MicroRNA-149在腫瘤中的研究進展

任 倩王斌全

MicroRNA-149在腫瘤中的研究進展

任 倩①王斌全②

微小RNAs（microRNAs， miRNAs）是一類廣泛存在于真核生物中的小分子非編碼RNA，長度約為20～22納特斯拉，其在轉錄后水平通過降解靶mRNA或抑制其表達。MiRNA-149作為microRNA的家族成員之一，在多種疾病中的不同作用機制以及表達水平差異引起廣大學者的關注與研究，已成為miRNA領域的研究熱點。

微小核糖核酸-149； 腫瘤

微小RNAs（microRNAs，miRNAs ）被視為轉錄后調節器在各種腫瘤發生發展和一系列生物學過程中發揮作用。迄今為止，多項研究提示miRNA在不同腫瘤中表達存在差異，紊亂的miRNA表達通過扮演癌基因或抑癌基因的角色參與了腫瘤發生、發展、侵襲及轉移過程。此外，一些單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism， SNP）的存在對miRNA功能的發揮有顯著影響，并與腫瘤患病風險和腫瘤細胞進展密切相關。本文結合國內外最新研究報道，對miR-149在腫瘤中的研究進展作一綜述。

1 miRNA概述

隨著人類基因組計劃的進行，人類對疾病的認識深入到了分子水平。1993年，Lee等[1]首次在秀麗小桿線蟲發現一類小分子RNA，其作用為調控線蟲發育，但并不編碼蛋白質。7年后let-7等一系列小片段非編碼RNA相繼被發現，將它們統稱為微小RNAs[2]。成熟的miRNA是本身不含開放閱讀框架單鏈結構，表達具有高度保守性、組織特異性和時序特性[3]。其合成過程精細而復雜，需要在多種酶共同作用下有序完成。Zeng等[4]研究發現，miRNA在動、植物中作用方式不同，在動物體中一般是以不完全互補的方式和靶基因mRNA3’非編碼區（3’UTR）序列以堿基配對方式結合，通過抑制蛋白質翻譯過程發揮其生物學功能。

2 miRNA-149與腫瘤

近年來研究揭示miRNA-149作為一種典型的多功能microRNA，通過調控癌基因、抑癌基因或者腫瘤產生途徑中的重要分子的表達，分別扮演癌基因或者抑癌基因的角色。

2.1 miRNA-149扮演抑癌基因角色

2.1.1 miR-149與頭頸部腫瘤 頭頸部腫瘤是危及人類生命的主要癌癥之一，其發病機制尚未明確[5]，主要病理類型為頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma， HNSCC）[6]。HNSCC的高發病率與多種病因相互作用有關，如檳榔咀嚼、吸煙、飲酒及HPV感染等[7-8]。

miRNA-149位于2號染色體上，并被發現存在單核苷酸多態性，可能與頭頸部腫瘤和塵肺相關[9-10]。Liu等[11]研究發現4種miRNA多態性（HSA-146A、HSA-196A、HSA-149和HSA-499）的綜合效應與HNSCC患病風險呈劑量-反應關系，此發現意味著包括HSA-149在內的4種pre-miRNA基因結合體的SNPs可能增加了HNSCC的患病風險。2012年Tu等[12]就miRNA-149及其單核苷酸多態性與頭頸部鱗狀細胞癌（HNSCC）癌細胞遷移與患者易感性及其預后之間的關聯進行深入研究，他們以273例HNSCC患者與122例正常對照為研究對象，發現miRNA-149在HNSCC癌組織中表達明顯下調，并發現miRNA-149表達可抑制HNSCC細胞的遷移。進一步研究后他們又發現，位于前體miRNA-149（pre-miRNA-149）的單核苷酸多態性T/T型與頭頸部鱗狀細胞癌中mir-149表達下調相關，反之，下調的miRNA-149又決定了頭頸部鱗狀細胞癌患者的預后，miRNA-149作為抑癌基因參與HNSCC的進展。

2.1.2 miRNA-149與胃癌 胃癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一，是多因素致病、多階段進展、多基因改變的腫瘤。

