周 寧

microRNAs(miRNAs)是一類在多種真核生物中調(diào)控基因表達(dá)的小的非編碼RNA[1,2]，通過(guò)和靶基因mRNA堿基配對(duì)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA-in-duced silencing complex,RISC)降解mRNA或阻礙其翻譯而調(diào)節(jié)基因的表達(dá),從而參與生物體內(nèi)多種生理和病理過(guò)程的調(diào)節(jié)，如細(xì)胞分化、增殖、凋亡、遷移和侵襲等[3]。有研究證明：一個(gè)miRNA可調(diào)節(jié)多個(gè)mRNA，而一個(gè)mRNA受多個(gè)miRNAs的調(diào)節(jié)[4]。研究發(fā)現(xiàn)，大約50%得到注解的miRNAs在基因組上定位于與腫瘤相關(guān)的脆性位點(diǎn)(fragile site)[5]。這說(shuō)明miRNAs在腫瘤發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮著類似于抑癌基因或癌基因的功能。miRNA-221作為致瘤性miRNA,在人類多種腫瘤中表達(dá)上調(diào)，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。本文主要討論miRNA-221在惡性腫瘤中的表達(dá)及意義，探討miRNA-221在惡性腫瘤診治中的價(jià)值。

一、人類miRNA-221的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)特征

1. 人類miRNA-221的結(jié)構(gòu)

人類miRNA-221的結(jié)構(gòu)hsa-miRNA-221定位于Xp11.3上，其莖環(huán)結(jié)構(gòu)序列位于 X 染色體負(fù)鏈上，共計(jì) 110 個(gè)核苷酸序列，屬于成簇分布的miRNA，與miRNA-222基本上呈同步表達(dá)。成熟hsa-miRNA-221分hsa-miRNA-221-3p及hsa-miRNA-221-5p。成熟的miRNA-221進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，通過(guò)與其靶基因mRNA的3’端非翻譯區(qū)結(jié)合,弱化靶基因的表達(dá)[3,6],miRNA 負(fù)向調(diào)控靶基因的表達(dá)是目前被普遍認(rèn)可的作用機(jī)制。在腫瘤中p27kip、p57kip、PTEN、PUMA、uPAR7b、ADIPOR1、TRPS1、STMN1等被證明是miRNA-221的直接靶基因。

2. 人類miRNA-221的生物學(xué)功能

miRNA-221是生物體內(nèi)自然存在的因子，其表達(dá)穩(wěn)定，具有組織特異性和時(shí)序性，決定組織和細(xì)胞的功能特異性，這表明miRNA-221在細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程的調(diào)節(jié)中起多種作用[3]。在正常生理狀態(tài)下，miRNA-221在各種組織中廣泛表達(dá)并處于基礎(chǔ)水平,其在原代肌原細(xì)胞及肌原細(xì)胞系的分化過(guò)程中,表達(dá)顯著下調(diào),在終末分化的肌管細(xì)胞中表達(dá)恢復(fù)[7]；在心肌組織、血管內(nèi)皮細(xì)胞及冠心病病人內(nèi)皮祖細(xì)胞中高表達(dá)[8,9]；在風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者血清、滑膜組織及哮喘患者急性發(fā)作時(shí)肥大細(xì)胞中的高表達(dá)[10，11]?？芍?xì)胞靜止期時(shí)，miRNA-221處于基礎(chǔ)水平，有助于調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，維持細(xì)胞骨架，但當(dāng)細(xì)胞受到刺激后可能會(huì)表達(dá)升高，如炎癥及腫瘤進(jìn)展等病理生理過(guò)程[8-11]。

已有研究發(fā)現(xiàn)miRNA-221不僅在人類多種腫瘤組織及細(xì)胞中表達(dá)異常，如在肝癌、乳腺癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、前列腺癌等腫瘤的活檢組織或細(xì)胞中高表達(dá)[12-15]，而且在胃癌 、乳頭狀甲狀腺癌等腫瘤患者的血清或血漿中高表達(dá)[16,17]。通過(guò)直接對(duì)靶基因的轉(zhuǎn)錄后負(fù)性調(diào)控抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、參與腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。

二、miRNA-221在腫瘤中可能的作用機(jī)制

1.miRNA-221影響腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL)在腫瘤中發(fā)揮作用，在膀胱癌細(xì)胞系中miRNA-221高表達(dá)，膀胱癌T24細(xì)胞系中miRNA-221可以抑制由TRAIL介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[18]；在抵抗TRAIL蛋白的非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung carcinoma, NSCLC)細(xì)胞系Calu-1和A459、A549中miRNA-221過(guò)表達(dá)，并主要通過(guò)p27kip1介導(dǎo)癌細(xì)胞抵抗TRAIL蛋白[19]。

