microRNA和泌尿系常见肿瘤的探析

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(1. 南华大学附属第二医院泌尿外科,湖南 衡阳 421001; 2.南华大学医学院组织学与胚胎学教研室)

·文献综述·

microRNA和泌尿系常见肿瘤的探析

杨乾1，罗红梅2，汪翼1*

(1. 南华大学附属第二医院泌尿外科,湖南 衡阳 421001; 2.南华大学医学院组织学与胚胎学教研室)

microRNA，被称作微小的RNA，于1993年被发现，为真核细胞中所固有的，长度为18～25 nt。microRNA通过碱基配作用于靶基因，抑制靶基因的翻译或降解，从而发挥对靶基因的调控作用。也可以通过抑制下游靶基因的表达发挥其生物学功能。miRNA可以调控肿瘤细胞的增殖、凋亡，参与细胞的自我更新和分化的过程，起抑癌基因或癌基因样作用。本文就miRNAs的生物学特性、功能特性及其与泌尿系肿瘤的关系等做一简要综述。

microRNA； 生物学特性； 功能特性； 泌尿系肿瘤

1 miRNAs的生物学特性

miRNAs是一类非编码的RNAs，在人体功能的许多特征中发挥了重要作用，包括细胞的许多关键过程，如细胞增殖、凋亡和分化等[1]。miRNAs(18～25核苷酸)可以绑定目标基因序列,并以特异性的方式诱使其转录下调。这种结合依赖于“种子序列(可能是miRNA的5′端)”。在每一个miRNA的5′端末端的6～8核苷酸序列是互补于靶mRNA的3′端的非编码区(UTR)的位点(即靶点)，但miRNAs与目标基因之间的作用机理目前仍不太明确。

2 microRNA的生物学功能特性

随着miRNA研究不断深入，部分miRNA功能及与肿瘤的关系已得到证明，但大部分miRNA的生物学特性还需进一步研究。研究表明，miRNA的功能与肿瘤细胞增殖和凋亡、肿瘤细胞的侵袭和转移密切相关，可作为一种抑癌基因和原癌基因参与肿瘤的发生发展[2]。

2.1 miRNA作为原癌基因或抑癌基因调控肿瘤

2.1.1 miRNA作为原癌基因调控肿瘤 原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高度保守。相关研究发现，miR-17～92家族具有致癌行为，在肺癌、癌乳腺癌、胰腺癌、结肠癌、B细胞淋巴瘤、视网膜母细胞瘤以及胶质母细胞瘤等发挥作用[3-7]。研究表明，miR-21通过抑制基因PTEN以及RAS信号的负调控因子(包括Spry1,Spry2 Btg2)表达,促进肿瘤细胞增殖，从而调控肿瘤的进程[8-9]。另有研究发现，miR-155在肿瘤的发生、发展过程中起着重要的调节作用，尤其是适应肿瘤微环境[10]。在鳞状细胞癌和非小细胞肺癌(NSCLC)，miR-155的高表达与患者生存率相关，而其表达上调的机制尚不清楚。Babar等[11]研究表明miR-155的高表达明显降低辐射诱导的细胞死亡，使用反义寡核苷酸抑制miR-155的高表达后，能明显提高肿瘤细胞的放射敏感性。这些研究表明，miR-155不仅影响肿瘤的发生、发展及预后，而且对放射治疗和其他环境的损伤也有影响，如低氧的反应。

2.1.2 miRNA作为抑癌基因调控肿瘤 抑癌基因也称为抗癌基因。正常细胞中存在基因，在被激活情况下它们具有抑制细胞增殖作用。研究发现， let-7在正常肺组织中表达上调，而在肺癌组织和肺癌细胞系中表达下调，与Ras蛋白的表达呈负相关[12]。表明let-7在肺癌的发展中起重要作用，它通过抑制原癌基因RAS而发挥抑癌基因的功能。MiR-34的家族包括miR-34a、miR-34b/c。研究发现，p53的活化可导致miR-34的过表达，进而导致E2F调节细胞凋亡及细胞周期阻滞。近来研究表明，miR-34的表达缺失不影响p53诱导的细胞周期阻滞或凋亡[13]。miR-34家族通过调控靶基因(CDC25A、CDK4、CDK6、c-MYC、MET)的表达来影响细胞周期，又可调控凋亡基因(BCL-2、N-MYC、GMNM、HDACI)来影响细胞凋亡，也可调控c-MYC、HDMX及SIR1的表达来诱导细胞的衰老，还可调控WNT、HMGA2、AXL、SNAIL1的表达来抑制癌细胞的迁移和侵袭，从而影响肿瘤的扩散、转移[13，14-16]。因此，miR-34家族具有强大的多功能调控能力，在生物机理过程中的扮演着重要作用。

