Lin28信號通路與腫瘤*

莢耘路 呂可真 林 娜 胡文獻

·國家基金研究進展綜述·

Lin28信號通路與腫瘤*

莢耘路①呂可真②林 娜①胡文獻①

Lin28是一種結構上高度保守的RNA結合蛋白，其在機體正常生長發育代謝及某些疾病狀態，如腫瘤發生發展中有重要作用。近年的研究發現，Lin28在機體中的過表達能夠抑制let-7 miRNA的功能，并上調某些細胞周期相關基因如cyclin A、cyclin B等的表達，從而促進干細胞的增殖。在人類惡性腫瘤細胞中，Lin28的激活能選擇性地阻斷原始let-7 miRNA的加工成熟并最終促進腫瘤的發生；Lin28在腫瘤疾病進程中的其他作用機制包括：通過抑制腫瘤相關microRNA的分化成熟、上調細胞周期相關基因的表達影響腫瘤的發展及預后。另外，Lin28在腫瘤放化療耐受相關研究中的重要作用日益凸顯。為此，本文對Lin28的相關生理功能和其在腫瘤發生發展的相關機制及治療前景做一綜述。

Lin28 miRNA 腫瘤 治療

1Department of Surgical Oncology,Sir Run Run Shaw Hospital,College of Medicine,Zhejiang University,Hangzhou 310016,

China;2Department of General Surgery,The First Affiliated Hospital,College of Medicine,Zhejiang University,Hangzhou

310004,China

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(No:81000996)and Qianjiang Talents Scheme

(No:2010R10065)

Lin28是一種高度保守的RNA結合蛋白，在個體生長代謝、組織發育、體細胞重編程和腫瘤發生中發揮重要作用［1］。近些年來，Lin28在抑制let-7 miRNA表達和作為腫瘤干細胞標記物的作用被廣泛研究，其與惡性腫瘤的密切關系也受到越來越多的重視。因而，研究Lin28與腫瘤的關系成為當前分子生物學的熱點之一，其對闡明細胞癌變機制、腫瘤演進的機理和腫瘤的診斷、治療及預測療效有重要的意義。

1 Lin28的生理功能

Lin28（即Lin28A）是一個進化上保守的小RNA結合蛋白，主要在細胞漿中表達，少數也可出現在細胞核內［2］。在哺乳動物中，Lin28僅表達于胚胎干細胞和胚胎形成早期的細胞中，而在胚胎形成晚期以及絕大多數的成熟體細胞中表達明顯下降［3］。目前已有研究證實Lin28與Nanog、Oct-4和Sox2等基因聯合導入可將人纖維母細胞等成熟體細胞誘導成為具有胚胎干細胞特性的多能干細胞，可以分化成為包括所有3個胚層的細胞［4］。因此，Lin28被認為是一個鑒定干細胞的重要特異性指標。

盡管Lin28的生理功能尚不確切，但有理由推測，Lin28的表達與動物的正常發育及干細胞的增殖、分化密切相關。Zhu等［5］研究小組構建了表達Lin28A的轉基因鼠，發現該鼠體型增大、頂臀（crown-rump）長度增長、發情期延遲；并發現它們的糖代謝及對胰島素的敏感性增高。

近來研究發現，Lin28與miRNA加工成熟密切相關，而miRNA在動物發育過程中發揮著重要作用。Lin28是原始let-7 miRNA剪接的分子基礎，Lin28激活后可抑制干細胞中原始let-7 miRNA加工為成熟的let-7 miRNA［6］（Lin28/let-7調節作用見圖1［7］）。此外，已有研究發現Lin28通過直接作用于Cyclin A、Cyclin B和Cdk4的3'UTRs以增加其翻譯，而達到促進鼠胚胎干細胞的增殖作用［8］。由此推測，Lin28可通過兩條途徑促進干細胞的增殖：1）抑制let-7的生成；2）上調細胞周期相關基因的表達。

