miRNAs表达在前列腺癌中的研究进展

杨　明，彭　煜，朱文静

(上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院 泌尿科，上海 200437)



miRNAs表达在前列腺癌中的研究进展

杨明，彭煜，朱文静

(上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院 泌尿科，上海 200437)

[摘要]前列腺癌(PCa)是男性泌尿系最常见的恶性肿瘤之一，微小RNA(miRNA)是一类长度约为22个核苷酸，研究发现 miRNA 与 PCa 的发生和发展密切相关，多种miRNA在PCa中表达异常。本文通过近5年miRNA在PCa中的异常表达以及与雄激素相关性进行综述，并阐述miRNA在PCa诊断及疗效判断中的应用前景。

[关键词]微小RNA；前列腺癌；雄激素

[引用本文]杨明，彭煜，朱文静.miRNAs表达在前列腺癌中的研究进展[J].大连医科大学学报，2016,38(3)：302-306.

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是一个多病因且复杂的常见病,是威胁男性健康的常见肿瘤之一，其发病率和死亡率在美国和欧洲国家的男性恶性肿瘤中位居第二位[1-2]。2008年全球PCa新增患病人数98万，新增死亡人数25万人；到2030年全球PCa的患病人数可能新增170万人，新增死亡人数49万人，而且随着人口老年化的进程，这些数字都会逐年增长[3]。PCa在中国发病率也有逐年增加的趋势，其发病率已跃居男性泌尿、生殖系统恶性肿瘤第三位，有统计显示在中国被确诊为PCa的患者中75%已出现远处转移，而25%～50%的患者存活期不超过5年，因此早期诊断和早期治疗是关键[4]。微小RNA(miRNA，microRNA)是小型遗传保守性非编码单链RNAs，miRNA能够通过与靶基因mRNA3′端非翻译区(3′-untranslated region,3′-UTR)碱基完全或不完全互补结合，引起靶基因信使RNA(mRNA)降解或者抑制翻译，从而在细胞基本代谢、分化、增殖、存活、死亡的过程中扮演着基因表达调控因子的角色[5-7]。近年来在前列腺癌的研究过程中，有越来越多的证据表明miRNA在前列腺癌的发生、发展、转移的过程中发挥着重要的作用，为能够找到一个或多个对前列腺癌具有诊断和靶向治疗意义的特异性物质提供可能，显示出了诱人的前景。自2005年Lu等[8]第一次探讨miRNA与PCa发生和转移的分子生物学机制以来,miRNA已成为PCa诊疗基础研究中的热点,并取得许多研究进展,本文现将其综述如下。

1miRNA在PCa中异常表达

1.1PCa发生过程中的miRNA表达

miRNA-126通过调节SOX(Sry-related high mobilit y group box)而诱使癌细胞增殖；miRNA-149促进癌细胞发展和转移[9-10]。Fujii等[11]整合以上信息，通过实时定量聚合酶链式反应(qRT-TPCR)分析PC3中miRNA的表达情况，检测发现miRNA-126、miRNA-149、miRNA-331-3p、miRNA-148a、miRNA-345和 miRNA-30d 表达提高了20～30倍，在随后培养的LNCaP细胞中阻断以上6种miRNA，发现只有阻断miRNA-126、149，SOX2、NANOG和 Oct4表达显著增加，其它都无此效应，从而得出miRNA-126、149在PCa中可能有诱发作用。有研究显示miR-21和 miR-221 在早期 PCa 中也显著增高[12]。Kneitz 等[13]认为miR-221可作为 PCa 预后的独立预测因子。进一步研究发现，miR-221通过STAT1/STAT3介导激活JAK/STAT信号通路，从而调控PCa细胞生长、侵袭和凋亡，并且抑制SOCS3和IRF2 等癌基因的表达。有细胞实验发现miRNA-181的过度表达可以促进LNCaP增殖，另外还发现miRNA-181高表达促使裸鼠种植LNCaP肿瘤细胞增殖，并观察到miRNA-181发挥以上作用是通过调节先天性肾上腺萎缩相关的基因-1(Dosage-sensitive sexreversal，adrenal hypoplasiacongelutal，critical regionon the X chromosome gene-1,DAX-1)的3′-UTR抑制DAX-1在翻译水平的表达来实现的[14]。miRNA-181通过抑制DAX-1翻译水平的表达，而间接激活雄激素受体的转录过程，促进癌细胞的增殖。有报道称在PCa中miRNA-145表达下调，表明miRNA-145可能对PCa具有相关调节作用。He等[15]分别在正常前列腺细胞(RWPE-1)、LNCaP细胞中进行实验,发现在RWPE-1中miR-145通过结合作用在前列腺癌基因表达标记 1(prostate cancer gene expression marker1,PCGEM1)(983-1004 bp)位点发生调节作用；而在LNCaP细胞中，发现PCGEM1的表达和miRNA-145的表达具有负性调节作用。Amir 等[16]发现 miR-125b 在 PCa 中高表达，尤其是在 PCa 转移的患者中，其可能机制是 miR-125b可调控致癌基因 P14(ARF) /Mdm2 信号，通过抑制 P53 凋亡通路刺激PCa 细胞增殖。综上所述，这些miRNA高表达导致 PCa 的发生，通过下调其表达，降低了PCa细胞的增殖。

