MicroRNAs调控肺癌发生发展的研究进展

MicroRNAs（miRNAs）为小非编码单链RNA片段，约22-24个核苷酸长度，通过与绑定的mRNA3'端非翻译区的碱基配对来调控mRNAs的翻译和降解。MicroRNAs可以通过同一通道调控多个目标而放大其生物学效应，一个miRNAs可以作用于上千个mRNAs，因此，即使相对较小的miRNAs表达的改变即可产生重要的生物学效应。MicroRNAs作为一种重要的生物分子，对细胞的生长、分化、增殖、细胞凋亡等具有重要的调控作用。大于50%的miRNAs位于与癌症相关的染色体区域，多种miRNAs与肿瘤的发生、发展、转移有重要的关系。肺癌的发病率和病死率目前已经居各种恶性肿瘤的首位，约80%为非小细胞肺癌（NSCLC），其恶性程度高，5年生存率仅为15%，miRNAs可通过不同的方式参与肺癌的分子调控，对miRNAs的深入研究，将为早期肺癌提供新的检测方法，并在个性化治疗、提高疗效等方面提供帮助。

MicroRNAs参与调控肺癌细胞的增殖、凋亡、侵袭转移以及血管生成

1.miRNAs发挥“抑癌基因”作用调控肺癌细胞增殖

在实体瘤中，miRNAs可以通过不同的方式作用于编码蛋白而影响肿瘤细胞的增殖，从而发挥类似抑癌基因或癌基因的作用。

（1） Let-7：在肺癌组织中，Let-7作为抑癌基因，其原理为负调控原癌基因的转录后表达，主要包括RAS、MYC、HMGA2等基因。Let-7表达的减少可导致RAS、HMGA2等基因的激活。Let-7的表达量在肺癌组织中减少，多发生在肿瘤发生的早期，其减少程度不受肺癌分化程度的影响，但在不同的组织学类型可能存在差异，从而出现不同的临床病理表现。在另外一些研究，let-7a下调MYC基因，并逆转MYC基因诱导的伯基特淋巴瘤细胞生长。但Let-7在体内短暂的表达不能达到对肿瘤的长期抑制作用，Let-7在体内持续的表达可以使肿瘤生长受到明显的抑制。

（2） miR-29：在肺癌组织中，DNA超甲基化可导致抑癌基因静默，DNA转甲基酶调控DNA甲基化，从而导致表观基因组的改变。miR-29家族的表达可以降低DNA转甲基酶3A和3B的表达，miR-29在肺癌细胞内过表达可以全面降低DNA的甲基化，恢复抑癌基因的表达，从而抑制肿瘤细胞的生长。

（3） miR-15a，miR-16： miR-15a，miR-16可下调细胞周期蛋白G1诱导细胞阻滞，miR-15a和miR-16对细胞周期阻滞依靠Rb基因，非小细胞肺癌通过下调或失活Rb基因，来躲避生长抑制信号，导致肺癌细胞对miR-15a、miR-16有对抗性。因不同类型的癌症细胞内Rb基因表达程度不同，因此miR-15a、miR-16发挥抑癌基因作用程度亦不同。

（4） miR-1：DNA的甲基化以及染色体结构的改变是miR-1在肺癌细胞系中静默的主要原因。miR-1在肺癌细胞内表达水平的下降伴有癌基因MET、PIM1、FOP-1和HDAC4的增加。异位表达的miR-1可下调MET（受体型酪氨酸激酶，支持肺癌细胞浸润和转移的初始步骤）的表达水平而发挥抑癌基因的作用。

（5） miR-34：miR-34作用于肿瘤起源的3种基因，即CDH4/6、细胞周期蛋白E2和E2F3。miR-34a、b、c的表达直接和p53的表达有关，异位表达的miR-34a、b、c将在肿瘤细胞系内诱导细胞阻滞。

以上miRNAs通过不同的作用方式而抑制肿瘤细胞增殖，在肿瘤细胞内发挥“抑癌基因”的调节作用。

2.miRNAs发挥“癌基因”的作用调控肺癌细胞增殖

在肺癌组织中存在“肿瘤miRNA依赖”现象，这些miRNAs在肿瘤组织内过量表达，促进肿瘤的增殖。

（1） miR-93和miR-197：Fus1/TUSC2是位于3p21.3的抑癌基因，能够被miR-197、miR-93负调控。在82%非小细胞肺癌和100%的小细胞肺癌的细胞内Fus1表达减少。在非小细胞肺癌中miR-93和miR-197水平的升高将导致Fus1表达的减少，进一步研究表明miR-93和miR-197通过转录后调控来减少Fus1的表达，其在肺癌的发生和起源中起着类似癌基因的作用。

（2）miR-17-92族：在肺癌细胞中，miR-17-92族包括7个miRNAs，转染miR-17-92到肺癌细胞内，可以显著提高肺癌的增生能力，提示miR-17-92可能作为“癌基因”而发挥作用。据预测miR-17-92族的靶基因有大约600种，包括抑癌基因PTEN和Rb2，在肺癌细胞系内miR-17-92的过度表达伴随MYC癌基因扩增，其促进肿瘤的增殖能力可能是通过负调控抑癌基因同时伴随癌基因的表达来实现的。

（3）miR-221/222：miR-221和miR-222作用于抑癌基因p27（Kipl）（细胞周期蛋白抑制子）3'-UTR端。恶性肿瘤的治疗手段之一为通过诱导凋亡而使肿瘤细胞清除，肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL-tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand）可以启动这一凋亡过程，miR-222、miR-221在肺癌细胞系的表达可以明显增加对TRAIL的抵抗性，其作用途径为减低抑癌基因p27（Kip1）表达水平而达到对TRAIL的抵抗性。