3 泌尿系肿瘤中的miRNAs 的表达

3.1与膀胱癌相关的miRNAs 越来越多的数据表明miRNA与人类癌症之间的直接联系，miRNA扮演一个控制致癌作用的角色，通过调节相应的靶基因的表达来控制恶性肿瘤细胞的增殖和凋亡。Xu等[17]应用实时荧光定量PCR对67对膀胱癌组织和10种膀胱癌细胞株进行检测后,发现miR-100下调最明显。miR-100过度表达可以抑制细胞增殖和迁移, 阻滞细胞周期,诱导凋亡，从而抑制膀胱癌的发生。Majid等[18]研究发现miR-23b在膀胱癌中显著下调,促进膀胱癌细胞的迁移和侵袭，miR-23b可诱导阻滞细胞周期G0/G1期，促进细胞凋亡，抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。 Wu等[19]研究发现mir-96表达下调能够抑制膀胱癌细胞系的细胞增殖和促进细胞凋亡，通过real-time PCR和Western blot试验，发现CDKN1A为mir-96潜在的靶基因。

mir-96和mir-182、mir-183，属于mir-183族[20]，共享相同的转录起始点。相关研究显示，mir-96在非小细胞肺癌、食道癌、乳腺癌、肝癌和前列腺癌中，分别通过抑制FOXO3、RECK、FOXO3a 和FOXO1的表达来发挥一个致癌的作用[21-25]。另一方面，也有相关研究表明，mir-96在一些癌症中起抑制肿瘤作用。例如，mir-96在胰腺癌细胞中通过合成的miRNA前体直接把GTP酶KRAS致癌基因作为目标，抑制蛋白激酶信号，引发细胞凋亡[26-27]。Liu等[28]研究发现上调mir-96可能增强BC(膀胱癌)细胞的细胞增殖、抑制BC(膀胱癌)细胞的凋亡，这表明mir-96可能有致癌作用。

3.2与前列腺癌相关的miRNAs 研究表明在前列腺癌中MicroRNA-497表达下调，功能像肿瘤抑制因子，mirna-497在人子宫颈癌传代细胞中抑制ERK信号通路的3个蛋白成员水平RAF1, MEK1 和ERK1，另有研究表明，在结肠癌和宫颈癌中Mir-497还针对胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)[29-31]。 caspase-3是半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶家族中的一员，在细胞凋亡阶段起着重要作用，在LNCaP(前列腺淋巴结癌)和PC-3(前列腺癌)细胞系中caspase-3/7蛋白活性增加，表明mir - 497在前列腺癌中诱导细胞凋亡和抑制细胞生长并引起细胞周期G0 / G1期的阻滞[32]。另有研究表明在前列腺癌中miR-145表达下调，作为一种肿瘤抑制基因，起调节作用，防止肿瘤细胞的侵袭和转移，在细胞周期阻滞和凋亡方面，抑制细胞生长，促进mir - 145沉默各种靶基因，相关研究表明，在前列腺癌的发生与发展中，MiR-145可直接通过对SENP1信使RNA的3-UTR端，抑制SENP1表达，从而抑制细胞增殖，表明miR-145在抑制前列腺癌的发生上发挥了重要的作用[33]。Tong 等[34]研究发现MIR-181在前列腺癌细胞上表达上调，过度表达促进前列腺淋巴结癌细胞增殖，此外，MIR-181过度表达通过调节DAX-1促进前列腺淋巴结癌在裸鼠肿瘤的生长。

3.3与肾细胞癌相关的miRNAs 相关研究表明在肾细胞癌中，miRNAs表达上调的有miR-210、-155、-21、-142-3p、-185、-34和-224，而miR-149、-200c和-141表达下调。CUI等[35]应用实时荧光定量PCR对40对肾细胞癌和癌旁组织进行检测后，发现与癌旁组织相比，mir-99a在肾细胞癌中表达水平显著降低，此外，mir-99a低表达与肾细胞癌患者的预后不良有关。近来研究证明mir-1285是肿瘤抑制因子，在肾细胞癌中，mir-1285能显著抑制肿瘤细胞增殖，侵袭和转移，Hikada等[36]研究表明TGM2是mir-1285靶基因之一，许多肿瘤TGM2的高表达可能与上皮细胞间质细胞转变(EMT)，耐药，转移有关。Teixeira等[37]研究表明，mir-221的表达水平与患者的总体生存率有关，mir-221的过度表达可导致肿瘤转移和患者总体生存率显著降低，mir-221可作为肾癌进展的潜在生物标志物。

