恶性进展起着至关重要的作用。他们还认为，Spry2可能有望成为恶性胶质瘤的又一治疗靶点［13］。替莫唑胺TMZ由于其促凋亡作用而被用于胶质瘤的临床治疗。一项胶质瘤化疗药物替莫唑胺TMZ作用与miR－21关系的实验研究表明，在那些miR－21高表达的U87MG细胞中，TMZ的促凋亡作用明显降低。同时那些miR－21高表达的U87MG细胞中存在着Bax和caspase－3的下调及Bcl－2的上调。进一步的研究揭示，正是高表达的miR－21引起了Bax和caspase－3的下调及Bcl－2的上调，从而部分抑制了TMZ的促凋亡作用。该研究也揭示了为什么临床上化疗药物TMZ治疗胶质瘤会引起抵抗［14］。

3．miR－7:已有文献报道表明，miR－7在多形性胶质母细胞瘤及间变性星形细胞瘤中表达下调［9］。关于miR－7在胶质瘤中参与的调节机制研究，下面两篇文献可供参考。目前已发现，在许多肿瘤中存在表皮生长因子(growth factor receptor，EGFR;human epidermal growth factor receptor 2，Her－2)的异常表达，这些受体酪氨酸激酶在肿瘤发生发展过程中起着重要作用。而蛋白激酶B和蛋白激酶Akt，做为上述这些受体酪氨酸激酶的下游调节因子，参与着肿瘤的细胞增殖、侵袭、血管形成、抗凋亡等信号通路。Giles等［15］的实验表明，在胶质母细胞瘤中，miR－7直接负调控EGFR和Her－2的表达，同时发现，miR－7也下调了蛋白激酶Akt活性。因此，miR－7可通过降低蛋白激酶Akt活性最终参与调节胶质母细胞瘤的发生发展的信号通路。Lee等［16］做了类似的研究，他们通过构造过表达和抑制miR－7的U251及U87恶性胶质瘤细胞模型，用western blotting技术检测了相应细胞中EGFR、PI3K、AKT等的含量后发现，过表达miR－7的恶性胶质瘤细胞EGFR、PI3K、AKT的含量较正常表达miR－7的恶性胶质瘤细胞明显下调，而下调miR－7表达的恶性胶质瘤细胞EGFR、PI3K、AKT的含量则正好相反。同时，在相同剂量辐射量下，过表达miR－7的恶性胶质瘤细胞生存曲线明显较其他两者下降。因此，Lee等提出，鉴于miR－7能通过调节EGFR－PI3K－AKT信号通路削弱胶质瘤细胞对辐射的耐受性，miR－7将有望成为胶质瘤的一个有效治疗靶点［16］。

4．miR－128:Zhang等在组织和细胞水平检测了胶质瘤及正常脑组织中miR－128的表达后发现，相对于正常脑组织，胶质瘤组织及细胞中miR－128的表达均出现下调。Zhang等的研究表明，miR－128可通过靶向作用于E2F3a(E2F3a是一种调节细胞周期转录因子)－3'UTR来抑制胶质瘤细胞增殖。此外，他们还发现，E2F3a敲低与miR－128过表达的作用相似，而E2F3a高表达可部分解除miR－128抑制细胞增殖的作用［17］。类似的，Cui等通过高密度miRNA荧光报告分析及Northern blotting分析检测了多形性胶质母细胞瘤(GBM)和正常脑组织中miR－128的表达发现，相对于正常脑组织，在GBM中miR－128的表达明显下调，并且与GBM的WHO分级有关，分级越高的，miR－128的表达下调越明显。Cui等人还对已被生物信息学证实的miR－128的3个靶点ARP5(ANGPTL6)、Bmi－1和E2F－3a在多形性胶质母细胞瘤(GBM)和正常脑组织中的表达差异进行了进一步研究。研究结果显示，相对于正常脑组织，ARP5、Bmi－1和E2F－3a在多形性胶质母细胞瘤(GBM)中无论是mRNA水平还是蛋白质水平都出现了明显的上调。结合ARP5、Bmi－1和E2F－3a三者各自的生理功能和实验结果，Cui等［18］指出，miR－128能通过上调ARP5、Bmi－1和E2F－3a的表达来抑制多形性胶质母细胞瘤(GBM)的增殖。因此，miR－128的作用也相当于抑癌基因。笔者认为，miR－128也将来可能尝试用于胶质瘤的靶向治疗。