1.2PCa转移过程中的miRNA表达

相对于正常组织，有些 miRNA的表达水平在肿瘤组织中发生明显下调或缺失。在PCa组织中，致癌基因TPD52的mRNA和蛋白质水平都显著提高[17]。Goto等[18]发现miRNA-224在PCa组织中表达显著下调，而在PCa细胞中恢复miRNA-224的表达后，发现癌细胞的迁徙和侵袭显著下降，并观察到miRNA-224发挥上述作用是通过调节致癌基因TPD52来实现。有研究发现多数PCa患者存在miR-34c表达缺失[19]。表明miR-34c在抑制PCa 的侵袭、迁移以及远处转移中起重要作用。Zhang等[20]认为miRNA-143通过抑制KRAS在PCa的增殖、迁徙、化疗敏感性方面发挥着重要的作用。Fan等[21]在此基础之上进行了体内外的研究发现miRNA发挥这些作用是通过作用于纤连蛋白III型域-3B(Fibronectin type III domain containing 3B，FNDC3B)靶点实现的，FNDC3B具有调节细胞运动性的作用,在体内外阻断miRNA-143的表达，同时发现FNDC3B蛋白质表达增加而FNDC3B的mRNA的表达未见增加。Sun等[22]发现在最初PCa组织中miRNA-23b/-27b比邻近正常的组织升高了2.8倍，却比出现转移的癌组织低了3.2倍，在17例样本中超过15例的最初癌组织中miRNA-23b/-27b的表达低于转移性癌组织。另有体外研究发现，miRNA-23b/-27b具有抑制发生去势抵抗性前列腺癌(Castration resistant prostate cancer CRPC)细胞的迁徙与侵袭和促进癌细胞的凋亡，同时也发现miRNA-23b/-27b对癌细胞的增殖却没有任何的影响作用。并从以上结果推知miRNA-23b/-27b是对癌细胞的转移而不是增殖起抑制作用[23]。在PCa的高级阶段，转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGFβ1的含量异常增高，但是TGFβRI和RII却异常降低，这直接说明TGFβ1不是由经典的TGFβ1信号途径合成，造成的直接后果是接受TGFβ1信号途径刺激合成的miRNA发生紊乱，导致部分抑制PCa转移的miRNA(miRNA143/145等)合成减少甚至中断，进而为PCa的转移提供了有利条件[6]。miRNA-200b在PCa细胞中的表达能够抑制上皮细胞向间叶细胞的转变[24]。miRNA-205发挥抑制前列腺癌作用的途径之一是下调蛋白激酶CE来达到抑制前列腺的上皮细胞向间叶细胞的转变，上皮细胞向间叶细胞的转变是恶性增生转移的主要原因之一。进一步的研究发现，肿瘤细胞诱导上皮细胞向间叶细胞转变的过程中miRNA-205的表达受到抑制，而上皮细胞过多的向间叶细胞转变时，机体的自噬系统就会将其清除，维持平衡，但miRNA-205的表达丢失，对机体的自噬环境带来了消极影响，促使上皮细胞获得间叶表型而转变成间叶细胞[25-26]。由此可知，miRNA-205具有稳定机体自噬系统的作用,调节上皮细胞向间叶细胞的转变。