4 miRNA的展望

由于miRNAs在肿瘤细胞分化、增殖、细胞凋亡及肿瘤浸润和转移中发挥重要作用，使人们在治疗恶性肿瘤方面看到了希望。目前对miRNAs的研究已取得较大进展，获得不错的成果，它将成为肿瘤诊断及治疗的一个新起点，备受广大科研学者关注。未来miRNAs的研究主要表现在以下几个方面：①目前主要局限于基础医学研究方面，如何指导临床诊断和治疗，需要一个大的飞跃。②如何利用miRNAs的特性找出生物标记物？在许多肿瘤中，有相应的癌前病变，如膀胱黏膜白斑与膀胱癌，barrett食管与食管癌，慢性迁延性肝炎与肝癌等。如果能寻找出合适的生物标记物用于癌前病变的诊断。将有利于肿瘤的早期诊断和治疗，防止癌前病变进一步发展为恶性肿瘤的可能。③开发miRNAs的基因治疗药物。开发高效药物及便捷的给药途径，是广大科研工作者面临的难题。如果能从以上几个方面去研究，将为肿瘤的诊断和治疗提供一个全新的更有效的手段和策略。

[1] Bartel DP. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function[J]. Cell, 2004,116(2):281-297.

[2] Lu J,Getz q Miska EA,Alvarez-Saavedra E,et al.MicroRNA expression profiles classify human cancers[J].Nature,2005，35(7043):834-838.

[3] Conkrite K, Sundby M, Mukai S, et al. miR-17～92 cooperates with RB pathway mutations to promote retinoblastoma[J]. Genes Dev, 2011,25(16):1734-1745.

[4] Ernst A, Campos B, Meier J, et al. De-repression of CTGF via the miR-17-92 cluster upon differentiation of human glioblastoma spheroid cultures[J]. Oncogene, 2010,29(23):3411-3422.

[5] Hayashita Y, Osada H, Tatematsu Y, et al. A polycistronic microRNA cluster, miR-17-92, is overexpressed in human lung cancers and enhances cell proliferation[J]. Cancer Res, 2005,65(21):9628-9632.

[6] Kim K, Chadalapaka G, Lee SO, et al. Identification of oncogenic microRNA-17-92/ZBTB4/specificity protein axis in breast cancer[J]. Oncogene, 2012,31(8):1034-1044.

[7] Yu J, Ohuchida K, Mizumoto K, et al. MicroRNA miR-17-5p is overexpressed in pancreatic cancer, associated with a poor prognosis, and involved in cancer cell proliferation and invasion[J]. Cancer Biol Ther, 2010,10(8):748-757.

[8] Hatley ME, Patrick DM, Garcia MR, et al. Modulation of K-Ras-dependent lung tumorigenesis by MicroRNA-21[J]. Cancer Cell, 2010,18(3):282-293.

[9] Zhang JG, Wang JJ, Zhao F, et al. MicroRNA-21 (miR-21) represses tumor suppressor PTEN and promotes growth and invasion in non-small cell lung cancer (NSCLC)[J]. Clin Chim Acta, 2010,411(11-12):846-852.

[10] Volinia S, Calin GA, Liu CG, et al. A microRNA expression signature of human solid tumors defines cancer gene targets[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2006,103(7):2257-2261.

[11] Babar IA, Czochor J, Steinmetz A, et al. Inhibition of hypoxia-induced miR-155 radiosensitizes hypoxic lung cancer cells[J]. Cancer Biol Ther, 2011,12(10):908-914.

[12] Johnson SM, Grosshans H, Shingara J, et al. RAS is regulated by the let-7 microRNA family[J]. Cell, 2005,120(5):635-647.

[13] Kim NH, Kim HS, Li XY, et al. A p53/miRNA-34 axis regulates Snail1-dependent cancer cell epithelial-mesenchymal transition[J]. J Cell Biol, 2011,195(3):417-433.

[14] Lize M, Klimke A, Dobbelstein M. MicroRNA-449 in cell fate determination[J]. Cell Cycle, 2011,10(17):2874-2882.

[15] Mudduluru G, Ceppi P, Kumarswamy R, et al. Regulation of Axl receptor tyrosine kinase expression by miR-34a and miR-199a/b in solid cancer[J]. Oncogene, 2011,30(25):2888-2899.

[16] Muth M, Hussein K, Jacobi C, et al. Hypoxia-induced down-regulation of microRNA-449a/b impairs control over targeted SERPINE1 (PAI-1) mRNA - a mechanism involved in SERPINE1 (PAI-1) overexpression[J]. J Transl Med, 2011,9:24.

[17] Xu C,Zeng Q, Xu W, et al. miRNA-100 inhibits human bladder urothelial carcinogenesis by directly targeting mTOR[J]. Mol Cancer Ther,2013,12(2):207-219.

