胡 智,劉 單 綜述,戴天陽(yáng) 審校
(1.瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院胸心外科 646000;2.瀘州醫(yī)學(xué)院 646000)
·綜 述·
微小RNA在食管鱗癌化療耐藥性中的研究現(xiàn)狀
胡 智1,劉 單2綜述,戴天陽(yáng)1審校
(1.瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院胸心外科 646000;2.瀘州醫(yī)學(xué)院 646000)
微小RNA;食管鱗癌;化療耐藥
食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)是我國(guó)常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤之一;化療及新輔助化療是ESCC非手術(shù)治療的重要手段,但后期腫瘤耐藥性的產(chǎn)生是臨床面臨的難題。近年來(lái)表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域研究顯示:微小RNA(miRNAs)是非編碼單鏈RNA,在腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、凋亡等過(guò)程中扮演著重要角色;通過(guò)篩查腫瘤耐藥產(chǎn)生過(guò)程中miRNAs的變化,尋找相應(yīng)的靶蛋白及信號(hào)通路,將為逆轉(zhuǎn)耐藥性,增加化療藥物敏感性提供幫助。
miRNAs是新發(fā)現(xiàn)的一類高度進(jìn)化、保守、非編碼的長(zhǎng)度為19~25個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為,miRNAs在RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物作用下與互補(bǔ)mRNAs結(jié)合,降解靶mRNAs或阻止其轉(zhuǎn)錄后翻譯。人類基因組中有約30%的編碼蛋白基因受其調(diào)控,miRNAs在調(diào)控發(fā)育、分化、增殖及凋亡等基本的生命活動(dòng)中扮演著重要角色。近年來(lái)研究認(rèn)為,miRNAs調(diào)控基因表達(dá)存在復(fù)雜的組合模式。miRNAs作為人類基因組中最大的一類調(diào)控因子,參與人類約1/3的編碼蛋白基因的調(diào)控。研究表明,miRNAs可通過(guò)腫瘤細(xì)胞的關(guān)鍵調(diào)控靶標(biāo)而發(fā)揮基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的作用,影響疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。miRNAs與ESCC的關(guān)系是在2008年由Guo等[1]首次報(bào)道:他們采用miRNAs微陣列技術(shù)發(fā)現(xiàn)hsa-miR-25,hsa-miR-424,hsa-miR-151在ESCC手術(shù)標(biāo)本中較癌旁組織明顯上調(diào)。
無(wú)論是對(duì)晚期癌癥患者術(shù)前誘導(dǎo)緩解還是手術(shù)切除后鞏固,腫瘤化療仍是目前提高ESCC患者生存期和生活質(zhì)量的主要手段,然而,腫瘤細(xì)胞化療耐藥性的產(chǎn)生是臨床上影響患者療效、預(yù)后的障礙[2-3]。根據(jù)腫瘤的耐藥譜可分為原藥耐藥和多藥耐藥(multidrug resistance,MDR)。目前更多的是MDR,更換化療方案或采取聯(lián)合化療的方案可能收益甚微,且?guī)?lái)較多的藥物不良反應(yīng),最終導(dǎo)致化療失敗。
腫瘤耐藥機(jī)制包括藥物吸收降低或排出增多、藥物靶點(diǎn)改變、細(xì)胞修復(fù)功能增強(qiáng)及細(xì)胞凋亡減弱等,涉及藥物作用各個(gè)環(huán)節(jié)關(guān)鍵基因突變可能導(dǎo)致耐藥發(fā)生。腫瘤化療耐藥的主要分子機(jī)制是:(1)通過(guò)改變控制凋亡相關(guān)蛋白質(zhì)的平衡來(lái)降低化療敏感性,如p53基因的突變、PTEN基因突變、Bcl-2基因突變、凋亡配體的表達(dá)。(2)與藥物轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白表達(dá)增強(qiáng),如P-糖蛋白 (P-gp),來(lái)源于多藥耐藥相關(guān)蛋白和乳腺癌耐藥蛋白。(3)腫瘤細(xì)胞損傷后DNA自我修復(fù)能力增強(qiáng),如DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶、烷基鳥(niǎo)嘌呤DNA烷基轉(zhuǎn)移酶AGT、核酸切除修復(fù)增強(qiáng)以及錯(cuò)配修復(fù)缺陷。
