miR-30 c-5p在腫瘤中表達和功能的研究進展

楊曉冬(綜述)　陳　力　金玉麟　王　琳　詹　成(審校)　時　雨　王　群

(復旦大學附屬中山醫院胸外科　上海　200032)

miR-30 c-5p在腫瘤中表達和功能的研究進展

楊曉冬(綜述)陳力金玉麟王琳詹成△(審校)時雨王群

(復旦大學附屬中山醫院胸外科上海200032)

【摘要】miR-30 c-5p是miR-30家族的重要成員,研究表明其在肺癌、乳腺癌、前列腺癌、子宮內膜癌等多種腫瘤組織以及患者血漿、血清中表達異常,并且其作用于腫瘤的增殖、侵襲和遷移以及多種腫瘤相關基因和通路等,暗示其在腫瘤診斷、治療、監測和預后預測等方面有一定的應用價值。本文就miR-30 c-5p在腫瘤中表達和功能的研究進展進行簡要綜述。

【關鍵詞】miR-30 c-5p;腫瘤;上皮間質內轉化;耐藥

miRNA是一類存在于真核生物,長度為20～24個核苷酸的內源性非編碼單鏈小分子RNA,其主要通過與靶基因的mRNA互補進而指導mRNA的降解或阻遏其翻譯,是細胞內基因表達調控的主要途徑之一。miRNA的表達具有腫瘤特異性,并在腫瘤發生中起著重要的作用。

miR-30 c-5p(曾用名miR-30 c)是由Lagos-Quintana 等[1]于2002年首次從小鼠心臟和腦組織中發現的,其在不同物種間序列高度保守。miRbase數據庫(http://www.mirbase.org/)顯示,人hsa-miR-30 c-5p(miRbase數據庫編號MIMAT0000244)的pri-miRNA分別由位于1號染色體短臂和6號染色體長臂的對應序列轉錄而成,然后被核酸酶Drosha分別剪切為hsa-mir-30 c-1(MI0000736)和hsa-mir-30 c-2(MI0000254)兩個pre-miRNA[2]。它們5′端的序列進一步被核酸酶Dicer最終剪切成為成熟的miR-30 c-5p,其序列為:5′-UGUAAACAUCCUACACUCUCAGC-3′。研究表明,miR-30 c-5p在肺癌、乳腺癌、前列腺癌、子宮內膜癌等多種腫瘤中表達異常,并且與腫瘤的增殖、侵襲等過程存在著密切的關系。本文將對miR-30 c-5p在腫瘤中表達和功能的研究進展作一簡要綜述。

miR-30 c-5p在腫瘤中的表達許多研究報道miR-30 c-5p在不同腫瘤組織、血清和細胞系中表達異常,而且和多種癌癥臨床特征以及預后因素有關。以下分別從多種癌癥來進行綜合敘述。

Xia等[3]對非小細胞肺癌組織和鄰近正常組織中的miR-30 c-5p表達進行了檢測,結果顯示肺癌樣本中的miR-30 c-5p表達水平更低(表1)。Zhong等[4]的實驗也得到了相同結果。上述發現和多篇Meta分析[5-6]的結果保持一致。

Tanic等[7]對遺傳性乳腺腫瘤和正常乳腺組織中的miRNA表達水平進行了比較,篩選出了19個表達有差異性的miRNA,其中就包括表達顯著下調的miR-30 c-5p(表1)。Bockhorn 等[8]認為miR-30 c-5p可以作為預測預后的生物標志物,因為其表達水平和乳腺癌分型有關:miR-30 c-5p在luminal A型腫瘤中表達水平較高,而在basal-like型腫瘤中表達水平較低。乳腺癌轉移可能與miR-30 c-5p的表達水平也有一定的關聯,Wang等[9]通過miRNA芯片研究表明,miR-30 c-5p在發生淋巴轉移的乳腺腫瘤中的表達水平比未發生轉移的患者腫瘤組織中的表達水平更高。目前的研究均支持miR-30 c-5p在前列腺癌組織中表達下調的結論。Porkka等[10]在2007年對良性前列腺增生、未進行治療的前列腺癌組織和激素難治性前列腺癌組織標本進行了檢測,發現miR-30 c-5p在激素難治性前列腺癌組織標本中表達下調。在2014年,Ren等[11]檢測美國黑人和白人患者的癌組織樣本,發現miR-30 c-5p在低分級或分期的癌癥標本中的表達水平是高分級或分期癌癥標本中的1.5倍。Ren等[11]通過對各種臨床相關因素的比較發現腫瘤上皮中,miR-30 c-5p在發生轉移的病例、發生死亡的病例和黑人的病例中表達水平顯著降低(表1)。Ling等[12]檢測到在前列腺癌細胞中,miR-30 c-5p表達的降低程度與更高的Gleason評分、更高的病理分期和更短的無復發生存時間顯著相關。因此,對于臨床治療,miR-30 c-5p有可能成為前列腺癌進展、轉移和復發的預測指標。Chen等[13]發現,與正常人和良性前列腺增生患者相比,前列腺癌癥患者血漿中的miR-30 c-5p濃度降低,這也增加了其作為生物標志物進行臨床應用的可能性(表1)。

