腫瘤侵襲轉移相關microRNAs的研究進展

王海兵 綜述 陳曉峰 王和勇 張慧君 審校

近年來大量研究表明 microRNAs（miRNAs）與人類多種腫瘤的發生發展及侵襲轉移存在著密切關系，miRNAs可能成為一類新的致癌基因或抑癌基因，它們通過抑制靶mRNA翻譯或誘導靶mRNA降解在轉錄后水平調控基因表達，具有癌基因或抑癌基因的功能，參與腫瘤的發生、發展及侵襲轉移。

腫瘤的侵襲轉移是指癌細胞從原發部位轉移到遠處部位并在遠處部位形成腫瘤的過程[1,2]。腫瘤侵襲轉移是一復雜的、多因素的、多步驟的生物學過程。絕大多數腫瘤患者死亡是由腫瘤侵襲轉移引起的，腫瘤侵襲轉移不僅是病情惡化的標志，而且是治療失敗與死亡的重要原因。目前對腫瘤侵襲轉移進行了大量研究與探索，但其確切機制尚未明確；隨著人們對miRNAs研究不斷深入，已證明 miRNAs在腫瘤侵襲轉移調控中發揮著重要作用。

1 miRNAs生物學特性

miRNAs是一類新近發現的長度約22 nt的非編碼小分子RNA，廣泛存在于真核生物體內。Lee等[3]于1993年首次在秀麗新小桿線蟲突變體內發現第一個miRNA，命名為lin-4，其調節線蟲細胞發育時序。此后，在果蠅、擬南芥、斑馬魚、水稻甚至人類細胞中發現大量的類似小分子RNA，即miRNAs。其現已成為研究RNA的一大熱點。miRNAs在轉錄后水平調控靶基因表達，具有廣泛的基因調節功能[4]，可調節基因活動各個層面，如生長、分化、凋亡等。據估計人類中存在1 000余種miRNAs，約1/3基因表達受miRNAs調控[5]。

miRNAs具有保守性、表達時空性等特性。成熟的miRNAs通過以下方式發揮調控作用：miRNAs大多與其靶mRNA的3′非翻譯區（untranslated region, UTR） 一定程度的互補配對，如果互補配對程度高 （大多數植物中）， 則可導致靶基因mRNA降解；如果互補配對程度低 （大多數動物中） ，miRNAs抑制靶基因mRNA翻譯[6-9]。研究[10]還表明miRNAs可調節其靶基因mRNA快速脫腺苷化，導致mRNA快速衰減和表達水平降低，進而發揮調控作用。此外，miRNAs還可結合于靶基因開放閱讀框或5'非翻譯區（5'UTR）。Duursma等[11]研究發現miR-148與DNMT3b mRNA編碼區結合，抑制表達；還有研究[12]發現MicroRNA-10a可與核糖體蛋白mRNA的5'非翻譯區結合。

研究證明miRNAs參與生命過程中一系列重要進程， 包括早期胚胎發育、細胞增殖、細胞凋亡、細胞死亡、脂肪代謝、甚至腫瘤發生、發展和侵襲轉移等。其中miRNAs在腫瘤侵襲轉移方面研究越來越多，一些miRNAs作為原癌基因或抑癌基因已被證實， 這對理解miRNAs在腫瘤侵襲轉移中的作用及尋找腫瘤特異性診斷標志物和腫瘤治療新靶點提供了依據。

2 腫瘤侵襲轉移中miRNAs的調節功能

腫瘤侵襲轉移是一個多因素、多步驟的復雜過程，涉及癌基因、抑癌基因、信號轉導基因、粘附相關分子、蛋白水解酶及眾多細胞因子和調節因子等。研究發現miRNAs不僅調控腫瘤細胞增殖，而且參與腫瘤侵襲轉移。miRNAs在腫瘤侵襲轉移中可發揮促進或抑制作用。

