miR-34在腫瘤疾病中的研究進展

吳 靜 張明潔 張婷素 胡學謙

1.浙江中醫(yī)藥大學第三臨床醫(yī)學院，浙江杭州 310053；2.浙江中醫(yī)藥大學附屬寧波市中醫(yī)院腫瘤科，浙江寧波 315010

惡性腫瘤已成為社會的常見病和多發(fā)病。據(jù)統(tǒng)計，2020 年全球約有1930 萬例癌癥新發(fā)病例和近1000 萬例因癌癥病死病例，是人類死亡的主要病因之一[1]。其中，以女性乳腺癌、肺癌和結直腸癌最為多發(fā)，嚴重危害人類身心健康。因此，尋找一種有效指標幫助早期診斷腫瘤和病后高效治療是目前研究的重點。近年來一類高保守的單鏈非編碼RNA 與各種腫瘤之間的聯(lián)系被廣泛研究，它們被命名為“微小RNA（microRNA，miRNA）”，在調(diào)控腫瘤細胞發(fā)育和凋亡中起著重要作用。

1 miRNA的概述

miRNA 是長度約為19 ～25 個核苷酸的單鏈RNA，最初于1993 年在線蟲體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，通過降解信使RNA（messenger RNA，mRNA）和抑制蛋白質(zhì)翻譯來調(diào)節(jié)基因表達功能[2]。miRNA 在腫瘤生物學的許多方面都發(fā)揮著重要作用，它可以調(diào)節(jié)細胞活性的各個方面，包括增殖、侵襲轉(zhuǎn)移、凋亡等。已有大量研究詳細論述了miRNA 在腫瘤發(fā)展中的相關性，它通過調(diào)節(jié)具有致癌潛能或抑癌潛能的特定蛋白的水平，成為癌基因或抑癌基因。大量證據(jù)表明，在miRNA 的亞型中，miR-155、miR-21 和miR-372/373 集群等是重要的致癌基因，而miR-34、miR-15a 和miR-143/145 等是有效的抑癌基因[3]。其中，miR-34 家族有三個成員，即miR-34a/b/c。它們通過調(diào)控Bcl-2、TGF-β1、SOX2、ILF2 等多種蛋白，成為抑癌因子的一種，抑制各種腫瘤發(fā)生發(fā)展[4]。

2 miR-34抗腫瘤作用的機制

miR-34 發(fā)揮抗腫瘤作用的機制十分復雜，它可與一個或多個mRNA 的一個或多個位點靶向結合而發(fā)揮作用。根據(jù)現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，miR-34 抗腫瘤的機制主要集中在兩個方面：一是直接調(diào)控與細胞增殖或凋亡相關的基因；二是通過介導細胞周期停滯，或減弱免疫抵抗、抑制腫瘤干性以及影響信號通路等途徑間接參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展[5]。p53 目前已被證實為常見的一類抑癌基因，miR-34 家族中的miR-34a 可以通過靶向TP53 和MDM4 直接誘導p53 激活，抑制癌細胞增長[6-7]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）是腫瘤進化中的一個重要過程，它為腫瘤細胞適應腫瘤微環(huán)境提供了可能性。miR-34 家族與EMT相關轉(zhuǎn)錄因子的3’- 非翻譯區(qū)（3’-untranslate region，3’-UTR）結合來調(diào)節(jié)EMT，發(fā)揮抗腫瘤作用[6]。淋巴增強因子-1（lymph enhancer factor-1，LEF-1）是Wnt 信號通路中的重要轉(zhuǎn)錄因子，和細胞增殖侵襲有關。miR-34a 通過與LEF-1 的3’-UTR直接結合降低LEF-1 的表達，抑制腫瘤細胞遷移和侵襲以及EMT 的衰減[8]。miR-34 家族成員還通過誘導結腸癌細胞的G2/M 期停滯，減緩小鼠皮下移植瘤的生長速度，發(fā)揮抑癌作用[9]。

3 miR-34與腫瘤的關系

3.1 miR-34與肺癌

肺癌是較常見的惡性腫瘤，同時也有較高的致死率。研究肺癌細胞生長轉(zhuǎn)移和化學敏感性的分子機制，以開發(fā)肺癌的新療法，存在很大的需求。miR-34 在抑制肺鱗癌的發(fā)生發(fā)展方面具有重要作用，且這一生物學行為的發(fā)生與Notch1 途徑有關[10]。Notch1 屬于Notch 家族的跨膜蛋白，是肺腫瘤開始、生長和轉(zhuǎn)移的驅(qū)動因素[11]。miR-34通過降低Notch1 信號通路蛋白抑制肺鱗癌增殖遷移。因miR-34b/c 降低Notch1 信號通路蛋白更明顯，所以miR-34b/c 在抑制鱗狀細胞增殖遷移方面比miR-34a 更有效[10]。研究發(fā)現(xiàn)miR-34b 在非小細胞肺癌組織中的表達水平顯著降低，過表達的miR-34b 能抑制肺癌細胞增殖侵襲，促進癌細胞凋亡。通過進一步的分析明確了這一生物學行為發(fā)生的分子機制，一方面是靶向YAF2 推進抑制細胞增殖的級聯(lián)反應發(fā)生，另一方面是下調(diào)JAK/STAT3信號降低細胞的侵襲遷移[12]。

