鐘阿紅，許希中，余進進*，吳亦波

(1.蘇州大學 附屬第四醫(yī)院 婦產科； 2.江南大學 附屬醫(yī)院 無錫市第四人民醫(yī)院 婦產科;3.江南大學 附屬醫(yī)院 無錫市第四人民醫(yī)院 生殖中心， 江蘇 無錫 214062)

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短篇綜述

miR- 124在腫瘤研究中的進展

鐘阿紅1，許希中2，余進進1*，吳亦波3*

(1.蘇州大學 附屬第四醫(yī)院 婦產科； 2.江南大學 附屬醫(yī)院 無錫市第四人民醫(yī)院 婦產科;3.江南大學 附屬醫(yī)院 無錫市第四人民醫(yī)院 生殖中心， 江蘇 無錫 214062)

MicroRNA(miRNA)是一類在生物體內廣泛表達的非編碼小分子RNA，不僅參與調節(jié)生物體的生長發(fā)育，還與包括腫瘤在內的多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關。miR- 124就是其中之一，它是一個高度保守的抑癌miRNA。研究發(fā)現miR- 124在多種腫瘤中均表達下調，已被證實在該類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及預后中起著重要作用。

microRNA (miRNA)；miR- 124；功能；腫瘤

miRNA是一類由大小約為21～23個核苷酸組成的、高保守、內源性、非編碼、單鏈小分子RNA。1993年人們在秀麗新小桿線蟲的研究中首先發(fā)現了miRNA的存在，7年后在線蟲發(fā)育調控研究中發(fā)現了第2個miRNA ——let-7，從而展開了對miRNA的研究。迄今，人們已經發(fā)現了數以萬個miRNA，最新版本的miRBase共收錄的miRNAs總數量已突破35 000條，涵蓋了218個物種。

1 miRNA 的命名、作用方式及功能

1.1 miRNA 的命名

miRNA的命名一般按照如下規(guī)則[1]:1)在命名規(guī)則確定之前發(fā)現的miRNA，如lin- 4和let- 7，則保留原來名字；2)miRNA的成熟體簡寫成miR，miRNA的前體則用mir表示，再根據其物種名稱(采用3～4個字母的縮寫來表示)，以及被發(fā)現的先后順序(阿拉伯數字表示)，例如mmu、 hsa和rno分別代表小鼠、人和大鼠，如hsa-miR- 124和mmu-miR- 124；3)高度同源的miRNA在數字后加上英文小寫字母(a, b, c,…)，如hsa-miR- 34a、hsa-miR- 34b 和has-miR- 34c；4)通常一個miRNA的前體長度為70～80 nt，很可能兩個臂會都會產生miRNA。以前的做法是：表達水平較低的miRNA后面加上*號，而表達水平較高的miRNA后面不加任何符號，一般認為miRNA*是沒有功能的，但是最近有文章報道它其實是有功能的[2]，甚至在某些組織里miRNA*的表達量高于miRNA[3]?，F在已經逐漸取消了這種命名方式，如今認為，如果一個miRNA前體的兩個臂能夠分別加工產生miRNA，則以“- 5p”和“- 3p”分別命名，分別表示從前體的5′端臂和3′端臂加工而來，如hsa-miR- 124-5p和has-miR- 124-3p；5)由不同染色體上的DNA序列轉錄加工而成的具有相同成熟體序列的miRNA，則在后面加上阿拉伯數字以區(qū)別，如hsa-miR- 521-1和hsa-miR- 521-2。

1.2 miRNA的作用方式

miRNA的作用方式可分為3種：第1種以線蟲lin-4為代表，作用時與靶基因不完全互補結合，進而抑制翻譯過程卻不影響mRNA的穩(wěn)定性，這種miRNA是目前發(fā)現最多的種類，多見于動物和人類；第2種以擬南芥miR- 171為代表，作用時與靶基因完全互補結合，其作用形式與siRNA非常相似，最后切割靶mRNA，較多見于植物；第3種以let-7為代表，它具有以上兩種作用方式：當它與靶基因完全互補結合時，直接靶向切割靶mRNA，如果蠅和Hela細胞中l(wèi)et-7直接介導RNA誘導沉默復合體(RNA-induced silencing complex, RISC)分裂切割靶mRNA；當它與靶基因不完全互補結合時，發(fā)揮調控基因表達的作用，如線蟲中的let-7與靶mRNA3′端非翻譯區(qū)不完全配對結合后，抑制調節(jié)基因的翻譯。