2.1 促進腫瘤侵襲轉移的miRNAs

2.1.1 miR-10b Ma等[13]證明miRNA-10b與乳腺癌細胞侵襲性密切相關。miRNA-10b的上調可增加腫瘤細胞運動性和侵襲力，促進腫瘤侵襲轉移，但不影響細胞活力和增殖。為了探索miRNA-10b在體內能否促進轉移，他們將miRNA-10b引入兩種非轉移性人類乳腺癌細胞系中（SUM149和SUM159），然后將這些過表達miRNA-10b的乳腺癌細胞系注射到小鼠乳房脂肪細胞中。結果在植入過表達miRNA-10b的SUM149細胞系的小鼠肺部發現微小轉移灶，在植入過表達miRNA-10b的SUM159細胞系的小鼠中，80%出現明顯肺部轉移，30%還同時有明顯腹膜轉移，而對照組沒有發現轉移灶。Ma等[13]還闡明了miRNA-10b調節腫瘤侵襲轉移的機制，miRNA-10b在轉錄因子Twist的誘導下過表達， 進而抑制其靶基因HOXD10（一種抑瘤蛋白）的表達，從而增加轉移相關蛋白RHOC的翻譯 。已有研究[14,15]證明，HOXD10過表達可抑制RHOC蛋白的表達，進而可以阻止miRNA-10b誘導的腫瘤細胞發生侵襲轉移。以上這些研究說明miRNA-10b過表達可以促進乳腺癌細胞發生侵襲轉移，然而miRNA-10b過表達在其它惡性腫瘤尤其是在惡性膠質瘤和胰腺癌等較高侵襲性腫瘤類型中，能否具有類似作用還有待探索[16,17]。

2.1.2 miR-373和miR-520c 已有明確證據揭示miRNA-373和miRNA-520c也可以促進腫瘤轉移。miRNA-373和miRNA-520c是具有相似序列的miRNAs家族，可促進細胞侵襲和轉移。miRNA-373最初作為一種癌基因被認可，通過抑制p53起到致癌作用[18]。Huang等[19]將設計好的高表達miRNA-373或miRNA-520c的非轉移性人類乳腺癌細胞MCF-7通過尾靜脈注入免疫耗竭的小鼠體內后發現在小鼠骨骼、腦和肺都有轉移灶，而對照組沒有發現轉移。miRNA-373和miRNA-520c主要是通過抑制其靶分子透明質烷（HA）表面受體CD44蛋白（一種轉移抑制蛋白）的表達而促進腫瘤細胞侵襲和轉移。實驗也證明CD44表達下調時非轉移性MCF-7細胞變為轉移性細胞，miRNA-373的表達在轉移灶組織中比原位癌中明顯升高，預示miRNA-373可能成為乳腺癌轉移早期診斷指標。最近在前列腺癌的研究[20]中，也進一步證實miRNA-373和miRNA-520c通過調節CD44發揮促進轉移的作用。

2.1.3 miR-21 miRNA-21已被證實在多種腫瘤中高表達，其不僅在腫瘤發生過程中類似致癌基因，而且還可促進腫瘤侵襲轉移。miRNA-21主要通過抑制PTEN、PDCD4、TPM1、Maspin和SPRY2等靶基因來促進腫瘤發生和侵襲轉移的，所有這些靶基因都是負向調控腫瘤生長和侵襲轉移的[21-26]。Meng等[27]實驗結果顯示miRNA-21在肝癌細胞中比正常細胞高9倍，還揭示miRNA-21通過下調PTEN的表達而上調PI3K通路進而促進腫瘤細胞增殖轉移。Roldo等[28]運用基因芯片技術證實miR-21與胰腺癌的肝轉移呈正相關，這與miRNA-21作用于PDCD4有關。在轉移性乳腺癌細胞系MDA-MB-231中，通過一定方法抑制miRNA-21或增加TPM1的表達都能明顯減弱乳腺癌細胞的侵襲轉移。在乳腺癌病理標本中Maspin蛋白含量與miRNA-21負相關。Sayed等[26]也通過實驗證明miRNA-21通過下調靶基因SPRY2的表達促進細胞侵襲轉移。