表1　miR-30 c-5p在腫瘤樣本中表達水平的變化

-:Not reported.T:Tumor;N:Normal;ISH:Insituhybridization.

Heinzelmann等[14]在2010年篩選到了12個在高度侵襲并伴有早期轉移的腎透明細胞癌中低表達的miRNA,其中就包括miR-30 c-5p。Huang等[15]通過原位雜交技術比較腎透明細胞癌組織和癌旁正常組織,發現miR-30 c-5p在絕大部分腎癌組織樣本中表達下調;并且降低程度和患者年齡、腎癌類型密切關聯,其中較低表達水平的miR-30 c-5p在晚期患者中更為常見,暗示了其可能與腎癌的進展有關聯(表1)。Heinzelmann等[16]在2013年進行了更多的比較:在發生轉移的原發性腫瘤中,miR-30 c-5p的表達水平比正常腎組織和未發生轉移的原發性腎透明細胞癌中的水平均顯著降低;而在肺和腹部的遠處轉移灶中,miR-30 c-5p的表達水平進一步降低;與此同時,miR-30 c-5p的表達水平與患者5年無進展生存的狀況有著顯著的相關性。因此,miR-30 c-5p可能成為早期預測腎癌轉移的有效指標,并且不同的表達水平可能與特定的遠處轉移有著一定的聯系。

Boren等[17]在2008年通過基因芯片檢測,發現miR-30 c-5p的表達水平伴隨疾病的進展,從正常子宮內膜組織、到不典型增生、直至子宮內膜癌癥組織中逐漸下降。Kong等[18]在研究中發現,miR-30 c-5p在子宮內膜癌組織中的表達顯著下調,與此同時,miR-30 c-5p在雌激素受體陰性HEC-1-B細胞系中的表達相對更高,是雌激素受體陽性Ishikawa細胞系的1.79倍,暗示了表達水平可能和子宮內膜癌的特定分型有一定的聯系(表1)。此外,Kong等[18]發現,在雌二醇治療下,Ishikawa細胞和HEC-1-B細胞中miR-30 c-5p的表達均下降。由此看來,miR-30 c-5p可能作為子宮內膜癌檢測的潛在生物標志物,也可能對治療藥物的選擇有一定的幫助。

目前,有研究表明在其他類型的腫瘤中,miR-30 c-5p表達水平同樣存在顯著異常。例如,Zhang等[19]檢測到在結直腸癌癥組織標本中的miR-30 c-5p有著明顯的表達下調(表1)。Wang 等[20]檢測到在膀胱癌組織標本中的miR-30 c-5p表達水平下降(表1)。孔亮亮等[21]發現肝癌組織中miR-30 c-5p的表達水平明顯低于癌旁組織,進一步分析發現脈管轉移組中miR-30 c-5p的表達更低于非脈管轉移組(表1)。Oksuz等[22]檢測了一組來自于慢性丙肝患者、HCV陽性的肝硬化患者和HCV陽性的肝細胞肝癌患者的血清樣本,經過比較后發現,在肝硬化和肝癌患者中,miR-30 c-5p表達水平顯著降低。這一研究發現可能被用來研發新的非侵入性檢查標志物,旨在早期診斷HCV陽性的肝細胞肝癌。