1.3 miRNA的功能

miRNA對靶基因的調節(jié)并非是一對一的，一個miRNA可同時作用于多個靶基因，而一個基因也可同時受控于多個miRNA，這些構建成了一個復雜的調控網絡。miRNA僅占人類基因總數的2%，卻調控著人類基因組中30%以上的基因，是基因調控網絡中的核心成分[4]。

miRNA參與調節(jié)生物體的細胞的增殖、分化及凋亡等過程，對個體生長發(fā)育以及包括腫瘤在內的多種疾病的發(fā)生、發(fā)展起著重要的調節(jié)作用，越來越多的研究表明miRNA幾乎參與調控生物體的所有生命活動過程[5-6]。

當今，miRNA已成為癌癥研究領域中的熱點。自2002年首次報道m(xù)iRNA與慢性粒細胞性白血病的關系后，miRNA在肺癌、肝癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌等腫瘤中的異常表達也逐漸被人們所發(fā)現[7]。隨著miRNA調控基因表達的研究的逐步深入，人們發(fā)現基因組的不穩(wěn)定性是腫瘤的常見特征之一，其中約50%的miRNA基因定位于易發(fā)生結構改變的染色體區(qū)域，而這些區(qū)域常與腫瘤相關；而且不同類型腫瘤具有明顯不同的miRNA表達譜，并且研究表明miRNA可作為致癌基因或抑癌基因在腫瘤進展中而發(fā)揮作用[8]。

2 miR- 124的概述

miR- 124是一個高度保守的miRNA，從低等的秀麗線蟲到高等的人類均有表達[9]。目前研究認為，人類miR- 124的3個編碼基因分別位于8p23.1、8q12.3和20q13.33,其編碼基因的啟動子內均含CpG島，后者如果發(fā)生甲基化，可使miR- 124編碼基因沉默[10]，使miR- 124的表達異常及使其靶mRNA失效，從而誘發(fā)腫瘤的產生及發(fā)展。

miR- 124的形成過程首先是核內編碼miR- 124的基因在RNA聚合酶II的作用下轉錄生成初級miR- 124(pri-miR- 124)；隨后，pri-miR- 124在經Drosha-DGCR8復合物剪切加工成長約70 nt的帶有莖-環(huán)結構的miR- 124前體(pre-miR- 124)；接著，pre-miR- 124由核質(細胞質)轉運蛋白Exportin-5轉運出胞核；然后，經核酸酶Dicer剪切為約21 nt的雙鏈RNA分子；最后在解旋酶作用下，一條鏈被降解，另一條則成為成熟的miRNA，裝配進RISC，與靶基因mRNA結合，從而發(fā)揮相關調控作用。

3 miR- 124與腫瘤

3.1 miR- 124與腦腫瘤

miR- 124在分化和成熟的神經元中高表達，但在神經干細胞、神經前體細胞和膠質細胞內表達很低，它是哺乳動物神經系統內表達最多的miRNA，占哺乳動物大腦皮質總miRNA的5%～48%，可見其對神經系統的重要性，因此miR- 124 是一種在神經系統中研究資料較多的miRNA[11-16]。

膠質瘤是成人顱內最常見的原發(fā)惡性腫瘤，而髓母細胞瘤是兒童顱內最常見的原發(fā)惡性腫瘤[12]。

有報道稱應用定量RT-PCR的方法對原發(fā)性腦腫瘤組織(包括間變型星形細胞瘤和膠質母細胞瘤)和非腫瘤腦組織(顳葉癲癇患者腦組織)中192個miRNAs表達譜研究發(fā)現，miR- 124在多形性膠質母細胞瘤及問變性星形細胞瘤中表達下調[15]。進一步的實驗發(fā)現，向多形性膠質母細胞瘤內轉染了miR- 124后將引起多形性膠質母細胞瘤細胞停滯在細胞周期G1期。該研究表明，可針對miR- 124對多形性膠質母細胞瘤進行靶向治療。類似的，有研究者運用深度測序技術也得出了與正常腦組織比較，miR- 124在腦膠質瘤組織中表達水平降低的結論[11]。

