陳紅霞, 陳賽, 王旭, 張俐, 施健

南通市第一人民醫(yī)院,江蘇 南通 226006

黑色素瘤作為最具侵襲性的惡性腫瘤之一,在所有皮膚癌類型中的死亡率最高[1]。黑色素瘤患者早期診斷并通過手術(shù)切除治療有較好的預(yù)后,患者5年生存率可達(dá)95%,而晚期黑色素瘤由于具有高轉(zhuǎn)移特性,往往遠(yuǎn)期生存率很低,僅有5%[2]。目前,黑色素瘤的發(fā)病率和死亡率呈上升趨勢。手術(shù)切除是早期黑色素瘤患者最常見及最有效的方式,其次是術(shù)后輔助治療,如放療和化療[3]。然而轉(zhuǎn)移性進(jìn)展和治療上的耐藥性仍然是黑色素瘤治療的兩大難點(diǎn)。因此,進(jìn)一步闡明黑色素瘤發(fā)病機(jī)制,探索出更多新的治療藥物和治療方法具有重要意義。

miRNA是一組由19～24個(gè)核苷酸組成的非編碼RNA,具有高度保守的特性。miRNA被證實(shí)通過調(diào)控靶基因相關(guān)通路或與靶基因直接相互作用參與腫瘤的細(xì)胞增殖、分化、凋亡等重要的生物學(xué)行為過程[4]。miRNA的表達(dá)在所有癌癥類型中都受到異常調(diào)節(jié),學(xué)術(shù)界和生物技術(shù)公司一直在積極追求miRNA作為癌癥生物標(biāo)志物的潛力,用于早期檢測、評價(jià)預(yù)后和治療效果[5]。miRNA在癌癥中的參與也激發(fā)了人們對探索miRNA作為抗癌藥物和藥物靶點(diǎn)治療價(jià)值的興趣[5]。本文就miRNA 作為生物標(biāo)記物、miRNA參與調(diào)控黑色素瘤相關(guān)信號通路、與miRNA相關(guān)的藥物或有潛在治療靶點(diǎn)的miRNA如何靶向治療黑色素瘤進(jìn)行綜述,為后期靶向藥物的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 miRNA可作為生物標(biāo)記物

miRNA通過堿基互補(bǔ)配對的方式靶向識別并調(diào)控mRNA的轉(zhuǎn)錄、翻譯、剪切及降解,通過對靶基因的調(diào)控,調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá),參與正常黑色素細(xì)胞-良性痣-黑色素瘤的完整發(fā)展過程,其通過促進(jìn)或抑制黑色素瘤細(xì)胞增殖、分化和凋亡,影響黑色素瘤的形成[6-7]。miRNA的具體表達(dá)情況及在黑色素瘤發(fā)展過程中的作用不盡相同,如黑色素瘤發(fā)展過程中起促進(jìn)作用的miRNA有miR-221、miR-222 等,而起抑癌作用的有miR-320a、miR-128、miR-205等[7]。因此,miRNA 可作為生物標(biāo)記物了解黑色素瘤患者的狀態(tài)。

1.1 miRNA 參與黑色素瘤早期診斷

目前,對于部分已發(fā)生轉(zhuǎn)移的黑色素瘤晚期患者,現(xiàn)有治療手段的效果微乎其微。因此盡早診斷黑色素瘤并確定有轉(zhuǎn)移傾向的高風(fēng)險(xiǎn)患者是降低死亡率的關(guān)鍵。Stark等[8]的一項(xiàng)關(guān)于葡萄膜黑色素瘤的研究顯示,由6種miRNA(miR-146a、miR-145、miR-16、miR-363-3p、miR-211 和 miR-204)組成的 miRNA小組可準(zhǔn)確區(qū)分葡萄膜良性痣和葡萄膜黑色素瘤,其中以 miR-211差異表達(dá)為著,該miRNA小組可作為協(xié)助診斷的工具,協(xié)助臨床決策。Kozubek等[9]對比了正常皮膚、良性痣和黑色素瘤細(xì)胞中的 miRNA表達(dá)變化,發(fā)現(xiàn)7種 miRNA (miR-205-5p、miR-204-5p、miR-211-5p、miR-203、miR-23b-3p、miR-26b-5和miR-26a-5p)表達(dá)水平在黑色素瘤細(xì)胞中明顯下調(diào)。此外,該研究也揭示了miR-211在區(qū)分痣和黑色素瘤上具有高度敏感性和特異性,因而該miRNA具有診斷效用。一系列研究結(jié)果證實(shí),miR-211可特異性協(xié)助診斷黑色素瘤早期病變。

