MicroRNA在肿瘤EMT调控中的作用

黄静蔡颖朱丽华卢晓辉夏春磊许涛杨清玲陈昌杰

·综述·

MicroRNA在肿瘤EMT调控中的作用

黄静1蔡颖1朱丽华1卢晓辉1夏春磊2许涛2杨清玲3★陈昌杰3★

MicroRNA（miRNA）是一类长度约19～25个核苷酸的小分子非编码RNA，通过翻译抑制或MRNA降解发挥转录后水平调控基因表达。研究表明，miRNA在上皮细胞-间充质转化（EMT）调控中发挥关键的角色。EMT是上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程，上皮细胞黏附分子如E-钙粘素等表达减少或缺失，细胞失去极性；细胞具有间充质特征，获得了较高的迁移与侵袭能力，间质特征性分子，如Twist、Snail、Slug和Vimentin等表达增高。近年来发现，miRNA参与调控肿瘤细胞发生EMT改变。本文着重对EMT形成过程中miRNA的作用进行扼要综述。此外，回顾分析各种肿瘤中MiRNA的角色，靶向miRNA可能会成为癌症治疗的新型策略。

MiRNA；EMT；肿瘤

MicroRNA（miRNA）是由基因组DNA编码的一类非编码RNA，在RNA聚合酶Ⅱ的作用下转录生成初始的miRNA，即pri-miRNA。pri-miRNA含有一个或多个茎环结构，其在RNA聚合酶Ⅲ的切割下产生60～110个核苷酸的miRNA前体（pre-miRNA）。Pre-miRNA通过输出因子exportin-5转运至胞浆，进而在RNA聚合酶III-Dicer的切割下产生长约22nt的成熟miRNA。成熟的miRNA与RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）复合物结合，发挥其转录后基因调控作用。

上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是一种能使细胞或细胞基质间失去紧密连接同时出现伪足获得迁移能力，向间质型细胞发展的过程［1］。这一概念是1982年Greenberg和Hay首次提出，他们发现晶状体上皮细胞在胶原凝胶中可以形成伪足，转变成间质细胞样形态。

1 MiRNA在生殖系统肿瘤EMT中的作用

1．1MiRNA在乳腺上皮细胞EMT中的作用

目前在全世界范围内乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，每年全球诊出约120万例。MiRNA作为一类非编码，单链RNA，最早在线虫中发现，现已发现miRNA广泛存在于哺乳动物、线虫、果蝇和植物中。Arora等［2］新近发现miRNA-506与乳腺癌病人存活相关。在MDA-MB-231人乳腺癌细胞系中miR-506抑制间质基因的表达，如波形蛋白（vimentin）、snail2和CD151。而且，核因子NF-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通过上调miR-506启动子区域从而抑制转录。MiR-506的过表达可以抑制转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）诱导的EMT并且抑制MDA-MB-231的粘附、侵袭、迁移。Chen等［3］发现miRNA-200c在乳腺癌的EMT和转移中发挥着重要的作用，miRNA-200c缺失与乳腺癌耐阿霉素相关。此外，在阿霉素耐药的乳腺癌细胞中，miRNA-200c缺失与E-钙粘素、PTEN的降低和提高与ZEB1和Akt磷酸化水平相关。通过实验证实miRNA-200c可以提高细胞对阿霉素的敏感性，下调ZEB1，上调E-钙粘素和PTEN的水平，并且使Akt信号通路失活。转染E-钙粘素的小干扰RNA，miRNA-200c相关的Akt信号和PTEN的调控受到抑制。最近研究证实Akt信号通路涉及到乳腺癌耐阿霉素通过蛋白激酶抑制剂以及Akt信号抑制剂和部分修复阿霉素耐药MCF-7细胞株对阿霉素的敏感性。乳腺癌作为一种激素依赖性肿瘤，Guttilla等［4］通过实验阐明miR-200c通过作用于雌激素受体α（ERα）抑制乳腺癌EMT的发生。因此，miRNA可能参与调控乳腺癌EMT的形成。

1．2MiRNA在卵巢上皮细胞EMT中的作用

卵巢癌在当今女性肿瘤中排名第七位，世界范围内发病率为6．3／10万。肿瘤在侵袭过程中多有相似点，即上皮-间质转化过程。Park等［14］通过一系列实验证实miR-200直接通过作用于E-钙粘素转录抑制因子ZEB1和ZEB2的mRNA从而抑制卵巢癌的侵袭转移。Dahl等［15］证实过表达miR-125b可以诱导高侵袭的卵巢癌由间质表型向上皮表型转变。因此可以得出结论miR-125b在卵巢癌中扮演抑癌基因的角色发挥作用。Shahab等［16］分别转染miR-7和miR-128，结果发现miR-7在卵巢癌侵袭转移中发挥作用，而miR-128通过影响细胞周期来发挥调控卵巢癌的作用。由此可见，miRNA参与卵巢癌的侵袭转移的改变，在临床上我们可以利用这一特点，针对miRNA的下游靶点，这为临床上治疗卵巢癌提供了新的方向。

