肿瘤转移与microRNA的研究新进展

李 巍，信 欣 综述，李 旭 审校

(天津市环湖医院检验科 300350)



·综 述·

肿瘤转移与microRNA的研究新进展

李 巍，信 欣 综述，李 旭 审校

(天津市环湖医院检验科 300350)

microRNA； 肿瘤； 转移

肿瘤转移指恶性肿瘤细胞脱离原发肿瘤，通过各种途径，到达远处组织或器官并继续增殖生长，形成转移灶的过程。此过程涉及细胞间黏附的改变、基底膜的降解、新生血管生成、肿瘤细胞的侵袭运动等多个步骤。最近研究表明，microRNA(后简称miRNA)在诸多步骤中可能发挥一定作用，这为肿瘤转移的诊断和治疗提供了新思路。

1 miRNA的生物合成与作用机制

miRNA是一种内源性、大小为21～25个碱基的非编码微小RNA，基于其高度保守序列的存在，可用生物信息学的方法鉴定[1]。miRNA包含于长约数千个碱基的初级转录本(Pri-miRNA)中，由RNA聚合酶Ⅱ催化合成，随后由核酸内切酶Drosha切割茎环部分形成约70 nt的Pre-miRNA[2-4]。Pre-miRNA由核转运受体exportin-5运到细胞质中[5]，再由核酸内切酶Dicer切割生成活性miRNA，并结合生成RNA诱导沉默复合物(RISC)。RISC与靶mRNA的3′非翻译区配对，主要通过2种机制负向调控基因表达：当miRNA与目的mRNA完全或几乎完全互补时，直接导致目的mRNA降解；当不完全互补时，则负向调控翻译过程，阻碍蛋白质翻译，对靶基因mRNA无影响[6]。

2 肿瘤转移过程及miRNA的靶基因

肿瘤转移包括以下过程：瘤细胞从原发灶脱离，进入血液或淋巴系统[7-8]，浸润及扩散至细胞外基质，以单细胞形式或者汇集成细胞团、簇。转移过程的发生依赖于细胞与细胞、细胞与基质的相互作用。某些肿瘤(如肉瘤)以单细胞形式扩散，而上皮细胞瘤通常以细胞簇形式转移。上皮细胞常通过蛋白酶依赖的间充质细胞化方式，往往会导致细胞外基质降解，从而使细胞得以移出[9]。

组织侵袭与转移需要细胞具备不同能力(如从原发灶脱离及黏附于远处的转移位点)，快速地进行细胞适应及克隆选择，因此只有很少部分细胞发生转移。转移效率与细胞存活率相关[10]。而促使细胞在原发灶内增殖及存活的癌基因(如BCL2A或活性RAS)，同样也能促使恶性细胞在转移灶内存活。另外，转移灶内的细胞必须表现出较高复制潜力。曾经有学者表示，只有具备自我更新能力的“肿瘤干细胞”到达次级部位，才能形成肉眼可见的转移灶。

近年来，越来越多的研究指向与肿瘤转移相关的miRNA，并指出相关miRNA的靶基因大多为某些调节细胞运动、细胞与细胞间黏附及细胞与基质相互作用的蛋白质。

在高侵袭及转移的鼻咽癌细胞中，miR-29c的表达显著降低，优先作用于编码细胞外基质蛋白(如胶原或γ-层粘连蛋白)的基因[11]，表明了局部微环境对于肿瘤细胞迁移及生存的重要性。乳腺癌模型中，miR-373及miR-520c下调黏附分子CD44的表达，证明其为促使乳腺癌转移的miRNA。然而，CD44在大多数恶性肿瘤中表达量的增加可调节细胞黏附、运动、基质降解、细胞增殖及生存[12-13]。某些miRNA通过改变细胞骨架蛋白的表达水平，影响细胞的形态及运动力。已证实，miR-21可降低原肌球蛋白-1的水平，影响细胞侵袭。此外，miR-21通过作用于PTEN促使肿瘤细胞的转移。这种转移依赖于Akt生存途径及Akt对黏着斑激酶磷酸化及基质金属蛋白酶(MMP)水平的调节作用[14]。MiR-21在肿瘤形成过程中扮演重要角色，包括直接作用于MARCKS抑制前列腺癌细胞的凋亡以及促进其侵袭；调节食管癌细胞的增殖与侵袭[15]；转录后水平下调肿瘤抑制因子PDCD4，促使结直肠癌细胞的侵袭、进入血管及远处转移；在其他类型肿瘤中调节其肿瘤的进展。有学者研究证实，miR-122是肝细胞特异性分化的标志物，在预后较差的原发肿瘤组织中低表达，导致细胞迁移及侵袭的增加。已证实miR-221的下调与原发性前列腺癌中原癌基因c-kit的表达呈负相关关系。miR-221的下调与临床病理学方面的指标相关，如Gleason评分及随访期间临床复发率。据统计资料显示，miR-221的下调与高风险前列腺癌的肿瘤进展及复发有关，证明其为高风险前列腺癌预后相关的重要因子。在高转移性胰腺导管腺癌(PDAC)细胞中，miR-194、 miR-200b、miR-200c及miR-429可使EP300的mRNA及蛋白表达量降低。有学者研究证实在高侵袭及转移PDAC中，miR-224及 miR-486可下调细胞表面CD40蛋白的表达量。上述结果证实，miRNA可通过调节转移特异性抑制基因的表达，从而调控肿瘤的转移行为。