1.2 miRNA參與黑色素瘤轉(zhuǎn)移及預(yù)后監(jiān)測

近年來,CT、PET等影像學(xué)技術(shù),病理活檢以及基于臨床特征的多變量分析是評價(jià)腫瘤患者術(shù)后轉(zhuǎn)移和預(yù)后狀態(tài)的主要手段。然而,影像學(xué)檢查對微小病灶(<10 mm)、早期病例敏感性不高和假陽性結(jié)果等存在限制[7,10-11],而病理活檢結(jié)果雖對預(yù)后有可觀的預(yù)測效果,卻無法在治療后或術(shù)后隨時(shí)監(jiān)測,時(shí)效性和客觀性欠佳[12]。因此,發(fā)現(xiàn)更多的miRNA 作為分子生物標(biāo)記物,以鑒定具有高轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)的患者非常有必要。Lu等[13]使用Kaplan-Meier生存分析以及多變量COX回歸等統(tǒng)計(jì)方法發(fā)現(xiàn)5種miRNA(miR-510、miR-211、miR-513、miR-001c、miR-0)可作為皮膚黑色素瘤潛在的預(yù)后標(biāo)志物。李英等[14]發(fā)現(xiàn)在黑色素瘤組織中miR-320a呈低表達(dá),且那些miR-320a高表達(dá)的患者有較好的預(yù)后及較低的TNM分期,ROC曲線表明miR-320a在判斷預(yù)后時(shí)具有一定的診斷效能。miR-146a和miR-186表達(dá)水平與臨床分期和預(yù)后密切相關(guān)[15]。趙宏圻等[15]研究發(fā)現(xiàn),miR-186在黑色素瘤腫瘤組織Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ期中的相對表達(dá)量分別是3.17±1.05、2.41±0.81、1.58±0.42(P<0.01);miR-146a在黑色素瘤腫瘤組織Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ期中的相對表達(dá)量分別是0.35±0.07、0.46±0.13、0.67±0.18(P<0.01)。miR-186在黑色素瘤生存組和死亡組中相對表達(dá)量分別是1.94±0.52和3.98±1.03(P<0.05);miR-146a在黑色素瘤生存組和死亡組中相對表達(dá)量分別是0.57±0.21和0.13±0.04(P<0.05)。簡而言之,Ⅳ期黑色素瘤患者miR-186相對表達(dá)量高于Ⅱ期和Ⅲ期患者,miR-146a則相反。死亡組患者腫瘤組織中miR-186的相對表達(dá)量高于生存組,而miR-146a相對表達(dá)量低于生存組。因此,miR-146a和miR-186對預(yù)后具有一定的預(yù)測價(jià)值。

2 miRNA參與調(diào)控RAS-RAF-MEK-ERK通路及相關(guān)藥物的研究進(jìn)展

2.1 miRNA參與調(diào)控RAS-RAF-MEK-ERK通路

絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一種絲氨酸—蘇氨酸蛋白激酶。MAPK通路的基本組成是一種三級激酶模式,激酶的級聯(lián)放大過程是該信號通路的主要特征,激酶的依次激活,共同刺激細(xì)胞的生長、增殖、分化、侵襲,抑制凋亡,促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移等重要的生理病理過程[16]。MAPK信號通路有4條分支路線: ERK、p38、JNK和ERK5,其中ERK通路最常見。ERK主要調(diào)控細(xì)胞生長、分化,它的上游信號是著名的Ras/Raf蛋白。MAPK通路的異常激活在多種腫瘤中存在,也是發(fā)展為黑色素瘤的一個(gè)關(guān)鍵通路。