Wang等[13]使用RT-PCR（實時聚合酶鏈反應）檢測不同分化程度胃癌細胞系（MKN45， GC9811，AGS， SGC7901， and MKN28）和正常胃黏膜上皮細胞中miRNA-149的表達量發現，與正常胃黏膜上皮細胞相比在胃癌細胞中表達量明顯降低，其表達量與胃癌細胞分化程度相關，低分化胃癌細胞系（MKN45，GC9811， AGS）中miRNA-149表達量比中分化（SGC7901）和高分化（MKN28）胃癌細胞系現在降低，相應的，在SGC7901細胞系中，miRNA-149表達量明顯低于MKN28細胞系。隨后，他們用miRNA-149模擬物和抑制劑分別轉染AGS和SGC7901這兩個不同分化程度的胃癌細胞株，轉染miRNA-149模擬物者表現為較低增殖水平，而轉染miRNA-149抑制劑者則增殖水平顯著增高。由此他們了解到，miR-149的表達可通過并誘導細胞在G0/G1期阻滯從而抑制癌細胞增殖。ZBTB2（鋅指蛋白437）作為miRNA-149的靶標，在胃癌組織中表達量與miR-149呈負相關，即ZBTB2作為胃癌中的癌基因存在。

2.1.3 miRNA-149與肺癌 肺癌發生于支氣管黏膜上皮，近50年來肺癌的發病率顯著增高。肺癌早期多無癥狀，因此明確肺癌細胞侵襲轉移機制，早期發現腫瘤與遏制轉移有利于提高肺癌患者生存率。

Gao等[14]指出肺癌是發生率最高的惡性腫瘤，其主要死亡原因為轉移。非小細胞肺癌占80％的肺癌，是全世界癌癥死亡的主要原因[15]。Ke等[16]選擇A549、Calu3、Calu1和H1299四種不同的非小細胞肺癌（NSCLC）細胞系，就miRNA-149對癌細胞侵襲能力和上皮-間質轉變（epithelial-mesenchymal transition， EMT）調控機制進行研究，他們發現miRNA-149表達量與NSCLC細胞侵襲能力呈負相關。為進一步研究miR-149在腫瘤細胞遷移侵襲方面的調控機制，Ke等[16]用miR-149轉染人肺癌H1299細胞，轉染成功后進行基質膠侵襲實驗。結果表明，miR-149有效地抑制了肺癌H1299細胞遷移。在2002年，FOXM1首次以“癌蛋白”的身份在出現在分子生物學領域[17]。Gao等[14]利用miRNA靶標分析工具PicTar的和TargetScan6.2探索發現miR-149的潛在目標為一種轉錄因子蛋白FOXM1，且后續研究表明miRNA-149通過靶向抑制FOXM1表達從而中斷EMT過程從而抑制NSCLC癌細胞侵襲與轉移。

2.2 miRNA-149扮演癌基因角色

2.2.1 miR-149與黑色素細胞瘤 黑色素瘤（Malignant melanoma， MM）是來源于皮膚和其他器官黑色素細胞的惡性腫瘤，多發生于皮膚，其惡性程度高。

p53被認為是迄今為止所發現的最為重要的腫瘤抑制因子。然而在黑色素瘤中，p53反常的高量表達。Jin等[18]對這一反常產生了疑問，故在此基礎上通過一系列實驗研究發現這一作用機制：p53通過上調microRNA-149*的表達量，經過一系列信號傳導，最終引起Mcl-1（抗凋亡Bcl-2家族蛋白中的一員，具有抑制凋亡的作用）的表達量升高，從而使黑色素瘤細胞能夠更好的“適應”內質網壓力而得以生存。他們對60位黑色素瘤臨床患者的病例切片進行研究，證實了miR-149*表達量在黑色素瘤細胞中顯著增高。隨后他們降低miR-149*在黑色素瘤細胞中的表達量，結果發現這一改變促進黑色素細胞凋亡，在異種移植小鼠模型上表現為阻礙了黑色素瘤的生長。這些結果揭示了依賴p53的miR-149*的作用途徑有助于黑色素瘤細胞的存活，p53一反常態的扮演了癌基因的角色。而miR-149*在黑色素細胞瘤中的作用方式意味著miR-149*可以作為黑色素瘤早期臨床診斷潛在的腫瘤標記物。在小鼠體內抑制該微小RNA的實驗結果表明，miRNA-149*還可作為一個潛在的黑色素瘤的治療靶點，用于臨床治療新興藥物的研發。

2.2.2 miR-149與鼻咽癌 鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma， NPC）是一種受多基因作用和不同環境因素影響的惡性腫瘤，普遍存在于東南亞國家，在我國的廣東、廣西等南方地區高發。5年生存率徘徊于50％～60％[19]。