通過與正常成人小腦組織中的miR- 124濃度相比，科學家發(fā)現髓母細胞瘤中的miR- 124濃度明顯低下，將miR- 124轉染入髓母細胞瘤細胞后發(fā)現，可以抑制瘤細胞的生長但不能誘導瘤細胞發(fā)生凋亡，說明miR- 124在髓母細胞瘤中發(fā)揮著類似抑癌基因的作用[16]。曾有研究報道，上調miR- 124的表達可以抑制髓母細胞瘤細胞的增殖，并且通過體內實驗驗證了該結論[14]。

3.2 miR- 124與胃癌

盡管醫(yī)學不斷進步，胃癌仍是世界上導致死亡的第2大腫瘤[17]。胃癌嚴重危害人類健康，深入探討胃癌的發(fā)病機制對人類的健康具有重要作用，然而直到現在科學家們對于其關聯的分子機制仍知之甚少。

有研究者曾檢測了56例健康志愿者的胃黏膜、45例胃癌患者的癌旁正常黏膜以及28例胃癌組織中miR- 124甲基化的水平，通過比較發(fā)現miR- 124甲基化水平在胃癌組織中呈高表達狀態(tài)，這說明miR- 124編碼基因高甲基化導致的基因沉默可能參與了胃癌的形成[18]。曾有研究提示，上調miR- 124除了具有抑制胃癌細胞增殖的作用，還具有能夠誘導胃癌細胞凋亡的作用，聯合應用5-氟尿嘧啶表現出對胃癌細胞的抑制作用更加明顯，這提示了miR- 124可作為胃癌治療的一個潛在藥物靶點[19]。

3.3 miR- 124與乳腺癌

乳腺癌是女性死亡的首要原因，據統計，全球每年約40萬死于乳腺癌。在最近的研究中，miRNA在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用逐漸得到了闡明。

有研究認為miR- 124編碼基因啟動子內CpG島甲基化導致的基因沉默可能就是造成miR- 124在強侵襲能力癌細胞中低表達的原因[20]。研究顯示miR- 124可以抑制乳腺癌細胞的增殖、侵襲和轉移。最近，科學家進一步分析了miR- 124在乳腺癌病理標本表達水平，發(fā)現miR- 124表達水平降低，且降低的水平與腫瘤組織的分級相關聯[21]。

3.4 miR- 124與宮頸癌

宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，據2000年世界衛(wèi)生組織統計，全球每年新發(fā)病例近50萬，居女性惡性腫瘤第2位，在發(fā)展中國家，居婦科惡性腫瘤首位，嚴重威脅著婦女的健康。近年研究表明，miRNA在宮頸上皮細胞癌變過程中發(fā)揮重要角色。

某報道稱在檢測宮頸癌的細胞株中發(fā)現miR- 124發(fā)生了甲基化，這說明miR- 124編碼基因高甲基化導致的基因沉默可能參與了宮頸癌的形成；同時，他們將miR- 124轉染入宮頸癌細胞株(Siha和CaSki)中，發(fā)現癌細胞株生長受到抑制，并且癌細胞株(Siha)的遷移能力也降低，提示miR- 124的上調可以遏制宮頸癌的進展[22]。

3.5 miR- 124與前列腺癌

在美國，前列腺癌是男性最常見的惡性腫瘤，在男性癌癥相關致死性原因中居第2位[23]，因此深入研究miRNA在前列腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用，對男性健康很有意義。

曾有科學家分析了正常前列腺細胞和前列腺癌細胞中miR- 124的表達情況，結果顯示前列腺癌細胞中的miR- 124的濃度比正常前列腺細胞低，并且這個結果得到了體外和體內實驗的證實，miR- 124可以抑制前列腺癌細胞的增殖，這提示了miR- 124的下調可能與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展有關[24]。后來的研究也顯示miR- 124在前列腺癌細胞中低表達，通過上調miR- 124的表達能抑制前列腺癌細胞的生長。有研究者將miR- 124轉染入前列腺癌細胞中顯示miR- 124呈低表達水平，為miR- 124發(fā)揮抑癌因基因的作用提供了進一步的證據[25]。