2.1.4 miR-155 miRNA-155在侵襲性乳腺癌組織中高表達。Kong等[29]證實miRNA-155的表達缺失可抑制TGF-β誘導的上皮間質轉化（epithelial mesenchymal transition,EMT），降低侵襲轉移力；進一步研究發現miRNA-155通過下調其靶基因RhoA的表達，而促進腫瘤侵襲轉移。Gironella等[30]也證實胰腺導管癌過表達miR-l55可抑制另一靶基因TP53INP1表達，促進腫瘤侵襲轉移。

2.1.5 miR-182 最近研究發現，miRNA-182可以促進黑色素瘤侵襲轉移。Segura等[31]通過實驗證實miRNA-182高表達在體內外均可促進侵襲轉移，在黑色素細胞中下調miRNA-182可阻止細胞侵襲轉移并引發細胞凋亡。他們還證實miRNA-182通過直接抑制FOXO3和小眼球相關轉錄因子而促進侵襲轉移，增加FOXO3和小眼球相關轉錄因子的表達，還可抑制miRNA-182的促侵襲轉移效果。

2.2 抑制腫瘤侵襲轉移的miRNAs

2.2.1 miR-335、miR-126和miR-206 在人類乳腺癌中，miRNA-335、miRNA-126和miRNA-206被認為是腫瘤轉移抑制因子。Tavazoie等[32]發現這三種miRNAs的正常表達能很大程度地降低乳腺癌細胞的轉移能力。他們發現在高轉移性乳腺癌癌細胞MDA-MB-231中上述三種miRNAs缺失或低表達；而經誘導高表達這三種miRNAs的人類乳腺癌細胞轉移和增殖能力明顯降低。其抑制腫瘤轉移的機制為：miRNA-126主要通過抑制腫瘤細胞的生長和增殖；miRNA-335和miRNA-206主要影響細胞轉移到肺和骨的能力，也證實miRNA-335可調控轉錄因子SOX4和細胞外基質中鈣粘蛋白C（TNC）而抑制腫瘤轉移。

2.2.2 Let-7 Let-7是較早發現的能夠抑制肺癌侵襲轉移的miRNAs家族。已證實Let-7在高轉移性非小細胞肺癌細胞系（non-small cell lung cancer, NSCLC）中表達下降[33,34]。Let-7 miRNAs家族過表達可抑制腫瘤細胞分化、增殖及侵襲轉移能力。Let-7主要通過抑制其靶基因HMGA2（高遷移率組A蛋白）、せS家族等抑制腫瘤細胞侵襲轉移。

2.2.3 miR-200 許多研究[35-39]證實EMT是腫瘤侵襲轉移的一個重要步驟，而很多miRNAs參與EMT調節。miRNA-200家族（miRNA-200a、miRNA-200b、miRNA-200c、miRNA-141和miRNA-429）被認為是一種上皮細胞標記物和EMT的主要調節劑[40]。miRNA-200家族在缺失上皮標志物E-catherin蛋白而高表達間葉標記物波形蛋白的侵襲性乳腺癌細胞系中缺失[41]，說明miRNA-200家族可通過調節EMT來抑制腫瘤侵襲轉移。其還可以通過調節腫瘤侵襲轉移相關因子（TGFβ1、ZEB1/2）來調節腫瘤侵襲轉移。近期研究[42,43]發現不僅miRNA-200可下調ZEB1/2的表達，而且ZEB1/2也可反過來下調miRNA-200家族，這樣在miRNA-200家族和ZEB1/2之間就形成一個互反饋回路。

2.2.4 miR-146a 細胞信號轉導通路Rho/Rock是與腫瘤轉移相關的重要通路，其主要通過細胞外基質中的透明質烷（HA）與其受體CD44結合產生應答反應促進腫瘤侵襲轉移。Lin等[44]研究發現miRNA-146a通過抑制該通路不僅發揮抑癌基因作用，還介導其靶基因Rock1沉默來抑制腫瘤侵襲轉移。

