miRNA与肝胆胰肿瘤的关系

miRNA与肝胆胰肿瘤的关系作者：叶百亮，屠金夫，郑晓风，蒋飞照，尤和谊    作者单位：（温州医学院第一附属医院 普外科，浙江　温州 　３２５０００）    【摘要】  微小核糖核酸（micro RNA，miRNA）是一类新发现的非蛋白编码的小分子RNA，能在基因水平对细胞进行调控。最近的许多研究证实，miRNA与各种肿瘤的发生、发展关系密切，其中一些miRNA和肝、胆、胰肿瘤的发生和发展有关，对肝、胆、胰恶性肿瘤的早期诊断、治疗和判断预后有重要意义。本文对miRNA的发现、生物学特性及在肝、胆、胰肿瘤细胞中的潜在调节作用进行综述。    【关键词】  微小核糖核酸；肝肿瘤；胆肿瘤；胰腺肿瘤；综述文献    在我国，肝胆胰肿瘤是严重威胁居民健康的疾病，肝癌病死率在恶性肿瘤中仅次于胃癌，而且临床表现极不典型，给早期诊断和治疗带来了困难。胰腺癌已成为我国十大恶性肿瘤之一，近年来，年轻的胰腺癌患者有明显增加的趋势。肝、胆、胰恶性肿瘤恶化程度高，预后差。微小核糖核酸(micro RNA，miRNA)在这些肿瘤研究中刚起步不久。miRNA是新近发现的、高度保守的、非蛋白编码的小RNA，在转录后水平潜在负性调节基因表达。miRNA调节细胞的分化、增殖及凋亡，在肿瘤等疾病的发生、发展等许多生物学过程中起重要作用。1  miRNA的发现及其生物学特性    Lee等[1]在1993年发现第一个含22个核苷酸的小分子非编码RNAlin-4，2000年Reinhart等[2]发现了另一个类似的具有转录后调节功能的小分子RNAlet-7。随后的研究证实，此类小RNA在各种生物中普遍存在，科学家们将这一类非编码的小分子RNA命名为miRNA。最近研究发现人体内大约有1 000种miRNA，它们调节着大部分蛋白编码的基因和一部分非蛋白编码的基因。据估计，miRNA约占整个人类基因的3%，以多个miRNA对应一个使信使核糖核酸（mRNA）的方式控制着mRNA表达。这些小分子RNA通过诱导mRNA的切割降解、翻译抑制或其他形式的调节机制抑制靶基因的表达[3-4]。    哺乳动物成熟miRNA形成可分为细胞核和细胞质两个阶段[3]。首先miRNA基因通过RNA聚合酶Ⅱ转录合成原始miRNA，经RNase-Ⅲ drosha酶酶切后形成前体miRNA。由输出受体Exportin-5转运前体miRNA进入细胞质，细胞质中的Dicer内切酶识别并切断其双链部分，形成类似siRNA样结构的不完全二聚体miRNA，反义miRNA并迅速解旋，形成单链成熟miRNA，后者与RNA诱导沉默复合物（RNA-induced silencing complex，RISC）结合，再与靶mRNA配对，在转录后阻断目的基因表达。    目前证据表明miRNA的调控途径是一个复杂的网络，每个miRNA可调控多个位点，而同一位点也对应多个miRNA。因此，单个miRNA阻断常不足以完全阻断靶mRNA翻译，常需若干miRNA协同表达，联合调控靶mRNA的翻译功能[3-4]。2  miRNA在肿瘤中的作用    miRNA参与细胞基因表达的调节，其在癌组织中和正常组织中的表达存在明显差异。Calin等[5]发现在大部分慢性淋巴细胞白血病（chronic lymphocytic leukemia，CLL）患者中miR-15a和miR-16a两个miRNA表达下调或表达缺失。随后其他研究者在肺癌、乳腺癌、直肠癌、乳头状甲状腺癌和肝癌等[4]多种癌症中均发现有miRNA表达的紊乱。目前这些miRNA在肿瘤中的作用被归类到癌基因或抑癌基因家族中，作为抑癌基因是通过抑制癌基因方式实现的，作为癌基因则是通过抑制抑癌基因实现的。一般认为在肿瘤细胞中呈上调表达的miRNA为癌基因，它们通过抑制抑癌基因或控制细胞分化或凋亡的基因而促进肿瘤的发展，如miR-155和 miR-21在乳腺癌呈高表达状态，被认为是癌基因[4]。Volinia等[6]通过miRnome分析了540例包括肺、胃、前列腺、直肠和胰腺等肿瘤在内的大宗病例后发现一些在肿瘤中高水平表达的miRNA，如miR-17-5p、miR-20a、miR-21、miR-92、miR-106a和miR-155等。