因此,克服甚至逆轉(zhuǎn)ESCC的多藥耐藥是亟須解決的難題之一,為此,近年來(lái)許多科學(xué)家試圖從遺傳學(xué)及表觀遺傳學(xué)的分子途徑尋求突破。在所有病例中尋找更好的方法來(lái)界定耐藥,是為克服ESCC耐藥提供可行方案的關(guān)鍵步驟[3]。
大量實(shí)驗(yàn)和臨床研究表明,腫瘤耐藥細(xì)胞中存在miRNA表達(dá)異常,其異常往往導(dǎo)致腫瘤耐藥。miRNAs為一類高度保守的非編碼RNAs,通過(guò)對(duì)各環(huán)節(jié)關(guān)鍵基因表達(dá)的調(diào)控進(jìn)而調(diào)節(jié)食管癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性,但其涉及過(guò)程十分復(fù)雜:腫瘤細(xì)胞miRNAs突變或表達(dá)異常,導(dǎo)致miRNAs對(duì)靶基因如藥物轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因、細(xì)胞損傷后自我修復(fù)能力相關(guān)基因、細(xì)胞凋亡相關(guān)基因及腫瘤上皮間質(zhì)化相關(guān)基因等表達(dá)的異常調(diào)控,導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞化療耐藥產(chǎn)生。同時(shí),根據(jù)這些miRNAs表達(dá)情況可預(yù)測(cè)腫瘤患者對(duì)藥物的反應(yīng)[4]。
3.1 miRNAs基因多態(tài)性與ESCC耐藥 miRNA基因多態(tài)性包括影響 miRNAs正常功能的各種基因多態(tài)性。在人類基因組中導(dǎo)致miRNAs功能增強(qiáng)或減弱的各種突變可分為影響miRNAs生物合成的基因突變、miRNAs靶基因的突變以及影響 miRNAs基因正常的表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)。Wu等[5]通過(guò)對(duì)5個(gè)基因位點(diǎn)單核苷酸基因多態(tài)性(miR-146a rs2910164,miR-196a2 rs11614913,miR-100 rs1834306,miR-125a rs12976445 和 miR-26a1 rs7372209)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)miR-146a rs2910164與血液毒性有關(guān),miR-196a2 rs11614913和miR-125a rs12976445與生存率有關(guān),miRNAs基因多態(tài)性可預(yù)測(cè)以鉑類為基礎(chǔ)的ESCC化療藥物的療效。
3.2 miRNAs異常表達(dá)與ESCC耐藥 Hummel等[6]在研究新輔助化療(neoadjuvant chemotherapy,NACT)與食管癌細(xì)胞miRNAs的表達(dá)關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn),選用順鉑(cisplatin,CDDP)和5-氟尿嘧啶(5-fludrouracil,5-flu)對(duì)ESCC處理24 h或72 h之后,抽取RNA作基因芯片研究發(fā)現(xiàn):ESCC在短期或長(zhǎng)期暴露后表達(dá)miRNAs呈現(xiàn)類似的變化,13個(gè)miRNAs在作用24、72 h后(miR-199a-5p,miR-302f,miR-320a,miR-342-3p,miR-425,miR-455-3p,miR-486-3p,miR-519c-5p,miR-548d-5p,miR-617,miR-758,miR-766,miR-1286)的表達(dá)均上調(diào)。miRNAs網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)功能顯示:miRNAs的靶分子通路與化療后生存時(shí)間密切相關(guān),涉及細(xì)胞增殖、凋亡過(guò)程,DNA復(fù)制、重組和修復(fù)過(guò)程以及藥物代謝的過(guò)程。
3.2.1 miRNAs過(guò)表達(dá)與ESCC耐藥 為了確定miRNAs在食管癌中的表達(dá)與患者化療耐藥機(jī)制之間的關(guān)系,Hamano等[7]收集接受術(shù)前化療的食管癌手術(shù)患者的標(biāo)本,選取幾種被認(rèn)為是參與調(diào)節(jié)干細(xì)胞功能的miRNAs(let-7a、 let-7g、miR-21、miR-134、 miR-145、miR-155、miR-200c 、miR-203和miR-296),并分別進(jìn)行實(shí)時(shí)逆轉(zhuǎn)錄PCR檢測(cè),結(jié)果顯示:在順鉑耐藥的ESCC中,miR-200c表達(dá)顯著增加,通過(guò)轉(zhuǎn)染抑制miR-200c細(xì)胞,其對(duì)順鉑敏感性和細(xì)胞凋亡率明顯增加;而敲除miR-200c表達(dá)將會(huì)使蛋白磷酸酶2A的一個(gè)亞基(PPP2R1B)含量上升,后者會(huì)導(dǎo)致Akt信號(hào)通路的激活。