2.miRNA-221也可以通過(guò)一些信號(hào)通路影響下游信號(hào)分子的表達(dá)和作用。在前列腺癌的細(xì)胞株和原發(fā)腫瘤細(xì)胞中，miRNA-221可通過(guò)DVL2/WNT通路影響前列腺癌細(xì)胞的侵襲能力，MMP-7是WNT信號(hào)通路的下游靶基因，MMP能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)，促使腫瘤發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移[20-21]。在三陰亞性乳腺癌中miRNA-221和尿激酶纖溶酶原激活系統(tǒng)(urokinase-type plasminogen activator system, uPAS)中uPAR7b的表達(dá)明顯相關(guān)，uPAR7b是miRNA-221直接靶點(diǎn)，抑制miRNA-221可降低uPAR蛋白表達(dá)及腫瘤細(xì)胞侵襲標(biāo)志波形蛋白及RHOC蛋白表達(dá)，從而顯著降低腫瘤細(xì)胞的侵襲性[22]。在TRAIL蛋白抵抗的肝癌(hepatic cell carcinoma, HCC)及NSCLC細(xì)胞系中miRNA-221高表達(dá)并降低TIMP3 、PTEN的表達(dá)水平，激活A(yù)KT通路，抑制TRAIL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[23]。

三、 miRNA-221在腫瘤上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是包括正常發(fā)育及組織修復(fù)在內(nèi)高度保守的生理過(guò)程，而EMT的異?；罨瘯?huì)加快腫瘤的發(fā)展進(jìn)程。近年來(lái)許多有關(guān)miRNA-221在腫瘤EMT中作用的研究，發(fā)現(xiàn)miRNA-221與膀胱癌、乳腺癌等腫瘤中EMT相關(guān)。Liu J等[24]研究證明在膀胱癌細(xì)胞中miRNA-221增強(qiáng)TGF-β1誘導(dǎo)的EMT，在膀胱癌細(xì)胞中miRNA-221通過(guò)靶基因STMN1促進(jìn)TGF-β1誘導(dǎo)的EMT，用TGF-β1處理的膀胱癌細(xì)胞RT4 和 T24，miRNA-221表達(dá)上調(diào)而STMN1的mRNA及蛋白水平下降，進(jìn)一步研究表明miRNA-221直接連接到STMN1的3′UTR負(fù)向調(diào)控STMN1的表達(dá)并且TGF-β1促進(jìn)細(xì)胞存活是通過(guò)逆轉(zhuǎn)miRNA-221的抑制作用。 Hwang MS等[25]研究乳腺癌中miRNA-221/222促進(jìn)細(xì)胞EMT。相對(duì)于導(dǎo)管內(nèi)乳腺癌細(xì)胞，更具侵襲性的基底樣乳腺癌細(xì)胞miRNA-221/222臨床差異表達(dá)更明顯，miRNA-221/222高表達(dá)作用于GATA家族轉(zhuǎn)錄受體TRPS1(其編碼基因突變導(dǎo)致毛發(fā)-鼻趾綜合征一型)3’端非轉(zhuǎn)錄區(qū)誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生EMT。Michael S等[26]證實(shí)乳腺癌細(xì)胞中脂肪連接蛋白受體1(ADIPOR1)是miRNA-221/222直接作用靶點(diǎn)，miRNA-221/222通過(guò)作用其3’URT而減少ADIPOR1，與基底細(xì)胞樣型乳腺癌細(xì)胞系相比，導(dǎo)管內(nèi)乳腺癌細(xì)胞系中ADIPOR1的表達(dá)更高。除此之外，乳腺癌細(xì)胞系及乳腺腫瘤中miRNA-221/222的表達(dá)量和ADIPOR1的表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)。利用RNA干擾技術(shù)敲除乳腺癌細(xì)胞系MCF10A中ADIPOR1基因后誘導(dǎo)MCF10A 細(xì)胞發(fā)生EMT及增強(qiáng)細(xì)胞的侵襲能力，敲除ADIPOR1基因誘導(dǎo)人核轉(zhuǎn)錄因子(NF-kB)的活化，隨后以依賴白介素6(Interleukin-6, IL6)的方式激活磷酸化信號(hào)傳感器和信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄因子3(STAT3)。在基底樣乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231中過(guò)表達(dá)ADIPOR1細(xì)胞侵襲力減弱并促進(jìn)MET。從而得出結(jié)論在乳腺癌中ADIPOR1負(fù)向調(diào)控EMT，并為miRNA-221/222誘導(dǎo)細(xì)胞EMT提供了另一個(gè)位點(diǎn)。Stinson S等[27]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-221/222可以下調(diào)上皮特殊基因表達(dá)，上調(diào)間質(zhì)特殊基因的表達(dá)，以EMT的方式增加細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力。在基底樣乳腺癌細(xì)胞中表達(dá)而導(dǎo)管內(nèi)乳腺癌細(xì)胞未見(jiàn)其表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子 FOSL1(也稱Fra-1)刺激miRNA-221/222的轉(zhuǎn)錄，抑制表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR) 或絲裂原活化和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶，miRNA-221/222的數(shù)量則減少，抑制miRNA-221/222下游的RAS途徑。miRNA-221/222下調(diào)E-黏連蛋白的量取決于ADIPOR1，而ADIPOR1則是通過(guò)降低ZEB2(鋅指E-box結(jié)構(gòu)的同源異性盒2)的表達(dá)從而抑制EMT。從而得出結(jié)論：miRNA-221/222通過(guò)促進(jìn)EMT或許促進(jìn)了基底樣乳腺癌細(xì)胞更具有侵襲性的臨床表現(xiàn)。

