miR-4516在恶性肿瘤中的研究进展

殷 舞(综述), 钟晓刚(审校)

microRNAs(miRNAs)是一组进化保守的内源性小分子非编码RNA(noncoding RNAs,ncRNAs),长度为19～25个核苷酸[1],通过碱基互补配对的方式与靶mRNA的3′-UTR结合,最终导致靶基因转录后抑制、降解或沉默[2],其在肿瘤的发生、进展中起重要作用,充当肿瘤抑制因子或癌基因[3-4]。microRNA-4516(miR-4516)是miRNAs家族中一员,位于16p13.3上,广泛参与细胞的增殖、凋亡过程,在多种肿瘤中都有异常表达[5-10],可通过对不同靶基因的调节,影响肿瘤细胞增殖、侵袭、迁移、凋亡以及对化学药物的敏感性[11]。本文对miR-4516在不同类型的恶性肿瘤发生、发展中的作用及可能机制进行综述,为后续研究提供借鉴。

1 miR-4516与消化系统肿瘤

1.1miR-4516与结直肠癌 结直肠癌是常见的恶性肿瘤。随着分子生物技术的发展,与结直肠癌相关的miRNAs相继被发现,miRNAs可通过多种途径影响结直肠癌的发生、发展以及对治疗的敏感性[12-13]。Jin等[5]采用实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测结直肠癌患者、结直肠良性肿瘤患者以及健康人血清中miR-4516的表达水平,发现其在健康人中表达最高,在结直肠癌患者中表达最低;进而检测结直肠癌患者手术前后血清中miR-4516的表达,结果发现术前组miR-4516表达较低,术后组miR-4516表达上调;临床病理特征及预后分析显示miR-4516的低表达与结直肠癌的TNM分期、浸润程度、淋巴结转移及远处转移显著相关,而miR-4516的高表达则可显著提高患者的总生存率。提示miR-4516是结直肠癌进展的抑癌基因,具有诊断价值,低miR-4516可作为结直肠癌预后的独立危险因素。

1.2miR-4516与胰腺癌 胰腺癌的发病率逐年上升,是发达国家癌症死亡的主要原因之一[14]。尽管在手术、化疗和放疗方面取得了很大进展,但由于诊断较晚,治疗效果仍然很差[15-17]。因此,确定新的诊断标志物以期在早期发现对患者至关重要。Aita等[18]使用含2 549个miRNAs的微阵列对15例早期胰腺癌患者及4例无肿瘤胃炎患者血清进行检测,结果发现76个差异表达的miRNAs,其中包括miR-4516。在后续独立的胰腺癌患者验证队列中,研究者证实其在胰腺癌患者血清中表达增加,且该miRNA也是生存的独立预测因子,与预后及肿瘤分期相关。此外,基于miRTarBase的靶标预测分析显示它可通过Wnt通路及p53通路参与癌症进展和传播。然而,Chen等[19]却得出不一样的结果,研究采用实时荧光定量核酸扩增检测系统(qPCR)检测了10对胰腺癌癌组织及癌旁组织以及4株胰腺癌细胞系及1株对照细胞系内miR-4516的表达,结果发现在癌组织和肿瘤细胞系中miR-4516均呈低表达,后续在以miR-4516表达最低的2株细胞系为基础的体外实验中进一步发现miR-4516过表达可抑制胰腺异种移植肿瘤的体内生长。正齿同源盒1(orthodenticle homeobox 1,OTX1)是一种调节大脑和感觉器官发育的转录因子,在胰腺癌中高表达,促进肿瘤演进。miR-4516通过与其3′-UTR结合来负调节OTX1表达,从而抑制胰腺癌细胞的生长、迁移、侵袭和凋亡,表明miR-4516/OTX1轴可能是胰腺癌患者基于miRNAs治疗的新靶点。两个研究结果的差异可能与选择研究对象不同有关,前者以胰腺癌患者及无肿瘤患者为研究主体,后者以胰腺癌患者自身组织及肿瘤细胞系为研究对象。两个研究的病例数量较少也是产生差异的可能原因。

1.3miR-4516与胃癌 胃癌是消化系统最常见的恶性肿瘤之一。晚期胃癌治疗主要是细胞毒性化学疗法[20],但胃癌细胞的抵抗力往往导致化疗失败,这是影响胃癌患者长期生存的关键问题,提高胃癌疗效的有效途径是探索胃癌耐药机制,寻找逆转胃癌耐药的分子标志物[21]。Liu等[11]采用miRNAs微阵列及实时荧光定量聚合酶链反应(RT-PCR)对胃癌细胞系及对5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)耐药胃癌细胞系进行检测,发现miR-4516在胃癌耐药细胞系中明显高表达。后续将miR-4516的抑制剂分别转染两种细胞系,发现miR-4516抑制剂能有效降低胃癌细胞增殖并增强耐药细胞系对5-FU的敏感性。ING4是人肺腺癌细胞中多西紫杉醇敏感性的指标,其表达上调能增强胃癌细胞的化学敏感性。序贯验证实验表明,胃癌耐药细胞系中miR-4516通过抑制ING4表达,引起肿瘤的多药耐药。因此,miR-4516可能是化疗耐药胃癌的潜在治疗靶点。

