MicroRNA與腫瘤研究進展

田 玲 王 沖

MicroRNA（miRNA、微小RNA）是在多種真核細胞和病毒中發現的一類內源性非編碼單鏈RNA[1]。MicroRNA基因約占整個基因組的1%[2]，多以基因簇形式存在，即以多順反子方式轉錄。據推測，人類基因組中約有三分之一的基因受到microRNA調控[3]。MicroRNA調控功能的發現是對中心法則中RNA中介角色的重要補充，它將促使生物學家重新思考細胞遺傳調控及其發育等方面的重要問題。MicroRNA對細胞進程的調控功能，尤其是對腫瘤等疾病進程的調控功能研究已發展為生物醫學最熱門的研究領域之一。本文運用文獻計量學的方法對microRNA與腫瘤的文獻進行分析，總結歸納microRNA與腫瘤的研究熱點和前沿。

1 資料來源與方法

以ISI Web of Knowledge中Web of Science數據庫為檢索對象。根據microRNA命名原則和發展歷史，結合所要檢索數據庫的特點，制定如下檢索策略：

TS=（microRNA* OR microRNA* OR mir$1*OR mir$2* OR mir$3* OR mir$4* OR mir$5* OR mir$6* OR mir$7* OR mir$8* OR mir$9* OR mir?n367 OR mir?bhrf* OR mir?us33 OR mir?k12* OR mir?m1* OR mir?rl1* OR lin?4 OR let?7*）；Document Type選擇Article。鑒于首次發現第一種microRNA-lin4的功能是在1993年[4]，因此檢索時間范圍設定為 1993～2011年。

2012年2月16日對檢索結果進行檢索下載，經過數據清理后，剩余10654篇。使用箱式圖法異常值公式（Q3+3IQR），截取到335篇高被引論文。按照標題、作者等相關信息，檢索這些高被引論文在PubMed數據庫中的相應數據，建立PubMed格式的高被引論文數據集。采取文獻計量學分析與內容分析相結合的方法對高被引論文進行分析。文獻計量學分析過程中運用的具體方法包括引文分析方法（主要采用引文數量分析）、詞頻分析方法、共詞分析方法和可視化方法。研究運用的具體技術手段包括文本挖掘軟件Thomson Data Analyzer，可視化軟件UCINET、統計分析軟件Excel等。

2 結果與分析

MicroRNA高被引論文涉及的腫瘤種類約有40種，包括消化、呼吸、血液循環、神經和內分泌等多個系統。研究數量最多的腫瘤依次是乳腺癌、肺腫瘤、肝癌、前列腺癌和白血病，論文數量分別為24、23、11、11和11篇，詳細情況見表1。這5種腫瘤相關高被引論文的發表時間分布情況如圖1所示。

表1 MicroRNA高被引論文中前10位腫瘤種類分布表Table 1 Distribution of the top10 tumors in high cited articles of microRNA

2.1 乳腺癌

MiR-21是乳腺癌中最常見的研究種類，是乳腺癌診斷、治療和預后的重要生物學標志物。Iorio等[5]在2005年最先發現miR-21等在人乳腺腫瘤中的表達水平都存在明顯下調。隨后，不斷有研究人員對miR-21在乳腺癌中的相關靶標進行研究，結果發現Bcl-2 基因[6]、TPM1 基因[7]、PDCD4 基因[8]等都是miR-21在乳腺癌中的靶向基因。2008年，Zhu等[9]通過實驗對該推測進行了證實，研究發現抑制轉移性乳腺癌MDA-MB-231細胞中的miR-21能夠顯著降低該癌癥的侵入和轉移。2011年，Asaga等[10]開發一種反轉錄定量RT-qPCR篩選方法，探測血清中循環microRNA，確定了循環中的miR-21是乳腺癌診斷和預后標志物。除miR-21外，miR-155、miR-9、let-7等也可以通過其靶向基因在乳腺癌進行表達調控。乳腺癌相關microRNA種類及其靶向基因/蛋白分布情況如圖2所示。

MiR-200在乳腺癌和乳腺癌干細胞調控通路方面的研究已逐步呈現調控網絡研究態勢。Gregory[11]、Shimono[12]、B?hlig[13]等研究證實，miR-200 在乳腺癌中參與的調控網絡是：miR-103/107可抑制Dicer表達，Dicer表達降低后又可引起miR-200合成減少，miR-200進而通過靶向ZEB1和SIP1調控上皮-間質轉化（EMT），進而引發乳腺癌；miR-200c在乳腺癌干細胞中參與的調控網絡是p53激活miR-200c后，miR-200c調控干細胞自我更新的調節因子Bmi1，調控EMT和干細胞特性，進而促進乳腺癌的疾病進程[11]。