研究顯示,miR-596在黑色素瘤中呈低表達(dá),而miR-596過表達(dá)可以抑制MAPK/ERK信號通路的激活,從而抑制黑色素瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,并通過靶向調(diào)節(jié)BCL2L1和MCL1 mRNA促進(jìn)細(xì)胞凋亡[17]。已有研究表明,腫瘤干細(xì)胞衍生的細(xì)胞外囊泡可以改變腫瘤細(xì)胞的致癌特性[18]。高轉(zhuǎn)移性黑色素瘤干細(xì)胞分泌含有miRNA-592的外泌體到低轉(zhuǎn)移性黑色素瘤,增強(qiáng)了后者的轉(zhuǎn)移定植能力,而miRNA-592的促轉(zhuǎn)移能力是通過靶向抑制PTPNT,導(dǎo)致MAPK/ERK通路被激活[19]。此外,miRNA-411-5p在高轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞系中顯著富集,miRNA-411-5p可以外泌體的形式轉(zhuǎn)移到低轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞系,促進(jìn)低轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞系的轉(zhuǎn)移定植能力,而該miRNA的促轉(zhuǎn)移活性是通過激活MAPK/ERK信號通路來實(shí)現(xiàn)的[20]。 這些研究都顯示了miRNA能通過影響MAPK/ERK信號通路進(jìn)而影響黑色素瘤的進(jìn)展。

2.2 參與調(diào)控RAS-RAF-MEK-ERK通路的藥物

MAPK/ERK信號通路的任一環(huán)節(jié),細(xì)胞因子、受體、Grb2-sos的復(fù)合物、Ras、Raf、MEK1/2和ERK都可能發(fā)生突變或失調(diào),相應(yīng)調(diào)控都可能成為疾病治療的靶點(diǎn)[21]。目前,已研發(fā)多種靶向藥物(如BRAF抑制劑、MEK抑制劑、KIT抑制劑等)成功用于抑制MAPK通路的過度激活[22]。市面上的BRAF抑制劑主要有維莫菲尼和達(dá)拉非尼,MEK抑制劑主要包括曲美替尼和考比替尼。任一單藥都可提高惡性黑色素瘤患者生存率,然而單藥的臨床不良反應(yīng)及耐藥性卻無法避免。近年來不同靶向藥物的聯(lián)合應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。有研究發(fā)現(xiàn),維莫菲尼單藥治療較曲美替尼和達(dá)拉非尼的聯(lián)合使用緩解率低,藥物聯(lián)合使用會提高BRAF突變型黑色素瘤患者的總生存率,而且兩者的聯(lián)合應(yīng)用不增加總體毒性[23]。

Fattore等[24]的一項(xiàng)研究顯示,miR-579-3p過表達(dá)會抑制BRAF基因,抑制黑色素瘤細(xì)胞的增殖、遷移和細(xì)胞周期,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)BRAF抑制劑與MEK抑制劑聯(lián)合應(yīng)用的效能。miR-579-3p能夠同時(shí)影響B(tài)RAF突變黑色素瘤增殖所需的兩種途徑,即BRAF/MAPK和MDM2/p53途徑。認(rèn)為它在誘導(dǎo)細(xì)胞生長停滯和凋亡方面的效力必須歸因于它對這兩種互補(bǔ)途徑的干擾[24]。

3 miRNA參與調(diào)控PI3K/AKT通路及相關(guān)藥物的研究進(jìn)展

3.1 miRNA參與調(diào)控PI3K/AKT通路的研究進(jìn)展

PI3K/AKT信號通路在許多細(xì)胞生物學(xué)行為中發(fā)揮至關(guān)重要的作用,如細(xì)胞存活、侵襲、遷移以及調(diào)控細(xì)胞周期。大量研究結(jié)果顯示PI3K/AKT信號通路在黑色素瘤中存在異常激活現(xiàn)象。據(jù)報(bào)道,大約由70%的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤表現(xiàn)出AKT/mTOR活性增強(qiáng)[25]。