4 展望

miR- 124在多種腫瘤組織中表達異常，提示miR- 124與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉歸過程密切相關，提示miR- 124可能會成為腫瘤治療的一個靶點，開展基于miRNA的分子靶向治療及個體化治療方案。隨著miRNA被證實可穩(wěn)定存在于血液、腦脊液、尿液、唾液及其他體液中，并可被檢測出來，循環(huán)miR- 124可用于作為診斷或/和區(qū)分健康和疾病狀態(tài)的潛在生物標志物。然而，有關miR- 124的研究仍需深入探討，如：1)對miR- 124靶基因的具體作用機制及其在不同類型的腫瘤的不同階段所起的作用還缺乏全面的了解；2)miR- 124在生物體的生理和病理狀態(tài)中是否存在不同的作用機制；3)生物體具有非常復雜的內在機制，miRNA的表達調控并不是孤立存在的，miR- 124在生物體整體分子網絡中扮演何種角色。這些都有待于進一步研究。

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名詞解釋

miRNA的命名

miRNA的命名一般按照如下規(guī)則:1)在命名規(guī)則確定之前發(fā)現的miRNA，如lin- 4和let- 7，則保留原來名字；2)miRNA的成熟體簡寫成miR，miRNA的前體則用mir表示，再根據其物種名稱(采用3～4個字母的縮寫來表示)，以及被發(fā)現的先后順序(阿拉伯數字表示)，例如mmu、hsa和rno分別代表小鼠、人和大鼠，如hsa-miR- 124和mmu-miR- 124；3)高度同源的miRNA在數字后加上英文小寫字母(a, b, c,…)，如hsa-miR- 34a、hsa-miR- 34b 和has-miR- 34c；4)通常一個miRNA的前體長度大約為70～80nt，很可能兩個臂會都會產生miRNA。以前的做法是：表達水平較低的miRNA后面加上*號，而表達水平較高的miRNA后面不加任何符號，一般認為miRNA*是沒有功能的，但是最近有文章報道它其實是有功能的，甚至在某些組織里miRNA*的表達量高于miRNA?，F在已經逐漸取消了這種命名方式，如今認為，如果一個miRNA前體的兩個臂能夠分別加工產生miRNA，則以“- 5p”和“- 3p”分別命名，分別表示從前體的5′端臂和3′端臂加工而來，如hsa-miR- 124- 5p和has-miR- 124- 3p；5)由不同染色體上的DNA序列轉錄加工而成的具有相同成熟體序列的miRNA，則在后面加上阿拉伯數字以區(qū)別，如hsa-miR- 521- 1和hsa-miR- 521- 2。

鐘阿紅

Advance of miR- 124 in neoplasm research

ZHONG A-hong1, XU Xi-zhong2, YU Jin-jin1*, WU Yi-bo3*

(1.Dept. of Obstetrics and Gynecology, the Fourth Affiliated Hospital of Soochow University; 2.Dept. of Obstetrics and Gynecology, the Affiliated Hospital of Jiangnan University; 3.Center of Reproductive Medicine, the Affiliated Hospital of Jiangnan University, Wuxi 214062, China)

MicroRNA(miRNA)is a class of short non-coding RNA molecules，which diversely regulate gene expression in organisms. MiRNAs have been found to perform an essential role not only in various biologic processes, but also in abnormal state including the occurrence and development of neoplasm. miR- 124, which is highly conserved, is down-expressed in various human neoplasm and is closely related to the occurrence, development and prognosis of neoplasm, as the key anti-oncogenic component.

microRNA (miRNA); miR- 124; function; neoplasm

2014- 09- 27

2014- 12- 01

江蘇省自然科學基金(BK20140170);無錫市科技計劃項目(CSE31N1316)

1001-6325(2015)04-0531-05

R730.231

A

*通信作者(corresponding author)：moliaty@aliyun.com；yujjwx@126.com