探索microRNAs在人類癌癥中的治療潛能

丁燕 翻譯 曹志成 校對

1天津醫科大學總醫院，天津市肺癌研究所，天津市肺癌轉移與腫瘤微環境重點實驗室；

2香港特別行政區 伊利沙伯醫院 臨床腫瘤科

1 前言

大量研究表明microRNAs（miRNAs）的異常調節與癌癥的發生和進展相關。研究發現許多miRNAs可作為致癌基因、抑癌基因、以及腫瘤干細胞和轉移的調節劑[1]。隨著對miRNA靶基因及其對細胞影響的深入了解，調節miRNA的表達或可為癌癥治療提供令人振奮的機會[2]。

2 miRNAs作為潛在的治療靶標和工具（表1）

2.1 miRNAs在癌癥發展中的作用

BRCA1是一個抑癌基因，在受損DNA的修復和細胞周期調節中發揮作用。一項研究發現BRCA1聯合HDAC2可使miR-155啟動子中的組蛋白H2A和H3去乙酰化，從而在表觀遺傳學水平上抑制miR-155的表達。miR-155的過表達可加速體內腫瘤細胞的生長，而敲除miR-155則可減弱其生長。該研究結果提示miR-155是BRCA1缺失腫瘤的潛在治療靶標[3]。p53是另一眾所周知的抑癌基因，然而p53相關的轉錄因子p63和p73在鱗癌中均過表達。一項研究發現化療可引發p63/p73依賴性miR-193a-5p的誘導，從而通過miRNA介導的p73的反饋性抑制以限制化療敏感性。抑制miR-193a可中斷該反饋，抑制離體和在體腫瘤細胞的生存并增強化療敏感性。因此在p53缺失腫瘤中，miR-193a的抑制或可提供新的治療機會[4]。

腫瘤干細胞（cancer stem cells, CSCs）具有廣泛的增殖和自我更新潛能以促進癌癥的發展。有研究顯示let-7和miR-181在肝細胞CSCs中表達上調。還表明let-7靶向作用于SOCS-1和CASP3，而miR-181則靶向作用于RASSF1A、TIMP3及NLK。let-7的抑制可增加肝細胞CSCs對多柔比星和索拉非尼的化療敏感性，而miR-181沉默可減弱肝細胞CSCs的活躍性和侵襲性[5]。MYCN是神經母細胞瘤癌變的主要驅動因子，一項全基因組研究顯示，在高MYCN環境中MYCN靶標miRNA啟動子受不同程度的抑制，miR-558明顯增加在體的腫塊形成、增殖和腫瘤生長，而miR-591則在原位神經母細胞瘤異種移植動物中呈現很強的腫瘤抑制效應。該數據揭示了MYCN靶標miRNAs的非宿主基因依賴性功能，并顯示MYCN可同時抑制促增殖性及腫瘤抑制性miRNAs[6]。

表 1 文中各種類型癌癥中的miRNAs及其靶基因

為探索管內乳頭狀粘液腫瘤（intraductal papillarymucinous neoplasm, IPMN）的癌變機制，一項研究顯示與胰腺良性IPMN相比，惡性IPMN中miR-101表達較低而EZH2表達則較高。miR-101在轉錄后靶向作用于EZH2，通過上調EZH2，miR-101的缺失可啟動IPMN的腺癌序列，該研究提示miR-101-EZH2的阻斷可作為IPMN癌變的潛在治療靶標[7]。癌變與慢性炎癥相關，而在腫瘤組織中常伴COX-2的過表達。另一項研究發現COX-2是miR-101調節轉錄后的直接靶標，外源性miR-101可抑制離體及在體前列腺癌（prostate cancer,PCa）細胞的增殖和生長。這些數據顯示通過直接抑制COX-2的表達，外源性miR-101或可提供一種新的癌癥治療方法[8]。