[18] Majid S,Dar AA， Saini S, et al. MicroRNA-23b functions as a tumor suppressor by regulating Zebl in bladder cancer[J]. Plos One,2013,8(7) : e67686.

[19] Wu Z, Liu K, Wang Y, et al. Upregulation of microRNA6 and its oncogenic functions by targeting CDKN1A in bladder cancer[J]. Cancer Cell Int, 2015, 15(1): 107.

[20] Jensen KP, Covault J, Conner TS, et al. A common polymorphism in serotonin receptor 1B mRNA moderates regulation by miR-96 and associates with aggressive human behaviors[J]. Mol Psychiatry, 2009,14(4):381-389.

[21] Li J, Li P, Chen T, et al. Expression of microRNA-96 and its potential functions by targeting FOXO3 in non-small cell lung cancer[J]. Tumour Biol, 2015,36(2):685-692.

[22] Saud SM, Li W, Morris NL, et al. Resveratrol prevents tumorigenesis in mouse model of Kras activated sporadic colorectal cancer by suppressing oncogenic Kras expression[J]. Carcinogenesis, 2014,35(12):2778-2786.

[23] Yu S, Lu Z, Liu C, et al. miRNA-96 suppresses KRAS and functions as a tumor suppressor gene in pancreatic cancer[J]. Cancer Res, 2010,70(14):6015-6025.

[24] Xia H, Chen S, Chen K, et al. MiR-96 promotes proliferation and chemo- or radioresistance by down-regulating RECK in esophageal cancer[J]. Bio Pharm, 2014,68(8):951-958.

[25] Zhang J, Kong X, Li J, et al. miR-96 promotes tumor proliferation and invasion by targeting RECK in breast cancer[J]. Oncol Rep, 2014,31(3):1357-1363.

[26] Feng J, Yu J, Pan X, et al. HERG1 functions as an oncogene in pancreatic cancer and is downregulated by miR-96[J]. Oncotarget, 2014,5(14):5832-5844..

[27] Guo H, Li Q, Li W, et al. MiR-96 downregulates RECK to promote growth and motility of non-small cell lung cancer cells[J]. Mol Cell Biochem, 2014,390(1-2):155-160.

[28] Liu Y, Han Y, Zhang H, et al. Synthetic miRNA-mowers targeting miR-183-96-182 cluster or miR-210 inhibit growth and migration and induce apoptosis in bladder cancer cells[J]. PLoS One, 2012,7(12):e52280.

[29] Watahiki A, Wang Y, Morris J, et al. MicroRNAs associated with metastatic prostate cancer[J]. PLoS One, 2011,6(9):e24950.

[30] Zheng D, Radziszewska A, Woo P. MicroRNA 497 modulates interleukin 1 signalling via the MAPK/ERK pathway[J]. FEBS Lett, 2012,586(23):4165-4172.

[31] Luo M, Shen D, Zhou X, et al. MicroRNA-497 is a potential prognostic marker in human cervical cancer and functions as a tumor suppressor by targeting the insulin-like growth factor 1 receptor[J]. Surgery, 2013,153(6):836-847.

[32] Wang L, Li B, Li L, et al. MicroRNA-497 suppresses proliferation and induces apoptosis in prostate cancer cells[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2013,14(6):3499-3502.

[33] Wang C, Tao W, Ni S, et al. Tumor-suppressive microRNA-145 induces growth arrest by targeting SENP1 in human prostate cancer cells[J]. Cancer Sci, 2015,106(4):375-382.

[34] Tong SJ, Liu J, Wang X, et al. microRNA-181 promotes prostate cancer cell proliferation by regulating DAX-1 expression[J]. Exp Ther Med, 2014,8(4):1296-1300.

[35] Cui L, Zhou H, Zhao H, et al. MicroRNA-99a induces G1-phase cell cycle arrest and suppresses tumorigenicity in renal cell carcinoma[J]. BMC Cancer, 2012,12:546.

[36] Hidaka H, Seki N, Yoshino H, et al. Tumor suppressive microRNA-1285 regulates novel molecular targets: aberrant expression and functional significance in renal cell carcinoma[J]. Oncotarget, 2012,3(1):44-57.

[37] Teixeira AL, Ferreira M, Silva J, et al. Higher circulating expression levels of miR-221 associated with poor overall survival in renal cell carcinoma patients[J]. Tumour Biol, 2014,35(5):4057-4066.

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2016.01.028

2015-10-11；

2015-12-10

湖南省自然科学基金(13JJ3080).

*通讯作者，E-mail：wangwang0906@163.com.

朱雯霞)