miRNA与肿瘤的研究进展

张 义，李 龙

(长江大学医学院，湖北荆州434020)

岳 信，田 夫

(长江大学临床医学院 荆州市第一人民医院胃肠外科，湖北荆州434000)

miRNA也即是微小RNA，大多存在于真核生物中，长度多为22-25［1］个核苷酸序列。因miRNA在肿瘤的发生、发展中表达紊乱而被广泛关注。近十几年来，肿瘤死亡率在我国不断上升，进入21世纪因肿瘤而死亡人数已达150万。随着研究的深入，miRNA与肿瘤的关系越来越紧密，miRNA对肿瘤的早诊、治疗、耐药、预后等起着重要作用［2］。

1 miRNA的发现及其生物合成

1.1 miRNA的发现

miRNA是一类非编码的单链小RNA分子，呈高度保守性，时序表达的特异性，以及组织表达的特异性。最早发现的miRNA是miR-Lin4，是在研究秀丽隐杆线虫发育存在缺陷时意外发现的［3］。之后专家学者开始了对miRNA的更进一步探索，至今已经有1000种左右的miRNA陆续被发现。

1.2 miRNA合成参与的酶

miRNA在真核生物体内的合成是一个复杂的过程，需要多种酶的参与。第一个重要的酶是聚合酶III，它作用于编码miRNA的基因转录生成初始miRNA，初始RNA长度几百至几千不等;第二个重要的酶是Drosha，它将初级miRNA切割成pre-miRNA，其具有发卡结构，长度约为70个核苷酸序列。此前的生化反应均在细胞核内进行，生成的pre-miRNA通过胞核转运至胞浆;第三个重要的酶是Dicer，它可以把pre-miRNA切割成为双链miRNA［4］;第四个重要的酶是解旋酶，它作用于双链miRNA，miRNA与其互补链分离形成miRNA，其长度不发生变化。miRNA与效应复合物结合，可以作用于特定靶点mRNA，抑制其表达［5-6］。miRNA互补链因热力学特异性不能与效应复合物结合无生物活性最后被降解［7-8］。

2 miRNA的基因结构、生物特性及其作用机制

2.1 miRNA是指长度约20nt的非编码内源性单链RNA分子

在大多数哺乳动物中，70%以上的miRNA位于已定位的转录RNA:一类位于非编码转录区的内含子，如miR-15a-16-1簇;一类如miR-21簇［9］是定位于转录区的外含子，另外还有一些基因与内含子或外显子重叠。

2.2 miRNA广泛存在于哺乳动物中

miRNA在不同的物种之间具有高度的保守性，同时在相同物种也具有特异性。Neilson等［10］证实同一个体组织的不同阶段miRNA表达水平存在差异性。

2.3 miRNA的作用机理

miRNA主要通过两种作用机制来调控靶mRNA的表达水平。关键因素是miRNA与靶基因集合区域的互补程度。当miRNA与靶基因结合程度高生成miRISC，诱导靶基因的降解;当miRNA与靶基因只有部分互补，靶mRNA不能被降解，但其翻译被抑制。

3 RNA编辑对miRNA的调节

A-to-I编辑是RNA编辑的主要形式。A-to-I主要是由腺苷脱氨酶 (adenosinedeaminases acting on RNA，ADAR)介导的作用于RNA和蛋白质从而改变其编码序列。Pre-miRNA因具有发夹结构从而被ADAR当作靶标。Matthew等［11］通过对99个miRNA转录物进行研究，发现至少6%转录物在同一组织中经历了A-to-I编辑。A-to-I编辑除了通过改变蛋白质编码间接调节转录，而且对转录物可以通过编辑来直接调节。RNA编码不仅能把控miRNA的生物合成而且调控miRNA的多样性及其对靶miRNA结合部位的特异性。Kawahara等［12］证实通过对miR-376的A-to-I编辑，可以介导其作用于不同的靶基因，使其靶点多样性。

4 miRNA表达的变化与肿瘤的关系

研究证明miRNA在正常组织与肿瘤组织中的表达存在差异性［13］。一方面miRNA特异性与抑癌基因转录mRNA结合，抑癌基因的功能受到抑制，导致肿瘤发生，故miRNA起到癌基因的作用;另一方面miRNA特异性与癌基因转录mRNA结合，抑制癌基因的表达使肿瘤的发生得到有效的控制，故miRNA可起到抑癌基因的作用。许多常见的肿瘤 (如肺癌、乳腺癌、鼻咽癌、直肠癌，结肠癌等)存在miRNA的表达异常。