3.2.2 miRNAs低表達(dá)與ESCC耐藥 miRNAs并非都是一致性影響化療耐藥,Hummel等[4]培育了對(duì)CDDP、5-flu耐藥的ESCC發(fā)現(xiàn):70%的細(xì)胞株miR-148a上調(diào)顯著增加CDDP敏感性,表現(xiàn)為:CDDP作用后細(xì)胞活力減少22.6%±7.9%至50.5%±10.6%,5-flu作用后細(xì)胞活力減少6.0%±0.8%至15.0%±4.1%,上述過(guò)程可能與CDC25B、Bcl-2相關(guān)。但5-flu耐藥ESCC細(xì)胞株暴露于5-flu沒(méi)有相應(yīng)的作用。Mayne等[8]認(rèn)為,術(shù)前對(duì)食管癌患者的誘導(dǎo)放化療所取得的臨床效果的差異性,與患者體內(nèi)miRNAs的表達(dá)差異有關(guān),他通過(guò)對(duì)大量臨床樣本的篩查,發(fā)現(xiàn)miR-135b、miR-145在癌組織中的表達(dá)減少,提高了誘導(dǎo)放化療后無(wú)瘤生存期。
3.3 miRNA調(diào)控ESCC耐藥的分子機(jī)制
3.3.1 miRNAs調(diào)控細(xì)胞凋亡相關(guān)基因表達(dá) (1)p53基因是重要的抑癌基因,化療使腫瘤細(xì)胞DNA損傷,其損傷過(guò)程將啟動(dòng) p53基因促使細(xì)胞進(jìn)入G1期,進(jìn)而抑制其生長(zhǎng)并誘導(dǎo)凋亡;若 p53基因表達(dá)異常會(huì)影響該凋亡過(guò)程,使細(xì)胞對(duì)化療不敏感。Yuan等[9]認(rèn)為:睪丸特異性基因10(testis specific 10,TSGA10)具有與miR-577相同的結(jié)合位點(diǎn),miR-577/TSGA10軸將影響ESCC的G1~S期過(guò)渡,miR-577/TSGA10軸激活總是伴隨著p53通路或RB通路失活。(2) PTEN基因亦具有強(qiáng)大的抑癌作用,通過(guò)抑制PI3K-Akt信號(hào)通路的激活介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Li等[10]證實(shí):敲除miR-21顯著增加PTEN蛋白的表達(dá),增強(qiáng)ESCC在化療中的細(xì)胞敏感性。(3)腫瘤壞死因子凋亡誘導(dǎo)配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)廣泛存在于食管癌中,同時(shí)也存在于正常細(xì)胞,為了提高TRAIL作用的特異性,Zhou等[11]利用由腺病毒組裝的miR-143、miR-122應(yīng)答元件(Ad-TRAIL-143-122)去限制在ESCC中TRAIL表達(dá)的調(diào)控,提高了化療的療效。
3.3.2 miRNAs調(diào)控藥物外排作用相關(guān)的蛋白 P-gP是一種相對(duì)分子質(zhì)量為170×103的跨膜糖蛋白(P170),具備能量依賴性“藥泵”功能:P-gP能將細(xì)胞內(nèi)藥物泵出細(xì)胞外,減低了細(xì)胞內(nèi)的藥物濃度使細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性。Zhou等[12]對(duì)104例食管癌及癌旁組織進(jìn)行實(shí)時(shí)定量PCR分析,發(fā)現(xiàn)在ESCC中miR-483和miR-214的表達(dá)明顯上調(diào),與總體生存期呈負(fù)相關(guān);術(shù)后化療臨床觀察顯示:二者的高表達(dá)可能預(yù)測(cè)化療效果不佳。miR-483和miR-214下調(diào)可以賦予P-gP相關(guān)藥物對(duì)食管癌細(xì)胞的敏感性,將增加細(xì)胞內(nèi)個(gè)阿霉素(ADR)積累和減少ADR釋放指數(shù),表明miR-483和miR-214可能直接或間接影響細(xì)胞內(nèi)藥物的泵出。另外,下調(diào)miR-296[13]、miR-27a[14]可以增加ADR的細(xì)胞濃度,同時(shí)促進(jìn)ADR介導(dǎo)的ESCC凋亡;另外還可以明顯減少P-gP、Bcl-2的表達(dá)以及MDR1的轉(zhuǎn)錄。
3.3.3 miRNAs調(diào)控細(xì)胞損傷后自我修復(fù)能力相關(guān)基因表達(dá) 聚腺苷酸二磷酸核糖基聚合酶1〔poly(ADP-ribose)pdymerase-1,PARP1)是存在于食管上皮的基因,在外界損傷刺激下,PARP1易被受損的DNA激活,進(jìn)而引起細(xì)胞炎性反應(yīng)甚至凋亡。Seki[15]認(rèn)為在ESCC中miR-141通過(guò)YAP1(DNA損傷修復(fù)的重要基因)表達(dá)調(diào)控順鉑化療耐藥性;Imanaka等[16]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明:miR-141在順鉑耐藥ESCC株中高表達(dá),它通過(guò)調(diào)控YAP1 3′-非編碼區(qū)降低其表達(dá)從而調(diào)節(jié)順鉑耐藥性。