綜上所述,研究表明miR-30 c-5p在多種常見腫瘤組織和患者血漿、血清中表達異常。其表達水平和患者臨床特征如腫瘤分期和分級、轉移以及預后等有一定的相關性。因此,miR-30 c-5p在腫瘤早期診斷、監測以及預后預測中均有著一定的潛在價值。

miR-30 c-5p在腫瘤中的功能在許多常見惡性腫瘤中,miR-30 c-5p的表達下調往往與更高的癌癥分期或分級、遠處轉移和不良預后結果相聯系,這一現象意味著miR-30 c-5p可能在腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移中發揮了重要的作用。Ling 等[12]在前列腺癌的研究中發現,增加miR-30 c-5p的表達可以抑制前列腺腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移過程。Xia等[3]在非小細胞肺癌的研究中敲除miR-30 c-5p,進而A549細胞系表現出了更強的侵襲能力,而體外過表達miR-30 c-5p則能夠逆轉這一過程。Zhou等[23]在子宮內膜癌的研究中,分別在雌激素受體陽性Ishikawa細胞系和雌激素受體陰性HEC-1-B細胞系中過表達miR-30 c-5p,都得到了一致的結果:癌細胞的增殖、侵襲以及轉移的能力都受到了抑制,但是凋亡速率卻沒有顯著性變化。Heinzelmann等[16]在多組不同的腎透明細胞癌細胞系的實驗中發現,異位表達miR-30 c-5p能夠增加細胞黏附,降低細胞系侵襲和轉移的能力。綜合分析了表達水平,臨床指標和預后相關性以及體外實驗結果等,Heinzelmann等[16]認為miR-30 c-5p通過調節細胞運動性和黏附性來直接影響腎透明細胞癌的轉移。由以上研究結果可見,miR-30 c-5p可能對癌癥的增殖、侵襲和轉移有著重要的抑制作用。

目前研究發現,miR-30 c-5p直接作用于許多重要的癌癥相關基因和信號通路。Tanic 等[7]在遺傳性乳腺癌的研究中,確認miR-30 c-5p結合于KRAS基因轉錄產物的3′非編碼區,此外,pre-miR-30 c-5p的表達顯著下調了KRAS基因在mRNA的表達水平。在MDA-MB-436細胞系中,過表達pre-miR-30 c-5p使KRAS基因在蛋白質水平表達下調了44%,而miR-30 c-5p的表達也抑制了乳腺癌細胞增殖;有證據表明,miR-30 c-5p、miR-143和miR-145能夠共同調節KRAS基因[7](表2)。Zhou等[23]在子宮內膜癌細胞中的研究發現,轉染miR-30 c-5p 48 h后可以在Ishikawa和HEC-1-B細胞系引起轉移相關基因(metastasis-associated gene,MTA)在mRNA水平表達分別下降33%和28%,在蛋白質水平的表達下降分別為49%和40%,進一步的研究證實,miR-30 c-5p直接結合于MTA1的3′非編碼區(表2)。Kong等[18]在雌激素受體陽性的子宮內膜癌細胞系Ishikawa的研究中發現,siR-MTA-1和miR-30 c-5p 拮抗劑的作用相拮抗。Zhong等[4]發現miR-30 c-5p能作用于Rab18(Ras-related protein)基因,過表達miR-30 c-5p能使得Rab18基因在A549和H23細胞的蛋白質水平表達下調;而在非小細胞肺癌標本和鄰近組織中,miR-30 c-5p表達下降而Rab18蛋白質表達增加,也與此研究結果一致(表2)。此外,Zhang等[19]在有關結直腸癌的實驗中發現,miR-30 c-5p能夠引起整合素樣金屬蛋白酶19(a disintegrin and metalloproteinase 19,ADAM19)的表達水平降低,在一定程度上抑制增殖、侵襲和轉移(表2)。Rodriguez-Gonzalez等[24]在接受他莫昔芬治療的晚期乳腺癌中的研究表明,miR-30 c-5p的表達水平與HER和RAC1信號通路有著顯著的相關性,其與ER-和HER4的表達水平正相關,而與表皮生長因子(epidermal growth factor receptor,EGFR)等基因表達水平負相關(表2)。

表2　miR-30 c-5p在不同腫瘤中的作用機制和功能

-:Not rrported.PDGFR:Platelet-derived growth factor receptor alpha polypeptide;WASF1:WAS protein family member 1;CHN1:Chimerin 1;JAK/STAT:Janus kinase/signal transducer and activator of transcription.

