miR-34a与肿瘤的研究进展

黄家明 朱明明

作者单位：210023 南京 南京中医药大学第二临床医学院营养学教研室

微小 RNA（miRNA）普遍存在于真核细胞［1-2］，人类基因组中存在大量miRNA，且每个miRNA均可能控制数百种靶基因的表达，对人体多种生理功能具有调控作用。目前研究表明miRNA可能参与肿瘤形成及进展，基于miRNA的治疗可能成为理想的肿瘤基因治疗新技术［3-4］。miR-34a是近年来发现的具有肿瘤抑制作用的miRNA，对肿瘤发生发展具有重要调控作用，也是首个应用于肿瘤临床试验的miRNA［5-6］。目前大量学者针对miR-34a在肿瘤中的作用进行研究。本文就miR-34a在恶性肿瘤中的作用及其作用机制进行综述。

1 miR-34a概述

miR-34家族包括 miR-34a，miR-34b和 miR-34c，其中miR-34a位于人染色体1p36.22位点上，miR-34b和miR-34c位于人染色体11q23位点上。miR-34a在人类绝大多数器官与组织中的表达水平高于miR-34b和miR-34c。研究发现，miR-34a是具有肿瘤抑制作用的miRNA，在前列腺癌、乳腺癌、肺癌和宫颈癌等多种肿瘤组织中呈低表达［6］。miR-34a在肿瘤组织中低表达与其基因甲基化修饰有关，当miR-34a基因被甲基化修饰时，其转录受抑制，导致表达显著下调。LODYGIN等［7］在前列腺癌的研究中发现79%的早期前列腺癌组织中miR-34a基因CpG岛被甲基化修饰，导致其表达抑制。另有研究报道，p53对miR-34a表达具有转录调控作用。CHANG等［8］发现p53可降低miR-34a CpG岛甲基化水平，从而上调miR-34a表达水平。此外，作为一种抑癌miRNA，miR-34a可能主要通过负向调控其靶基因的表达而发挥作用［3-5］。miR-34a可与其靶基因mRNA的 3'-UTR结合，若miR-34a与其靶基因mRNA的3'-UTR完全互补，可导致靶基因mRNA降解；若miR-34a与靶基因mRNA的3'-UTR部分互补，则可阻止其翻译、脱甲基化帽子或脱腺苷化等，进而抑制靶基因表达［5］。目前已有研究表明，miR-34a可通过负向调控CD44、SOX2、Nanog和c-myc等多种靶基因表达，参与多种肿瘤的发生发展。

2 miR-34a与肿瘤

2.1 miR-34a与前列腺癌

前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤之一，发病率位居男性恶性肿瘤首位，死亡率居第三位［9］。肿瘤干细胞被认为是肿瘤的起源细胞和驱动细胞，在肿瘤的发生发展中具有决定性作用，同时也是预防肿瘤复发、耐药和转移的靶点［10］。LIU等［11］在前列腺癌研究中发现肿瘤干细胞的主要分子标志物CD44是miR-34a的直接靶基因；在CD44（+）前列腺癌细胞中，miR-34a高表达能抑制CD44诱导的细胞集落形成、肿瘤细胞再生和转移；在体内试验中，miR-34a高表达能延长前列腺癌小鼠的生存时间。此外，miR-34a还可靶向SOX2、Nanog和c-myc等肿瘤干细胞标志物，调控包括前列腺癌在内的肿瘤干细胞活性［6］。另有研究发现，miR-34a能将前列腺癌细胞周期阻滞于G1期，导致细胞老化，从而抑制细胞增殖和克隆扩增；miR-34a还可抑制小鼠体内肿瘤再生［12］。而 CHEN 等［13］报道在前列腺癌细胞中miR-34a可靶向转录因子-7（transcription factor-7，TCF-7），激活前列腺癌细胞凋亡相关基因caspase家族和PARP，从而调控前列腺癌细胞生长。EMT是上皮细胞向间质细胞转化的生理过程，是肿瘤细胞侵袭转移的关键步骤。LIANG等［14］报道在LNCaP、C4-2B和DU145前列腺癌细胞中，miR-34a可通过与LEF1 mRNA的3-'UTR结合而阻止LEF1合成，上调E-cadherin表达，同时下调N-cadherin表达，进而抑制前列腺癌细胞的EMT。目前常采用雄激素剥夺治疗前列腺癌，但该法易导致前列腺癌细胞转化为雄激素非依赖性细胞，进一步增加了治疗难度［15］。目前雄激素非依赖性前列腺癌细胞的形成机制尚不明确，是亟需攻克的难点。KOJIMA等［16］发现miR-34a过表达和Sirt1基因敲除可有效改善前列腺癌细胞雄激素非依赖性状态，进一步研究发现miR-34a可调控Sirt1 mRNA的3'-UTR活性，上调miR-34a表达可抑制Sirt1表达，从而改善前列腺癌雄激素抵抗状态。综上，miR-34a可能参与调控前列腺癌干细胞活性，抑制前列腺癌细胞增殖和EMT等进程，miR-34a过表达可改善前列腺癌细胞雄激素抵抗状态，为攻克雄激素抵抗前列腺癌提供了新的思路。