2.2.5 miR-34a miRNA-34a在多方面推測不僅具有抑癌基因的作用，而且參與腫瘤細胞的擴散、遷徙和轉移。Li等[45]研究表明在肝癌細胞中miRNA-34a可下調靶基因c-MET的mRNA水平和蛋白水平，從而減少c-MET誘導的細胞外信號調節激酶（ERK1/2）。可見miRNA-34a通過調節c-MET信號通路抑制腫瘤細胞侵襲轉移。

2.2.6 miR-101 EZH2在侵襲性的實體瘤中高表達（機制尚未明確），已有研究[46]證明在人類前列腺癌細胞中miRNA-101缺失可導致靶基因EZH2過表達，miRNA-101負調控靶基因EZH2而抑制腫瘤侵襲轉移。

2.2.7 miR-31 Valastyan等[47]研究發現miRNA-31的表達與人類乳腺癌侵襲轉移負相關，miRNA-31過表達可以抑制乳腺癌細胞侵襲轉移，他們采用一種穩定的miRNAs檢測方法證實miRNA-31在體內外均可抑制轉移，并且通過阻止miRNA-31在體內外的表達，使得非侵襲乳腺癌細胞發生轉移，miRNA-31通過抑制一系列促轉移基因抑制腫瘤侵襲轉移，包括Fzd3、ITGA5、M-RIP、MMP16、RDX和RhoA。后來他們又通過實驗在mRNA水平證實ITGA5、RDX、RhoA在體內外均可以影響侵襲能力[48]。

2.2.8 miR-138 Liu等[49]研究發現miRNA-138可抑制頭頸部鱗狀上皮細胞癌侵襲轉移和促進凋亡，他們使用miRNAs微點陣法發現一些具有差異表達的miRNAs，其中miRNA-138是在高轉移細胞中減少的一種miRNA，通過實時定量RT-PCR進行了驗證。他們在細胞中轉染miRNA-138而抑制了腫瘤細胞侵襲能力，導致細胞周期受阻和促進凋亡，還證實敲除miRNA-138則增強腫瘤細胞侵襲能力和抑制凋亡。

2.2.9 miR-145 Sachdeva等[50]研究發現miRNA-145不僅能夠抑制腫瘤生長，而且可抑制腫瘤細胞侵襲轉移，他們證實miRNA-145可抑制侵襲性乳腺癌細胞系MDA-MB-231和 LM2-4142的侵襲轉移能力，在MDA-MB-231細胞中miRNA-145導致其侵襲能力下調50%，在LM2-4142中，其侵襲能力可降低75%， 而把anti-miR-145轉染到兩個細胞株后，其侵襲能力均上調。他們還通過實驗動物模型證實miRNA-145在體內同樣可以抑制腫瘤轉移。通過Western blot和免疫熒光等方法證實MUC1作為miRNA-145的一個靶基因可促進細胞侵襲轉移，其可被miRNA-145下調。

3 結語

迄今為止，還有許多與腫瘤相關的miRNAs未被發現，許多miRNAs的功能及其在腫瘤侵襲轉移中的機制還有待揭示。每個miRNA的靶基因不止一個，其在腫瘤侵襲轉移中相互作用還有待研究。但是miRNAs作為一種內源性小分子RNA，依靠其獨特的轉錄后調節機制不僅調節機體正常生理過程，而且廣泛參與腫瘤發生、發展和侵襲轉移，在臨床腫瘤的診斷、治療及預后中具有深遠意義。研究miRNAs與腫瘤侵襲轉移關系，可以提示我們通過誘導促侵襲轉移的miRNAs沉默或誘導抑制侵襲轉移的miRNAs高表達而在臨床上達到抑制腫瘤侵襲轉移的目的。有研究[51]表明miRNAs有望成為一些腫瘤早期診斷和判斷預后的重要指標。隨著人們對miRNAs及其在腫瘤侵襲轉移中的研究不斷深入，未來miRNAs必將為臨床上腫瘤的診斷、治療及預后判斷提供新的方法。