miRNA-34a与恶性肿瘤的相关研究进展

赵砚之 罗洪亮

(南昌大学 1第一临床医学院，江西 南昌 330031;2第二附属医院胃肠外科)

miRNA-34a是miRNA的一种，在生物体的细胞发育和细胞凋亡中有着重要作用，其功能主要有细胞周期阻滞、影响细胞衰老、阻止细胞迁移等，在部分恶性肿瘤疾病治疗中，再活化的miRNA-34a可阻止肿瘤细胞的迁移和浸润。异常表达的miRNA-34a通过靶向不同目的mRNA，调控相关蛋白的表达，使宿主细胞功能异常，进而导致组织病变，严重甚至会导致肿瘤的发生。而恶性肿瘤是当今社会的一种常见病、多发病，也是目前危害人类健康最严重的一类疾病。各种恶性肿瘤都可能威胁人类生命健康，带来不良后果。而miRNA-34a在细胞中的表达升高，利于抑制肿瘤细胞的增殖；在病变的不同阶段，宿主生物微环境中miRNA的含量可成为诊断恶性肿瘤的一个重要指标；miRNA34a还可干扰某些重要蛋白质的合成，间接影响细胞生物周期；同时其也是现代治疗恶性肿瘤的一个有效靶点，通过作用靶基因调控相关靶基因的信号通路，广泛参与肿瘤细胞增殖、侵袭、转移等恶性生物学行为，在促进肿瘤细胞凋亡过程中发挥重要作用。本文对miRNA-34a与恶性肿瘤的相关研究进展进行综述。

1 miRNA-34a与前列腺癌

前列腺癌是影响男性生活质量、威胁生命的一种严重的恶性肿瘤之一。Lin等〔1〕证明了一种pH和谷胱甘肽敏感的纳米载体的制备，用于多西紫杉醇和靶向miRNA-34a激活剂的共传递，治疗紫杉醇耐药前列腺癌。于淼等〔2〕研究以寡核苷酸适配体APT为靶头，靶向具有前列腺癌细胞膜表面(PSMA)表达前列腺癌细胞的聚阳离子载体纳米基因给药系统提供实验依据，并为临床应用 miRNA-34a治疗激素依赖型前列腺癌增殖提供借鉴。Chalanqui等〔3〕研究认为，miRNA-34a下调与转移进展之间的相关性在这一领域引起了极大的兴趣。表明miRNA-34a是去势抵抗性前列腺癌(CRPC)基因治疗的理想靶点。未来的研究应侧重于miRNA-34a上调在CRPC中的作用，涉及转移到骨微环境和成骨发展。miRNA-34a能作为一种治疗手段取决于开发合适的运载系统和针对骨微环境。

2 miRNA-34a与肺癌

根据组织类型可将肺癌分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌(NSCLC)两种〔4〕，其中NSCLC占肺癌总数的80%以上，是肺癌的主要类型。曾婷等〔5〕认为miRNA-34a通过miRNA-34a与c-myc转录生成的编码RNA结合发挥其抑制肿瘤发生的作用。并在研究中证实，miRNA-34a对c-myc的调控作用受P53蛋白的调节。许晶晶等〔6〕发现正常肺组织和癌旁肺组织中miRNA-34a呈高表达，而c-myc呈低表达。正常情况下miRNA-34a在人体调控的目的mRNA 为 c-myc，cmyc蛋白主要的作用是促进细胞进入S期完成DNA的合成复制，在人体内一旦c-myc的过度表达则被认为是肿瘤发生的强烈信号。正常肺组织中miRNA-34a通过与c-myc的结合降低c-myc蛋白的表达水平，从而发挥其抑制肿瘤发生的作用。部分实验也证明了miRNA-34a和c-myc在肺腺癌组织中呈负相关，以及miRNA-34a负性调控c-myc高表达，引起肺腺癌发生的推测。这也为临床上防治肺腺癌提供基因治疗的理论依据。肺癌发生的机制研究是解释肺癌产生和变化的关键性问题，但有关肺癌中miRNA-34a的网络调控机制相对复杂，miRNA-34a通过哪些不同方法路径调控c-myc导致肺腺癌发生、转归还有待进一步研究。Li等〔7〕对60例NSCLC患者和相应的癌旁组织进行了实时定量聚合酶链反应结果显示，在NSCLC组织样本中，miRNA-34a的表达水平明显低于相应的非肿瘤组织样本，miRNA-34a的下调与肿瘤大小密切相关。同时来自对照细胞的肿瘤巢表现出大面积的肺组织破坏和坏死，而大量的miRNA-34a细胞形成越来越小的肿瘤巢，miRNA-34a抑制非小细胞肺癌的增殖和迁移。黄崇宇等〔8〕研究认为，miRNA-34a 可通过调节B淋巴细胞瘤(Bcl)-2的表达情况而抑制NSCLC细胞系A549的增殖和迁移。在NSCLC治疗中，miRNA-34a可作为一种潜在的治疗靶点。赵淑灿等〔9〕研究表明miRNA-34a 的基因表达在NSCLC中高表达。提示miRNA-34a在肺癌细胞中表达量与恶性肿瘤诊断治疗的意义。