2miRNA与雄激素调节

雄激素在PCa发生、发展中起着决定性作用。Jalava等[27]研究发现了调控雄激素的miRNA有miRNA-21、miRNA-32、miRNA-99a、miRNA-99b、miRNA-148a、miRNA-221和miRNA- 590-5p 7种，这7种miRNA在良性前列腺增生与PCa患者中的表达存在显著差异，其中miRNA-32已被证明可减少肿瘤细胞凋亡，miRNA-148a的表达增强可导致肿瘤细胞扩散。由于前列腺癌具有典型的雄激素敏感性，晚期前列腺癌多采用手术或药物雄激素剥夺疗法，多数初次接受雄激素剥夺后治疗有效，但经过中位时间14～30个月，几乎所有患者都将发展为激素非依赖性前列腺癌。激素非依赖性前列腺癌一直是临床治疗的难点，也是研究的热点，进一步治疗措施的选择是世界性的难题。研究显示激素敏感型和抵抗型细胞株有不同的miRNA表达谱，与激素抵抗型细胞株PC3相比，在激素敏感型PCa细胞株LN-CAP细胞中miRNA-200c，miRNA-195，几个miRNA-17家族成员均高表达，相反，miRNA-10a，miRNA-27b，miRNA-211，miRNA-222 和miRNA-210低表达。抑癌基因miRNA-146a，相对于激素依赖性PCa细胞株，miRNA-146a在非激素依赖PCa中显著低表达,将其导入PC3细胞中，发现细胞增殖、浸润和恶性变受到抑制，表明miRNA-146a在透明质烷(hyaluronan,HA)/Rho相关激酶1(Rho-associated kinases，ROCK1)介导的雄激素依赖的PCa变中起到肿瘤抑制基因的作用[28]。He等[29]的细胞研究，PC3 细胞系中研究发现，p73基因和miRNA-200b-3P均下调，若上调p73或者miRNA-200b-3P则会导致雄激素非依赖性PCa细胞增殖加快。Cao等[30]研究发现，外源 miRNA-101能降低PC3的侵袭能力，抑制LNCaP细胞的转移。刘剑新等[31]在此基础上行进一步研究发现:miRNA-101可以抑制LNCaP细胞的组蛋白甲基转移酶同源序列2增强子(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)的表达，减少EZH2蛋白产生，抑制PCa的发生发展，具有成为前列腺癌生物治疗靶点的可能。姚翀等[32]通过设计基因给药系统，此系统除了大幅提高基因进入细胞的效率外， 还具备提高基因表达的性质，miRNA-15a和miRNA-16-1的表达对PC3细胞中的CyclinD1、Bcl-2和Wnt3a具有抑制作用。因此，可以通过阻滞这3种蛋白的表达来实现抑制PC3细胞的增殖、侵袭和转移。越来越多的临床和实验数据表明雄激素非依赖性 PCa体内的miRNA在侵袭、迁移、扩增中发挥关键作用。

