MicroRNA let-7與肺癌的研究進展及展望

MicroRNA let-7與肺癌的研究進展及展望

葉蕾苗立云

作者單位： 210008 南京大學醫學院附屬鼓樓醫院呼吸科

【關鍵詞】MicroRNA;let-7；支氣管肺癌

最新數據顯示，肺癌位居所有癌癥相關死亡原因的首位[1-2]， 5年生存率仍低于20%[3]，嚴重威脅人類的健康。為了減少其危害，有效的預防措施、有效的早期診斷工具和晚期有效的治療措施是關鍵[4]。

微小RNA(microRNA，miRNA)是一類內源性非編碼單鏈小分子RNA，長度約在20～25nt。miRNA可與靶信使RNA(messenger RNA ,mRNA)——mRNA的3′端非翻譯區(3′UTR)通過互補配對結合以抑制靶miRNA翻譯成蛋白質，在轉錄后水平調控靶基因的表達，進而在細胞、組織或個體水平上影響生物體的生長發育，并參與多種疾病(包括腫瘤)發生發展過程[5-6]。(lethal-7)let-7是被廣泛研究的miRNA之一，在多種腫瘤中表達受抑并與不良預后相關[7]，研究顯示恢復其正常表達可以使小鼠肺癌消退[8]。現就近幾年關于let-7的表達、調控以及在肺癌診斷、治療和預后中作用的研究進展作一綜述。

一、miRNA let-7的表達

let-7首次是在秀麗隱桿線蟲(C. elegans)的發育中被發現的[9]。let-7長約21nt，從一個具有莖環折疊結構、70個核苷酸前體分子發展而來。它調控線蟲的發育，使其從幼蟲階段轉變為成蟲，并促進神經肌肉組織的分化[10]。在多種物種中存在著let-7及其同源物。在人類體內，let-7家族有12個成員，分別是let-7a-1,-2,-3；let-7b；let-7c；let-7d；let-7e；let-7f-1,-2；let-7g；let-7i；miRNA98。人胚胎干細胞分化過程中，人let-7的表達是上調的。但是，let-7在人生理過程中的具體作用尚不清楚，可能與人的老化相關[11]。

miRNA let-7的生物合成與其他miRNA相似。多數miRNA基因成簇存在于真核生物基因體內，由RNA多聚酶II啟動轉錄，其轉錄獨立于其他基因，并不翻譯成蛋白質。RNA的初級轉錄產物(pri-miRNA)首先在核內加工成約70～90nt的發夾狀前體(pre-miRNA)，繼而轉運出核，經Dicer酶加工成為成熟的miRNA(mature-miRNA)[12]。成熟的miRNA的主要功能是在轉錄后水平負性調控基因的表達[5]，主要有三種模式：①部分互補到靶基因mRNA的3′非編碼區(3′UTR)，抑制蛋白質的翻譯；②完全結合到靶基因mRNA的3′UTR，介導mRNA的降解；③上述兩種方式的綜合作用。

二、miRNA let-7的調控

2004年，Takamizawa等[13]首先報道了與正常的肺組織相比，let-7在肺癌組織中表達水平普遍下降，提示其可能與肺癌手術患者的不良預后有關。這是第一篇報道let-7在腫瘤中表達發生改變的研究，也是第一次提出了癌癥患者的預后可能與miRNA的改變有關。更為重要的是，這項研究結果表明，通過向肺癌細胞中引入let-7改變其低表達水平，可以顯著抑制腫瘤細胞的生長。

Johnson等[14]發現Ras是let-7的目標基因。在肺癌中，let-7的表達下降與Ras表達增加相關，反義中止let-7的表達可促進癌細胞的分裂，而let-7的過度表達可誘導癌細胞的細胞周期終止。let-7的這種作用與在秀麗隱桿線蟲中的作用相一致。當縫隙細胞中的let-7發生突變，細胞則一直在循環著細胞周期，不斷分裂，線蟲就一直停留在幼蟲階段。這表明，let-7調控著細胞周期和細胞生長。Trang等[8]在體外實驗建立激活的KrasG12D非小細胞肺癌小鼠模型，然后植入外源性的let-7，研究結果顯示let-7明顯降低小鼠的腫瘤負荷。Chin等[15]在人類非小細胞肺癌(NSCLC)組織中測得K-ras 3′端非翻譯區與let-7的互補位點(LCS)序列，并進一步發現LCS6的單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphisms, SNP)與煙齡在40年以下的NSCLC患者有顯著相關性，體外研究發現SNP與K-ras的過度表達高度相關。

1. let-7靶向抑制高遷移率蛋白A2基因(high mobility group A2 gene, HMGA2)[16]: HMGA2是一種癌基因，參與多種腫瘤的發生，包括間葉組織的良性腫瘤和肺癌的發生。在肺癌中，HMGA2表達增加，與肺癌的進展和轉移密切相關。Kumar等[17]發現HMGA2可不依賴編碼蛋白但必須依賴Let-7作用位點作為競爭性內源性RNA(ceRNA)促進肺癌進展。體外實驗證實，let-7過表達抑制HMGA2表達和肺癌細胞的過度增殖，這種抑制作用可因HMGA2 開放讀碼框3′非轉錄區(UTR)的缺失而恢復[18]，這是因為3′UTR是Let-7的結合區，當3′UTR缺失后，let-7不能與之結合而發揮抑制HMGA2表達的作用。