目前大量研究表明,上皮間質內轉化(epithelial mesenchymal transition,EMT)在miR-30 c-5p對腫瘤侵襲和轉移的抑制作用中起著重要的作用。Bockhorn等[25]在乳腺癌研究中發現miR-30 c-5p通過直接作用于編碼雙解絲蛋白1(twinfilin 1,TWF1)和波形蛋白(vimentin,VIM)的細胞骨架網絡基因來調節腫瘤的侵襲過程,而VIM和TWF1基因都已被證明在EMT中起著重要的作用:它們通過調節F-actin的形成,促進細胞轉化為更具侵襲能力的間質表型。深入研究后,Bockhorn等[8]的研究結果表明在原發性乳腺腫瘤中,miR-30 c-5p的表達水平與TWF1和IL-11的表達水平呈負相關,并且IL-11是TWF1在調節乳腺腫瘤細胞侵襲和信號轉導及轉錄活化因子途徑(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)磷酸化過程中的關鍵靶點(表2)。與此同時,低表達的IL-11和乳腺癌患者無復發生存的預后結果相對應,由此可見,miR-30 c-VIM/TWF1信號級聯反應和臨床乳腺癌患者的預后有著密切的關系[25]。此外,Huang等[15]在2013年發現在缺氧條件下培養的腎細胞癌細胞中,miR-30 c-5p受到缺氧誘導的作用表達下調,而抑制miR-30 c-5p的表達能夠使得E-cadherin表達下降,并且促進EMT發生。進一步的實驗確認,由SNAI2基因編碼的Slug(鋅指蛋白)是miR-30 c-5p在腎癌中的作用靶點;Slug的表達能夠因缺氧誘導而增加。表達增強的Slug能夠減少E-cadherin的產生,并促進EMT和細胞遷移[15](表2)。由此可知,miR-30 c-5p可能通過Slug來調節EMT過程的發生。

腫瘤治療過程中產生的耐藥性是預后不良的主要因素之一,而研究表明miR-30 c-5p在耐藥性的產生中起到了一定的作用。Fang 等[26]在乳腺癌耐藥性的研究中發現,miR-30 c-5p的表達增加可以明顯地抑制MCF-7/ADR以及MDA-MB-231/ADR中相關細胞系對阿霉素的耐藥性;抗凋亡基因YWHAZ(tyrosine 3-monooxygenase/tryptophan 5-monooxygenase activation protein zeta)被確認是miR-30 c-5p在此過程中的作用靶點,而YWHAZ下游的P38MAPK(mitogen activated protein kinases)通路也起著重要作用(表2)。Rodriguez-Gonzalez 等[24]從249個miRNA中,篩選出5個對使用他莫昔芬(Tamoxifen)的晚期乳腺癌患者療效有預測價值的miRNA。單變量分析結果顯示更高表達水平的miR-30 c-5p和他莫昔芬的療效有著顯著的相關性;而多變量分析結果則顯示,miR-30 c-5p是晚期乳腺癌患者他莫昔芬療效一個獨立的重要預測指標(表2)。這也暗示了其可能參與了耐藥性產生的過程。

結語綜上所述, miR-30 c-5p在多種常見腫瘤組織和患者血漿、血清中表達異常,其表達水平和患者臨床特征如腫瘤分期和分級、轉移以及預后等有著密切的關系。同時,miR-30 c-5p通過作用于多個的腫瘤相關基因和信號通路、以及EMT等,影響著腫瘤細胞的增殖、侵襲和遷移。另外,miR-30 c-5p對腫瘤的耐藥性也有著顯著的作用。以上結果表明,miR-30 c-5p可能在腫瘤的診斷、治療、監測和預后預測中有著重要的潛在應用價值,有待于進一步的研究加以證實。

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Research progress in expression and functions of miR-30 c-5p in human cancers

YANG Xiao-dong, CHEN Li, JIN Yu-lin, WANG Lin, ZHAN Cheng△, SHI Yu, WANG Qun

(DepartmentofThoracicSurgery,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China)

【Abstract】miR-30 c-5p is an important member of miR-30 family.Current evidence has shown that miR-30 c-5p is deregulated in tissue samples,serum and plasma of cancer patients,including lung cancer,breast cancer,prostate cancer and endometrial cancer.The aberrant expression of miR-30 c-5p is relevant to proliferation,invasion and migration of cancer,suggesting its potential value in early diagnosis,treatment and prognosis prediction.This article reviews the research progress of miR-30 c-5p expression and function in human cancers.

【Key words】miR-30 c-5p;tumor;epithelial mesenchymal transition;drug resistance

【中圖分類號】R73

【文獻標識碼】A

doi:10.3969/j.issn.1672-8467.2016.03.020

(收稿日期:2015-08-18;編輯:段佳)

國家自然科學基金(81401875，81472225);上海市自然科學基金(14ZR1406000)

△Corresponding authorE-mail:czhan10@fudan.edu.cn

*This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (81401875,81472225) and the Natural Science Foundation of Shanghai,China (14ZR1406000).