微小RNA在白血病细胞耐药中的调控作用研究进展

王秀月，党学娟，汪湄，王晶，陈彻

(甘肃中医药大学, 兰州 73000)

微小RNA在白血病细胞耐药中的调控作用研究进展

王秀月，党学娟，汪湄，王晶，陈彻

(甘肃中医药大学, 兰州 73000)

白血病细胞耐药是白血病治疗中的难题和急需解决的问题。微小RNA(miRNAs)是一类长度为18～25个核苷酸序列的微小单链非编码RNA，有类似癌基因或抑癌基因功能，主要参与基因转录后水平的调控。miRNAs的异常表达与白血病细胞耐药密切相关。miRNAs在白血病细胞耐药中存在着复杂且重要的调控网络；一个miRNA可靶向调控多个基因表达，多个miRNAs也可以共同调节一个靶基因；单独一个miRNA可在白血病细胞耐药中发挥作用，多个miRNAs也可起到协同作用或拮抗作用。校正关键miRNAs的表达，可以靶向调控白血病耐药细胞的药物敏感性。

微小RNA；白血病；化学疗法；肿瘤耐药

白血病是造血系统的一种恶性克隆性疾病，最常用的治疗方法是化疗，但白血病细胞耐药性的出现使得治疗效果欠佳[1]。探讨白血病细胞耐药形成的新机制、研究逆转耐药的新途径具有非常重要的临床意义。微小RNA(miRNAs)是一类长度为18～25个核苷酸序列的微小单链非编码RNA，广泛存在于动植物中。胞核内miRNAs基因经RNA聚合酶Ⅱ介导和Drosha酶剪切形成前体miRNAs(pre-miRNAs)，然后转运至胞质内，经核糖核酸酶ШDicer识别剪切形成成熟的miRNAs[2]。目前发现超过两千种miRNAs调节着人类三分之一的基因[3]。

每个miRNA可以调节多个基因，多个miRNAs也可以共同调控某个基因。miRNAs通过与目的基因的3′非翻译区结合，快速、敏感地调控靶基因的表达[4]，在血液系统肿瘤耐药中也发挥着重要的调控作用[5]。现将miRNAs在白血病细胞耐药中的调控作用研究进展情况综述如下。

1 miR-181在白血病细胞耐药中的调控作用

miR-181家族是广泛存在于人类细胞中的高度保守家族，包括miR-181a、miR-181b、miR-181c和miR-181d四个家族成员。miR-181家族在白血病中发挥着类似肿瘤抑制基因的作用[6]。廖旺等[7]采用实时荧光定量PCR方法检测急性淋巴细胞白血病(ALL)患儿骨髓样本、ALL细胞株CCRF-CEM细胞及其耐药株CEM-C1细胞中的miR-181a，发现CEM-C1细胞miR-181a相对表达水平较CCRF-CEM细胞明显升高(P<0.01)，复发患儿骨髓miR-181a相对表达水平也高于对照组 (P<0.05)。进一步研究发现，抑制miR-181a的表达可明显增强CEM-C1细胞的药物敏感性，上凋miR-181a的表达能明显增加CCRF-CEM细胞的耐药性，转染miR-181a抑制剂的CEM-C1细胞增殖抑制率较转染阴性对照组明显升高(P<0.05)。然而，Bai等[8]研究发现，对阿糖胞苷抵抗的阿糖胞嘧啶耐药株白血病细胞中HL-60 miR-181a表达水平显著降低，过表达miR-181a可靶向下调Bcl-2基因而激活Caspase依赖性细胞凋亡，使白血病细胞对柔红霉素、阿糖胞苷的敏感性增强。miR-181a可以作为一种“抑癌”或“促癌”基因，参与Caspase凋亡过程的调控[9]。对柔红霉素抵抗的人白血病K562/A029细胞株和对阿糖胞苷抵抗的HL-60/Ara-C细胞株中的miR-181a表达均下调，并且校正表达miR-181a还能提高白血病耐药细胞对柔红霉素、阿糖胞苷的敏感性[10]。以上研究结果表明，通过改变miR-181家族的表达水平，能调节耐药白血病细胞对部分化疗药物的敏感性。此外，在白血病耐药细胞中，miR-181家族表达既有上调也有下调，这可能是由于靶基因的差异或者miRNA本身作用的复杂性导致同种miRNA在白血病耐药中发挥不同甚至完全相反的作用。miR-181a与其靶基因相互作用的具体机制还不清楚，有待于更全面、更深入的研究。