5．miR －9:Chao等［19］用实时定量 PCR 的方法检测了正常脑组织和胶质瘤组织及胶质瘤细胞系中miR－9的表达。结果发现，相对于正常脑组织，胶质瘤组织及胶质瘤细胞系中的miR－9的表达明显增加。Kim等则对胶质瘤中的miR－9表达特点做了更为深入的研究，他们通过微阵列技术对胶质母细胞瘤和正常脑组织的miRNA表达谱进行研究，同样发现胶质母细胞瘤中的miR－9表达相对于正常脑组织明显增加。于是通过Kim等通过构建过表达及敲低表达miR－9的模型进行进一步的实验研究，研究发现miR－9能通过下调JAK激酶的表达及抑制STAT3活性来抑制胶质母细胞瘤中间叶细胞的分化。因此，他们认为miR－9是调节神经细胞生长发育及分化的重要分子［20］。

6．miR－451:Godlewski等在一项胶质瘤中葡萄糖含量与miR－451表达关系的研究中发现，在葡萄糖含量高的培养基生长的胶质瘤细胞miR－451表达明显增高，而且肿瘤细胞生长加快;在葡萄糖含量低的培养基生长的胶质瘤细胞miR－451表达降低，同时肿瘤细胞增殖速率减缓，但是肿瘤细胞迁徙能力和生存能力增强。Godlewski等进一步的实验研究发现，胶质瘤细胞中miR－451在高糖培养基和低糖培养基中分别以不同方式调控LKB1/AMPK。正常葡萄糖浓度培养基下，miR－451表达上调，抑制了其靶点CAB39的表达，CAB39表达减少导致LKB1活性降低，进而导致AMPK/MAPK通路受抑制，从而导致胶质瘤细胞极性及迁徙能力下降。此外，AMPK/MAPK通路抑制也导致mTOR活性抑制从而引起胶质瘤细胞增殖增加。相反的，低葡萄糖浓度培养基下，miR－451表达下调，进一步的调节机制也相反，最终导致肿瘤细胞增殖速率减缓，但是肿瘤细胞极性、迁徙能力和生存能力增强。另外，Nan等也对胶质瘤中miR－451的表达情况进行了研究，研究发现miR－451在A172、LN229和U251胶质瘤细胞系中表达均下调。随后他们构建了miR－451高表达的胶质瘤细胞系模型。侵袭实验发现细胞侵袭能力降低;此外，Akt1、CyclinD1、MMP －2、MMP －9和Bcl－2等蛋白表达随着miR－451增加而降低，而P27则随着miR－451增加而升高。基于上述实验，Nan等人提出miR－451可通过调节PI3K/AKT信号通路影响胶质瘤细胞增殖、侵袭和凋亡。他们认为miR－451在胶质瘤中充当着肿瘤抑制因子的角色。

三、展 望

以上各家的研究报道表明，miRNA的表达水平与胶质瘤的发生发展有着密切的联系，了解胶质瘤组织中的miRNA，有利于了解胶质瘤的发病机制，此外也为胶质瘤的治疗提供了新的研究方向。目前已经知道，miRNA主要通过与靶基因mRNA3'－UTR完全或不完全配对，导致靶标mRNA降解或转录后翻译抑制，因此一个miRNA可有多个靶点。正因如此，miRNA的靶点研究鉴定将是一项很艰巨的工程，miRNA的研究仍任重道远。此外，鉴于miRNA存在许多靶点这一现象，能否或者如何通过特异性调控miRNA靶点来达到对miRNA最大限度利用，也将会是今后该研究领域的又一难题。总的来说，miRNA在胶质瘤中乃至肿瘤的研究前景是广阔的，它将会为人类攻克肿瘤这一难题提供新的思路。

1 Guan Y，Yao H，Zheng Z，et al．MiR－125b targets BCL3 and suppresses ovarian cancer proliferation［J］．Int J Cancer，2011，128(10):2274－2283