3.2 miR-34與胃癌

胃癌是消化系統(tǒng)常見惡性腫瘤，早期胃癌五年生存率可達90%，而中晚期胃癌則低至30%以下[13]。因此，鑒定新的生物標志物和增進對胃癌進展轉(zhuǎn)移的機制理解至關重要。PI3K/AKT 途徑在眾多腫瘤的發(fā)展中起重要作用，包括胃癌。Liu 等[14]發(fā)現(xiàn)，miR-34a 通過PI3K/AKT 信號級聯(lián)反應抑制表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）信號傳導，調(diào)節(jié)胃癌中基質(zhì)金屬蛋白酶-7（matrix metalloproteinase-7，MMP-7）的 表 達，預防胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移。最新研究[15]通過定量實時聚合酶鏈反應評估m(xù)iR-34c-5p 在胃癌組織、癌旁正常組織和正常胃黏膜細胞中的表達，結果表明miR-34c-5p 在胃癌組織中的表達明顯降低。通過TargetScan 數(shù)據(jù)庫進一步分析，miR-34c-5p 通過靶向ERK/MAPK 信號通路的關鍵因子MAP2K1 進而發(fā)揮抑癌作用。

3.3 miR-34與結直腸癌

miR-34 已被發(fā)現(xiàn)在結直腸癌組織中表現(xiàn)出頻繁的表觀沉默，是有效的腫瘤抑制因子。雒雅蒙等[16]檢測結腸癌患者血清miR-34a 的基因表達水平發(fā)現(xiàn)，較良性息肉和健康對照組顯著降低，上調(diào)miR-34a 水平可以抑制結腸癌細胞的增殖、遷移以及侵襲能力。但是miR-34 抗結直腸癌的機制目前尚不完全明確。在腫瘤研究中，基因表達的異常主要通過DNA 甲基化實現(xiàn)。癌基因的去甲基化和抑癌基因的甲基化狀態(tài)，可導致癌基因激活和抑癌基因失活[17]。結腸癌患者糞便和癌組織中miR-34a表達量降低，這與miR-34a 基因啟動子發(fā)生高甲基化有關。基于此，研究者提出糞便中高miR-34a 甲基化的狀態(tài)可以和miR-21 低甲基化相聯(lián)合，作為早期結腸癌的一種篩查手段，促進實現(xiàn)癌癥的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療[18]。奧沙利鉑和5-FU 是結直腸癌常用的化療藥物，但是影響化療效果的一個重要因素是耐藥問題，miR-34 與化療耐藥問題在最近的研究中得到了闡明。通過調(diào)控KLF4 轉(zhuǎn)錄因子，miR-34a 可以降低5-FU 在結直腸癌中的耐藥性，為逆轉(zhuǎn)5-FU 耐藥問題提供了新的解決思路[19]。

3.4 miR-34與乳腺癌

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤。疾病的快速進展仍然是乳腺癌成功治療的主要障礙，研究抑制細胞增殖和控制細胞凋亡的分子機制仍然很重要。多項研究顯示miR-34 通過靶向不同的下游基因抵抗乳腺癌細胞增殖和侵襲，參與乳腺癌細胞的生物學行為。神經(jīng)激肽-1 受體（neurokininin-1 receptor，NK1R）是G 蛋白偶聯(lián)受體的一種，在各種癌癥中過表達，被用作腫瘤的診斷信號之一[20]。Zhang 等[20]發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌細胞系中miR-34 表達下調(diào)。上調(diào)miR-34b/c-5p 和沉默NK1R 的表達可以抑制乳腺癌細胞生長，同時miR-34b/c-5p 過表達會導致Ki-67 顯著下降。miR-34b/c-5p 對NK1R的調(diào)控可能是抑制乳腺癌細胞生長的主要機制，二者將是乳腺癌治療的潛在靶標。miR-34a 還通過下調(diào)Notch1 對乳腺癌干細胞增殖進行負調(diào)控，并增加乳腺癌細胞對紫杉醇的化學敏感性，且miR-34a的表達與乳腺癌組織的腫瘤分期、轉(zhuǎn)移呈負相關[21]。生物標志物是臨床診斷與監(jiān)測腫瘤復發(fā)轉(zhuǎn)移的重要指標。有研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌復發(fā)轉(zhuǎn)移患者血清miR-34a 表達顯著降低，血清CA153和CA125 顯著升高。一方面說明上調(diào)miR-34a水平可以預防乳腺癌復發(fā)轉(zhuǎn)移，是有效的抗腫瘤基因；另一方面，miR-34a、CA153 和CA125 三者聯(lián)合對乳腺癌復發(fā)轉(zhuǎn)移有較高的敏感度和特異性，三者聯(lián)合檢測在乳腺癌復發(fā)轉(zhuǎn)移監(jiān)測中具有重要臨床價值[22]。在乳腺癌的分類中，三陰性乳腺癌因?qū)?nèi)分泌治療無效，放化療、靶向及免疫治療是其常規(guī)治療手段。其中免疫治療是近年的研究熱點，程序性死亡受體-1（programmed cell death-1，PD-1）或程序性死亡配體-1（programmed cell death ligand-1，PD-L1）等免疫檢查點抑制基因的高表達可能抑制免疫系統(tǒng)的激活并導致三陰性乳腺癌的發(fā)生[23]。有研究[24]提出，miR-34 與PD-L1在三陰性乳腺癌中的表達呈負相關。PD-L1 在三陰性乳腺癌中的表達陽性率明顯高于癌旁組織（P＜ 0.05），而miR-34a 的表達明顯低于癌旁組織（P＜ 0.05）。據(jù)此可以推斷，在三陰性乳腺癌中，上調(diào)miR-34a 的表達水平能夠降低PD-L1 的表達，miR-34a 可以看成是三陰性乳腺癌抗腫瘤免疫的潛在治療靶點。