Luo等[20]培養了3種不同的鼻咽癌細胞系（5-8F、6-10B、NP69）：低分化5-8F、高分化6-10B鼻咽癌細胞系在補充有青霉素G（100 U/mL），鏈霉素（100 mg/mL）和10％胎牛血清（FCS）的RPMI-1640培養基中培養。正常鼻咽上皮細胞系NP69細胞在補充有青霉素G（100 U/mL），鏈霉素（100 mg/mL）和10％胎牛血清（FCS）和生長因子的RPMI-1640培養基中培養。他們使用RT-PCR檢測3種細胞系中miRNA-149表達量，結果表明miR-149的表達量在高轉移潛能的5-8F細胞系中高出正常鼻咽部上皮細胞系NP69的4.3倍，而低轉移潛能6-10B比NP69高出2.17倍。他們總結，miR-149的表達與NPC的進展有關。為了研究miR-149與鼻咽癌細胞增殖、遷移和侵襲是否存在關聯，他們分別采用MTT實驗、細胞劃痕實驗和Transwell實驗，最終得出結論，抑制miRNA-149的表達可抑制鼻咽癌細胞增殖、遷移和侵襲，即在鼻咽癌中，miR-149作為癌基因調控其進展。為了了解miR-149在鼻咽癌轉移中的作用機制，他們發現轉染miR-149模擬物后的鼻咽癌細胞5-8F中E-cadherin（E-鈣黏蛋白，是一類介導同種細胞互相黏附的鈣依賴性跨膜糖蛋白，參與形成和維護正常細胞間的聯結，是介導細胞間連接最重要的一類分子）表達降低，而miR-149抑制劑的使用則使E-cadherin表達增加。據研究表明，E-cadherin的功能缺失是EMT發生的機制之一，而EMT是腫瘤轉移發生的關鍵環節[21-22]。因此Luo等[20]總結出miR-149通過調節EMT中重要蛋白E-cadherin的表達從而干擾NPC的轉移。

本文闡述了miR-149在幾種不同組織來源的腫瘤細胞中表達的差異，以及miR-149在相應腫瘤細胞增殖、凋亡、遷移過程中的不同作用。相信隨著對miR-149在各種疾病中研究的不斷開展和深入，加之最新miRNA檢驗與分析技術（如基于等溫指數擴增的銀納米簇DNA探針法[23]、基于腺病毒載體的傳感器分析法等[24]）的輔助應用，miR-149的更多功能和作用機制即將被人們所探索和發現，并不斷完善不同類型腫瘤的發病機制。這預示著microRNA-149可能成為個多種疾病新興的早期診斷標志物和潛在的基因治療靶點，為新藥的研發提供理論依據。

[1] Lee R C， Feinbaum R L， Ambros V， et al. Elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAS with antisense complementarity to lin-14[J]. Cell，1993，75（1）：843-854.

[2] Reinhart B J， Slack F， Basson M. The 21-nucleotide let-7RNA regulates developmental timing in Caenorhabditis elegants[J]. Nature，2000，403（6772）：901-906.

[3] Sevignani C， Calin G A， Siracu， a L D， et al. Mammalian microRNAs： a small world for fine-tuning gene expression[J]. Mamm Genome，2006，17（3）：189-202.

[4] Zeng Y， Wagner E J， Cullen B R. Both natural and designed microRNAs can inhibit the expression in human cells[J]. Mol Cell，2002，9（6）：1327-1333.

[5]張思毅，盧仲明，宋新漢，等.喉癌組織中的microRNA差異表達譜及miR-125a-5p抑制喉癌細胞增殖的初步研究[J].中國病理生理雜志，2013，29（1）：86-92.

[6] Polanska H， Raudenska M， Gumulec J， et al. Clinical significance of head and neck squamous cell cancer biomarkers[J]. Oral Oncol，2014，50（3）：168-177.

[7] Lin C J， Chang K W， Chao S Y， et al. The molecular markers for prognostic evaluation of areca-associated buccal squamous cell carcinoma[J]. Oral Pathol，2004，33（2）：327-334.

[8] Christensen B C， Moyer B J， Avissar M， et al. A let-7 microRNA-binding site polymorphism in the KRAS 3’UTR is associated with reduced survival in oral cancers[J]. Carcinogenesis，2012，30（3）：1003-1007.

[9] Wang M， Ye Y， Qian H， et al. Common genetic variants in premicroRNAs are associated with risk of coal workers pneumoconiosis[J]. J Hum Genet，2009，55（1）：13-17.