3 miRNA-34a与胃癌

胃癌的发生、发展及其变化是一个相当复杂过程，涉及到各种致癌信号传导通路，其中表观遗传学变化的作用越来越受到重视。邓晓晶等〔10〕通过实时定量聚合酶链反应检测人正常胃黏膜上皮细胞及人胃癌细胞株miRNA-34a等表达水平。体外将表达人miRNA-34a慢病毒感染人胃癌SGC7901细胞。荧光显微镜观察评估细胞感染情况，MTT 实验、流式细胞术检测感染后胃癌SGC7901细胞的增殖、细胞周期及凋亡情况。发现miRNA-34a在多种人胃癌细胞，尤其是SGC7901细胞中呈低表达。miRNA-34a可抑制胃癌SGC7901细胞的增殖，诱导细胞周期停滞及细胞凋亡。并通过随后的多项研究显示，miRNA-34a可引起肿瘤细胞的功能抑制，包括增殖活性减弱、细胞周期停滞、细胞凋亡，同时miRNA-34a还可抑制细胞上皮间质转化(EMT)介导的细胞恶性侵袭和异常转移，并对肿瘤干细胞有明显的抑制作用。充分说明miRNA-34a作用的多样性。Cao等〔11〕通过研究发现在人胃癌细胞系中，miRNA-34a的表达水平下调。miRNA-34a能负性调控生存素蛋白表达，抑制胃癌细胞增殖和侵袭。治疗性增强miRNA-34a表达或沉默生存素基因可能对胃癌患者有益。Liu等〔12〕研究表明，miRNA-34a通过下游磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)信号级联抑制表皮生长因子受体(EGFR)信号，从而调节胃癌中基质金属蛋白酶(MMP)7的表达。因此，miRNA-34a是预防胃癌转移的有效靶点。刘棣等〔13〕研究表明氟尿嘧啶是众多影响核酸生物合成药物中的一种，是目前临床上运用最广的抗嘧啶类药物。肿瘤细胞可抑制活化氟尿嘧啶所需的关键酶，增强其代谢酶的活性，降解胸腺嘧啶核苷酸合成酶还原性叶酸底物，活性变化，这些机制都会产生对抗氟尿嘧啶的作用。在细胞中上调了miRNA-34a的表达，检测胃癌细胞发现，癌细胞对化疗药物的敏感性增加。上调miRNA-34a的表达后，肿瘤细胞的增殖被抑制，提示肿瘤细胞因此表现为对化疗药物更为敏感。推测miRNA-34a在胃癌细胞中的这种调控机制可能与其下游的Notch和Bcl-2等基因相关，它可能参与了胃癌肿瘤干细胞的自我更新和分化。Li等〔14〕研究报告了miRNA-34a可能是胃癌中化疗耐药性的一个重要调节因子，就像miRNA-34a模拟和抑制剂一样，分别增强和抑制紫杉醇的化疗效果。Zhou等〔15〕研究发现血糖激酶(HK)1是miRNA-34a的直接靶点，在胃癌细胞中miRNA-34a过表达后，HK1mRNA或蛋白水平下调。此外，木犀草素和miRNA-34a抑制剂共处理后，HK1蛋白水平下降，部分恢复。抑制抗木犀草素胃癌细胞中HK1的表达可提高细胞对木犀草素的敏感性。因此，首次提出miRNA-34a可通过靶向HK1来调节胃癌细胞对木犀草素的敏感性，对胃癌患者的治疗具有潜在的指导意义。