四、宮頸癌中miRNA-221的表達(dá)及意義

在過(guò)去的十年里，盡管引入宮頸癌普遍篩查手段和HPV疫苗應(yīng)用降低了宮頸癌發(fā)病率和死亡率，但是宮頸癌仍是全球女性死亡的第二大原因，HPV檢測(cè)方法存在的缺陷使我們需考慮到僅HPV 的感染并不足以引起惡性轉(zhuǎn)變，個(gè)體的易感性也參與其中。在癌癥研究領(lǐng)域，重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向miRNAs網(wǎng)絡(luò)調(diào)控,在HPV 整合位點(diǎn)可觀察到與各種類型的癌癥有關(guān)MiRNA基因[5]。Gocze K等[28]對(duì)人類宮頸癌石蠟包埋樣本進(jìn)行人乳頭狀瘤病毒檢測(cè)和基因分型后PCR檢測(cè)miRNA-221的表達(dá)，研究顯示miRNA-221顯著過(guò)表達(dá)是宮頸鱗癌及宮頸腺癌共同的特點(diǎn)。Du J等[29]進(jìn)一步研究表明miRNA-221通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)通路作用于靶基因PTEN降低宮頸癌細(xì)胞對(duì)吉非替尼的敏感性。

五、卵巢癌中miRNA-221的表達(dá)及意義

卵巢惡性腫瘤是女性生殖器官常見(jiàn)的三大惡性腫瘤之一，早期癥狀不典型且缺乏診斷方法，晚期無(wú)有效治療手段且易復(fù)發(fā)。因此卵巢惡性腫瘤致死率居?jì)D科惡性腫瘤之首，尋找卵巢惡性腫瘤早期診斷及治療的有效生物學(xué)指標(biāo)仍是卵巢癌研究重點(diǎn)。隨著非編碼RNA(ncRNA)功能的研究及新的miRNA基因分析的出現(xiàn)，有利于促進(jìn)對(duì)如卵巢惡性腫瘤等一類難治性腫瘤發(fā)病機(jī)制的理解，進(jìn)一步尋求先進(jìn)的診治方法。Dahiya N等[30]利用基因芯片技術(shù)檢測(cè)了34例人卵巢癌組織及10個(gè)卵巢癌細(xì)胞系中miRNA的表達(dá)水平，與永生卵巢表面上皮細(xì)胞相比，miRNA-221在卵巢癌組織及卵巢腫瘤細(xì)胞系中的表達(dá)水平明顯上調(diào)；Wyman SK等[31]利用基因芯片技術(shù)檢測(cè)了19例III/IV期卵巢癌組織，與(絕經(jīng)后)正常原代人類卵巢表面上皮細(xì)胞相比，miRNA-221在卵巢癌組織中的表達(dá)水平明顯下調(diào)。數(shù)據(jù)顯示，正常對(duì)照組的選擇極大的影響到對(duì)miRNA 表達(dá)水平的解釋，之前Zorn KK等[32]研究結(jié)果表明，在基因芯片的研究中，與卵巢癌上皮組織相比，選擇不同正常對(duì)照組，該基因的表達(dá)不同。Wurz K等[33]研究結(jié)果顯示 miRNA-221與miRNA-222聯(lián)系緊密，證實(shí)在大部分卵巢癌細(xì)胞中CDKN1B/p27和CDKN1C/p57蛋白表達(dá)量不同，一般表達(dá)量減少，其機(jī)制尚不明確，但miRNA-221和miRNA-222與CDKN1C蛋白表達(dá)水平相關(guān)，與CDKN1B蛋白表達(dá)水平不相關(guān)。進(jìn)一步研究表明卵巢癌患者的存活率及緩解期與卵巢癌上皮組織miRNA-221和miRNA-222的表達(dá)均無(wú)相關(guān)性，但與miRNA-221/miRNA-222比值呈正相關(guān)，而比值與卵巢癌臨床危險(xiǎn)因素?zé)o關(guān),患者存活率與CDKN1B和CDKN1C蛋白的表達(dá)無(wú)關(guān)。

