miR- 124在肿瘤研究中的进展

钟阿红，许希中，余进进*，吴亦波

(1.苏州大学 附属第四医院 妇产科； 2.江南大学 附属医院 无锡市第四人民医院 妇产科;3.江南大学 附属医院 无锡市第四人民医院 生殖中心， 江苏 无锡 214062)



短篇综述

miR- 124在肿瘤研究中的进展

钟阿红1，许希中2，余进进1*，吴亦波3*

(1.苏州大学 附属第四医院 妇产科； 2.江南大学 附属医院 无锡市第四人民医院 妇产科;3.江南大学 附属医院 无锡市第四人民医院 生殖中心， 江苏 无锡 214062)

MicroRNA(miRNA)是一类在生物体内广泛表达的非编码小分子RNA，不仅参与调节生物体的生长发育，还与包括肿瘤在内的多种疾病的发生发展密切相关。miR- 124就是其中之一，它是一个高度保守的抑癌miRNA。研究发现miR- 124在多种肿瘤中均表达下调，已被证实在该类肿瘤的发生、发展以及预后中起着重要作用。

microRNA (miRNA)；miR- 124；功能；肿瘤

miRNA是一类由大小约为21～23个核苷酸组成的、高保守、内源性、非编码、单链小分子RNA。1993年人们在秀丽新小杆线虫的研究中首先发现了miRNA的存在，7年后在线虫发育调控研究中发现了第2个miRNA ——let-7，从而展开了对miRNA的研究。迄今，人们已经发现了数以万个miRNA，最新版本的miRBase共收录的miRNAs总数量已突破35 000条，涵盖了218个物种。

1 miRNA 的命名、作用方式及功能

1.1 miRNA 的命名

miRNA的命名一般按照如下规则[1]:1)在命名规则确定之前发现的miRNA，如lin- 4和let- 7，则保留原来名字；2)miRNA的成熟体简写成miR，miRNA的前体则用mir表示，再根据其物种名称(采用3～4个字母的缩写来表示)，以及被发现的先后顺序(阿拉伯数字表示)，例如mmu、 hsa和rno分别代表小鼠、人和大鼠，如hsa-miR- 124和mmu-miR- 124；3)高度同源的miRNA在数字后加上英文小写字母(a, b, c,…)，如hsa-miR- 34a、hsa-miR- 34b 和has-miR- 34c；4)通常一个miRNA的前体长度为70～80 nt，很可能两个臂会都会产生miRNA。以前的做法是：表达水平较低的miRNA后面加上*号，而表达水平较高的miRNA后面不加任何符号，一般认为miRNA*是没有功能的，但是最近有文章报道它其实是有功能的[2]，甚至在某些组织里miRNA*的表达量高于miRNA[3]。现在已经逐渐取消了这种命名方式，如今认为，如果一个miRNA前体的两个臂能够分别加工产生miRNA，则以“- 5p”和“- 3p”分别命名，分别表示从前体的5′端臂和3′端臂加工而来，如hsa-miR- 124-5p和has-miR- 124-3p；5)由不同染色体上的DNA序列转录加工而成的具有相同成熟体序列的miRNA，则在后面加上阿拉伯数字以区别，如hsa-miR- 521-1和hsa-miR- 521-2。

1.2 miRNA的作用方式

miRNA的作用方式可分为3种：第1种以线虫lin-4为代表，作用时与靶基因不完全互补结合，进而抑制翻译过程却不影响mRNA的稳定性，这种miRNA是目前发现最多的种类，多见于动物和人类；第2种以拟南芥miR- 171为代表，作用时与靶基因完全互补结合，其作用形式与siRNA非常相似，最后切割靶mRNA，较多见于植物；第3种以let-7为代表，它具有以上两种作用方式：当它与靶基因完全互补结合时，直接靶向切割靶mRNA，如果蝇和Hela细胞中let-7直接介导RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC)分裂切割靶mRNA；当它与靶基因不完全互补结合时，发挥调控基因表达的作用，如线虫中的let-7与靶mRNA3′端非翻译区不完全配对结合后，抑制调节基因的翻译。