2 MiRNA在消化道肿瘤EMT中的作用

2．1MiRNA在结直肠上皮细胞EMT中的作用

炎症性肠病，由克罗恩病和溃疡性结肠炎组成，是一种慢性、炎症性胃肠道紊乱。有研究报道肠上皮细胞与炎症性肠病的发病机理密切相关。MiRNA作为转录后基因调节因子，参与调节多种生物学过程，包括胚胎发育，细胞分化，凋亡和增殖等。Chen等［5］通过一系列研究证实炎症性肠病中E-钙粘素和cyclin D1的基因表达降低与miR-200b呈正相关。另外，上调转化生长因子-β1（TGF-β1）与miR-200b呈负相关。Chen等首先用TGF-β1诱导肠上皮细胞发生EMT改变。在肠上皮细胞中转染miR-200b类似物使其过表达，结果发现EMT受到抑制并伴有波形蛋白（vimentin）的降低和E-钙粘素的升高。而且证实miR-200b增强E-钙粘素的表达通过靶向作用于ZEB1，ZEB1能够编码E-钙粘素转录抑制因子。SMAD2作为miRNA-200b的靶基因通过结合它的3′非翻译区，miRNA-200b能够抑制SMAD2的蛋白表达。当SMAD2降低时，波形蛋白的表达也降低。波形蛋白（vimentin）又称波形纤维蛋白，主要在间质细胞中表达。大量实验证实上皮源性肿瘤均出现波形蛋白的表达异常，波形蛋白与肿瘤的粘附、迁移、细胞信号转导有关［6］。因此，波形蛋白是发生EMT改变的标志之一。Kim等［7］通过免疫荧光和western blot等技术证实在人结肠癌细胞HCT116中P53阴性者，与阳性者相比，E-钙粘素表达降低，Snail表达升高；通过构建snail 3′UTR报告基因载体、转染miR-34反义链等技术得到结肠癌细胞HCT116-P53-／-中miRNA-34a通过结合Snail 3′非翻译区发挥抑制Snail蛋白表达的作用，从而抑制结肠癌细胞发生EMT改变，进而抑制肿瘤的侵袭转移。通过上述研究发现，miRNA参与调控消化道肿瘤EMT的形成，通过调控miRNA的表达（如类似物或反义链）可以降低间质表型的表达，同时上皮表型升高。

2．2MiRNA在胰腺上皮细胞EMT中的作用

胰腺癌是恶性程度最高的肿瘤之一，预后差。MiRNA被认为是一种新的与肿瘤发生发展相关的基因，在肿瘤诊断治疗中起着重要的作用。Harazono等［8］证实miR-655在胰腺癌细胞系Panc1中通过靶向作用于ZEB1和TGFBR2从而诱导TGF-β信号通路的失活，从而暗示miR-655在人胰腺恶性肿瘤中可能作为一种预后标志和治疗指标。Hamada等［9］通过实验证实上调miRNA-197会导致胰腺腺管上皮瘤发生EMT改变，并通过结合其靶基因连环蛋白p120实现的。Hamada等［10］利用has-miR-126前体转染人胰腺癌细胞株Panc-1和ASPC-1通过划痕证实转染miR-126后胰腺癌细胞侵袭迁移能力减弱；通过western blot和荧光定量PCR等技术证实转染miR-126后上皮细胞E-钙粘素的表达升高，N-钙粘素的表达降低；通过转染miR-126的靶基因ADAM9（整合素金属蛋白酶9）的小干扰RNA后，划痕实验证实侵袭迁移能力降低，E-钙粘素的表达升高，N-钙粘素的表达降低。因此，miR-126在胰腺癌细胞中通过靶向作用于ADAM9来发挥抑癌基因的功能。近来，胰腺癌成为研究热门，针对胰腺癌的治疗方法亦层出不穷。大量的报道表明一些miRNA可作为胰腺癌治疗以及预后指标，这为我们观察胰腺癌预后提供了便利条件。