2.2 miR-34a与乳腺癌

乳腺癌是女性恶性肿瘤患者死亡的主要原因之一［9］。手术和术后辅助化疗是其主要治疗方法，但化疗耐药性可导致部分患者预后不良［17］。干扰血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）或其受体（VEGFR）的抗血管生成在乳腺癌治疗中取得较好疗效。舒尼替尼是一种高效的多靶点受体酪氨酸激酶抑制剂，对VEGFR有明显抑制作用，目前已应用于晚期乳腺癌的临床试验。GONG等［18］研究发现，miR-34a下调可导致乳腺癌MCF-7细胞降低对舒尼替尼敏感性；miR-34a过表达则可显著下调Wnt1蛋白表达水平，使舒尼替尼耐药乳腺癌细胞株侵袭能力降低。致癌转录因子FOXM1是一种p53抑制基因，其靶标 eEF2K（eukaryotic elongation factor 2 kinase）已被证实为三阴性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）的主要致癌驱动因子。BAYRAKTAR等［19］研究发现miR-34a可直接与FOXM1和eEF2K的3'-UTR结合并下调两者的表达水平，进而抑制TNBC细胞增殖、侵袭和转移。解整合素和金属蛋白酶（disintegrin and metalloproteases，Adams）如 Adam12可能参与肿瘤发生发展［20］。HUANG等［21］发现敲除Adam12可抑制乳腺癌细胞迁移，侵袭和EMT进程，而miR-34a可调控Adaml2表达，在miR-34a敲除的肿瘤模型中Adaml2显著上调，提示miR-34a可能通过抑制Adaml2表达而调控乳腺癌进程。此外，干性基因LIN28B在维持肿瘤干细胞的糖酵解过程中具有重要作用。CHEN等［22］采用miR-34a模拟物转染乳腺癌细胞系MDA-MB-23后，miR-34a表达显著上调，且可抑制LIN28B的表达，其他肿瘤干性标志物 TCF7L2、SOX2、OCT4和AXIN2等表达亦被抑制，说明miR-34a对乳腺癌干细胞活性具有调控作用。综上认为，miR-34a可负调控靶基因表达，参与乳腺癌细胞多重耐药、侵袭、转移和肿瘤干细胞活性调节等过程，为乳腺癌抗肿瘤药物的研究提供了新的思路。