2. let-7、Dicer與RNA結合蛋白Lin28的相互作用： Dicer是一種包括let-7在內的miRNA生物合成最后加工過程成熟中所必須的核酸內切酶[19]。研究證實，Dicer的低表達可導致let-7成熟障礙而低表達，與腫瘤的不良預后相關[20-21]。相反，let-7過表達也可導致Dicer低表達，并限制其他大量成熟的miRNA的合成，而反義中止let-7的表達則上調Dicer和其他成熟miRNA的表達，這種作用是let-7通過與Dicer3′端非翻譯序列(3′UTR)結合實現的[22]。Lin28與Lin28B在多種腫瘤中高表達，通過阻止let-7的成熟從而抑制let-7的表達，達到促腫瘤細胞轉化作用，與腫瘤的不良預后相關。Heo等[23]研究發現，在Lin28A表達為主的細胞中，這種作用是通過可以募集一種不典型的尿苷多聚酶Zcchc11/TUT4與let-7前體結合并在其末端增加一尿苷酸尾巴，從而阻止Dicer對let-7的加工實現的。而Piskounova等[24]發現在Lin28B表達為主的細胞中，則是通過非Zcchc11/TUT4途徑實現的。這顯示了不同細胞、不同腫瘤發生機制的復雜性。Alam等[25]證實Lin28b表達增加是由膜蛋白MUC1-C誘導的，從而抑制let-7→HMGA2軸，達到調控肺癌細胞的自我更新。

另外，let-7也參與調控細胞周期相關基因，如細胞周期蛋白D2，CDK6和CDC25A。還有各種癌胚基因，包括胰島素樣生長因子2 mRNA結合蛋白(IGF2BPs結合多種mRNA，并調節其翻譯)[26]，均參與細胞的極化、黏附以及遷移、腫瘤細胞的轉移等。

三、miRNA let-7與肺癌的關系

1. NSCLC組織類型的鑒別診斷： let-7在NSCLC中的表達包括在血漿中均顯示多數下降[7, 13, 27]，并且這種下降與腫瘤的發生相關[15]。在隨后的研究中發現let-7的表達與NSCLC的組織類型相關。Landi等[28]發現，在肺腺癌和鱗癌的早期階段，二者的miRNA表達譜明顯不同，對于所有的鱗癌let-7均表達下降。在Fassina等[29]對經皮肺穿刺獲取的小標本的研究中，腺癌中let-7a, 7b, 7c, 7f, 7g, 7i，miR-98 表達上調，而 miR-205下降，而鱗癌中let-7則表達下降。這些miRNA表達的不同可以應用于肺癌組織類型的鑒別。在Inamura等[30]的研究中，由于let-7在黏液腺癌和非黏液腺癌中表達的差異，Garfield[31]認為可以作為鑒別二者的指標。

2. NSCLC的治療： 無論是對細胞實驗，還是對動物實驗，在不同的實驗室都觀察到，恢復或過表達let-7可以抑制NSCLC的生長，使之成為潛在的治療靶點[8, 18, 32-36]。Weidhaas等[37]發現放療前后多種肺癌細胞的let-7家族表達均發生顯著變化，過表達的let-7a和let-7b增強均可使肺癌細胞對輻射的敏感性增加，促進放射誘導的細胞凋亡，但是let-7g則與let-7a和let-7b的作用相反。同樣，根據Oh等[38]的研究，Lin28-let-7軸可以用來恢復放療的敏感性。

3. 肺癌的預后： 在多種腫瘤中，let-7的低表達與不良預后相關[7]，肺癌也不例外。Zhu等[39]用定量實時PCR分析發現，let-7e低表達與NSCLC患者的不良預后有關，同時伴有miR-30a，miR-30e和miR-30e-3p的表達上調。Takamizawa等[13]基于let-7的表達水平，將143例經外科手術切除的NSCLC患者分為兩組，其中let-7表達降低的患者術后存活時間明顯縮短，且與患者所處的腫瘤分期無關，這些研究表明，let-7與肺癌患者預后密切相關。

四、展望

let-7在多種癌癥細胞中表達均下調，在肺癌中尤為顯著，let-7重新恢復正常表達水平可以抑制癌癥細胞的生長。研究還發現let-7表達水平與肺癌細胞分化密切相關。因此，let-7可以作為肺癌診斷、治療及預后的一個預測因子。比如Asuragen公司(www.mirnatherapeutics.com)對于肺癌和急性髓系白血病，他們針對let-7正在開發診斷與治療產品，但所有研究尚處于臨床試驗前期階段。

當然，關于let-7目前也存在諸多問題需要解決。例如：如何更有效地轉運let-7，使其得以恢復正常表達；如何最大限度地利用let-7，避免其副反應；這要求我們需要更好地理解let-7的生物特性及其調控網絡。隨著對let-7的進一步了解，let-7將可能為肺癌的診斷治療提供一條新的途徑。

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(本文編輯：王亞南)

葉蕾，苗立云. MicroRNA let-7與肺癌的研究進展及展望[J/CD]. 中華肺部疾病雜志： 電子版， 2015， 8(2)： 238-240.

·綜述·

收稿日期：(2014-12-19)

文獻標識碼：中圖法分類號： R734.2 A

通訊作者：苗立云, Email: liyunmiao462@163.com

DOI：10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2015.02.024