朱道宇，王尚乾，黃華興，秦 超

1 miRNA的概述

miRNA是小型遺傳保守性非編碼RNAs，在細(xì)胞基本代謝、分化、增殖、存活、死亡的過(guò)程中扮演著基因表達(dá)調(diào)控因子的角色。

每個(gè)miRNA家族成員平均可以靶定500個(gè)不同基因，根據(jù)生物信息學(xué)分析，一個(gè)單基因的非翻譯區(qū)3’UTR通常會(huì)被幾個(gè)不同的miRNA所靶定[1]。另有三項(xiàng)研究報(bào)道m(xù)iRNA可以通過(guò)直接結(jié)合到DNA完成其在轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控，這些數(shù)據(jù)說(shuō)明了miRNA誘導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控的復(fù)雜性和廣泛性。因此，miRNA在將來(lái)應(yīng)用于各種疾病特別是腫瘤的診斷與治療是可行的。

2 miRNA應(yīng)用于前列腺癌的診斷

2.1 前列腺癌的診斷現(xiàn)狀 前列腺癌是當(dāng)今西方診斷最為普遍的內(nèi)源性腫瘤，也是男性第二大致死性惡性疾病。腫瘤的早期切除與放療使得以前無(wú)法從PSA和前列腺指檢篩查中獲益的早期前列腺癌患者有了治愈的可能。同時(shí)，治療前結(jié)合血漿PSA水平、前列腺活檢、Gleason評(píng)分以及臨床分期是當(dāng)前預(yù)測(cè)前列腺癌預(yù)后的主要指標(biāo)。但這些還不足以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)前列腺癌患者的預(yù)后轉(zhuǎn)歸，臨床上需要更準(zhǔn)確的診斷工具。

2.2 前列腺癌的新型診斷工具 第一個(gè)系統(tǒng)性描述前列腺癌中miRNA表達(dá)的報(bào)告發(fā)表于2007年，研究人員利用基因芯片技術(shù)檢測(cè)到大量miRNA在前列腺癌與前列腺增生細(xì)胞間存在顯著差異表達(dá)[2]。至今，已經(jīng)有超過(guò)100篇文獻(xiàn)報(bào)道了前列腺癌中miRNA的表達(dá)情況，許多研究者評(píng)估了miRNA的表達(dá)對(duì)于臨床應(yīng)用的價(jià)值后發(fā)現(xiàn)miRNA有望成為臨床生物學(xué)標(biāo)志。在前列腺癌未轉(zhuǎn)移和已轉(zhuǎn)移的兩組患者中可篩查到667種血漿中miRNA的變化，總結(jié)為miRNA-141和miRNA-375應(yīng)成為前列腺癌診斷和判斷預(yù)后的有力工具[3]。同時(shí)在一項(xiàng)將25例轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者和25名年齡相仿的健康男性(對(duì)照組)中抽取血清進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：miRNA-100、miRNA-125b、miRNA-141、miRNA-143及miRNA-296在前列腺癌患者的血清中表達(dá)增高，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。特別是miRNA-141被認(rèn)為是最有效的前列腺癌生物學(xué)標(biāo)志，其表達(dá)水平比正常對(duì)照組高46倍[4]。通過(guò)Illumina’s Human v2 miRNA 基因芯片技術(shù)對(duì)包含有25例前列腺癌患者和17例良性前列腺增生患者血清miRNA 進(jìn)行篩查，結(jié)果顯示：循環(huán)血清中miRNA 可作為診斷前列腺癌的生物標(biāo)志，與單一miRNA 的作用相比，5種miRNA (let-7c，let-7e，miR-30c，miR-622，miR-1285) 的組套檢查可以準(zhǔn)確區(qū)分前列腺癌與前列腺增生，具有高敏感性與特異性[5]。類(lèi)似的研究檢測(cè)到miR-185、miR-16、let-7a和let-7b同樣可以作為診斷前列腺癌的miRNA組套[6]。在運(yùn)用Gleason評(píng)分系統(tǒng)對(duì)前列腺癌進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)miRNA-182-5p的表達(dá)水平與腫瘤分級(jí)密切相關(guān)，可以作為評(píng)估腫瘤惡性程度的重要指標(biāo)[7]。而高CAPRA評(píng)分的患者中發(fā)現(xiàn)miRNA-20a和miRNA-21顯著升高，可用于區(qū)分患者危險(xiǎn)性高低[8]?；诒姸鄬?shí)驗(yàn)成果，近期針對(duì)前列腺癌設(shè)計(jì)出了一種全新的miRNA診斷試劑盒，它包括了眾多先前已經(jīng)被證實(shí)的miRNA[9]。因此，血清miRNA有望成為高效、敏感的生物學(xué)標(biāo)志物，能夠通過(guò)非侵襲性檢查手段獲得，并且能夠克服蛋白質(zhì)組學(xué)方法引起的抗體相關(guān)性的缺陷。