2.3 miR-34a与肺癌

肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，发病例数约占全部恶性肿瘤死亡病例的18.4%［9］。检测人肺腺癌组织及其癌旁组织miR-34a启动子甲基化水平，发现miR-34a启动子在68.7%的肺腺癌组织中高度甲基化，导致miR-34a在肺腺癌组织中低表达［23-24］。OKADA等［25］报道miR-34a可抑制抑癌基因p53负调节因子HDM4表达，进而作用于p53和miR-34a形成的正反馈环，有效抑制肺癌进展。而CORTEZ等［26］研究发现在非小细胞肺癌模型中，miR-34a可直接结合PD-L1的3'-UTR，下调PD-L1表达，从而抑制肿瘤免疫逃逸。此外，miR-34a与其他基因联合同样取得显著效果。KASINSKI等［27］研究发现，miR-34a和 let-7两种肿瘤抑制性miRNA联合能显著抑制RAS、MET和MYC等癌基因表达，相较于两种miRNA单独的干预效果，联合干预在阻止非小细胞肺癌细胞增殖和侵袭能力方面具有优势。XUE等［28］在肺腺癌小鼠模型研究中发现，miR-34a联合靶向癌基因Kras的siRNA能有效抑制肺腺癌实体瘤生长，并诱导其凋亡，在此基础上联合顺铂化疗，可有效地延长小鼠存活时间。综上，miR-34a可通过单独或与其他基因联合作用，抑制肺癌进程，有望成为肺腺癌预后预测和诊断标志物。

2.4 miR-34a与宫颈癌

高危型人乳头状瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染是宫颈癌发生的主要原因［29］。ZHANG等［30］研究发现，HPV E6病毒可诱导miR-34a表达下调，显著上调宫颈癌中乳酸脱氢酶A的表达，促进“Warburg效应”，进而促进肿瘤发生和发展。研究发现miR-34a可通过调控lncRNA表达或与lncRNA相互作用，如通过 ceRNA（competing endogenous RNAs）机制参与宫颈癌发生发展。长链非编码RNA LINC00473是miR-34a的靶标。SHI等［31］在宫颈癌细胞研究中发现，miR-34a可降低LINC00473的稳定性，导致LINC00473表达下调，进而促进ILF2（interleukin enhancer binding factor 2）降解，抑制宫颈癌细胞增殖。XI等［32］报道linc-UFC1可通过ceRNA机制抑制miR-34a功能，导致miR-34a的靶基因FOXP3表达上调，从而促进宫颈癌细胞增殖、迁移和侵袭。此外，有研究发现miR-34a在宫颈癌组织中表达显著下调，且miR-34a低表达与患者较低的总生存率密切相关［33］，提示miR-34a可作为宫颈癌预后预测指标和治疗靶点。

2.5 miR-34a与其他肿瘤

miR-34a对结直肠癌、骨肉瘤、肝癌等肿瘤亦具有调控作用。在结直肠癌中，JIANG等［34］通过构建miR-34a基因缺陷小鼠验证了miR-34a缺失与结直肠癌发生，以及细胞增殖、凋亡、侵袭和转移等进程有关。此外，miR-34a可抑制结直肠癌细胞中Survivin、MET、Axl和Notch-1等基因表达，进而调控细胞凋亡、侵袭转移等过程［35-37］。研究发现miR-34a在骨肉瘤组织中低表达，且miR-34a低表达可造成骨肉瘤患者不良预后，miR-34a可作为手术治疗骨肉瘤预后的评估指标［38］。另有研究报道，miR-34a在人骨肉瘤干细胞样细胞中表达下调，且可促进骨肉瘤细胞侵袭，增强致瘤能力和自我更新能力［39］。XIAO等［40］研究发现过表达miR-34a可有效抑制骨肉瘤的生长，且未表现出明显的肝脏毒性，说明miR-34a在骨肉瘤临床治疗中具有良好的应用前景。而在肝癌中，研究发现miR-34a可靶向调控HDAC、SATB2等基因，从而抑制肝癌细胞增殖［41-42］；也可通过调节SIRT1、E2F和hexokinase-1等基因表达，参与肝癌侵袭、转移及其细胞恶化等进程［43-45］。

3 小结

miR-34a可抑制肿瘤发生、增殖、侵袭转移等，在前列腺癌、乳腺癌、肺癌、宫颈癌等多种肿瘤组织中低表达，且与预后不良有关，有望作为肿瘤预防、诊断及预后评估的指标。目前，针对miR-34a的治疗方法已进入临床试验阶段，且初步证实miR-34a在人体中有抗肿瘤活性，提示miR-34a模拟物治疗肿瘤可行［46］。但是miR-34a在肿瘤中的作用及其作用机制尚未阐明，miR-34a靶向药物的确切疗效及其毒副反应亦有待进一步探索。