4.1 miRNA与肺癌的关系

曾婷［14］等分析miRNA-34a、c-mycmRNA在56例诊断为原发性非小细胞肺癌 (鳞癌38例，腺癌18例)肺癌组织和癌旁组织的miR-34a的表达量分别为 (1.18±0.25)、(1.67±0.31)。肺癌组织和癌旁组织的c-myc mRNA表达量分别是 (0.39±0.12)、(0.16±0.09)。可见非小细胞肺癌组织miR-34a的相对表达量低于癌旁组织，而c-myc mRNA显示则相反，差异具有统计学意义 (P＜0.05)，miR34-a与cmyc mRNA表达呈负相关关系。随着miRNA34-a表达量的增加c-myc mRNA表达水平下降 (r=-0.80，P＜0.05)。本次研究说明一是癌组织miR-34a的表达水平低于癌旁组织，二是癌组织c-myc mRNA水平高于癌旁组织;两者之间的关系正好相反，可能证实了miR-34a的靶向基因是c-myc mRNA。

4.2 miRNA与乳腺癌的关系

黄秀芳等［15］对8例乳腺癌组织标本进行研究，病理诊断都是乳腺浸润性导管癌，将癌组织与癌旁组织关于miRNA表达差异进行对比。将组织通过Trizol进行RNA抽提，采用miRNA芯片杂交，及实时定量RT-PCR。通过两种实验，将癌组织与癌旁组织进行对比均发现:有miR-365等9个表达上调，有miR-31等7个表达下调。上诉实验说明此16种miRNA的表达水平的异常与乳腺癌发生密切相关。

4.3 miRNA与鼻咽癌的关系

H-C chen［16］等采集13份NPC活检组织以及9份正常鼻咽组织，行基因芯片技术进行分析共有35个miRNA表达水平异常。miR-155等表达水平上调，miR-145等表达水平下调。Li等［17］将采集8个鼻咽癌组织和4个正常鼻咽组织进行对比分析研究，发现在鼻咽癌组织中miR-18a过表达，33个miRNA表达下调，如:miR-34b、miR-34c、miR-10b等。可见miRNA与鼻咽癌的关系密切。

4.4 miRNA与食管癌的关系

Mathe［18］等对收集的170例食管癌组织进行病理分析:腺癌有70例，其他100例为鳞状细胞癌。提取总RNA，进一步分离提纯miRNA，行芯片分析。均与各自癌旁正常组织做对照，食管鳞癌中，miR-21、miR-194表达水平显著上调;食管腺癌中，miR-21表达水平明显上调。设计miR-194引物，行qRT-PCR，将食管鳞癌与腺癌两种miRNA表达水平作比较。miR-194在鳞癌中均比腺癌表达量高，其表达量前后两种病理分型之比为4.59。此上研究说明食管癌的发生与miRNA有一定关联。

4.5 miRNA与结肠癌的关系

于振涛［19］等对15例结肠癌研究，依据 Trizol提取总RNA。首先采用随机选取了部分miRNA进行RT-PCR，扩增循环分别是40个和28个，PCR产物进行电泳后EB染色，紫外下观察并拍照得出40个循环时正常组织和结肠癌组织中各个miRNA的PCR均达到平台期。然后用同样的实验方法探知在远端正常结肠组织和结肠癌组织中表达的miRNA共有132种。此外miR-20与miR-141呈上升趋势，miR-145和miR-195呈下降趋势。采用成熟miRNA定量PCR得出结肠癌组织中的量与远端正常结肠种的量之比大于1.5的miRNA有48种。此上研究证明结肠癌的发生与miRNA的表达异常有重要联系。

5 miRNA关于对肿瘤的治疗

miRNA特异性与癌基因靶点结合，可以抑制癌基因的表达水平，进一步起到抑制肿瘤的生长。目前基因治疗还没有研究非常成功，但随着miRNA的研究深入，可能为基因治疗取得突破性进展。Liu等［20］发现，小牛血清培养Y-90、A549、SPC-A1肺癌细胞株，将各细胞株转染表达miR-126病毒，使miR-126在细胞株内过表达。miR-126通过靶向VEGF使各细胞株增殖分裂受抑制，镜检显示均停留在G1期。将裸鼠接种A549癌细胞株，使miR-126过表达，体重较未转染细胞株裸鼠下降22.4%。

随着对miRNA研究的不断深入，在肿瘤与miRNA的相关进展已取得丰硕的成果。miRNA的表达特异性为肿瘤的诊断及预后的评估提供了一个新的研究方向。目前对于miRNA在肿瘤方面的进展仅仅停留在研究发现其表达水平的异常，而关于miRNA的表达调控，它与转录靶mRNA及其作用靶点的特异性对应关系上尚未取得突破，随着科学的进步，人们将对其进行不断的挖掘和探索，以肿瘤相关的miRNA为靶点的生物靶向治疗会成为肿瘤治疗的新热点。miRNA研究具有广阔的前景及应用价值，它必将成为肿瘤诊疗的一把新的利器。

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