調控通路及調控網絡的研究已成為microRNA在乳腺癌研究中的主導方向。乳腺相關的通路研究主要涉及miR-10b、miR-9和miR-200。這些通路通過不同的microRNA同樣調控乳腺癌的表達，說明癌癥的疾病進程并不一定是單種microRNA作用的結果，而是受到多種microRNA的調控。

MicroRNA在乳腺癌和EMT、炎癥、乳腺癌干細胞的轉化過程中起介導作用。miR-200家族和miR-205通過靶向ZEB1和SIP1進而調控EMT進程[11]；miR-103/107可抑制Dicer的表達，Dicer表達降低又引起miR-200合成減少，引起EMT進程[14]。Jiang等[15]證明microRNA-155通過擴大炎癥效應促進乳腺癌的發生。發現37種[16]microRNA在人類乳腺癌干細胞和非致癌細胞之間有不同的表達，并在體外實驗證明，miR-200c可抑制乳腺腫瘤細胞的克隆擴張，進而抑制胚胎癌性細胞生長，在體內實驗證明，miR-200c可以強烈抑制正常乳腺干細胞形成輸乳管和形成腫瘤細胞；Iliopoulos等[17]使用microRNA表達圖譜發現乳腺癌干細胞的誘導信息及其通過分泌IL6達到與非干性腫瘤細胞的動態平衡。

2.2 肺腫瘤

血清microRNA作為肺癌診斷的特異性標志物包括 miR-486、miR-30d、miR-1和 miR-499四種。2008年，我國研究人員首先發現，血清microRNA可作為肺癌診斷的生物標志物[18]。2010年Hu等[19]研究證實，四種來自血清的microRNA標記物可作為非小細胞肺癌整體生存率的一種非侵入性預測物。2011年，Foss等[20]研究發現血清中miR-1254和miR-574-5p可作為早期非小細胞肺癌診斷的生物標志物。通過對比CT掃描和血清microRNA對肺癌的診斷效果發現，血清microRNA診斷肺癌可比CT掃描發現肺癌早28個月[21]。除血清microRNA外，let-7、miR-21、miR-155、miR-10b、miR-9 等[22]在肺腫瘤中均存在差異表達，參與肺腫瘤的疾病調控進程。

MiR-29s、let-7、miR-210、miR-21 等在非小細胞肺癌中存在差異表達，可作為非小細胞肺癌診斷預后等生物學標志物，用于預測非小細胞肺癌的級別及其存活率，甚至治療癌癥。MiR-29s通過直接靶向DNMT3a和DNMT3b，在非小細胞肺癌表型正常化的過程中發揮作用[23]。2010年，Trang等[24]發現給予非小細胞肺癌外源性let-7能夠顯著減緩腫瘤進程，結果證明let-7對非小細胞肺癌的治療潛力。

MicroRNA在肺腫瘤與其它疾病間的相關介導作用研究較少。只有在2011年，Tellez等[25]發現EMT的生成最初是通過H3K27me3導致染色體改變，然后通過DNA甲基化沉默相關抑癌microRNA（miR-200b、 miR-200c和 miR-205）。

近兩年microRNA在肺腫瘤治療方面的研究開始有重要進展。2010年，Wiggins等[26]利用化學合成的miR-34和脂質體運載工具的方法，在非小細胞肺癌的動物模型上過表達該種microRNA后成功抑制腫瘤的生長。2011年，Trang等[27]研究證實microRNA mimics能夠被系統傳遞到哺乳動物肺部，有利于microRNA對肺癌的靶向治療。同年，Gao等[28]在人類初級鱗狀細胞肺癌中發現miR-21過度表達同患者的疾病進程惡化有關。

2.3 肝癌

多種microRNA在肝癌中均存在差異表達，調控肝癌的生成、轉移、預后等。MiR-21[29]、miR-26、miR-221[30]、miR-223[31]、miR-124/miR-203、let-7g[32]、miR-139[33]等通過靶向特定基因或蛋白質，發揮調控功能，詳見圖3。MiR-203和miR-124形成一種星形圖，這兩種microRNA[34]是肝癌表觀沉默新的抑制microRNA，在肝癌形成過程中作用于CDK6、VIM、SMYD3、IQGAP1、ABCE1，進而介導細胞周期停滯等。MiR-199a/b-3p同時靶向絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶4（PAK4），證實miR-199a/b-3p是肝癌的治療靶標，通過抑制PAK4/Raf/MEK/ERK路徑中腫瘤生長因子PAK4的表達抑制肝癌的進展[35]。此外，2011年高被引論文中還指出肝炎和肝癌具有共同的生物學標志物miR-21、miR-122和miR-223[31]，進一步表明microRNA可能在肝炎轉化為癌癥過程中發揮重要調控作用。