2 miR-27a、miR-331-5p在白血病细胞耐药中的调控作用

miR-27a与肿瘤关系密切[11]。Chen等[12]研究证实，miR-27a通过抑制经跨膜受体卷曲蛋白(FZD7)和β连环蛋白(β-catenin)的FZD7/β-catenin 通路，调节多药耐药(MDR)1基因的 P-糖蛋白(P-gp)表达。MDR1基因产物能使癌细胞抵抗广泛的化疗药物。P-gp是第一个被发现的多重耐药蛋白，由MDR1基因编码，通过介导细胞内药物外流而使肿瘤细胞产生耐药。在探索治疗耐药白血病新途径的研究中发现miR-27a和miR-331-5p的表达差异共同存在且方向一致，黄礼彬等[13]对儿童急性白血病(AL)耐药相关的miRNAs进行寻找，用不同浓度阿霉素(DOX)培养K562细胞，建立耐DOX的白血病细胞株K562(K562/DOX)，初步筛选发现K562/DOX细胞株中miR-20a、miR-188-3p、miR-214等表达上调，而miR-27a、miR-331-5p、miR-15a、miR-338-5p、miR-455-3等表达明显下调。进一步的研究证实miR-27a和miR-331-5p的表达方向与P-gp的表达相反；最后在骨髓样本中再次验证儿童AL耐药细胞中存在miR-331-5p和miR-27a差异表达谱。推测miR-331-5p和miR-27a是与儿童AL耐药相关的关键miRNAs。与亲代K562细胞株相比，白血病细胞耐药株有不同程度的抗DOX的miRNAs表达，其中miR-331-5P和miR-27a的表达与耐药因子的表达呈负相关[14]。为了验证体外实验结果，研究者[14]用miR-331-5P、miR-27a单独或组合转染K562和人早幼粒细胞白血病阿霉素耐药细胞，结果显示细胞对阿霉素的敏感性增加。提示校正miRNAs的表达，可消除白血病细胞耐药的现象。重要的是，白血病复发患者体内miR-331-5P和miR-27a的表达水平低于原发患者，进一步说明白血病耐药复发可能是miR-331-5P和miR-27a表达下调的结果。以上研究结果表明，miR-27a和miR-331-5p与白血病细胞耐药关系密切，而且还提示miR-27a和miR-331-5p可能存在相互协同效应关系。因此，不仅可以通过靶向调节单个miRNA来逆转白血病细胞耐药，还可以利用miRNAs之间的相互作用调节白血病细胞耐药。然而，miR-27a和miR-331-5p的相互作用机制尚不清楚。此外，是白血病耐药导致miRNAs表达差异，还是miRNAs导致白血病细胞耐药，需要进一步研究。

3 miR-17-92基因簇在白血病细胞耐药中的调控作用

多顺反子miR-17-92基因簇是位于染色体13q31的miRNA，它编码miR-18a、miR-17、miR-19a、miR-19b、miR-20a和miR-92a。Brockway等[15]研究发现，miR-17-92基因簇的表达和WEE1蛋白激酶的表达呈负相关。WEE1蛋白激酶是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族的一员，可抑制细胞周期进程，也是这个集群中的5个miRNAs的靶目标，WEE1蛋白激酶在白血病细胞中是miR-17-92基因簇的有效靶标。之前研究发现，通过设计特异性寡核苷酸靶内拮抗miR-17，不仅可以使miR-17表达下调，还可减少慢性淋巴细胞白血病中MEC-1细胞增殖。随后在严重联合免疫缺陷(SCID)小鼠实验中证明靶向拮抗miR-17可以显著提高小鼠生存率[16]。Harada等[17]证明地塞米松可使ALL细胞株RS4中的miRNAs表达下调，同时发现miR17-92集群是对地塞米松诱导抑制的重要靶标。下调miR-17在地塞米松诱导的细胞死亡中占有重要角色，暗示靶向miR-17可以改善急性髓细胞白血病(AML)的治疗效果。以上研究提示靶向下调miR-17-92基因簇中的成员有助于白血病的治疗，进而可减少白血病细胞耐药。但有关miR-17-92基因族内部的相互作用关系还需要进一步的深入研究。