1.3 miRNA的功能

miRNA对靶基因的调节并非是一对一的，一个miRNA可同时作用于多个靶基因，而一个基因也可同时受控于多个miRNA，这些构建成了一个复杂的调控网络。miRNA仅占人类基因总数的2%，却调控着人类基因组中30%以上的基因，是基因调控网络中的核心成分[4]。

miRNA参与调节生物体的细胞的增殖、分化及凋亡等过程，对个体生长发育以及包括肿瘤在内的多种疾病的发生、发展起着重要的调节作用，越来越多的研究表明miRNA几乎参与调控生物体的所有生命活动过程[5-6]。

当今，miRNA已成为癌症研究领域中的热点。自2002年首次报道miRNA与慢性粒细胞性白血病的关系后，miRNA在肺癌、肝癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌等肿瘤中的异常表达也逐渐被人们所发现[7]。随着miRNA调控基因表达的研究的逐步深入，人们发现基因组的不稳定性是肿瘤的常见特征之一，其中约50%的miRNA基因定位于易发生结构改变的染色体区域，而这些区域常与肿瘤相关；而且不同类型肿瘤具有明显不同的miRNA表达谱，并且研究表明miRNA可作为致癌基因或抑癌基因在肿瘤进展中而发挥作用[8]。

2 miR- 124的概述

miR- 124是一个高度保守的miRNA，从低等的秀丽线虫到高等的人类均有表达[9]。目前研究认为，人类miR- 124的3个编码基因分别位于8p23.1、8q12.3和20q13.33,其编码基因的启动子内均含CpG岛，后者如果发生甲基化，可使miR- 124编码基因沉默[10]，使miR- 124的表达异常及使其靶mRNA失效，从而诱发肿瘤的产生及发展。

miR- 124的形成过程首先是核内编码miR- 124的基因在RNA聚合酶II的作用下转录生成初级miR- 124(pri-miR- 124)；随后，pri-miR- 124在经Drosha-DGCR8复合物剪切加工成长约70 nt的带有茎-环结构的miR- 124前体(pre-miR- 124)；接着，pre-miR- 124由核质(细胞质)转运蛋白Exportin-5转运出胞核；然后，经核酸酶Dicer剪切为约21 nt的双链RNA分子；最后在解旋酶作用下，一条链被降解，另一条则成为成熟的miRNA，装配进RISC，与靶基因mRNA结合，从而发挥相关调控作用。

3 miR- 124与肿瘤

3.1 miR- 124与脑肿瘤

miR- 124在分化和成熟的神经元中高表达，但在神经干细胞、神经前体细胞和胶质细胞内表达很低，它是哺乳动物神经系统内表达最多的miRNA，占哺乳动物大脑皮质总miRNA的5%～48%，可见其对神经系统的重要性，因此miR- 124 是一种在神经系统中研究资料较多的miRNA[11-16]。

胶质瘤是成人颅内最常见的原发恶性肿瘤，而髓母细胞瘤是儿童颅内最常见的原发恶性肿瘤[12]。

有报道称应用定量RT-PCR的方法对原发性脑肿瘤组织(包括间变型星形细胞瘤和胶质母细胞瘤)和非肿瘤脑组织(颞叶癫痫患者脑组织)中192个miRNAs表达谱研究发现，miR- 124在多形性胶质母细胞瘤及问变性星形细胞瘤中表达下调[15]。进一步的实验发现，向多形性胶质母细胞瘤内转染了miR- 124后将引起多形性胶质母细胞瘤细胞停滞在细胞周期G1期。该研究表明，可针对miR- 124对多形性胶质母细胞瘤进行靶向治疗。类似的，有研究者运用深度测序技术也得出了与正常脑组织比较，miR- 124在脑胶质瘤组织中表达水平降低的结论[11]。

通过与正常成人小脑组织中的miR- 124浓度相比，科学家发现髓母细胞瘤中的miR- 124浓度明显低下，将miR- 124转染入髓母细胞瘤细胞后发现，可以抑制瘤细胞的生长但不能诱导瘤细胞发生凋亡，说明miR- 124在髓母细胞瘤中发挥着类似抑癌基因的作用[16]。曾有研究报道，上调miR- 124的表达可以抑制髓母细胞瘤细胞的增殖，并且通过体内实验验证了该结论[14]。