1.4miR-4516与肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC) 我国是全球HCC新发病例和死亡病例最多的国家,HCC患者约占全球HCC患者总数的50%[14]。虽然HCC的治疗手段越来越多样化,但其疗效仍不乐观,复发率高、预后较差[22]。因此,进一步研究其发生发展的分子机制,识别新的生物标志物和分子靶点,探索新的靶向治疗方法十分重要。王福花等[23]采用Qiagen miRNA PCR Array芯片筛查肝癌、肝硬化患者和正常人差异表达的血清miRNAs,结果发现miR-4516在HCC患者血清中高表达,且与肿瘤分化相关。已有研究证实,长链非编码RNA(lncRNA)可通过与miRNAs竞争性结合来促进肝癌细胞生长、迁移和侵袭。Li等[24]采用lncRNA阵列鉴定出了一种名为长应激诱导非编码转录本5(LSINCT5)的新型lncRNA,其在HCC标本及细胞系中均高表达。体外实验表明,LSINCT5可促进HCC细胞系的迁移和活力,体内异种移植小鼠模型也证实了LSINCT5的致癌作用,研究者进一步通过RNA免疫沉淀及转染实验证实LSINCT5通过与miR-4516的结合,降低miR-4516表达,导致STAT3/BclxL表达增加及细胞凋亡减弱,从而增强肝癌细胞的增殖和转移。Wei等[25]鉴定出了一种与肝癌进展和血管生成密切相关的lncRNA——PAARH,其在肝癌细胞质内与miR-4516结合,减轻了miRNA对HOTTIP(致癌lncRNA)的抑制作用,进而促进肝癌细胞的迁移和侵袭。Li等[9]发现在肝癌组织中另一高表达的lncRNA——LINC00520。体外实验显示LINC00520过表达可促进HCC细胞的增殖、迁移和侵袭,而下调LINC00520则相反。进一步的研究表明,LINC00520作为竞争性内源性RNA(ceRNA)对抗miR-4516,从而增加肝癌中SRY相关的高迁移率组框5(SOX5)的表达,导致肿瘤的进展。可见,miR-4516在HCC细胞增殖、迁移和侵袭等方面都发挥了重要作用,提示其可望成为HCC生物治疗新靶点。

1.5miR-4516与食管癌 食管癌是我国常见的恶性肿瘤,由于其早期症状隐匿,发现时分期较晚,5年生存率不到20%,复发也是导致食管癌患者死亡的主要原因[26]。为找到敏感而特异的食管癌标志物,丁元杰等[27]采用AgilentTM高通量miRNAs微阵列芯片检测52例早癌筛查中食管鳞癌患者及52名健康人。结果表明,相较于健康人群,食管鳞癌患者血清中miR-4516表达明显增高,可能与肿瘤的发生、发展相关,其作用机制有待进一步研究。

2 miR-4516与胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)

胶质瘤是成人常见的原发性脑肿瘤,GBM是其中恶性程度最高的一型,即使采用手术切除联合化疗、放疗等综合治疗,预后仍很差[28]。GBM的发生、发展涉及的因素复杂,基因表达异常与其发生及进展密切相关[29]。兰展等[30]采用qRT-PCR检测89例手术切除GBM组织及35例其他原因切除的非肿瘤脑组织中miR-4516的表达,发现GBM组织miR-4516表达水平明显升高,进一步生存曲线分析显示miR-4516高表达组2年累积生存率明显低于低表达组,提示患者预后不良。Cui等[6]通过Nanostring v3 miRNA测定法对268例GBM肿瘤组织及7个细胞系进行检测,结果发现miR-4516在GBM肿瘤组织及各细胞系中均过表达,生存曲线分析显示miR-4516表达量与GBM患者总生存期呈负相关。进一步研究显示miR-4516过表达在体外和体内均显著增强了GBM细胞的增殖和侵袭,其对肿瘤的促进功能通过靶向蛋白酪氨酸磷酸酶(非受体14型),进而介导Hippo/YAP信号通路来实现。Sebastian等[31]通过体外实验进一步指出,放疗可能影响GBM组织中miR-4516相关的耐药信号通路,提示miR-4516与GBM的放疗效果有关。以上研究表明,miR-4516在GBM的演进中起了癌基因的作用,可能成为GBM治疗新靶标。