[10] Xu J， Hu Z， Xu Z， et al. Functional variant in microRNA-196a2 contributes to the susceptibility of congenital heart disease in a Chinese population[J]. Hum Mutat，2009，30（8）：1231-1236.

[11] Liu Z， Li G， Wei S， et al. Genetic variants in selected pre-microRNA genes and the risk of squamous cell carcinoma of head and neck[J]. Cancer，2010，116（20）：4753-4760.

[12] Tu H F， Lin C J， Chang P W， et al. The association between genetic polymorphism and the processing efficiency of miR-149 affects the prognosis of patients with head and neck squamous cell carcinoma[J]. PloS ONE，2012，7（12）：e51 606.

[13] Wang Y， Zheng X S， Zhang Z Y， et al. MicroRNA-149 inhibits proliferation and cell cycle progression through the targeting of ZBTB2 in human gastric cancer[J]. PLoS ONE，2012，7（10）：e41 693.

[14] Gao D， Vahdat L T， Wong S， et al. Microenvironmental regulation of epithelial-mesenchymal transition in cancer[J]. Cancer Research，2012，72（19）：4883-4889.

[15] Koshiol J， Rotunno M， Consonni D， et al. Chronic obstructive pulmonary disease and alter ed risk of lung cancer in a populationbased case-control study[J]. PLoS ONE，2009，4（10）：e7380.

[16] Ke Y， Zhao W Y， Xiong J， et al. MiR-149 inhibits non-small-cell lung cancer cells EMT by targeting FOXM1[J]. Biochem Res Int，2013，4（5）：506 731.

[17] Teh M T， Wong S T， Neill G W， et al. FOXM1 is a downstream target of Gli1 in basal cell carcinomas[J]. Cancer Res，2002，62（16）：4773-4780.

[18] Jin L， Hu W L， Jiang C C， et al. MicroRNA-149*， a p53-responsive microRNA， functions as an oncogenic regulator in human melanoma[J]. Proc Natl Acad Sci USA，2011，108（38）：15 840-15 845.

[19]張文玲，周艷宏，肖嵐，等.鼻咽癌分子標志研究[J].生物化學與生物物理進展，2008，35（1）：7-13.

[20] Luo Z， Zhang L， Li Z， et al. MiR-149 promotes epithelialmesenchymal transition and invasion in nasopharyngeal carcinoma cells[J]. Journal of Central South University Medical Science，2011，36（7）：604-609.

[21] Sanchez-Tillo E， Lazaro A， Torrent R， et al. ZEB1 represses E-cadherin and induces an EMT by recruiting the SWL/SNF chromatin-remodeling protein BRGI[J]. Oncog Ene，2010，29（24）：3490-3500.

[22]肖瀟，房居高，倪鑫.微小RNA與腫瘤的侵襲轉移[J].國際耳鼻喉頭頸外科雜志，2011，35（1）：56-57.

[23] Liu Y Q， Zhang M， Yin B C， et al. Attomolar ultrasensitive microRNA detection by DNA-scaf folded silver-nanocluster probebased on isothermal amplification[J]. Anal Chem，2012，84（12）：5165-5169.

[24] Tian W， Dong X， Liu X， et al. High-throughput functional microRNAs profiling by recombinant AAV-based microRNA sensor arrays[J]. PLos ONE，2012，7（1）：e29 551.

Research Progress of MicroRNA-149 in Human Carcinomas

REN Qian， WANG Bin-quan.//Medical Innovation of China，2015，12（01）：150-153

MicroRNAs was seen to play a role in a variety of cancer occurrence and development and a series of biological process as post transcriptional regulation. So far， many studies suggest that the expression of miRNA in various of tumors are different， disorganized miRNAs expressed by acting oncogenes or tumor suppressor genes roles， involved in tumorigenesis， development， invasion and metastasis. In addition， the existence of single nucleotide polymorphism of the miRNAs plays a significant effect in its function， and is closely related to the cancer risk and progress of tumor cells. This article sums up the recent reports， both internal and external， in research on miRNA-149 in human carcinomas.

microRNA-149； Cancer

10.3969/j.issn.1674-4985.2015.01.052

2014-05-21） （本文編輯：王宇）

①山西醫科大學 山西 太原 030001

②山西醫科大學附屬第一醫院

王斌全

First-author’s address： Shanxi Medical University， Taiyuan 030001， China