研究表明,miR-139-5p在黑色素瘤中呈低表達(dá)水平,miR-139-5p過表達(dá)可通過下調(diào)IGF1R抑制PI3K/AKT通路的活化程度,進(jìn)而抑制黑色素瘤細(xì)胞的增值、遷移和侵襲,并促進(jìn)細(xì)胞的凋亡[26]。因此,miR-139-5p可作為黑色素瘤診斷和治療的生物標(biāo)志物。Zheng等[27]證明miR-31可通過抑制SOX10激活PI3K/AKT信號通路,進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤生長和耐藥的生物學(xué)行為。Cheng等[28]的研究也表明miR-222通過激活PI3K/AKT/MMP-9通路促進(jìn)葡萄膜黑色素瘤(UM)細(xì)胞的增值和遷移。這些研究展示了miRNA可以通過調(diào)控PI3K/AKT信號通路促使黑色素瘤的發(fā)生。

3.2 參與調(diào)控PI3K/AKT通路的藥物

靶向那些“尚未被藥物化”的靶標(biāo)在未來是治療癌癥的替代選擇,例如NRAS基因。Pang等[29]研究發(fā)現(xiàn),miR-708能直接靶向抑制NRAS蛋白的表達(dá),進(jìn)而抑制包含黑色素瘤在內(nèi)的多種癌癥細(xì)胞的增殖,促進(jìn)細(xì)胞凋亡。該miRNA的過表達(dá)會使NRAS下游PI3K-Akt-mTOR和RAF-MEK-ERK的信號傳導(dǎo)降低,該研究充分證明miR-708在未來有精準(zhǔn)治療癌癥的潛力。Caporali等[30]的研究表明,在黑色素瘤耐達(dá)拉非尼細(xì)胞系中,miR-126-3p顯著下調(diào),miR-126-3p過表達(dá)后會抑制細(xì)胞增殖、侵襲,延緩細(xì)胞周期進(jìn)程,促使AKT和ERK的磷酸化,并增加達(dá)拉非尼敏感性。BRAF抑制劑與miR-126-3p模擬物的組合可能代表一種新的治療方法,盡管miRNA替代療法仍存在一些挑戰(zhàn),但在已結(jié)束的兩項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)(晚期實(shí)體瘤[31]和胸膜間皮瘤[32])中顯示miRNA具有抗腫瘤活性及延緩耐藥性出現(xiàn)的證據(jù),獲得的結(jié)果顯示了miRNA替代療法的潛能。

4 miRNA參與調(diào)控小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(MITF)通路及相關(guān)藥物的研究進(jìn)展

4.1 miRNA參與調(diào)控MITF通路

約15%～20%的黑色素瘤患者中可見MITF基因的擴(kuò)增[33]。該基因的擴(kuò)增常發(fā)生在疾病的后期,且伴隨5年生存率降低。MITF參與調(diào)控細(xì)胞周期、存活、增殖、代謝、DNA修復(fù)及衰老基因表達(dá)[34]。據(jù)報(bào)道,MITF和MAPK信號通路密切相關(guān),MITF受到BRAFV600E突變的調(diào)控[35]。MITF的過表達(dá)或缺失都會使BRAF抑制劑產(chǎn)生耐藥。

研究發(fā)現(xiàn),MITF可通過調(diào)節(jié)RNA聚合酶Ⅱ(Pol-Ⅱ)的位置,引起let-7c/99a/125b-2簇編碼蛋白的miRNA差異性表達(dá),而這種差異表達(dá)將會影響黑色素瘤細(xì)胞的表型[36]。這些研究都反映了MITF基因的擴(kuò)增與miRNA有關(guān)聯(lián),而存在MITF基因擴(kuò)增的黑色素瘤患者往往預(yù)后不佳。

4.2 參與調(diào)控MITF的藥物

羥基脲(Hydroxyurea,HU)作為一種抗癌藥物,可抑制DNA的合成[37],對于治療黑色素瘤有作用[38]。據(jù)報(bào)道,在經(jīng)過HU處理后的B16黑色素瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)miR-7013-3p表達(dá)上調(diào),而miR-7013-3p通過靶向MITF基因來抑制黑色素瘤細(xì)胞的增殖和遷移,可促進(jìn)細(xì)胞的凋亡[39]。c-Met基因在超過60%的UM過表達(dá),miR-182可靶向調(diào)節(jié)c-Met基因表達(dá)的MITF基因,降低腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)[40]。此外,miR-182還參與UM的P53通路網(wǎng)[41]?？梢妋iR-182下調(diào)MITF表達(dá)及參與P53通路網(wǎng),具有改善UM患者治療效果的潛力。