3 miR-4516与乳腺癌

乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤之一,并且病死率与发病率的比例达到15%[32]。临床上,根据激素受体(hormone receptor,HR)和HER-2的表达及肿瘤细胞增殖情况,将乳腺癌细分为5种亚型:luminal A型、luminal B型(HER-2阳性)、luminal B型(HER-2阴性)、HER-2过表达型、三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)[33]。由于乳腺癌有着较高的异质性,在生物学中有多种变化,加大了治疗难度,对乳腺癌诊治的研究仍在持续进行中。Wang和Xu[34]采用qRT-PCR检测31例乳腺癌患者癌组织及癌旁正常乳腺组织中miR-4516的表达量,结果发现其在乳腺癌样本中的表达明显低于相邻的健康样本,后续基于乳腺癌细胞系的体外实验中,又发现在乳腺癌细胞中高表达的致癌lncRNA PART1可以直接与miR-4516结合,从而降低miR-4516的表达,促进乳腺癌的发展。另一些研究者在乳腺癌相关的间质细胞中也发现了同样的现象。Kim等[7]通过miRNAs微阵列芯片对从乳腺浸润性导管癌中分离的癌症相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblast,CAF)衍生外泌体进行检测,发现其中miR-4516表达量明显降低。后续体外转染实验发现miR-4516过表达能抑制乳腺癌细胞,特别是TNBC细胞的增殖,表明CAF衍生外泌体中miR-4516的丢失与TNBC进展相关。Zhang等[35]研究发现在管腔B型乳腺癌(HER-2阴性)患者中,新辅助化疗(neoadjuvant chemotherapy,NAC)前患者外周血中miR-4516水平较低,而NAC期间,在不同标准中miR-4516都有一致性上调。由此可见,miR-4516在乳腺癌中充当了肿瘤抑制因子,提示miR-4516可用作乳腺癌,特别是TNBC的抗癌靶点,并可作为乳腺癌NAC反应的早期标志物。

4 miR-4516与视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,RB)

RB是儿童常见的眼内恶性肿瘤,多发于3岁以下儿童,严重威胁患儿的视功能和生命健康[36]。RB早期难以被发现,多数患儿确诊时已发展为晚期,因此,深入研究RB生长的相关机制,早期诊断及治疗是降低患儿病死率的关键[37]。李萍等[38]研究发现在RB组织及细胞系中均有miR-4516的过表达;体外实验中,下调miR-4516的表达能明显抑制RB细胞的增殖,促进其凋亡。Hao等[8]同样发现在RB肿瘤中miR-4516的高表达,并在经静脉化疗的RB患者血清中发现miR-4516表达下调,进一步实验显示miR-4516是通过PTEN/Akt通路,抑制肿瘤细胞凋亡,促进RB的生长。这些结果均显示,miR-4516可能是RB新的肿瘤标志物以及潜在生物学靶标。

5 miR-4516与甲状腺癌(thyroid cancer,TC)

TC是我国最常见的内分泌系统和头颈部恶性肿瘤[39],来源于甲状腺滤泡上皮,以甲状腺乳头状癌最常见,细针穿刺细胞学是首选的确诊方式。虽然大部分甲状腺乳头状癌具有相对惰性的特征,但仍需行甲状腺腺叶切除或全切手术[40]。甲状腺乳头状癌有近10种亚型,特别是滤泡变异型又分为包膜型(伴或不伴包膜/血管浸润)和浸润型,它们具有不同的临床行为;无包膜浸润的滤泡变异型类似于良性病变,它们被重新分类为“具有乳头状癌核特征的非浸润性滤泡型甲状腺肿瘤(NIFTPs)”[41],较少需要积极治疗,所以将它们区分出来尤为重要。但由于NIFTPs具有甲状腺乳头状癌的核特征,即使通过细胞学检查也很难将其区分,是临床诊断的难点。Borrelli等[10]用含798个miRNAs微阵列芯片对NIFTPs、甲状腺滤泡腺瘤及浸润性滤泡型甲状腺乳头状癌组织进行检测,结果发现miR-4516在三种肿瘤中表达均有差异,特别在区分甲状腺乳头状癌是否具有浸润性时更有意义,提示miR-4516是浸润性甲状腺乳头状癌诊断的新的生物标志物。间变性TC是较严重的TC亚型,对标准治疗反应差。Mio等[42]研究发现在间变性TC组织中miR-4516的表达量较正常甲状腺组织更低,当使用抗肿瘤药物JQ1治疗后,miR-4516的表达量回升,提示miR-4516可作为TC治疗反应的标志物。

6 结语

综上所述,miR-4516在多种肿瘤中存在表达失调,可以通过与靶基因的3′-UTR结合,或者被竞争性内源RNA吸附,通过STAT3/BclxL、Hippo/YAP、PTEN/Akt等信号通路,影响肿瘤细胞增殖、侵袭、迁移、凋亡以及对化学药物的敏感性,进而影响患者的总生存及预后。miR-4516还具有诊断、预后及对放化疗敏感性的预测价值。但目前对miR-4516在不同肿瘤类型中的具体作用机制仍缺乏深入的认识,对于其在肿瘤早期诊断、复发监测以及靶向治疗等方面仍需深入研究。