3miRNA在PCa诊断及疗效判断中的应用前景

3.1miRNA在PCa诊断中的应用

目前PCa的诊断过程中虽然有直肠指检、超声引导下经直肠多点活检、影像学以及前列腺特异性抗原(Prostate-specific antigen PSA)等肿瘤标记物检测，但这些检测仍然缺少特异性，这些方法的检测都有各自的优缺点，这就会造成漏诊、误诊的可能，并且还会给患者带来相应的损伤和痛苦。为了解决以上问题，就必须找到对PCa的诊断具有特异性更强的物质。Watahiki等[33]通过qRT-PCR分析发现CRPC患者对比PCa患者血浆中的miRNA有63个高表达和4个低表达，并证实miRNA具有区分局限性PCa和转移性去势抵抗性前列腺癌(Metastatic castration-resistant prostate cancer mCRPC)的潜在生物标志作用。有研究在人的血浆实验中发现联合miRNA-30c、miRNA-141、miRNA-375、let-7c和PSA比单独的PSA在PCa诊断中作为非侵入性生物标志物具有更好是优势[7]。Mattie等[34]通过采用更加灵敏的手段对miRNA表达进行检测，在临床小样本中发现更多新颖的miRNA生物标志物,从而实现在临床小样本的情况下对疾病的准确诊断，增加临床的可行性和安全性。

3.2miRNA在PCa疗效判断中的应用

Gonzales等[35]发现外周血中miRNA-141在PCa转移患者中药物治疗的效应与传统PCa的检测指标(LDH、PSA、血循环中癌细胞数量)相比有相似的临床有效生物标志物作用，而且miRNA-141与其他指标的变化有很高的相关性。Morii等[36]确定了8种 miRNA 的表达下调，其下调可影响放疗效果，并将3个代表性的miRNA插入3′-UTR人工靶序列，人工靶序列与辐射敏感的顺式作用元件结合，提高了放疗效果。张海梁[37]对多西他赛化疗抵抗和敏感的雄激素抵抗性前列腺癌患者的研究者中，发现血清miR-21表达对多西他赛抵抗患者明显高于对多西他赛化疗敏感的患者，提示miRNA 表达谱可以用于预测化疗药物的敏感性。ERG蛋白是肿瘤标志物，其高表达是肿瘤复发的原因，研究中发现，下调miRNA-145的表达使大多数ERG非编码区表达增加，从而导致ERG蛋白表达增加，说明原癌基因ERG是miRNA-145在PCa的一个作用靶点。

4结语

miRNA是目前PCa研究的热点，其基础研究及临床应用前景广阔，为人类PCa研究提供了新的思路，开创了新的领域。到目前为止，大约有1000种人类miRNAs已经被认识，超过50%的人类miRNA基因位于染色体上，在肿瘤的发展过程中这些基因发生放大、缺失、易位等改变。进一步探究这些miRNA的靶点、明确其复杂调控机制及miRNA与雄激素的调节关系对临床PCa的诊断、治疗及延长患者生存时间有十分重要的意义，是PCa研究领域新的希望与挑战，但目前的研究还处于初级阶段，需要更进一步的临床和实验探索和研究。

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基金项目：上海市中西医结合重点病种建设项目(zxbz2012-02)；上海市高级中西医结合人才培养项目(ZYSNXD012-RC-ZXY013)；上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院科研项目(2013kjyy08)

作者简介：杨 明(1990-)，男，安徽马鞍山人，硕士研究生。E-mail：ymlm1008@sina.com 通信作者：彭 煜，主任医师。E-mail:drypeng@sina.com

doi:综述10.11724/jdmu.2016.03.22

[中图分类号]R737.25

[文献标志码]A

文章编号：1671-7295(2016)03-0302-05

(收稿日期：2015-12-20；修回日期：2016-05-20)

miRNAs expression and prostate cancer

YANG Ming, PENG Yu, ZHU Wen-jing

(DepartmentofUrology，YueyangHospitalofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicineAffiliatedtoShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine，Shanghai200437,China)

[Abstract]Prostate cancer (PCa) is the most common malignant tumor of the male urinary system. MicroRNAs (miRNAs) are a class of small RNAs about 22 nucleotides in length. Researchers have found a close relationship between miRNA and PCa occurrence and development. Abnormal expression of a variety of miRNA have been reported in PCa. This article reviews the recent five years progress in miRNA abnormal expression in PCa and correlation with androgen related therapy to clarify miRNA application in PCa prospects.

[Key words]miRNA; prostate cancer; androgen