2.3 前列腺癌的預(yù)后判斷工具 臨床上局限性前列腺癌行根治術(shù)后的生存時(shí)間難以預(yù)測(cè)，其中30%的患者術(shù)后會(huì)伴有復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。在一組對(duì)照試驗(yàn)中，將術(shù)前分期、分級(jí)以及PSA水平相當(dāng)?shù)幕颊呒{為研究對(duì)象，令術(shù)后2年內(nèi)復(fù)發(fā)與術(shù)后3年未復(fù)發(fā)的患者進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，未復(fù)發(fā)患者的血清miRNA-200a的水平較高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這說(shuō)明miRNA-200a聯(lián)合其他miRNA可能會(huì)作為前列腺癌復(fù)發(fā)的標(biāo)志物[10]。在相似的研究[11]中檢測(cè)到miRNA-21水平顯著增高。在對(duì)139例前列腺癌組織進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)miR-224陽(yáng)性患者無(wú)進(jìn)展生存期顯著高于陰性患者[12]。而在發(fā)生轉(zhuǎn)移的激素抵抗性前列腺癌患者，miRNA-375，miRNA-378和miRNA-141表達(dá)水平較未發(fā)生轉(zhuǎn)移患者顯著升高，同時(shí)miRNA-409-3p表達(dá)水平顯著下降[13]。Sun等[14]則發(fā)現(xiàn)miRNA-211/-222數(shù)量升高，miRNA-23b/-27b數(shù)量下降。在另一組研究中，Watahiki等[15]檢測(cè)到兩組高度相關(guān)的miRNA，一組包括miRNA-141，miRNA-375和miRNA-200c，另一組為miRNA-151-3p，miRNA-423-3p，miRNA-126，miRNA-152和miRNA-21，以及一組相關(guān)度相對(duì)較小的miRNA-16和miRNA-205。從每一組各抽取1個(gè)RNA(miR-141，miR-151-3p和miR-16)可以作為檢測(cè)發(fā)生轉(zhuǎn)移的激素抵抗性前列腺癌的有力指標(biāo)。以上結(jié)果均表明miRNA可以作為判斷預(yù)后的重要工具。

3 miRNA對(duì)前列腺癌的干預(yù)功能

miRNA應(yīng)用于腫瘤的新型干預(yù)方法也許是該領(lǐng)域中最令人鼓舞的方面。RNA基因譜的測(cè)序以及高度特異性的選擇特點(diǎn)為腫瘤個(gè)體化治療提供了依據(jù)。Catto等[16]提出miRNA可以逆轉(zhuǎn)數(shù)百個(gè)基因的惡性表達(dá)并且影響多個(gè)關(guān)鍵通路。據(jù)推測(cè)，miRNA可能在腫瘤的原始位點(diǎn)與轉(zhuǎn)移位點(diǎn)間的信號(hào)通路中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