4 miRNA-34a与结直肠癌

结肠癌是我国常见的消化系统恶性肿瘤之一。结肠癌发病率位居我国恶性肿瘤第3位，致死率居第5位，表现出高复发和易转移的特点。金芳玲等〔16〕研究构建miRNA-34a过表达的慢病毒载体，并稳定转染结肠癌HT29细胞，通过实时定量聚合酶链反应证实转染成功导致miRNA-34a 的表达显著上调，揭示miRNA-34a过表达后结肠癌HT29细胞对X线照射的敏感性增强，表现在细胞增殖能力和存活分数下降上，克隆形成能力受到miRNA-34a抑制。解释了miRNA-34a在结肠癌放疗敏感性中的作用，并对其调控机制进行了检测，推动结肠癌放疗抵抗miRNA-靶基因作用模式的发展，为放疗技术和方案的发展提供有价值的实验证据。庄彪等〔17〕研究证实miRNA-34a的过表达能够抑制人结肠癌HCT116细胞的增殖和侵袭转移，这一作用可能是通过调控Bcl-2/BAX和MMP-2、MMP-9蛋白的表达相关，初步揭示了miRNA-34a在结肠癌的治疗和诊断中的潜在价值。付玉娟等〔18〕在XIST/miRNA-34a信号轴调控结直肠癌细胞SW480放疗敏感性的机制研究中，发现XIST在结直肠癌组织和细胞系中表达量增加，下调XIST的表达可增加结直肠癌SW480细胞的放疗敏感性，抑制miRNA-34a的表达可逆转该作用。李军等发现miRNA-34a可能通下调SIRT1的表达水平发挥抑制结肠癌细胞增殖并促进癌细胞凋亡作用。推测出miRNA-34a可能成为新的结肠癌生物治疗靶点。Luo等〔19〕研究发现长链非编码RNA通过竞争性地将miRNA-34a与sirt1结合并增强wnt/β-catenin信号通路来促进结直肠癌的治疗进展。miRNA-34a在恶性肿瘤诊断方面还有显著作用。Ma等〔20〕探讨miRNA-34a在大肠良恶性病变中的表达差异。选择癌、癌旁组织和息肉标本，用常规的实时聚合酶链反应方法提取总RNA，检测miRNA-34a的表达。另外，用去甲基化剂5-氮胞苷对大肠癌细胞进行培养，筛选出差异表达的miRNA-34a。经药物治疗后，大肠癌细胞株的miRNA-34a表达增强，实时聚合酶链反应结果显示，与癌旁组织相比，细胞株和大肠癌组织中miRNA-34a的表达水平均较低(P<0.05)。息肉组织表达明显高于癌旁组织和大肠癌组织(P<0.05)。miRNA-34a-5p可能在结直肠癌中发挥抑癌基因的作用，并与DNA甲基化有关。

5 miRNA-34a与乳腺癌

乳腺癌是女性恶性肿瘤死亡的主要原因，转移相关复发在临床上占治疗失败的90%以上。化疗是癌症治疗的3种主要方法之一,在临床癌症治疗中继续发挥着关键作用。然而由于严重不良反应的发生和耐药性的因素，传统化疗目前面临着严峻的挑战。Elham等〔21〕发现miRNA参与多种生物学过程，其失调是各种疾病包括乳腺癌发生的常见原因。研究检测乳腺肿瘤组织标本和乳腺癌患者血浆中miRNA-34a的表达水平，比较其组织标本和血浆标本的表达模式，分析其与肿瘤临床特征的关系，在实验过程中发现患者中的miRNA-34a表达水平显著下调。说明miRNA-34a具有区分肿瘤组织和健康组织的能力，研究其在组织中的表达水平可作为诊断乳腺癌患者和健康女性的生物标志物。Shadan等〔22〕认为miRNA-34a在不同的乳腺癌亚型中下调，它还作用于三阴性乳腺癌的其他通路位点。刘棣等〔23〕发现miRNA-34a是一种有效的下调肿瘤抑制因子，但它在乳腺癌等部分人类癌症中存在缺陷。通过靶向多个基因，如Bcl-2、细胞周期素(Cyclin)D1和沉默信息调节因子、miRNA-34a能够抑制肿瘤血管生成，诱导癌细胞凋亡、阻止增殖、恢复EMT，从而抑制肿瘤生长。多西紫杉醇是一种广谱的化疗药物，具有很强的抗多种人类癌症的活性，如转移性乳腺癌、肺癌、前列腺癌和卵巢癌，通过与β-微管蛋白结合并稳定微管，导致细胞周期停滞和细胞凋亡。而细胞溶质介导的途径和核壳纳米载体传递miRNA-34a和多西紫杉醇利于治疗乳腺癌，有重要的临床意义。Kastl等〔24〕也有相关的miRNA-34a与降低肿瘤细胞对多西紫杉醇耐药性的研究。而杜冬英等〔25〕的研究发现，格列美脲对人乳腺癌细胞 MCF-7 增殖具有抑制作用，其机制可能是通过调低miRNA-34a的表达水平，促进Bax、Bcl-2和caspase-3高表达，启动了细胞凋亡程序，导致了人乳腺癌细胞MCF-7 细胞凋亡，说明miRNA-34a在许多的治疗恶性肿瘤类药物治疗过程中都发挥着重要作用。