4 Let-7家族在白血病细胞耐药中的调控作用

人的let-7家族由12个成员组成，包括Let-7a(1-3)、Let-7b、Let-7c、Let-7d、Let-7e、Let-7f(1-2)、Let-7g、Let-7i及miR-98。Chen等[18]对miRNAs靶向作用的基质细胞衍生因子-1α(SDF-1α)及其受体CXCR4轴(SDF-1α/CXCR4)进行检测后发现，CXCR4激活剂和CXCR4抑制剂分别可以下调、上调miRNAs的表达。此研究还确定了Yin Yang 1 (YY1)转录因子是连接Let-7a与SDF-1α/CXCR4的桥梁。进一步的体外实验表明，SCID小鼠生存期大大延长的原因是移植人类Let-7a过表达的AML细胞使得其对阿糖胞苷的感敏度提高。此研究证明了在AML细胞中CXCR4的具体耐药机制是通过下调let-7a促进YY1介导的MYC基因和BCLXL基因的转录激活，使得白血病耐药调控网络得到进一步完善。Li等[19]研究发现，Let-7a-3的过表达在AML中很常见，并且与AML不良预后有关。Ko等[20]研究发现，Let-7a-3的甲基化与AML髓系转录因子CCAAT增强子结合蛋白-A( CEBPA)的甲基化相关，且Let-7a-3可以作为CEBPA低甲基化的AML患者的预后标志物。还有研究[21]发现，Let-7f在难治性AML细胞中的表达下调，并且Let-7f参与DOX耐药的白血病细胞的耐药过程。以上研究表明，Let-7家族的多数成员在对白血病耐药的调控中各有不同的作用。

5 miR-155在白血病细胞耐药中的调控作用

miR-155参与许多不同恶性肿瘤的发病过程，发挥癌基因或抑癌基因作用[22～24]。Ruvolo[25]研究发现，miR-155的靶基因包含蛋白磷酸酶2A(PP2A)亚基B56α。PP2A是丝氨酸/苏氨酸磷酸酶家族成员，负责调节和控制肿瘤抑制基因(如p53)和癌基因(如Bcl-2、myc)的表达。在许多肿瘤中，PP2A活性的丧失导致关闭生存信号通路失败，从而驱动了肿瘤的耐药性。但在白血病细胞中，miR-155和B56α的关系仍需要探索。

6 其他miRNAs在白血病细胞耐药中的调控作用

有学者[26]通过初筛慢性粒细胞白血病(CML)急变细胞系K562和DOX耐药株K562/A02的miRNAs，发现22种miRNAs存在差异表达，表达差异显著的包括miR-155、miR-451、miR-424、miR-221、Let-7f，其中miR-155、miR-221及miR-451表达上调，而let-7f、miR-424表达下调。这一研究结果表明，这些miRNAs可能通过调控耐药有关基因的表达，或者是调节原癌基因或抑癌基因的作用而参与白血病细胞耐药这一生物学过程，并且提示差异表达的miRNAs可作为逆转白血病耐药的新靶点。

Wang等[27]基于miRNAs表达谱的芯片技术研究发现，与正常CD34阳性细胞相比，CML细胞中miR-486表达明显上调，尤其是在巨核细胞系祖细胞中；进一步的研究表明，在CML祖细胞中miR-486-5p的表达增加与激酶的依赖性和非依赖性机制有关，抑制miR-486-5p表达可以降低伊马替尼治疗CML后的祖细胞增殖，促进细胞凋亡。尽管伊马替尼在CML治疗中取得了巨大成功，但在一定比例的患者中出现了耐药，原因是ABC转运蛋白的过表达。