3.2 miR- 124与胃癌

尽管医学不断进步，胃癌仍是世界上导致死亡的第2大肿瘤[17]。胃癌严重危害人类健康，深入探讨胃癌的发病机制对人类的健康具有重要作用，然而直到现在科学家们对于其关联的分子机制仍知之甚少。

有研究者曾检测了56例健康志愿者的胃黏膜、45例胃癌患者的癌旁正常黏膜以及28例胃癌组织中miR- 124甲基化的水平，通过比较发现miR- 124甲基化水平在胃癌组织中呈高表达状态，这说明miR- 124编码基因高甲基化导致的基因沉默可能参与了胃癌的形成[18]。曾有研究提示，上调miR- 124除了具有抑制胃癌细胞增殖的作用，还具有能够诱导胃癌细胞凋亡的作用，联合应用5-氟尿嘧啶表现出对胃癌细胞的抑制作用更加明显，这提示了miR- 124可作为胃癌治疗的一个潜在药物靶点[19]。

3.3 miR- 124与乳腺癌

乳腺癌是女性死亡的首要原因，据统计，全球每年约40万死于乳腺癌。在最近的研究中，miRNA在乳腺癌发生、发展中的作用逐渐得到了阐明。

有研究认为miR- 124编码基因启动子内CpG岛甲基化导致的基因沉默可能就是造成miR- 124在强侵袭能力癌细胞中低表达的原因[20]。研究显示miR- 124可以抑制乳腺癌细胞的增殖、侵袭和转移。最近，科学家进一步分析了miR- 124在乳腺癌病理标本表达水平，发现miR- 124表达水平降低，且降低的水平与肿瘤组织的分级相关联[21]。

3.4 miR- 124与宫颈癌

宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤之一，据2000年世界卫生组织统计，全球每年新发病例近50万，居女性恶性肿瘤第2位，在发展中国家，居妇科恶性肿瘤首位，严重威胁着妇女的健康。近年研究表明，miRNA在宫颈上皮细胞癌变过程中发挥重要角色。

某报道称在检测宫颈癌的细胞株中发现miR- 124发生了甲基化，这说明miR- 124编码基因高甲基化导致的基因沉默可能参与了宫颈癌的形成；同时，他们将miR- 124转染入宫颈癌细胞株(Siha和CaSki)中，发现癌细胞株生长受到抑制，并且癌细胞株(Siha)的迁移能力也降低，提示miR- 124的上调可以遏制宫颈癌的进展[22]。

3.5 miR- 124与前列腺癌

在美国，前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤，在男性癌症相关致死性原因中居第2位[23]，因此深入研究miRNA在前列腺癌发生发展中的作用，对男性健康很有意义。

曾有科学家分析了正常前列腺细胞和前列腺癌细胞中miR- 124的表达情况，结果显示前列腺癌细胞中的miR- 124的浓度比正常前列腺细胞低，并且这个结果得到了体外和体内实验的证实，miR- 124可以抑制前列腺癌细胞的增殖，这提示了miR- 124的下调可能与前列腺癌的发生、发展有关[24]。后来的研究也显示miR- 124在前列腺癌细胞中低表达，通过上调miR- 124的表达能抑制前列腺癌细胞的生长。有研究者将miR- 124转染入前列腺癌细胞中显示miR- 124呈低表达水平，为miR- 124发挥抑癌因基因的作用提供了进一步的证据[25]。

4 展望

miR- 124在多种肿瘤组织中表达异常，提示miR- 124与肿瘤发生、发展和转归过程密切相关，提示miR- 124可能会成为肿瘤治疗的一个靶点，开展基于miRNA的分子靶向治疗及个体化治疗方案。随着miRNA被证实可稳定存在于血液、脑脊液、尿液、唾液及其他体液中，并可被检测出来，循环miR- 124可用于作为诊断或/和区分健康和疾病状态的潜在生物标志物。然而，有关miR- 124的研究仍需深入探讨，如：1)对miR- 124靶基因的具体作用机制及其在不同类型的肿瘤的不同阶段所起的作用还缺乏全面的了解；2)miR- 124在生物体的生理和病理状态中是否存在不同的作用机制；3)生物体具有非常复杂的内在机制，miRNA的表达调控并不是孤立存在的，miR- 124在生物体整体分子网络中扮演何种角色。这些都有待于进一步研究。

[1] Lagos-Quintana M, Rauhut R, Lendeckel W,etal. Identification of novel genes coding for small expressed RNAs[J]. Science, 2001,294:853- 858.

