肿瘤干细胞与microRNA的关系

葛 雯

（上海市徐汇区中心医院检验科，上海 200031）

肿瘤干细胞与microRNA的关系

葛 雯

（上海市徐汇区中心医院检验科，上海 200031）

肿瘤干细胞是肿瘤组织中具有自我更新和多项分化潜能，可形成新的肿瘤细胞，具有放化疗抵抗性。MircoRNA是一类长约21～25个核苷酸组成的内源性非编码单链RNA分子。在细胞中起到转录后调控作用。研究表明MircoRNA同样参与肿瘤干细胞的自我更新过程，其与肿瘤干细胞的关系，成为肿瘤干细胞研究的一个重要方面。

肿瘤；干细胞；微小RNA

随着干细胞理论在肿瘤研究中的广泛应用，人们逐渐认识到在绝大多数癌症中，肿瘤细胞很可能起源于肿瘤干细胞。近年研究发现肿瘤组织中存在着少数具有干细胞性质的细胞群即肿瘤干细胞，这类细胞具有自我更新和多向分化潜能，也可形成新肿瘤[1]。这些肿瘤干细胞表现出对化疗和放疗的高度抵抗，是肿瘤发生发展恶化的关键。微小RNA（mircoRNA，miRNA）是一类长约21～25个核苷酸组成的内源性非编码单链RNA分子。自1993年首次从秀丽隐杆线虫中发现，至今已经识别的人类miRNA达900多种[2-3]。现已有研究表明miRNA与肿瘤干细胞的自我更新有关。关于miRNA与肿瘤间关系及对肿瘤的作用近年来已成为肿瘤治疗的新热点。本综述旨在对于近年来二者研究及关系的进行归纳和总结。

1 肿瘤干细胞及其生物学特性

经对恶性肿瘤组织中肿瘤细胞的研究发现并不是所有肿瘤细胞都具有恶变得特征，而发现只有很少量的具有不断自我更新和分化的能力的肿瘤细胞在恶性肿瘤的发展进程中起着肿瘤干细胞的作用，这些肿瘤干细胞不仅可以维持恶性肿瘤组织的生长和转移，而且这肿瘤干细胞因环境因素还可分化为各种的非肿瘤细胞和肿瘤细胞[4]。

肿瘤干细胞生物学特性有[5]：①无限的自我更新能力；②高致瘤性；③强耐药性；④特殊的生长微环境；⑤异质性；⑥特殊的细胞因子；⑦具有广阔的分化潜能。

2 肿瘤干细胞的研究现状

近年来有越来越多的肿瘤干细胞被分离确定出来。各国的研究方向更加侧重于肿瘤干细胞表面标志物的研究和确定。现已有子宫内膜癌，宫颈癌，鼻咽癌，食管癌，胃癌，结直肠癌，霍奇金淋巴瘤，视网膜母细胞瘤，非小细胞肺癌，恶性黑色素瘤，骨肉瘤，垂体腺瘤的等[6-11]，近年来很多研究对肿瘤干细胞表面标志物的研究发现都无明确的定论[12]，但不管如何这些都为今后以肿瘤干细胞作为肿瘤靶向治疗的研究提供了实验和理论依据。

3 肿瘤干细胞的临床意义

3.1 肿瘤干细胞在肿瘤诊断及预后中的意义：国内外的研究提示多种肿瘤患者临床预后与肿瘤干细胞相关[12]。也阐明了如果肿瘤干细胞在肿瘤细胞中占有的比例越高，提示患者的治疗预后可能更差。这些都为我们提示肿瘤的诊断及预后评价中肿瘤干细胞是一重要的指标。

3.2 肿瘤干细胞在肿瘤治疗中的意义：肿瘤干细胞是肿瘤细胞生长和转移的关键根源，因此可以采用特异性或非特异性杀伤肿瘤干细胞可能是将来作为肿瘤治疗的主要措施和方案。对于肿瘤干细胞调节主要集中于以下几个方面：①调节肿瘤干细胞微环境可抑制肿瘤干细胞的自我更新[13]；②逆转肿瘤干细胞对放化疗抵抗的特性[14]；③靶向作用于肿瘤干细胞的特异性分子标志及信号通路促进分化疗法[12]；④特异性免疫治疗等肿瘤干细胞。先采用在体外进行大量扩增的肿瘤特异性效应细胞，然后再将这些细胞输给患者，达到杀伤肿瘤细胞，此法是目前较为常用的肿瘤生物治疗手段。

4 MircoRNA的生物合成

最早发现的约22nt的MircoRNA，是秀丽新小杆线虫中控制发育时序的基因，并不编码蛋白质[14]。随后在秀虫、果蝇、人的细胞中克隆出了类似的微小RNA（miRNA）。miRNA经RNA多聚酶作用，转录为pri-mircroRNA， pri-mircoRNA 经RNA结合蛋白DGCR8复合物裂解产生pre-microRNA。pri-mircoRNA经exportin5-RanGTP系统由核内转入胞质。继之，RNaseIII将其裂解，产生22个左右核苷酸双链，其中的一个链被释出并降解；另一个链成熟并结合Argonaute及其他蛋白质，形成miPap复合体，继而复合体可抑制靶mRNA[15]。

miRNA介导的翻译抑制的机制还不是很清楚，其可能的机制为：①miRNA可能短暂的结合和修饰靶mRNA；②miRNA与靶位点稳定结合，共同参与翻译抑制；③miRNA和其靶mRNA稳定结合后进而激活翻译抑制因子从而引起翻译抑制[16-17]。