5 miRNA參與調(diào)控p53通路及相關(guān)藥物的研究進(jìn)展

5.1 miRNA參與調(diào)控p53通路

p53是一種轉(zhuǎn)錄因子,參與調(diào)節(jié)細(xì)胞修復(fù)、凋亡、細(xì)胞周期和分化等生物學(xué)過程,被稱為基因守護(hù)者[42]。p53還可作為紫外線的分子感受器起作用,高水平的紫外線照射會導(dǎo)致持續(xù)性的p53激活,從而觸發(fā)細(xì)胞凋亡。

Da等[43]研究表明,miR-138-5p過表達(dá)直接抑制Trp53的表達(dá)從而促進(jìn)黑色素瘤的轉(zhuǎn)移。p53的失活在黑色素瘤中經(jīng)常發(fā)生。此外,p53的功能與MDMX和MDM2的作用有關(guān)[42]。如Wu等[44]研究發(fā)現(xiàn),miR-17-3p過表達(dá)會使DMD2表達(dá)下調(diào)和p53轉(zhuǎn)錄活性增加,同時(shí)還可抑制UM細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和促進(jìn)細(xì)胞的凋亡。

5.2 參與調(diào)控p53通路的藥物

在黑色素瘤中,p53腫瘤蛋白頻繁失活預(yù)示著p53激活劑在治療黑色素瘤存在巨大的潛力。研究證實(shí),p53激活劑SLMP53-2可誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡,抑制細(xì)胞遷移和侵襲,從而抑制腫瘤的生長[45]。大量研究表明,人類腫瘤(包括黑色素瘤)中MdmX蛋白水平會增加。依諾沙星作為一種促進(jìn)miRNA成熟的小分子藥物,可上調(diào) 26個(gè)成熟的miRNA,下調(diào)29個(gè)miRNA,與環(huán)丙沙星發(fā)揮同樣作用下調(diào)MdmX蛋白水平,并激活p53通路,抑制黑色素瘤在體內(nèi)和體外的生長[46]。

參與調(diào)控黑色素瘤的miRNA種類及其主要作用機(jī)制見表1,藥物和具有治療潛力的miRNA靶向相關(guān)信號通路見表2。

表1 miRNA調(diào)控黑色素瘤的機(jī)制Table 1 Mechanisms by which miRNAs regulate melanoma

表2 藥物和具有治療潛力的miRNA靶向相關(guān)信號通路Table 2 Drugs and miRNAs with the therapeutic potential target-associated signaling pathways

6 結(jié)語與展望

作為世界上增長最快的惡性腫瘤之一,黑色素瘤的預(yù)防和治療成為當(dāng)前關(guān)注的重點(diǎn)。本文闡明miRNA主要通過MAPK通路、PI3K/AKT通路、MITF通路及P53信號通路調(diào)控黑色素瘤的發(fā)生發(fā)展。靶向藥物可通過調(diào)控上述4條通路達(dá)到治療效果。miRNA具有癌癥生物標(biāo)志物的潛力,可用于早期檢測,評價(jià)預(yù)后和治療效果。雖然有關(guān)miRNA的研究已有數(shù)十年,但miRNA家族由于數(shù)量繁多且生物學(xué)性質(zhì)各異,能明確作用機(jī)制及特異性診斷的miRNA仍然相對較少。在未來的研究中,需要應(yīng)用DNA測序和基因表達(dá)譜識別出更多與腫瘤進(jìn)展或預(yù)后相關(guān)的miRNA,開展更深入的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、臨床實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)了解miRNA介導(dǎo)黑色素瘤發(fā)生和發(fā)展的分子機(jī)制,并通過標(biāo)準(zhǔn)化、大尺寸、多中心的生物標(biāo)志物研究設(shè)計(jì),鑒定出用于特異性診斷和評價(jià)預(yù)后的miRNA,研發(fā)出更好的治療方案。隨著不斷深入理解黑色素瘤起始和進(jìn)展,miRNA有望作為腫瘤生物標(biāo)志物被使用,通過應(yīng)用潛在治療靶點(diǎn)的miRNA聯(lián)合其他治療方案共同診治黑色素瘤。