2 Lin28與腫瘤

大量的研究表明，Lin28能阻斷多種miRNA（如let-7 miRNA）的生物合成［2］。miRNA是一組短小的非編碼RNA，它們可以通過抑制多個基因的轉錄后翻譯來調節基因的表達，進而調控細胞功能。miRNA不僅在發育過程中發揮著重要作用，而且其表達異常同人類一些惡性腫瘤的發生有關［9-11］。Kumar等［12］研究發現敲低miRNA加工過程中微處理器的Drosha組分可抑制miRNA的加工，進而促進了細胞的轉化和腫瘤的形成，而且他們認為上述機制與成熟let-7 miRNA表達缺失密切相關。Let-7是腫瘤抑制因子，通過與其3'非翻譯端互補位點的結合，抑制一系列腫瘤基因及細胞周期激活基因（包括Cyclin D1、c-Myc、k-Ras和Hmga 2）的表達，在轉錄后水平發揮作用［13］。Viswanathan等［6］研究發現Lin28的激活能選擇性地阻斷胚胎干細胞中原始let-7 miRNA的加工成熟過程，進一步的機制研究發現 Lin28是原始 let-7 miRNA剪接的分子基礎。Lin28激活后導致的原始let-7加工成熟的功能喪失最終能促進腫瘤的發生。Yu等［14］發現在乳腺癌干細胞中let-7 miRNA的表達明顯下降；用let-7慢病毒感染乳腺癌腫瘤干細胞能抑制細胞增殖和非黏附球形集群細胞形成，減少未分化細胞的百分比，并且能減少NOD/SCID小鼠體內腫瘤的形成和轉移的發生；而用反義寡核苷酸拮抗let-7則能增強乳腺癌腫瘤干細胞在體外的自我更新。

3 Lin28與腫瘤的發生發展及預后的關系

Lin28除了能抑制microRNA的生成外，還能與IGF-2、Oct-4、BMP4以及一些細胞周期相關基因的miRNA相結合而影響其翻譯［15-16］。Lin28的上述作用機制提示其與腫瘤的發生發展及預后有關，該結論也得到國內外相關研究的進一步證實。

Lin28在多數實體腫瘤細胞及血液系統惡性腫瘤中表達升高［17-18］，并且其表達水平常與腫瘤的高侵襲性、低分化、早期遠處器官轉移及高復發率和較差預后等不良指標相關。Visawanathan等［18］對527株人類腫瘤細胞株的分析發現Lin28的表達率為3.2%；Lin28在人腫瘤組織中的表達率約為15%，其中在結腸癌、乳腺癌、肺癌、宮頸癌、惡性生殖細胞腫瘤［17］等組織中的表達明顯增高；對CML患者的研究發現急性期患者Lin28的表達率明顯高于緩解期的患者，可見Lin28的表達與CML疾病進展密切相關；對89例肝癌（HCC）患者的研究顯示，血清AFP增高的患者Lin28的表達率也顯著增高，Lin28表達的腫瘤多為進展期，Lin28表達率與肝癌的早期復發呈正相關。該研究還發現，在卵巢癌和生殖細胞腫瘤中，Lin28的表達多見于晚期腫瘤及分化差的腫瘤。Wang等［19］的研究發現，Lin28B通過促進肝癌細胞（HCC）中c-myc、IGF1R、HMGA等的表達以及增強上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）而促進腫瘤細胞的增長、增強腫瘤細胞的致瘤性并增加腫瘤的侵襲性。Ma等［20］在對來自耶魯大學腫瘤研究中心的343例卵巢癌患者的研究中發現，在卵巢上皮性癌細胞中，Lin28促進BMP4的表達，從而對腫瘤細胞微環境產生影響，進一步影響腫瘤的發生發展；Lin28和Oct-4的高水平協同表達與腫瘤預后不良密切相關。Lin28/let-7/Myc信號軸在前列腺癌發生發展中發揮重要作用，并且Lin28能夠促進雄激素受體（AR）及其下游基因如PSA及NKX3.1的表達，從而為腫瘤提供了新的治療靶點［21］。同時，研究發現Lin28與其他因子對腫瘤細胞具有協同作用。在乳腺癌細胞中，Lin28B與癌蛋白 HBXIP［22］、Lin28與HER2［23］共同作用機制得到進一步的闡述研究。