慢性應激可削弱個體的免疫系統，這或可增加患癌風險。研究發現在腎細胞癌（renal cell carcinoma,RCC）中miR-708是一個抑癌基因，在應激控制中發揮作用。在RCC細胞中miR-708表達的恢復可降低癌細胞的生長、可克隆性、侵襲及轉移，并可明顯增加細胞凋亡。miR-708在腫瘤內的轉運可引發異種移植動物內腫瘤的在體萎縮。E-cadherin調節劑ZEB2和BMI1已被確定為疑似miR-708靶標，這些發現為RCC的治療提供了新的靶標[9]。事實上，在人類癌癥中已發現許多癌基因，miRNA可在轉錄后調節這些癌基因的表達。在結直腸癌（colorectal cancer, CRC）中，DNMT1的過表達促進了抑癌基因的沉默。一項研究顯示恢復已下調的miR-342可引起CRC細胞中DNMT1表達的明顯下降，從而通過啟動子去甲基化重新激活ADAM23、Hint1、RASSF1A和RECK基因，miR-342的高表達可明顯抑制裸鼠的腫瘤生長和肺轉移。新發現的miR-342-DNMT1連系為CRC的治療提供了潛在的治療靶標[10]。

研究報道在多種人類癌癥中存在不規則甲基化的miRNAs。一項研究顯示在惡性胸膜間皮瘤（malignant pleural mesothelioma, MPM）細胞中可見異常甲基化的miR-34b/c，在甲基化細胞中miR-34b/c的表達降低。強迫miR-34b/c的過表達具有抗增殖作用，使發生G1期細胞周期停滯，并可抑制轉移、侵襲和活躍性。5-雜氮-2'-脫氧胞苷治療后miR-34b/c的表達可恢復，這提示miR-34b/c可作為MPM的潛在治療選擇方案[11]。另一項研究利用miRNA分析發現在肝細胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）細胞中miR-125b表達下降，并且甲基化抑制劑5-雜氮-2'-脫氧胞苷也可增加miR-125b的表達。加入miR-125b前體可降低癌細胞增殖、非停泊性生長、細胞轉移、侵襲及血管新生。研究發現PIGF可作為miR-125b的靶標，miR-125b的過表達可降低HCC細胞中PIGF的表達并改變血管新生指數[12]。

2.2 miRNAs在核心信號通路中的潛在臨床意義

近年來一些與腫瘤啟動和進展有關的復雜腫瘤信號通路已被闡明。信號通路的深入了解驅動著靶向作用于特定分子事件的新一代抗癌治療的發展[13]。在過去數年內已涌現出一些潛在的miRNA治療藥物，用于抑制不同信號通路中的單個或多個靶點。

有研究報道在轉移性乳腺癌細胞中miR-10b的表達增高，另有研究發現通過TWIST1表達的抑制，CCN5可抑制miR-10b的表達，該抑制由HIF-1α的轉化抑制與修飾通過阻礙JNK信號通路而介導。miR-10b陽性轉移性乳腺癌中CCN5的重新激活或可為現有的乳腺癌治療提供又一候選策略[14]。一項在HCC中對miRNAs進行的深度分析發現HCC中miR-199a/b-3p表達降低。該miRNA可通過抑制PAK4/Raf/MEK/ERK通路靶向作用于促癌性PAK4而抑制在體和離體中HCC的生長，他們的研究提示miR-199a/b-3p可作為HCC的治療靶標[15]。

雄激素受體（androgen receptor, AR）在前列腺癌變中起重要作用。有研究顯示miR-488*的過表達可下調AR的轉錄活性并抑制外源性AR的蛋白生成。miR-488*可阻斷PCa細胞的增殖并促進其凋亡。研究數據顯示miR-488*不單可靶向作用于AR，更為AR介導信號的潛在調節劑，其在PCa中可作為靶向作用于AR的新療法[16]。另一方面，一些miRNAs在細胞增殖和凋亡中發揮作用。一項研究發現在乳腺癌細胞中miR-24-2通過調節不同的凋亡通路并靶向作用于BCL-2而誘導凋亡。過表達miR-24-2的細胞對抗癌藥物高度敏感，miR-24-2與抗癌藥物如順鉑的聯合治療或可為耐藥腫瘤患者的抗癌治療開辟一條新的道路[17]。

2.3 轉移相關miRNAs為基礎的治療方法

新近證據顯示miRNAs在腫瘤轉移中發揮至為重要的作用。一項有關CRC的研究關注miR-499-5p作為候選的促轉移miRNA并發現在高侵襲性CRC細胞中miR-499-5p水平升高。miR-499-5p表達增加可促進離體CRC細胞的轉移和侵襲，并促進在體的肺和肝轉移，而沉默其表達則可降低轉移和侵襲。該研究已鑒定FOXO4和PDCD4為miR-499-5p的直接功能性靶標，這些結果提示miR-499-5p可促進CRC細胞的轉移并可作為CRC的潛在治療靶標[18]。