3.5 miR-34與肝癌

原發(fā)性肝癌目前居我國癌癥發(fā)病率的第4 位，病死率的第2 位[25]。miR-34 在肝癌組織中的表達顯著低于癌旁組織，有望成為新的生物標志物用于肝癌的早期診斷，但特異性不及miR-122、miR-21 和miR-192[26]。反之，其過表達能抑制肝癌細胞增殖侵襲，促進凋亡。中草藥提取物紅花黃色素B 可以促進抑癌基因p53 的表達而激活miR-34a，通過p53/半胱氨酸蛋白酶凋亡途徑使抗凋亡因子Bcl-2表達降低，最終促進肝癌細胞凋亡[27]。間質(zhì)表皮轉(zhuǎn)化因子（mesenchymal to epithelial transition factor，MET）與肝癌的復發(fā)、轉(zhuǎn)移等密切相關，miR-34a-5p 過表達可以靶向抑制MET，抑制肝癌細胞HepG2 增殖侵襲并促進凋亡，減慢肝癌裸鼠移植瘤腫瘤的生長[28]。醛縮酶A（aldolase A，ALDOA）在肝癌的增殖遷移中具有重要作用，過表達ALDOA 能促進肝癌細胞的增殖與遷移，敲降ALDOA 后可呈現(xiàn)相反趨勢。miR-34a-5p 在這一行為中發(fā)揮了重要作用，主要通過靶向結合ALDOA 的3’-UTR 抑制肝癌細胞的增殖和遷移[29]。癌細胞對治療藥物的敏感性降低使肝癌的治療屢遭瓶頸。有研究顯示自噬可以調(diào)控腫瘤細胞多藥耐藥的發(fā)生，而miR-34a 通過抑制耐藥肝癌細胞HepG2/ADM 自噬的激活，增加對表柔比星的敏感性[30]。

3.6 miR-34與其他腫瘤

除上述外，miR-34 在其他多種腫瘤中都能發(fā)揮相似作用。miR-34a 在前列腺癌中的表達降低，通過調(diào)控雄激素受體抑制前列腺癌細胞增殖，促進凋亡[31]。miR-34c-3p 在鼻咽癌中表達降低，可以抑制鼻咽癌的進展，作用機制尚不明確[32]。miR-34a 還通過靶向黑色素瘤中的YAT1，膀胱癌中的TPD52等不同腫瘤中的多個下游靶標抑制腫瘤生長[33-34]。作為一種有潛力的腫瘤抑制因子，miR-34 可看成是腫瘤治療的候選藥物。靶向PD-L1 或PD-1 的免疫療法在腫瘤治療中取得了相當大的進展，已有研究表明miR-34 在急性髓系白血病、非小細胞肺癌中可以調(diào)節(jié)腫瘤免疫反應[35]。據(jù)此可以推測，miR-34 可以作為各類腫瘤潛在的免疫治療靶點，miR-34 與標準治療相結合有可能成為癌癥免疫治療的一種新方法。

4 小結與展望

綜上所述，miR-34 在各類惡性腫瘤中發(fā)揮了重要作用。其低表達可以在一定程度上作為有效的生物標志物用于腫瘤診斷，高表達能有效限制腫瘤發(fā)生發(fā)展，是腫瘤預后向好的指標。在腫瘤治療中，引入miR-34 模擬物、miR-34 聯(lián)合藥物治療腫瘤效果可觀。但是，要想應用于臨床目前仍存在局限之處：一方面在于此類研究數(shù)目過少，樣本量難以支撐；另一方面，由于技術限制仍然不能使用基于蛋白質(zhì)的生物標志物，且RNA 的不穩(wěn)定性是另一個阻礙其應用的問題。在未來，應有更多研究深入到基因組學和生物應用學層面，尋求微觀世界里的精準治療，為腫瘤的治療提供新的突破點。