[2] Griffiths-Jones S, Hui JH, Marco A,etal. MicroRNA evolution by arm switching[J]. EMBO Rep, 2011,12:172- 177.

[3] Yang JS, Phillips MD, Betel D,etal. Widespread regulatory activity of vertebrate microRNA* species[J]. RNA, 2011,17:312- 326.

[4] He Z, Jiang J, Kokkinaki M,etal. MiRNA- 20 and mirna- 106a regulate spermatogonial stem cell renewal at the post-transcriptional level via targeting STAT3 and Ccnd1[J]. Stem Cells, 2013,31:2205- 2217.

[5] Hayes J, Peruzzi PP, Lawler S. MicroRNAs in cancer: biomarkers, functions and therapy[J]. Trends Mol Med, 2014,20:460- 469.

[6] Wang Z, Yao H, Lin S,etal. Transcriptional and epigenetic regulation of human microRNAs[J]. Cancer Lett, 2013,331:1- 10.

[7] Di Leva G, Garofalo M, Croce CM. MicroRNAs in cancer[J]. Annu Rev Pathol, 2014,9:287- 314.

[8] Vincent K, Pichler M, Lee GW,etal. MicroRNAs, Genomic Instability and Cancer[J]. Int J Mol Sci, 2014,15:14475- 14491.

[9] Meza-Sosa KF, Valle-Garcia D, Pedraza-Alva G,etal. Role of microRNAs in central nervous system development and pathology[J]. J Neurosci Res, 2012,90:1- 12.

[10] Lopez-Serra P, Esteller M. DNA methylation-associated silencing of tumor-suppressor microRNAs in cancer[J]. Oncogene, 2012,31:1609- 1622.

[11] Hua D, Mo F, Ding D,etal. A catalogue of glioblastoma and brain MicroRNAs identified by deep sequencing[J]. OMICS, 2012,16:690- 699.

[12] Swartling FJ, Bolin S, Phillips JJ,etal. Signals that regulate the oncogenic fate of neural stem cells and progenitors[J]. Exp Neurol, 2014,260:56- 68.

[13] Meza-Sosa KF, Pedraza-Alva G, Perez-Martinez L. microRNAs: key triggers of neuronal cell fate[J]. Front Cell Neurosci, 2014,8:175. doi: 10.3389/fncel.2014.00175

[14] Silber J, Hashizume R, Felix T,etal. Expression of miR- 124 inhibits growth of medulloblastoma cells[J]. Neuro Oncol, 2013,15:83- 90.

[15] Silber J, Lim DA, Petritsch C,etal. 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. doi:10.1186/1741- 7015- 6- 14

[16] Pierson J, Hostager B, Fan R,etal. Regulation of cyclin dependent kinase 6 by microRNA 124 in medulloblastoma[J]. J Neurooncol, 2008,90:1- 7.

[17] Tang H, Kong Y, Guo J,etal. Diallyl disulfide suppresses proliferation and induces apoptosis in human gastric cancer through Wnt- 1 signaling pathway by up-regulation of miR- 200b and miR- 22[J]. Cancer Lett, 2013,340:72- 81.

[18] Ando T, Yoshida T, Enomoto S,etal. DNA methylation of microRNA genes in gastric mucosae of gastric cancer patients: its possible involvement in the formation of epigenetic field defect[J]. Int J Cancer, 2009,124:2367- 2374.

[19] Xie L, Zhang Z, Tan Z,etal. MicroRNA- 124 inhibits proliferation and induces apoptosis by directly repressing EZH2 in gastric cancer[J]. Mol Cell Biochem, 2014,392:153- 159.