3 miRNA在肿瘤转移过程不同环节中的作用

3.1 miRNA在上皮细胞间质转型(EMT)过程的作用 研究表明，多miRNA与EMT密切相关。EMT过程是胚胎发育的一部分，参与肿瘤发生过程。整个过程中，分化肿瘤细胞的特殊细胞形态消失，使细胞获得更具有侵袭力的表型。此为1种适应性应答和迁移逃脱机制：黏着丝和桥粒部分解离，上皮细胞从集聚侵袭模式转变为解离和播散的细胞迁移模式。研究证实，miR-506可通过靶定并抑制波形蛋白(vimentin)及N-钙黏素(N-Cad)的表达而抑制EMT过程，并进一步抑制卵巢癌细胞的侵袭及迁移。miR-29c也被证实参与调控结肠癌细胞的EMT过程：其通过调控PTP4A 和GNA13，进而影响β-catenin 信号通路。研究表明，miR-122为另外1个重要调控分子，它在肝癌中可启动EMT过程并通过靶定RhoA，抑制肝癌细胞的运动及侵袭。另外，miR-7通过负调控STAT3途径，抑制SETDB1的表达，从而逆转乳腺癌干细胞的EMT过程。

3.2 miRNA参于肿瘤细胞运动的调节 肿瘤细胞可采取不同的运动方式以到达远处器官，较快的运动方式(变形虫样运动)同时伴随Rho途径的激活增加。近年来，研究证实多种miRNA参与调控肿瘤细胞的运动。miR-484-5p通过直接靶定RhoGDI1及ALCAM，可促进肺腺癌的侵袭及转移[16]。miR-10b靶定syndecan-1可促进乳腺癌细胞的运动及侵袭功能，其依赖于Rho-GTPase及E-cadherin的机制实现。miR-31可抑制乳腺癌转移过程中诸多步骤，包括局部侵袭、外渗及在远处组织中存活等；而此种多基因效应是通过抑制包括RhoA在内的转移促进基因表达来实现。miR-10b可靶定HOXD10通过RhoC-AKT途径促进胃癌细胞的侵袭[17]。MiR-493作为1种肿瘤抑制因子通过负调控RhoC及FZD4可抑制胆囊癌细胞的运动及迁移。

4 miRNA与常见肿瘤转移的关系

4.1 miRNA与乳腺癌 有学者概括了乳腺癌中最常见的调控miRNA，上调的miRNA包括miR-21(靶基因为Bcl-2、TPM1及PDCD4)、miR-155、miR-206(ER-a)、 miR-373及 miR-520。下调的miRNA包括miR-125a/b(ERRB2-ERRB3)、miR-145、 miR-10b(HOXD10)、miR-9-1、let-7、miR-27a及 miR-17-5p，其中，后2种miRNA在乳腺癌细胞系中起癌基因的作用。miR-10b、miR-373及 miR-520在乳腺癌侵袭及转移过程中发挥作用，miR-335、miR-126及miR-206均为转移抑制因子。最新研究显示，miR-100可在乳腺癌中抑制干细胞样细胞的自我更新及乳腺癌的发展。MiR-30c通过靶定NOV/CCN3提高乳腺癌细胞的侵袭能力。miR-124可靶定Ets-1从而抑制乳腺癌细胞的增殖及侵袭能力。miR-10b在乳腺癌中呈显著高表达，且与乳腺癌的转移密切相关[18]。miR-495通过靶定JAM-A，也可促进乳腺癌细胞的迁移。

4.2 miRNA与前列腺癌 MiR-181可调控DAX-1的表达，从而增强前列腺癌细胞的增殖能力；相反，miR-130b可通过下调MMP2的表达而抑制前列腺癌的转移。研究表明，EpCAM在原发及转移的前列腺癌中显著高表达，在化学治疗后表达显著下降，而其受EMT相关的miR-200c/205调控。miR-124可调控TGF-α介导的EMT过程，从而影响肿瘤的转移[19]。