以上miRNA所对应的靶点极大丰富了蛋白编码的癌基因和抑癌基因，许多靶点包括抑癌基因 RB1 (retinoblastoma 1)和TGFBR2(transforming growth factor，beta receptor II)都在实验中得到证实。他们认为，miRNA在实体癌症中的作用不是显性的癌基因就是隐性癌基因。    Yoshimasa等[7]发现miR-127在一些人原发性肿瘤中表达下调或缺失，而在正常细胞中表达正常，因而认为其是一个潜在的抑癌基因。Gaur等[8]通过比较美国国家癌症研究所(national cancer institute，NCI)的60种肿瘤细胞和正常组织中241种miRNA的表达水平后，发现大部分miRNA在肿瘤细胞中低表达，提示大部分miRNA可能是一些抑癌基因。3  miRNA在肝、胆、胰肿瘤中的研究进展    3．1  miRNA与肝胆肿瘤   随着miRNA在各种疾病中的作用，其在肝癌研究中也取得了很深入的研究。Guo等[9]发现在肝细胞癌中lin-28 homolog B(LIN28B)的长链3′不翻译区片段中含有哺乳动物的let-7互补序列，说明前者可能是后者介导的调节靶点。Kutay等[10]发现在大鼠肝癌细胞中let-7a、miR-21、miR-23、miR-130、miR-190和miR-17-92基因家族上调，而含量丰富的具有肝脏组织特异性的miR-122却呈下调状态，说明miR-122下调伴随肝细胞癌的发生，可能是肝癌的一个潜在生物学标志。Gramantieri等[11]研究发现cyclin G1是miR-122a的作用点之一，两者在原发性肝癌中表达呈负相关，拓展了我们对肝癌发病机制的认识。Meng等[12]发现miR-21可以直接调控抑癌基因PTEN的表达，影响其下游的磷酸激酶及基质金属蛋白酶，从而影响肝癌的增殖、转移和侵袭。Murakami等[13]应用miRNA微点阵方法分析25对肝细胞癌及邻近的非肿瘤组织，结果显示有三个miRNA（miR-18、miR-224和Pre-miR18）在肝细胞癌中的表达高于正常组织，有五种miRNA（miR-199、miR-199a、miR-195、miR-200和miR-125）在肝细胞癌中的表达低于正常组织。其中4种miRNA表达水平与肝细胞癌的分化程度呈负相关关系。Yang等[14]检测分析肝癌及其来源细胞系中的59个miRNA，结果显示miR-106b、miR-192和let-7a-2中有4个位点发生突变，说明miRNA突变也可能是肝癌发生的潜在机制。以上发现有助于我们进一步阐明肝癌的分子机制，也可能是肝细胞癌的一种潜在诊断手段，将来也可能成为肝细胞癌的一个新的治疗靶点。    炎症介质在肝细胞癌及胆管细胞癌中起一定作用，趋化因子受体1（CC chemokine receptor 1，CCR1）是炎症部位白细胞募集反应的重要介质，在肝细胞癌中CCR1高表达而功能受体却尚未被我们认识。Wu等[15]应用miRNA介导的干扰RNA技术沉默HCCLM3系的肝癌细胞中CCR1基因表达，结果显示CCR1表达下调明显抑制了该细胞系的侵袭能力，但是对肿瘤的增殖能力影响甚小，他们认为肝癌细胞的迁徙、转移和白细胞趋化有许多类似点，此外该细胞群基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP-2）的分泌量也明显减少。提示CCR1在HCCLM3细胞的侵袭方面扮演着重要角色。在胆管细胞癌中，过度表达的IL-6（interleukin-6）可使let-7家族的miRNA表达增加，let-7a通过公认的靶基因神经纤维瘤病2(neurofibromatosis type 2，NF2) 基因表达下降而使STAT-3（signal transducer and activator of transcription 3）表达升高，后者可加快细胞生长而抑制凋亡，导致肿瘤的形成[16]。    在胆管细胞癌中，Meng等[17]发现miR-21、miR-141和miR-200b三种 miRNA表达明显升高，miR-21是通过阻滞抑癌基因(phosphatase and tensin homolog，PTEN)来实现的，PTPN12（protein tyrosine phosphatase non-receptor type 12）基因可能是miR-200b的靶基因，通过抑制miR-21和 miR-200b后肿瘤对2，2-二氟脱氧胞嘧啶核苷敏感性增加。