[20] Lv XB, Jiao Y, Qing Y,etal. miR- 124 suppresses multiple steps of breast cancer metastasis by targeting a cohort of pro-metastatic genesinvitro[J]. Chin J Cancer, 2011,30:821- 830.

[21] Li L, Luo J, Wang B,etal. Microrna- 124 targets flotillin- 1 to regulate proliferation and migration in breast cancer[J]. Mol Cancer, 2013,12:163.

[22] Wilting SM, van Boerdonk RA, Henken FE,etal. Methylation-mediated silencing and tumour suppressive function of hsa-miR- 124 in cervical cancer[J]. Mol Cancer, 2010,9:167.

[23] Siegel R, Ma J, Zou Z,etal. Cancer statistics, 2014[J]. CA Cancer J Clin, 2014,64:9- 29.

[24] Shi XB, Xue L, Ma AH,etal. Tumor suppressive miR- 124 targets androgen receptor and inhibits proliferation of prostate cancer cells[J]. Oncogene, 2013,32:4130- 4138.

[25] Chakravarthi BV, Pathi SS, Goswami MT,etal. The miR- 124-Prolyl Hydroxylase P4HA1-MMP1 axis plays a critical role in prostate cancer progression[J]. Oncotarget, 2014,5:6654- 6669.

名词解释

miRNA的命名

miRNA的命名一般按照如下规则:1)在命名规则确定之前发现的miRNA，如lin- 4和let- 7，则保留原来名字；2)miRNA的成熟体简写成miR，miRNA的前体则用mir表示，再根据其物种名称(采用3～4个字母的缩写来表示)，以及被发现的先后顺序(阿拉伯数字表示)，例如mmu、hsa和rno分别代表小鼠、人和大鼠，如hsa-miR- 124和mmu-miR- 124；3)高度同源的miRNA在数字后加上英文小写字母(a, b, c,…)，如hsa-miR- 34a、hsa-miR- 34b 和has-miR- 34c；4)通常一个miRNA的前体长度大约为70～80nt，很可能两个臂会都会产生miRNA。以前的做法是：表达水平较低的miRNA后面加上*号，而表达水平较高的miRNA后面不加任何符号，一般认为miRNA*是没有功能的，但是最近有文章报道它其实是有功能的，甚至在某些组织里miRNA*的表达量高于miRNA。现在已经逐渐取消了这种命名方式，如今认为，如果一个miRNA前体的两个臂能够分别加工产生miRNA，则以“- 5p”和“- 3p”分别命名，分别表示从前体的5′端臂和3′端臂加工而来，如hsa-miR- 124- 5p和has-miR- 124- 3p；5)由不同染色体上的DNA序列转录加工而成的具有相同成熟体序列的miRNA，则在后面加上阿拉伯数字以区别，如hsa-miR- 521- 1和hsa-miR- 521- 2。

钟阿红

Advance of miR- 124 in neoplasm research

ZHONG A-hong1, XU Xi-zhong2, YU Jin-jin1*, WU Yi-bo3*

(1.Dept. of Obstetrics and Gynecology, the Fourth Affiliated Hospital of Soochow University; 2.Dept. of Obstetrics and Gynecology, the Affiliated Hospital of Jiangnan University; 3.Center of Reproductive Medicine, the Affiliated Hospital of Jiangnan University, Wuxi 214062, China)

MicroRNA(miRNA)is a class of short non-coding RNA molecules，which diversely regulate gene expression in organisms. MiRNAs have been found to perform an essential role not only in various biologic processes, but also in abnormal state including the occurrence and development of neoplasm. miR- 124, which is highly conserved, is down-expressed in various human neoplasm and is closely related to the occurrence, development and prognosis of neoplasm, as the key anti-oncogenic component.

microRNA (miRNA); miR- 124; function; neoplasm

2014- 09- 27

2014- 12- 01

江苏省自然科学基金(BK20140170);无锡市科技计划项目(CSE31N1316)

1001-6325(2015)04-0531-05

R730.231

A

*通信作者(corresponding author)：moliaty@aliyun.com；yujjwx@126.com