另外，miR-21在肺腺癌组织中表达显著增高，miR-21可调控抑癌基因TMP1和PTEN的表达，并间接作用于下游Let-7家族而发挥癌基因的作用，miR-21表达增加能够增强肿瘤牛长、侵袭、转移能力，但一些确切的相互作用机制尚需进一步研究。

3.MicroRNAs调控细胞凋亡通路

细胞凋亡是复杂的过程，超过半数恶性肿瘤存在细胞凋亡缺陷，主要原冈为抗凋亡蛋白BCL2的表达上调，或抑癌基因p53的变异。在不同的癌症类型中，多种miRNAs在卜述途径起重要的调控作用，进而影响细胞凋亡的过程。

在非小细胞肺癌中，特别是肺腺癌，miR-34可导致细胞凋亡，miR-34家族是p53抑癌基因的关键功能调控因子之一，miR-34缺失相当于p53调控功能的丢失，miR-34为选择性细胞周期调控因子，其通过调控BCL2蛋白影响肿瘤细胞的凋亡过程。

PED是死亡效应域家族成员之一，具有广泛的抗凋亡作用，其在多种人类肿瘤中过度表达。PED可在凋亡诱导信号复合体装配的过程中作为凋亡分子的竞争性抑制子阻止凋亡过程。PED在肺癌中的过度表达使肺癌细胞不但对化疗药物有抵抗性，而且阻止TRAIL诱导的细胞凋亡。miR-212在非小细胞肺癌细胞中低水平表达与PED增高有关，miR-212的表达增高可以作用于PED的3'UTR并降低其表达水平。miR-212通过负调控PED的表达水平而增加TRAIL诱导的细胞凋亡。

4.MicroRNAs调控肿瘤血管生成

新血管的形成是肿瘤发展的关键，生长过程的实体瘤通常处于缺氧状态，促使肿瘤细胞释放出不同的血管生成因子，促进肿瘤部位基底膜降解、内皮细胞浸润、迁移和增殖，最终形成肿瘤的毛细血管网。

MicroRNAs在调节肿瘤血管形成的过程中起重要作用。miR-126在肺癌模型中对血管生成过程中具有调节作用，在不同的肺癌细胞系中miR-126表达明显减少并伴有血管内皮生长因子（VEGF）的表达水平显著提高，应用慢病毒载体将miR-126转染肺腺癌细胞可以下调VEGF蛋白的表达；将转染miR-126的肺腺癌细胞种植到裸鼠体内，经25天生长后，瘤体重量较对照组明显减轻，提示miR-126可能通过抑制VEGF的表达而进一步抑制肿瘤增殖。在KRAS/p53突变的小鼠肺腺癌模型中，腺癌细胞中的纤维细胞分泌大量VEGF导致肿瘤的侵袭能力增强，miR-200的表达可以抑制腺癌细胞血管内皮生长因子受体的表达水平，降低肿瘤的侵袭能力。

5.MicroRNAs调控肿瘤的转移和浸润

恶性肿瘤区别于良性肿瘤的特点为具有浸润性、转移性，转移是肿瘤细胞从原发灶播散致远处并形成新的病灶，也是导致肿瘤患者死亡的主要原因之一。肿瘤的远处转移涉及细胞黏附分子、信号转导分子、蛋白水解酶等众多细胞因子以及调节因子。多种miRNAs参与肿瘤侵袭转移，这些miRNA的表达水平的高低影响肿瘤细胞的转移与浸润能力。

（1）降低肿瘤转移和浸润的miRNAs

miR-126的过度表达可以抑制非小细胞肺癌细胞系的黏附、转移以及浸润等特性，且miR-126与crk蛋白的表达水平呈反比。crk作为连接蛋白，能够改变细胞间黏附、增殖和转移等特性，肺癌细胞中miR-126可以调控crk蛋白的表达水平来减轻肺癌的浸润性。

有转移倾向的肺腺癌细胞具有上皮间质转化能力（epithelial and mesenchymal transition， EMT）， miR-200b家族表达增高可以使具有转移倾向的细胞稳定在上皮状态，阻止其转移能力。ZEB1（锌指E）在很多人类肿瘤上皮间质转换中是一种关键的诱导剂，其可在肿瘤细胞中直接抑制miR-200家族的转录，增加肿瘤细胞的转移性，同时其又是miR-200的主要调节目标，这样ZEB1触发与miR-NAs介导的反馈环路促使EMT稳定，根据不同的环境触发，这个反馈环可以互相切换并诱导上皮分化。

（2）促进肿瘤转移和浸润的miRNAs

miR-373和miR-520c在人类乳癌细胞系MCF-7中过表达，可使MCF-7细胞产生强有力的迁徙表型和透过基质膜的侵袭表型。将转染miR-373、miR-520c的MCF-7细胞注入SCID鼠内，6-8周后，在小鼠的骨、脊柱、胸膜或肺内出现转移结节.，对照组均未发现转移。miR-373在乳癌转移淋巴结内表达水平也较原发灶增高，miR-373和miR-520c主要通过抑制透明质酸表面受体CD44蛋白表达促进肿瘤细胞的侵袭与转移。亦有报道miR-328能够增强非小细胞肺癌的细胞迁徙能力并在伴有脑转移的肺癌患者中表达水平增高