3.3.4 miRNAs調(diào)控腫瘤上皮間質(zhì)化(epithelial-mesenchymal trnasition,EMT)相關(guān)基因表達(dá) EMT在胚胎發(fā)育、創(chuàng)傷修復(fù)與組織再生、上皮來(lái)源腫瘤轉(zhuǎn)移與侵襲過(guò)程和耐藥中均發(fā)揮著重要作用。Zhang等[17]在 EC9706細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn):上調(diào)的miR-21可以促進(jìn)EMT依賴因子——轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor beta,TGF-β)表達(dá)。Yokobori等[18]將 TE-8種植到小鼠上發(fā)現(xiàn),miR-150可以通過(guò)降解EMT誘導(dǎo)因子ZEB1降低其致瘤性。
3.4 miRNAs預(yù)測(cè)ESCC對(duì)藥物的療效 無(wú)論是術(shù)前輔助還是術(shù)后化療,早期患者對(duì)抗腫瘤藥物的敏感性高,但是隨著治療時(shí)間的延長(zhǎng)患者對(duì)抗腫瘤藥物產(chǎn)生了耐受性。因而尋找可預(yù)測(cè)的生物標(biāo)志輔助臨床實(shí)驗(yàn)方案,以達(dá)到在篩選食管癌患者進(jìn)行確切、對(duì)癥的藥物治療;近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),miRNAs在食管癌的侵襲、分化、術(shù)后生存期等方面扮演了重要角色[19]。Tanaka等[20]認(rèn)為:miR-200c水平預(yù)測(cè)化療反應(yīng)和行食管癌NACT患者的預(yù)后,miR-200c的高表達(dá)與無(wú)進(jìn)展生存期縮短有關(guān),多變量分析確定miR200c表達(dá)水平是接受NACT食管癌患者最有價(jià)值的預(yù)后因子。Odenthal等[21]對(duì)患者接受NACT后進(jìn)行手術(shù)切除和病理學(xué)評(píng)價(jià),同時(shí)從治療前ESCC組織中和相應(yīng)的手術(shù)標(biāo)本中分離miRNAs,通過(guò)對(duì)NACT前后768個(gè)miRNAs分析發(fā)現(xiàn):接受NACT后miR-192、miR-194和miR-622明顯下調(diào),更重要的是接受NACT之前miR-192和miR-194與聯(lián)合治療后的病理評(píng)價(jià)相關(guān),可作為參照指標(biāo)。Motoori等[22]選取25例鉑類為基礎(chǔ)的ESCC NACT患者,利用寡核苷酸微陣列探針對(duì)其內(nèi)鏡活檢標(biāo)本進(jìn)行綜合基因表達(dá)譜(comprehensive gene expression profiling,GEP)基因采樣,然后利用CT掃描患者腫瘤區(qū)變化,腫瘤區(qū)面積通過(guò)NACT后減少大于50%為有效,反之小于或等于50%為無(wú)效。Motoori等構(gòu)建了包含199個(gè)基因的基因表達(dá)譜用于預(yù)測(cè)、篩選食管癌NACT對(duì)象,其準(zhǔn)確率達(dá)到了82%。Sugimura等[23]認(rèn)為可以將let7用來(lái)預(yù)測(cè)以順鉑為基礎(chǔ)的化療效果指標(biāo),同時(shí)let7通過(guò)調(diào)控IL-6/STAT3通路調(diào)節(jié)順鉑藥物敏感性。
近年來(lái)隨著研究的深入,越來(lái)越多的miRNAs及其相關(guān)通路在ESCC化療中的作用得到揭示,然而,以miRNAs為基礎(chǔ)調(diào)控化療效用還有不足之處,需要解決如:如何篩選特異性的miRNAs并構(gòu)建miRNAs載體;如何減少載體植入后的排異及毒性反應(yīng)等問(wèn)題。另外,耐藥性涉及多種因素,而miRNAs作為上游調(diào)控位點(diǎn)具備多靶位綜合調(diào)控,如何與化療藥物聯(lián)合,針對(duì)不同耐藥途徑中主要通路及相關(guān)基因、蛋白的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)藥物的敏感性,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床個(gè)體化治療策略,有待進(jìn)一步研究。
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:10.3969/j.issn.1671-8348.2015.15.041
瀘州市科技局科技創(chuàng)新苗子項(xiàng)目[2013-R-51(9/18)]。
胡智(1985-),碩士,住院醫(yī)師,主要從事胸部腫瘤基礎(chǔ)及臨床研究。
R655.4
A
1671-8348(2015)15-2124-03
2014-09-28
2015-02-18)