3.1 對(duì)前列腺癌干細(xì)胞的影響 前列腺癌干細(xì)胞增加了細(xì)胞復(fù)制潛能，是細(xì)胞惡變、轉(zhuǎn)移的開(kāi)端，并且能夠增加CD44+細(xì)胞株的能力，因此CD44被用作區(qū)分前列腺癌干細(xì)胞的標(biāo)志物。Liu等[17]指出，miRNA-34a在CD44+前列腺癌細(xì)胞中表達(dá)下降，若通過(guò)轉(zhuǎn)染等途徑使其過(guò)表達(dá)則能顯著抑制細(xì)胞惡性增生以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移能力。另外，miRNA-34a拮抗劑在CD44+前列腺癌細(xì)胞中的表達(dá)增加了腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移的可能性。

腫瘤干細(xì)胞的出現(xiàn)可能是激素抵抗型前列腺癌產(chǎn)生的原因，現(xiàn)已證實(shí)let-7家族可能通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞對(duì)前列腺癌的復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移發(fā)揮重要作用[18]。Let-7家族的靶基因EZH2被證實(shí)具有調(diào)控腫瘤干細(xì)胞的功能。在該項(xiàng)研究中，let-7家族的缺失與相應(yīng)的人類(lèi)前列腺癌組織標(biāo)本特別是在高Gleason評(píng)分的腫瘤組織中的EZH2的過(guò)表達(dá)相關(guān)。雄激素受體在前列腺癌中同樣發(fā)揮著重要的作用，Qu等[19]研究表明miRNA-185可以通過(guò)靶定雄激素受體，抑制前列腺癌干細(xì)胞的增值與侵襲能力。

3.2 對(duì)前列腺癌上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響 上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)是腫瘤上皮細(xì)胞獲得運(yùn)動(dòng)能力的重要機(jī)制。由于miRNA是控制EMT細(xì)胞信號(hào)通路的一部分，因此許多miRNA家族(miR-200，miR-205)在控制EMT中發(fā)揮了重要作用。在前列腺癌中，miRNA-143的上調(diào)表達(dá)抑制了間質(zhì)化標(biāo)志物vimentin 和 fibronectin的表達(dá)，并且增加了上皮化標(biāo)志物E-cadherin的表達(dá)。miRNA-145的上調(diào)表達(dá)與miRNA-143具有相似的效果。miRNA-205可以通過(guò)與P63蛋白的相互作用抑制間質(zhì)化標(biāo)志物的表達(dá)。進(jìn)一步研究則發(fā)現(xiàn)miRNA-205表達(dá)減少可以破壞前列腺基底膜的完整性，從而增加了前列腺癌轉(zhuǎn)移的可能性[20]。

3.3 應(yīng)用于前列腺癌治療的可行性 隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)已合成了載體工具，可以將前體miRNA或抗RNA分子安全送入人體內(nèi)部。這些小分子可以通過(guò)局部或全身給藥的方式來(lái)誘導(dǎo)普遍意義上的細(xì)胞靶定。假如靶定過(guò)程是腫瘤特異性的，那么這些抗腫瘤分子將無(wú)害于正常細(xì)胞。Takeshita等[21]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)評(píng)估了miRNA應(yīng)用于治療泌尿系統(tǒng)腫瘤的可行性，在實(shí)驗(yàn)中，使用miRNA-16膠原共包埋的方式處理大鼠，逆轉(zhuǎn)了前列腺癌的低度惡性表達(dá)并減慢了其擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。Lee等[22]設(shè)計(jì)了利用單純皰疹病毒I型(HSV-1)將miRNA-143/145起始序列融入到病毒特定基因中。這些miRNA在正常細(xì)胞中含量豐富但是在前列腺癌中卻十分缺乏。因此，單純皰疹病毒I型的前列腺癌特異性表達(dá)就會(huì)發(fā)生于那些缺乏抑制性miRNA的細(xì)胞中。在大鼠模型中，這種病毒減少了80%的腫瘤負(fù)荷。在另一組研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA-27a的反義寡核苷酸可以作為潛在的治療靶點(diǎn)，并可以通過(guò)抑制miRNA-27a的表達(dá)實(shí)現(xiàn)[23]。