近期Hong F等[34]研究表明，人類上皮性卵巢腫瘤(epithelial ovarian cancer, EOC)患者血清中miRNA-221的表達(dá)與其預(yù)后相關(guān)，為評(píng)估EOC患者血清中miRNA-221作為EOC無(wú)創(chuàng)性診斷方法及預(yù)后標(biāo)志的可行性進(jìn)行了回顧性研究，利用RT-PCR檢測(cè)EOC患者血清樣本中miRNA-221的表達(dá)，健康同齡組作為對(duì)照組。結(jié)果表明與35例正常對(duì)照組相比，96例EOC患者血清中miRNA-221水平上調(diào)，并且miRNA-221水平與國(guó)際婦產(chǎn)科協(xié)會(huì)EOC分期及腫瘤分級(jí)密切相關(guān)。多因素分析總體生存率表明：EOC患者血清中高表達(dá)miRNA-221是EOC獨(dú)立不良預(yù)后因素。以上研究表明，EOC患者血清中miRNA-221的表達(dá)水平可作為EOC新的診斷方法及預(yù)后標(biāo)志，miRNA-221也可能成為潛在治療靶點(diǎn)。

卵巢惡性腫瘤是嚴(yán)重威脅患者生命的惡性疾病，尋求一種靈敏的篩查手段及有效的治療措施是改善患者生存質(zhì)量的有效方法。研究表明miRNA-221在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，可能作為一種新的腫瘤診斷及預(yù)后的生物標(biāo)記物[35]。研究表明EOC患者血清中miRNA-221的表達(dá)越高，患者預(yù)后越差，組織中miRNA-221/miRNA-222比值與卵巢腫瘤患者的存活率及緩解期呈正相關(guān)。就目前miRNA-221在卵巢瘤中的研究仍存在疑問(wèn)，如文獻(xiàn)報(bào)道的對(duì)照組體系并未統(tǒng)一導(dǎo)致的miRNA-221表達(dá)水平不一致，其靶基因及作用機(jī)制尚未闡述。miRNA-221在各種腫瘤中的研究表明，miRNA-221在腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、侵襲及耐藥中發(fā)揮重要作用，但在卵巢惡性腫瘤中發(fā)揮的作用尚不清楚，miRNA-221在卵巢惡性腫瘤領(lǐng)域中的作用及機(jī)制仍需進(jìn)一步探索及研究。miRNA-221或許能成為一種新的腫瘤診斷及預(yù)后的生物標(biāo)記物，為臨床診斷或治療提供新思路。

通過(guò)對(duì)miRNA-221功能介紹，表明miRNA-221的研究已經(jīng)可以通過(guò)基因超表達(dá)和沉默技術(shù)證明其調(diào)控途徑及作用的靶基因。目前研究表明miRNA-221在腫瘤中異常表達(dá)可作用于直接或間接靶基因,不僅促進(jìn)腫瘤EMT，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力,而且對(duì)惡性腫瘤診療具有重要的意義。miRNA-221在惡性腫瘤中的研究可為臨床診斷和治療宮頸瘤、卵巢瘤提供新思路。隨著對(duì)miRNA-221不斷深入的研究，其作用靶基因也將陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而分析miRNA-221生理和病理情況下的意義，進(jìn)一步探討其作用機(jī)制，為臨床疾病的診治提供新思路。

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