4 Lin28與腫瘤治療耐受

盡管目前臨床上各種新的抗腫瘤藥物及治療方法層出不窮，但是腫瘤放、化療耐受的現象也日益嚴重，腫瘤的死亡率仍然居高不下。近年來人們針對腫瘤的異質性及治療耐受性的現象提出了腫瘤干細胞假說。腫瘤干細胞假說認為腫瘤由少數緩慢分裂的腫瘤干細胞、快速分裂的擴增細胞以及分化的腫瘤細胞構成［24］。腫瘤干細胞是指生長不受控制，能自我更新并在一定條件下可多向分化，在腫瘤組織內數量較少的一類細胞。腫瘤干細胞不僅是腫瘤的起源，而且與腫瘤的進展、轉移、治療耐受以及腫瘤復發有關。上述假說已經得到了很多研究成果的驗證［24］。基于上述假說，有學者認為腫瘤放化療耐受與腫瘤干細胞有關。前文已提到，Lin28的表達隨著干細胞的分化而逐步減少；相反，let-7的表達卻隨著干細胞的分化逐步增高（干細胞與Lin28/let-7的表達見圖2）［13］。基于以下幾點，推測Lin28基因與腫瘤細胞放化療耐受有關：1）腫瘤干細胞可以引起腫瘤細胞對放化療耐受，從而導致腫瘤復發和轉移；2）let-7 miRNA具有腫瘤抑制基因的作用，其表達的缺失能促進細胞的轉化和腫瘤的形成；3）let-7 miRNA在腫瘤干細胞中表達明顯下降；4）Lin28可以阻斷原始let-7 miRNA加工成熟，進而促進腫瘤的發展；5）Lin28作為干細胞的一個重要指標，與Nanog、Oct-4和Sox2等基因聯合導入可將人纖維母細胞等成熟體細胞誘導成為具有胚胎干細胞特性的多能干細胞，并可以分化成為包括所有三個胚層的細胞［4］。Oh等［25］的研究發現Lin28表達的抑制可通過下調k-Ras的表達而提高A549肺癌細胞株和ASPC1胰腺癌細胞株的化療敏感性。我們的一項關于Lin28介導腫瘤放化療抵抗性的最新研究發現，在乳腺癌細胞中，高表達Lin28的細胞系在暴露于放射線時存活率較高，機制可能是Lin28通過調節H2A.X和蛋白酶依賴的信號通路抑制放療誘導的細胞凋亡［26］；同時，Lin28的高表達可通過誘導p21、Rb的表達及降低let-7 miRNA的水平誘導乳癌細胞對多烯紫杉醇的耐藥［27］。目前有關Lin28與腫瘤化療耐受的的研究不斷出現新的進展。Feng等［23］的研究發現，在某些條件下，乳腺癌細胞中Lin28的表達會降低曲妥珠單抗治療的有效性。另一項對于47例接受新輔助化療的胃癌術后患者研究顯示，Lin28可作為預測化療后腫瘤病理反應的重要指標，高表達Lin28蛋白的患者對化療病理反應及化療敏感性差或無反應［28］。隨著人們對于Lin28在腫瘤治療耐受中作用機制的研究深入，為尋找能有效遏制腫瘤治療耐受的臨床診治方案提供了新的思路，為進一步提升惡性腫瘤的治療效果、改善患者生存預后奠定了基礎。

5 展望

越來越多的研究發現干細胞的一些相關基因，如OCT-4、SOX2、KLF4、C-MYC、NANOG等均與腫瘤的發生發展密切相關［6］。Lin28作為一個重要的干細胞指標，其與腫瘤的關系也日益受到人們的重視。此外，Lin28作為許多miRNA的調控因子，尤其是與let-7的相互調節作用，更激起了人們進一步研究其對腫瘤的調控機制的興趣。目前，Lin28與腫瘤發生發展及預后的關系研究僅局限于一個較淺表的層面，其更深層的作用機制有待我們進一步研究探討。此外，Lin28與干細胞的密切相關性也提示我們Lin28與腫瘤治療耐受關系的研究會是一個很好的研究方向。隨著研究的深入，我們希望在不久的將來，Lin28可作為腫瘤治療的一個靶點，為人類攻克癌癥提供一個新的武器。

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（2014-01-08收稿）

（2014-03-15修回）

（本文編輯：鄭莉）

The signal pathway of Lin28 and tumor

Yunlu JIA1,Kezhen LV2,Na LIN1,Wenxian HU1,2
Correspondence to:Wenxian HU;E-mail:hwx2206@hotmail.com

Lin28 is a highly conserved RNA-binding protein that has an important role in human body development,metabolism, and tumorigenesis.Previous studies have found that the activation of Lin28 can suppress the maturity of let-7 miRNA in stem cells and promote the proliferation of stem cells by upregulating cell-cycle related genes,such as cyclins A and B.Other mechanisms underlying the activation of Lin28 can selectively block the processes of pre-let-7 miRNA in embryonic stem cells and ultimately promote tumorigenesis.In addition,Lin28 affects the occurrence,development,and prognosis of cancer by inhibiting the differentiation and maturation of miRNA and by moderating the expression of some cell-cycle related genes.Lin28 has an important function in the tumor's tolerance of chemotherapy and radiotherapy.We review the physiological function of Lin28 in tumors and its function in tumor treatment.

Lin28,miRNA,neoplasms,therapy

10.3969/j.issn.1000-8179.20140062

莢耘路 在讀研究生。研究方向為腫瘤發病的分子機制及靶向治療。

①浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院腫瘤外科（杭州市310016）；②浙江大學醫學院附屬第一醫院普外科

*本文課題受國家自然科學基金項目（編號：81000996）和錢江人才計劃（編號：2010R10065）資助

胡文獻 hwx2206@hotmail.com

E-mail：yunluj@gmail.com