Zhi等[28]研究发现，HL-60细胞中miR-10a的表达水平明显高于组织细胞淋巴瘤U937细胞系，在HL-60/ADR细胞株中的表达比在HL-60细胞中的表达明显高。推测miR-10a的高表达可能与AML细胞的增殖和耐药相关(M3除外)。此研究提示miR-10a可用于部分白血病诊断分型和耐药白血病的治疗。

Yu等[29]研究发现，靶向调控miR-30a介导的细胞自噬，可以增强伊马替尼对CML细胞的杀伤活性。miR-30a是通过下调Beclin1和Atg5的表达而有效抑制细胞自噬，miR-30a类似物通过短发夹RNA增强伊马替尼的细胞毒性。提示表达失调的miR-30a可能干扰伊马替尼通过细胞自噬依赖性途径介导的细胞凋亡效果，或者可能是一个潜在的治疗CML的靶点。

综上所述，miRNAs在白血病细胞耐药中存在着复杂且重要的调控网络。一个miRNA可靶向调控多个基因，多个miRNAs也可以共同调节一个靶基因。一个miRNA可在白血病细胞耐药中发挥起作用，多个miRNAs也可起到协同作用或拮抗作用。因此，校正关键miRNAs的表达，可以靶向调控白血病耐药细胞的药物敏感性。此外，miRNAs的表达差异也可以作为白血病治疗中的疗效评价指标之一。所以，明确与白血病细胞耐药有关的miRNAs特异性表达谱很关键，验证miRNAs参与耐药的具体机制也非常重要。今后应该重点探索miRNAs调节的靶耐药基因、miRNAs的相互作用关系网及其参与的白血病细胞耐药作用通路，以期开辟逆转白血病细胞耐药的新途径。

[1] Nakanishi T, Song Y, He C, et al. Relationship between triterpenoid anticancer drug resistance, autophagy, and caspase-1 in adult T-cell leukemia[J]. Peer J, 2016,4(11)：2026.

[2] Lucas K, Raikhel AS. Insect microRNAs: biogenesis, expression profiling and biological functions[J]. Insect Biochem Mol Biol, 2013,43(1):24-38.

[3] Hammond SM. An overview of microRNAs[J]. Adv Drug Deliv Rev, 2015,87(7):3-14.

[4] Hayes CN, Chayama K. MicroRNAs as biomarkers for liver disease and hepatocellular carcinoma[J]. Int J Mol Sci, 2016,17(3):23-28.

[5] 谢玲玲, 景蓉蓉, 卢美红,等. 耐药miRNA与血液系统恶性肿瘤[J]. 临床检验杂志, 2013(3):204-207.

[6] Weng H, Lal K, Yang FF, et al. The pathological role and prognostic impact of miR-181 in acute myeloid leukemia[J]. Cancer Genet, 2015,208(5):225-229.

[7] 廖旺,刘晓丹,彭红霞,等.miR-181a在急性淋巴细胞白血病患儿中的表达及其功能研究[J].中华血液学杂志, 2015, 36(1):53-57.

[8] Bai H, Cao Z, Deng C, et al. miR-181a sensitizes resistant leukemia HL-60/Ara-C cells to Ara-C by inducing apoptosis[J]. J Cancer Res Clin Oncol, 2012,138(4):595-602.

[9] 周敏. miRNA调控caspase凋亡信号途径的研究进展[J]. 中国肿瘤生物治疗杂志, 2012,19(4):451-456.

[10] Li H, Hui L, Xu W. miR-181a sensitizes a multidrug-resistant leukemia cell line K562/A02 todaunorubicin by targeting Bcl-2[J]. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai), 2012,44(3):269-277.

[11] Huang D, Wang H, Liu R, et al. miRNA27a is a biomarker for predicting chemosensitivity and prognosis in metastatic or recurrent gastric cancer[J]. J Cell Biochem, 2013,115(3):549-556.

[12] Chen Z, Ma T, Huang C, et al. MiR-27a modulates the MDR1/P-glycoprotein expression by inhibiting FZD7/beta-catenin pathway in hepatocellular carcinoma cells[J]. Cell Signal, 2013,25(12):2693-2701.