6 miRNA与其他恶性肿瘤

鼻咽癌高发于中国南方及东南亚地区，因为其隐蔽性，大部分鼻咽癌患者就诊时已属局部晚期，由于鼻咽的特殊解剖位置及病理学特点，放射治疗是鼻咽癌首选和重要的治疗手段。黄关宏〔26〕认为调强放疗有效提高靶区剂量，同时使周围危及器官得以保护，已成为鼻咽癌放射治疗的主流技术。而远处转移是当前鼻咽癌的主要治疗失败原因，探究鼻咽癌远处转移的分子调控机制将为解决鼻咽癌远处转移提供新思路及治疗靶点。miRNA可通过转录后水平调控基因表达，参与肿瘤侵袭转移进程，鼻咽癌中miRNA-34a通过靶向关键分子(SMAD)4逆转(TGF)-β诱导的上皮间质转化，miRNA-34a有可能作为鼻咽癌治疗的靶分子。

目前，一些研究表明miRNA-34a可作为包括肝细胞恶性肿瘤的抑制因子。在此之前，miRNA-34a在肝癌中被下调，并参与了肝癌的发生和发展；然而，其机制尚不清楚。Ren等〔27〕研究应用微阵列技术分析miRNA-34a在肝癌中的表达，并分析miRNA-34a的预测靶点及其相关的生物学途径，以评估miRNA-34a在肝癌中的表达，确定miRNA-34a在肝癌进展和恶化中的具体机制。Lv等〔28〕研究发现组蛋白去乙酰化酶(HDAC)1过表达可阻断miRNA-34a对卵巢腺癌(SKOV)3细胞增殖的抑制作用，miRNA-34a通过直接结合和下调HDAC 1表达对卵巢癌细胞有抑制作用，从而降低了对顺铂的耐药性，抑制了卵巢癌细胞的增殖。另外，Zuo等〔29〕在食管鳞状上皮癌研究、余淦等〔30〕在膀胱癌细胞周期研究、Yu等〔31〕在肾癌细胞研究、Wang等〔32〕在宫颈癌的相关研究、Duan等〔33〕在骨肉瘤的相关研究、Lee等〔34〕在黑色素瘤的相关研究等研究中，均发现了miRNA-34a至关重要的作用。因此，可发现在各种常见的恶性肿瘤中，miRNA-34a都有其生物学上的治疗意义和基因学上的临床价值。从影响转化通路到治疗癌症的关键靶分子，从抑制恶性肿瘤发展机制到限制癌症扩散转移，从影响肿瘤细胞耐药性到配合药物综合治疗，miRNA-34a都起到了较为重要的作用，也证实了其可能成为将来医学发展与抗癌研究的新方向的可能性。

综上，miRNA-34a在恶性肿瘤细胞中具有重要的调节作用。miRNA-34a在限制肿瘤细胞增殖发展、抑制癌细胞浸润转移方面有重要作用；同时其影响肿瘤细胞耐药性，在各类恶性肿瘤中的表达水平变化也为今后的抗癌研究提供新思路。在将来应向基因和生物超微结构领域方面做出更多研究，以探求更多疾病的本质，从而对症下药，增加治疗效率，改良治疗手段，提高治疗水平。