在侵襲性乳腺癌細胞中外源性miR-340的表達下調，有研究顯示增加miR-340的表達可抑制腫瘤細胞的轉移和侵襲，而敲除miR-340的表達則可誘導乳腺癌細胞轉移和侵襲。研究發現通過調節MMP-2和MMP-9的表達，c-Met作為直接的miR-340靶標可介導細胞轉移和侵襲，這提示miR-340可作為乳腺癌轉移的潛在治療靶標[19]。另有研究顯示miR-520b亦可抑制高轉移性乳腺癌細胞的轉移，HBXIP刺激NF-?B介導的IL-8表達促進癌細胞的轉移網絡，通過靶向作用于HBXIP和IL-8，miR-520b可調節乳腺癌細胞的轉移，這些發現提示HBXIP可作為轉移性乳腺癌的潛在治療靶標[20]。

一項有關胃癌（gastric cancer, GC）的研究顯示miR-148a可發揮抑制腫瘤轉移的作用，過表達的miR-148a可抑制離體GC細胞的轉移和侵襲以及在體肺轉移灶的形成，還發現ROCK1在miR-148a誘導的GC細胞轉移和侵襲中發揮作用，他們的結果提示miR-148a或具有抑制GC轉移的治療潛能[21]。也有研究關注miR-516a-3p作為GC的候選抗轉移miRNA，發現在高轉移性細胞中miR-516a-3p的表達減弱，并鑒定sulfatase 1為該miRNA的直接靶標。通過端膠原將miR-516a-3p表達載體傳送至原位高轉移性腫瘤中，揭示了該miRNA用作治療藥物的可行性。這些結果顯示miR-516-3p是一個抗轉移miRNA，在阻斷GCs轉移擴散中具有潛在的治療價值[22]。

上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）在腫瘤侵襲和轉移中發揮重要作用。有研究報道在人胰腺癌細胞中siRNA介導的DCAMKL-1敲除可誘導miR-200a并下調EMT相關轉錄因子ZEB1、ZEB2、Snail、Slug和Twist，這些結果顯示在胰腺癌中通過miR-200a依賴性機制DCAMKL-1作為調節EMT的治療靶標是合理的[23]。另一方面，化療也可在腫瘤細胞中誘導EMT。一項研究發現在對化療耐藥的舌癌細胞中miR-15b和miR-200b均呈下調，這些miRNAs的高表達可有效逆轉EMT的表型并增強癌細胞的化療敏感性，而增加miR-15b或miR-200b的表達亦可抑制舌癌異種移植動物的癌轉移。研究發現BMI1是miR-15b和miR-200b的靶標，在舌癌中這些miRNAs或可作為治療靶標逆轉化療的耐藥性[24]。

3 專家點評

深入了解miRNAs的潛在分子機制將有助于把miRNAs轉化應用為癌癥的治療靶標。miRNA治療的一大優勢為其可靶向作用于不同信號通路的多個基因。然而，它也伴隨有許多未知的脫靶效應的缺陷。盡管臨床前腫瘤模型在體試驗支持miRNAs為有效的抗癌藥物[25]，一些細微的生理變化（如肝臟和脾臟的大小變化、血清蛋白質及代謝物的濃度變化）表明對在體miRNA治療而言，非毒性轉運的挑戰仍然存在[26]。

在技術方面，盡管miRNA易于合成，但克服系統性轉運的障礙對于有效的miRNA治療來說仍是主要的難題。藥物轉運系統的快速發展為成功的miRNA治療的出現展示了曙光，一項新近臨床前研究發現在小鼠非小細胞肺癌模型中，化學合成的miR-34a和脂質傳遞載體構成的治療配方可阻斷腫瘤生長。該配方耐受性好，且不誘導免疫反應，此方法或可為miRNA替代治療用于臨床開辟一條快捷通道[27]。

臨床前研究豐富了我們對癌癥生物學中miRNAs功能性作用的了解，這或可開發新的癌癥治療方法[28]。盡管有效且安全的miRNA癌癥治療手段的到來仍較為遙遠，新近研究的發現為該領域的發展提供了樂觀的前景。

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The author states no conflict of interest and has received no payment in preparation of this manuscript.

Bibliography

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