MicroRNA可影響肝癌的治療效果和患者生存率，針對其輸送體系的肝癌治療研究已逐漸開展。發現microRNA在男性肝癌組織和女性肝癌組織中的表達模式存在差異[36]，在干擾素α作用下，這些患者的miR-26表達水平可影響生存率和輔助療法的反應，miR-26的低表達同肝癌預后不良有關。MicroRNA能夠干擾細胞內與其部分互補的mRNA，因此可用于設計針對腫瘤多態性和病毒突變的新療法。Kota等[37]在肝癌模型中對此療法進行了初步探索，結果發現microRNA通過腺伴隨病毒應用于肝癌小鼠的全身后，能夠抑制癌細胞增生，誘導腫瘤特異性凋亡，防止癌癥的進展。

2.4 前列腺癌、白血病

2.4.1 前列腺癌

多種microRNA在前列腺中存在差異表達，調控前列腺癌細胞的轉化、浸潤和轉移。MiR-141、miR-373[38]、miR-520c[38]、miR-16[39]、miR-106b[40]、microRNA-375[41]、 microRNA-141[41]、miR-145[42]、miR-21、miR-34a[43]等通過靶向特定基因/蛋白發揮調控功能，詳見圖4。MiR-34a、miR-373和miR-520c共同靶向CD44蛋白，相關研究證實這三種microRNA能夠抑制CD44的表達。

血清microRNA具有異常穩定的形態，能夠使其免受內源性RNase影響，可作為監測前列腺癌的穩定標志物。Mitchell等[44]發現血清中miR-141水平能夠較好監測前列腺癌患者狀況，并且研究人員已建立一種相應的microRNA測量方法，可用于發現癌癥患者。此外，研究人員還發現microRNA可評估癌癥藥物治療效果， Zhang等[45]證實血清中miR-21可用于評估轉移性激素難治性前列腺癌和預測基于多西紫杉醇的化療療效。

2.4.2 白血病

急性骨髓性白血病（ALL）和慢性淋巴細胞性白血病（CLL）的研究主要集中于相關microRNA及其靶標的識別。ALL的生成與miR-19相關，miR-19能夠促進Notch誘導的T細胞型ALL的生成，miR-19在ALL中有多個靶基因，如Bim（BCl2L11）、PRKAA1和PPP2R5E[43]。CLL的相關研究發現：由13種基因組成的一種microRNA標志物同CLL的預后因素和疾病進程相關[44]；miR-15和miR-16通過標靶BCL2誘導凋亡[46]；microRNA/TP53反饋通路同B細胞慢性淋巴性白血病的發病機理和預后結果相關[47]。

MicroRNA可作為急性骨髓性白血病疾病的藥物療效預測指標。2009年相關研究發現在急性髓系白血病中miR-29b通過直接靶向DNMT3a/DNMT3b，非直接靶向DNMT1誘導整體DNA低甲基化和腫瘤抑制基因的重新表達[48]。2010年Blum等[49]證實，在老年急性髓系白血病患者中，miR-29b可作為預示療效的陽性分子指標，有效預測地西他濱療效的分子。

3 展望

MicroRNA幾乎參與了腫瘤發生發展的各個進程，腫瘤組織中存在不同于正常機體的特征性miRNA表達譜，通過測定這些miRNA的表達變化可能成為惡性腫瘤早期診斷、靶向治療及預后的重要手段。

面對microRNA發展進程和廣闊市場前景，已經有生物技術或制藥公司在考慮進行microRNA療法的投入。一些生物學家已經獨立地或者和生物技術公司聯合成立了公司，進行這一方面的研究與開發。以不同類型的RNA分子，尤其是以RNAi技術或其它反義技術為基礎的公司，現在都紛紛擴展至miRNA的領域。全球各大生物技術公司正紛紛推出利用miRNA治療人類疾病的研究項目，其中包括在癌癥患者體內直接導入特定miRNA，阻斷癌癥細胞發育，從而達到徹底根治腫瘤的目的。

但是目前miRNA應用過程中還有很多問題亟需解決，如詳細的藥代動力學和藥效學仍需深入研究、如何將藥物準確送入特定組織、miRNA在體內的穩定性問題等。由于目前microRNA與臨床相關的研究領域起步僅數年，尚缺乏大樣本、多中心的研究數據等因素制約了相關研究的開展，相關研究工作的順利開展還需要有關政策的扶持和引導。

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