而抑制miR-141可有效增加肿瘤蛋白表达，降低肿瘤细胞的增殖速度，起着抑癌基因的作用。Mott等[18]发现KMCH株胆管细胞癌及1/3人胆管癌中miR-29b表达受抑制，不能抑制Mcl-1（myeloid leukemia-1）过度表达，最终导致胆管癌细胞凋亡受到抑制。另外，miR-370在胆管细胞癌中表达低下，促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶8（mitogen-activated protein kinase，kinase kinase 8，MAP3K8）是其靶蛋白之一，因此MAP3K8在胆管细胞癌中是上调的[19]。至今尚无有关miRNA与胆囊癌关系的研究报道，提示我们可以利用miRNA在胆囊癌的诊断与治疗方面进行相关的研究。    3．2  miRNA与胰腺肿瘤   胰腺肿瘤中也存在着一些明显表达异常的miRNA。Roldo等[20]筛查了12例非胰腺肿瘤组织和胰腺原发肿瘤（其中12例胰岛素瘤，28例无功能的胰腺内分泌肿瘤，4例腺癌）组织中miRNA的表达谱后，发现有一共同的miRNA表达模式能够区分肿瘤和正常胰腺组织。表达miR-103和miR-107而缺失表达miR-155可以区别肿瘤和正常组织。一套由10个miRNA组成的系列可以鉴别胰岛素瘤和腺癌。miR-204主要表达于有胰岛素分泌功能的胰岛素瘤中。Ki-67是反应肿瘤增殖的标志物，在许多肿瘤的研究中显示与预后有关。过度表达的miR-21与高Ki-67增殖指数和出现肝转移密切相关。以上结果提示miRNA改变与胰腺内分泌肿瘤及腺瘤转化及恶性肿瘤的进展相关，可能为临床提供有用的鉴别方法。    Lee等[21]应用实时PCR技术发现胰腺腺癌标本中一些新的胰腺腺癌标志性miRNA，包括在其他肿瘤中的miR-155、miR-21、miR-221、miR-222以及未报道过的miR-376a和miR-301。在肿瘤中表达紊乱最明显的是miRNA增加。原位逆转录PCR显示miR-221、miR-376a和miR-301表达紊乱，均最显著定位在肿瘤细胞内而不是腺泡或导管内。Gironella等[22]认为miR-155的作用靶点是TP53INP1（tumor protein-53 induced nuclear protein 1），在胰腺导管癌中过度表达的miR-155减少TP53INP1的表达，而使肿瘤进展失控。Chang 等[23]发现miR-34a是直接被p53蛋白激活的，它能调节细胞周期、凋亡、DNA修复及血管形成。miRNA表达紊乱为我们打开了胰腺肿瘤发生的端倪，也可能为我们提供生物标志诊断胰腺癌的方法。    在上皮癌细胞中sonic hedgehog通路是一个早期和晚期能够调停肿瘤发生的通路。活化的sonic hedgehog信号存在于正常组织干细胞向癌干细胞转化之前，神经胶质细胞瘤相关抗原-1（glioma-associated antigen-1，Gli-1）转录因子是其通路的一个环境信号介质[24]。Tsuda等[24]设计了一些能够与Gli-1紧密结合的miRNA，他们第一次成功地用Gli-1-miRNA-3548明显抑制包括胰腺癌在内的肿瘤细胞的增殖。他们认为Gli-1-miRNA-3548介导延迟MiaPaCa-2胰腺癌细胞分化及激活迟发性细胞凋亡，而Bloomston等[25]报道胰腺癌中独特的miRNA表达模式，其中特别是miR-196a-2的高表达对胰腺癌预后不良，对胰腺癌治疗具有积极意义。4  miRNA与肿瘤关系的研究展望    已有的研究表明miRNA在肿瘤的病理生理中有着重要作用，一些miRNA直接通过控制细胞的分化和凋亡而与肿瘤的发展有关，另一些miRNA通过靶向作用于癌基因或抑癌基因而与肿瘤有关。如果我们弄清楚miRNA的功能，就能为我们提供一个在分子水平认识肿瘤的新层面，为肿瘤诊断和治疗开辟新的途径。【参考文献】  [1] Lee RC， Feinbaum RL， Ambros V. 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