2 Koga Y，Yasunaga M，Takahashi A，et al．MicroRNA expression pro-filing of exfoliated colonocytes isolated from feces for colorectal cancer screening［J］．Cancer Prev Res(Phila)，2010，3(11):1435 －1442

3 Liu M，Wang Z，Yang S，et al．TNF－alpha is a novel target of miR－19a［J］．Int JOncol，2011，38(4):1013－1022

4 Mayr C，Hemann MT，Bartel DP．Disrupting the pairing between let－7 and Hmga2 enhances oncogenic transformation［J］．Science，2007，315(5818):1576－1579

5 Burgess R，Jenkins R，Zhang Z．Epigenetic changes in gliomas［J］．Cancer Biol Ther，2008，7(9):1326 －1334

6 Sevignani C，Calin GA，Siracusa LD，et al．Mammalian microRNAs:a small world for fine－tuning gene expression［J］．Mamm Genome，2006，17(3):189－202

7 Papagiannakopoulos T，Shapiro A，Kosik KS．MicroRNA－21 targets a network of key tumor－suppressive pathways in glioblastoma cells［J］．Cancer Res，2008，68(19):8164－8172

8 Lewis BP，Burge CB，Bartel DP．Conserved seed pairing，often flanked by adenosines，indicates that thousands of human genes are microRNA targets［J］．Cell，2005，120(1):15 －20

9 Silber J，Lim DA，Petritsch C，et al．miR －124 and miR －137 inhibit proliferation of glioblastoma multiforme cells and induce differentiation of brain tumor stem cells［J］．BMC Med，2008，6:14

10 Liu W，Gong YH，Chao TF，et al．Identification of differentially expressed microRNAs by microarray:a possible role for microRNAs gene in medulloblastomas［J］．Chin Med J(Engl)，2009，122(20):2405－2411

11 Shi L，Cheng Z，Zhang J，et al．The mechanism of apoptosis in human U87 glioma cells induced by miR－21 antisense oligonucleotide［J］．Zhonghua Yi Xue Yi Chuan Xue Za Zhi，2008，25(5):497 －501

12 Zhou X，Zhang J，Jia Q，et al．Reduction of miR －21 induces glioma cell apoptosis via activating caspase 9 and 3［J］．Oncol Rep，2010，24(1):195－201

13 Kwak HJ，Kim YJ，Chun KR，et al．Downregulation of Spry2 by miR－21 triggers malignancy in human gliomas［J］．Oncogene，2011，30(21):2433－2442

14 Shi L，Chen J，Yang J，et al．MiR －21 protected human glioblastoma U87MG cells from chemotherapeutic drug temozolomide induced apoptosis by decreasing Bax/Bcl－2 ratio and caspase－3 activity［J］．Brain Res，2010，1352:255－264

15 Giles KM，Barker A，Zhang PM，et al．MicroRNA regulation of growth factor receptor signaling in human cancer cells［J］．Methods Mol Biol，2011，676:147－163

16 Lee KM，Choi EJ，Kim IA．MicroRNA－7 increases radiosensitivity of human cancer cells with activated EGFR－associated signaling［J］．Radiother Oncol，2011，101(1):171 －176

17 Zhang Y，Chao T，Li R，et al．MicroRNA －128 inhibits glioma cells proliferation by targeting transcription factor E2F3a［J］．J Mol Med(Berl)，2009，87(1):43－51

18 Cui JG，Zhao Y，Sethi P，et al．Micro－RNA －128(miRNA －128)down－regulation in glioblastoma targets ARP5(ANGPTL6)，Bmi－1 and E2F－3a，key regulators of brain cell proliferation［J］．JNeurooncol，2010，98(3):297 －304

19 Chao TF，Zhang Y，Yan XQ，et al．MiR－9 regulates the expression of CBX7 in human glioma［J］．Zhongguo Yi Xue Ke Xue Yuan Xue Bao，2008，30(3):268－274

20 Kim TM，Huang W，Park R，et al．A developmental taxonomy of glioblastoma defined and maintained by MicroRNAs［J］ ．Cancer Res，2011，71(9):3387－3399