4.3 miRNA与卵巢癌 2项不同研究结果显示，卵巢癌中最常见的调控miRNA包括miR-15-16、miR-29a/b、miR-30b/d、miR-181b、miR-105、miR-143、miR-203及 miR-373。miR-200成员的表达在不同研究中不一致。与正常人的卵巢组织或卵巢表面上皮细胞比较，卵巢癌患者的卵巢组织中miR-200的表达量增加[20]。最近有研究发现，上述情况下miR-200表达量没有变化，而有学者认为其表达量应为降低。miR-25可通过靶定LATS2促进卵巢癌细胞的增殖及运动能力[21]。miR-497在卵巢癌中可靶定血管内皮生长因子A，并进一步通过PI3K/AKT及MAPK/ERK途径抑制卵巢癌的血管形成能力，从而影响转移灶的形成。

4.4 miRNA与肝癌 大多数的原发性肝癌(95%)来源于肝细胞(HCC)。在人类HCC中，miR-34a的表达量降低，并被认为与肿瘤侵袭相关。在HepG2细胞中，通过降低c-Met介导的ERKs1/2的磷酸化，miR-34a的异位表达可抑制肿瘤细胞的迁移与侵袭。在其他HCC(SKHep1C3)中，miR-23b的过表达可导致尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂及c-Met的下调，从而降低细胞的迁移及增殖能力[22]。miR-26a被证实在MYC介导的肝癌中发挥重要作用，可使人类肝癌细胞停止在G1期。Gramantieri等[23]发现，其他某些miRNA也可在肝癌中发挥重要作用：下调miR-1及miR-199a可调控HGF/MET，下调let-7及上调miR-21可调控RAS及PI3K途径；上调miR-221及miR-222可通过抑制p27及p57来影响细胞周期的进展。miR-122作为1种肿瘤抑制因子在肝癌中有显著作用。miR-126-3p可靶定LRP6及PIK3R2抑制肝癌转移及血管形成。而miR-10b在肝癌中显著高表达，并通过调控RhoC、uPAR及MMPs促进肝癌细胞的增殖、迁移及侵袭能力。

4.5 miRNA与胰腺癌 胰腺癌是1种多基因作用的致死性疾病，目前对于此病的诊断及治疗方法暂不令人满意，且鉴别此病的某些特异性标志物较少。迄今为止，有4项研究针对于胰腺中的miRNA，仅有miR-216为特异性miRNA。有研究显示，肿瘤与慢性胰腺炎、正常胰腺、胰腺细胞系及相邻的正常组织中，miRNA的表达差异较大。其中，报告了20种miRNA的差异表达，大多数表达量增高(如miR-155、miR-221、miR-100、miR-125b-1、miR-21、miR-181a/c miR-107、miR-424、miR-301、miR-212、miR-92-1、miR-16-1、let-7d/f1、let-15b、let-24-1/2及let-376a)，而只有小部分miRNA表达量降低(如miR-139、miR-345、miR-142p)[24]。miR-155在胰腺癌过表达，可作用于TP53INP1，使其表达量降低，发挥类似于癌基因的作用。P53基因的失活可一定程度上降低miR-34a水平，miR-34a的功能缺失则可能会导致胰腺癌发病。最新研究表明，miR-193b直接靶定STMN1及uPA并抑制胰腺癌的生长及转移。miR-183通过调控Bmi-1的表达而促进胰腺癌细胞的增殖并影响患者的生存率及预后。miR-218通过调控ROBO1，抑制胰腺癌细胞的迁移及侵袭。

4.6 miRNA与胃癌 胃癌在肿瘤发病中占第4位，其中80%～90%的患者会发生转移。胃癌病死率较高，在致死性癌症中占第2位。只有极少数miRNA被证实与胃癌相关。miR-451通过原位杂交技术在胃上皮细胞中被探测到，其低表达使胃癌的预后较差。近年研究确定了某些相关的新miRNA。miR-520d-3p通过下调EphA2的表达，抑制胃癌细胞的增殖、迁移及侵袭能力。胃癌中通过靶定c-myc基因，下调miR-155的表达能加速胃癌细胞的生长及侵袭能力[25]。miR-145、miR-133a及miR-133b通过靶定转录生长因子Sp1，抑制胃癌细胞的增殖、迁移、侵袭及细胞周期进程。

5 小 结

综上所述，miRNA在肿瘤转移过程中发挥重要作用，其在不同肿瘤中表现不同，机制各异。miRNA各种组织中的表达具有特异性，是组织分化程度的标志物。不同肿瘤转移过程中出现不同特征的miRNA，可用其表达谱作为不同肿瘤转移的诊断和预后标志物。

现有的分子生物学技术已证实某些miRNA，但仍有许多miRNA未被发现，miRNA在肿瘤转移中作用的研究尚处于初级阶段。各种肿瘤转移中miRNA表达谱不同，特异表达的miRNA尚需确立，其靶基因尚需验证。此外，miRNA的调控和被调控机制尚需更进一步的研究。这需要进一步研究miRNA对肿瘤转移的作用，并以此为基础，将miRNA发展为肿瘤转移诊断及预后评估的重要手段，开辟新的肿瘤治疗方法。

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