3 MiRNA在泌尿系统肿瘤EMT中的作用

肾上皮细胞肿瘤在近十年里呈现上升趋势，与肾上皮细胞相关的肿瘤每年死亡率约达2％［11］。Yamasaki等［12］将miR-138类似物转染到肾上皮细胞肿瘤细胞株A498和786-O中，通过拍照、XTT、伤口愈合试验和人工基底膜试验证实miR-138过表达时细胞的增殖侵袭迁移能力比对照组明显降低。通过分析5株肾上皮瘤细胞株的热力地图，得到转染miR-138后有99种基因表达下调，其中波形蛋白（Vimentin）在5株细胞中均较明显。通过基因水平和蛋白水平证实，转染miR-138后波形蛋白表达降低。分别转染si-Vimentin-1和si-Vimentin-2后通过实验证实细胞的增殖迁移侵袭能力降低，得出结论MiR-138通过结合波形蛋白的3′UTR在肾上皮肿瘤中发挥抑癌作用。因此证实，miR-138在肾上皮细胞肿瘤中可能扮演抑癌基因的角色。Yoshino等［13］证实EMT相关的miRNA-200家族（miR-200a／b／c、miR-141和miR-429）在肾细胞瘤中显著下降并作为抑癌基因发挥作用。通过研究发现miRNA在肾上皮肿瘤EMT的形成中也发挥着一定的作用。

4 讨论及展望

综上所述，在上皮组织来源的器官发生EMT为肿瘤发生的开始。EMT可以通过基质相关因子诱导肿瘤的发生，例如肝细胞生长因子、血小板源性生长因子、转化生长因子-β等和EMT相关转录因子如Snail、Slug和ZEB等共同参与EMT的改变［17］。MiRNA是一类非编码小RNA，近年来发现miRNA参与调控肿瘤细胞的侵袭转移及肿瘤发生的信号通路［18］。MiRNA调控肿瘤EMT改变在多种肿瘤细胞中发生。除了参与调控乳腺癌、胰腺癌等的EMT发生外，还在肺癌［19］、膀胱癌［20］、胃癌［21］、前列腺癌［22］等的EMT中起着调控作用。EMT主要涉及TGF-β／Smad通路、Wnt／β-catenin通路、PI3P／AKT通路、Src通路以及整合素通路。近年来，miRNA调控肿瘤的增殖侵袭能力成为研究的热门，但机制并不明了。MiRNA是否通过调控肿瘤EMT相关信号通路来抑制肿瘤生长有待解决。我们需要更加深入的研究出miRNA调控肿瘤的机制，从而为肿瘤的治疗提供新的希望。

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The role of microRNA in regulation of epithelial-mesenchymal transition in tumorigenesis

HUANG Jing1,CAI Ying1,ZHU Lihua1,LU Xiaohui1,XIA Chunlei2,XU Tao2,YANG Qingling3★,CHEN Changjie3★
(1.Clinical Testing and Diagnosing Experimental Center of Bengbu Medical College,Bengbu,Anhui, China 233000;2.Department of Bioscience Bengbu Medical College,Bengbu,Anhui,China，233000; 3.Department of Biochemistry and Molecular Biology of Bengbu Medical College,Bengbu,Anhui,China，233000)

MicroRNA(miRNA)are kinds of small noncoding RNA molecules with about 19-25 nucleotides which regulate the post-transcriptionally gene expression via translational inhibition or mRNA degradation.Emerging evidence has demonstrated that miRNAs play a pivotal role in regulation of epithelial to mesenchymal transition(EMT).EMT is the biological process that epithelial cells transform to mesenchymal cells through specific procedure.During EMT,epithelial cells lose epithelial characteristics such as loss of E-cadherin,whereas cells gain mesenchymal features including enhance cell migration and invasion,and increase expression of mesenchymal markers such as Twist,Snail,Slug,and Vimentin.Since MiRNAs were critically involved in regulating EMT,this review briefly describes the role of MiRNAs in the processes of EMT.Moreover,here we provide an overview of miRNAs in a variety of human cancers. Furthermore,targeting miRNAs may be a novel strategy for the treatment of human cancers.

MicroRNA;EMT;Tumor

国家自然科学基金（81071848）；安徽省教育厅自然科学研究重点项目（KJ2013A184）；安徽省教育厅自然科学研究重点项目（KJ2010A240）；安徽省自然科学基金（1208085MH166）

1．蚌埠医学院临床检验诊断学实验中心，安徽，蚌埠233000 2．蚌埠医学院生物科学系，安徽，蚌埠233000 3．蚌埠医学院生化与分子生物学教研室，安徽，蚌埠233000

★通讯作者：陈昌杰，E-mail：tochenchangjie＠163．com；杨清玲，E-mail：yqlmimi＠163．com

注：陈昌杰，杨清玲为共同通讯作者