5 miRNA与肿瘤的关系

近年发现miRNA与肿瘤的发生和发展有着密切的关系。与正常组织相比，肿瘤组织中miRNA的表达谱发生明显的变化，并且miRNA与传统的抑癌基因和原癌基因相互作用，在肿瘤的发生和发展中扮演着“双重身份”，因为每一种miRNA都调控着多种mRNA的翻译，而后者可翻译得到具有致癌或抑癌作用的蛋白。

6 miRNA与肿瘤干细胞的关系

6.1 miRNA影响肿瘤干细胞运动与侵袭：研究表明，特异的miRNA参与了肿瘤干细胞表型的维持作用，以及参与维持肿瘤细胞的侵袭和转移，因此说miRNA 介导的细胞各通路是细胞干细胞化的基础[18]。另外，大量特异的miRNAs存在于胚胎干细胞中，这些miRNA除了参与基因调节外，他们还受到自我更新和多潜能性转录因子的控制外，这些胚胎干细胞中一些较为重要的miRNAs也参与了肿瘤细胞的周期调控以及与肿瘤的发生、发展有关。有研究提出let-7（体细胞中高度表达的一类miRNA是一种肿瘤抑制剂）在乳腺癌的肿瘤干细胞中，这let-7 的表达量下降较为显著，若将这些类细胞移植入裸鼠体内可发现其具有促进体内肿瘤的形成和转移能力[19]。另外研究发现miR-206也参与了干细胞化的作用，miR-206与乳腺癌肿瘤的转移和复发呈负相关[20]。而有趣的是研究发现miRNA-101具有促进细胞干细胞化和转移，其这作用则是通过抑制EZH2的表达而实现的，因此，miR-101不仅可调控肿瘤细胞的增殖，还可调控肿瘤细胞的转移和侵袭能力，呈现其具有双重的作用[21]。miR-101则在某些肿瘤中呈现低表达的情况，如乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌、结肠癌和肺癌，而且研究发现在胰腺癌的转移灶中miR-101是不表达的[22]。

6.2 miRNA对肿瘤干细胞的自我更新机制的影响：miRNA在调控干细胞的自我更新过程中有一定作用。miRNA控制编码蛋白基因的表达，是决定继续增殖或停止分裂，分化影响细胞命运，使细胞周期中G1-S起调定点的必要因子。肿瘤干细胞具有干细胞特性，所以miRNA同样也能调节肿瘤干细胞的增殖与分化间的平衡。可能的机制如下：

6.2.1 直接调节相关靶基因作用于肿瘤干细胞的自我更新：有研究发现，用反义的寡聚核苷酸引物可抑制let-7作用，发现增体外肿瘤起始细胞的自我更新能力[19]。

6.2.2 通过信号途径参与调节肿瘤干细胞自我更新：调控肿瘤干细胞自我更新主要包括有Wnt、Notch、Hedgehog等信号转导通路，miRNA可能通过调控这些信号途径对肿瘤干细胞的自我更新进行干预。①影响Wnt信号途径：研究证实miR-204的表达水平与Bcl-2蛋白的表达水平负相关，并且是通过转录后水平靶向调控Bcl-2，通过对Bcl-2的抑制作用从而诱导了白血病细胞的凋亡。其在胆管细胞癌细胞系中下调可引起Wnt3a的上调。Wnt3a可诱导肿瘤细胞的增殖性和侵袭性，故miR-204在Bcl-2和Wnt信号通路中都起重要的作用，对调控肿瘤干细胞的自我更新能力很重要。②影响Notch信号途径：研究发现miR-199b-5p（具有抑癌作用）在肿瘤转移的中其表达很低甚至丢失。如在成纤维神经瘤细胞中miR-199b-5p则通过下调Notch信号途径中的HESl（转录因子）的表达从而达到降低成纤维神经瘤细胞自我更新的能力。过表达的miR-199b-5p则通过阻断Notch信号通路而减少成纤维神经瘤干细胞类（CDl33+）的亚群细胞。③影响Hedgehog信号途径：研究显示在胰腺癌组织中miR-223呈高表达趋势，可能与胰腺癌发生发展中起到一定行作用。Hedgehog通路核心成员之一的SUFU（抑癌基因），SUFU在哺乳动物中是Hedgehog通路的主要负调控因子，其位于胞质或胞核内，SUFU直接作用于GLI的过程而调节Hedgehog通路，这一调节则不通过PTCH和Smo。在对胰腺癌组织标本中的SUFU、GLI1 mRNA、miR-223的表达检测发现，在胰腺癌癌旁组织中miR-223的相对表达量与GLI1的相对表达量呈正相关，由此提示在胰腺癌的发生中，miR-223与GLI1二者间起协同作用。

7 总 结

肿瘤干细胞与分化的肿瘤细胞不同，对放化疗治疗具有抗性，因此，在放化疗治疗之后虽然可杀死大部分的肿瘤细胞，但不可避免地遗留下一些致瘤性较强的肿瘤干细胞，而这部分细胞恰恰是日后成为肿瘤复发转移的罪魁祸首。也提示我们肿瘤靶向治疗可以从针对肿瘤干细胞的治疗作为一个切入点。

微小RNA使细胞中重要好的调控因子，研究已证实其与肿瘤干细胞及肿瘤的形成和进展均具有重要作用，而且微小RNA的表达异常是肿瘤干细胞中促进肿瘤发生、发展及转移的重要机制之一。对维持干细胞的数量和特征方面起到关键性的作用。

本文探讨了微小RNA对肿瘤干细胞自我更新，转移等调控机制。理解这些机制对于靶向消灭肿瘤干细胞。最终根除肿瘤具有深远的意义。

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