[13] 黄礼彬,张晓莉,谭惠珍,等.儿童急性白血病耐药相关microRNA的筛选[J].中山大学学报(医学科学版),2012,33(5):593-596.

[14] Feng DD, Zhang H, Zhang P, et al. Down-regulated miR-331-5p and miR-27a are associated with chemotherapy resistanceand relapse in leukaemia[J]. J Cell Mol Med, 2011,15(10):2164-2175.

[15] Brockway S, Zeleznik-Le NJ. WEE1 is a validated target of the microRNA miR-17-92 cluster in leukemia[J]. Cancer Genet, 2015,208(5):279-287.

[16] Dereani S, Macor P, D′Agaro T, et al. Potential therapeutic role of antagomiR17 for the treatment of chronic lymphocytic leukemia[J]. J Hematol Oncol, 2014,7(1):1-4.

[17] Harada M, Pokrovskaja-Tamm K, Söderhäll S, et al. Involvement of miR17 pathway in glucocorticoid-induced cell death in pediatric acute lymphoblastic leukemia[J]. Leuk Lymphoma, 2012,53(10):2041-2050.

[18] Chen Y, Jacamo R, Konopleva M,et al.CXCR4 downregulation of let-7a drives chemoresistance in acute myeloid leukemia[J]. J Clin Invest, 2013,123(6):2395-2407.

[19] Li Y, Lin J, Yang J, et al. Overexpressed let-7a-3 is associated with poor outcome in acute myeloid leukemia[J]. Leuk Res, 2013,37(12):1642-1647.

[20]Ko YC, Fang WH, Lin TC, et al. MicroRNA let-7a-3, gene methylation is associated with karyotyping, CEBPA, promoter methylation, and survival in acute myeloid leukemia[J]. Leuk Res, 2014,38(5):625-631.

[21] Dai CW, Bai QW, Zhang GS, et al. MicroRNA let-7f is down-regulated in patients with refractory acute myeloid leukemia and is involved in chemotherapy resistance of adriamycin-resistant leukemic cells[J]. Leuk Lymphoma, 2014,55(7):1645-1648.

[22] Ranganath P.MicroRNA-155 and its role in malignant hematopoiesis [J]. Biomark Insights, 2015,10(7):95-102.

[23] Yu DD, Lv MM, Chen WX, et al.Role of miR-155 in drug resistance of breast cancer[J]. Tumour Biol, 2015,36(3):1395-1401.

[24] Xu LH, Guo Y, Cen JN, et al. Overexpressed miR-155 is associated with initial presentation and poor outcome inChinese pediatric acute myeloid leukemia [J]. Eur Rev Med Pharmacod Sci, 2015,19(24):4841-4850.

[25] Ruvolo PP.The Interplay between PP2A and microRNAs in Leukemia[J]. Front Oncol, 2015,5:751.

[26] 曹翊雄, 戴崇文, 张广森. K562细胞及其耐药细胞株K562/A02细胞白血病耐药相关microRNA筛选[J].中华血液学杂志,2010,31(6):361-365.

[27] Wang LS, Li L, Li L, et al. MicroRNA-486 regulates normal erythropoiesis and enhances growth and modulates drug response in CML progenitors[J].Blood, 2015，125(8):1302-1313.

[28] Zhi YJ, Zhi F, Wang R, et al.MicroRNA-10a expression in FAB different subtype of acute myeloid leukemia andits relationship with drug resistance[J]. J Experimen Hemat, 2015,23(1):29-33.

[29] Yu Y, Yang L, Zhao M, et al. Targeting microRNA-30a-mediated autophagy enhances imatinib activity against human chronic myeloid leukemia cells[J]. Leukemia, 2012,26(8):1752-1760.

国家自然科学基金资助项目(81460456)；甘肃省自然科学基金资助项目(1308RJZA169)。

陈彻(E-mail: chen72123@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.43.037

R733.7

A

1002-266X(2016)43-0111-04

2016-08-01)