目前研究設(shè)計(jì)出了miRNA的激動(dòng)劑和拮抗劑來(lái)恢復(fù)或者阻斷特定miRNA的功能，特異并且有效的miRNA拮抗劑成功的應(yīng)用于體內(nèi)，為基于miRNA治療的措施開(kāi)辟了道路[24]。但是miRNA的多基因靶定的特點(diǎn)使其難以駕馭，對(duì)正?；虻母蓴_以及臨床應(yīng)用的副反應(yīng)等不得不慎重考慮。有研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)找到了可以提高循環(huán)血中miRNA半衰期的方法，并且能夠使得miRNA的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)變得相對(duì)容易，在今后的miRNA干預(yù)研究中可以利用這些研究成果轉(zhuǎn)化為切實(shí)可行的臨床治療措施。

4 小結(jié)

miRNA應(yīng)用于前列腺癌診斷和干預(yù)是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，此領(lǐng)域的探索已發(fā)現(xiàn)了大量與前列腺癌發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的miRNA及其作用靶點(diǎn)。目前該領(lǐng)域的研究進(jìn)展很大程度上取決于miRNA高靈敏度及特異性的臨床檢測(cè)手段的開(kāi)發(fā)和特意有效地將miRNA導(dǎo)入前列腺癌細(xì)胞內(nèi)方法的建立。然而，人們對(duì)于miRNA應(yīng)用于腫瘤治療的知識(shí)仍然很局限，各實(shí)驗(yàn)室之間的數(shù)據(jù)不能很好的統(tǒng)一，并且未能發(fā)現(xiàn)與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展有著必然聯(lián)系的一種或一組miRNA，已發(fā)現(xiàn)的高相關(guān)度的miRNA大多還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。miRNA應(yīng)用于前列腺癌的治療也未取得重大突破，難以在臨床上進(jìn)行實(shí)踐。因此，今后的研究應(yīng)更加注重如何將miRNA的研究成果應(yīng)用于臨床上對(duì)前列腺癌患者的診斷、預(yù)后判斷及治療上。

參考文獻(xiàn)：

[1] Lewis B,Shih I,Jones R,et al.Prediction of mammalian microRNA targets[J].Cell,2003,115(7):787-798.

[2] Porkka KP,Pfeiffer MJ,Waltering KK,et al.MicroRNA expression profiling in prostate cancer[J].Cancer Res,2007,67(13):6130-6135.

[3] Brase JC,Johannes M,Schlomm T,et al.Circulating miRNA are correlated with tumor progression in prostate cancer[J].Int J Cancer,2011,128(3):608-616.

[4] Mitchell PS,Parkin RK,Kroh EM,et al.Circulating microRNA as stable blood-based markers for cancer detection[J].PNAS,2008,105(30):10513-10518.

[5] Chen ZH,Zhang GL,Li HR,et al.A panel of five circulating microRNA as potential biomarkers for prostate cancer[J].Prostate,2012,72(13):1443-1452.

[6] Hellwinkel OJ,Sellier C,Sylvester YM,et al.A cancer-indicative microRNA pattern in normal prostate tissue[J].Int J Mol Sci, 2013,14(3):5239-5249.

[7] Tsuchiyama K,Ito H,Taga M,et al.Expression of microRNAs associated with Gleason grading system in prostate cancer:miR-182-5p is a useful marker for high grade prostate cancer[J].Prostate,2013,73(8):827-834.

[8] Shen J,Hruby GW,McKiernan JM,et al.Dysregulation of circulating microRNAs and prediction of aggressive prostate cancer[J].Prostate,2012,72(13):1469-1477.

[9] Moltzahn F,Olshen AB,Baehner L,et al.Microfluidic based multi-plex qRT-PCR identifies diagnostic and prognostic microRNA sig- natures in sera of prostate cancer patients[J].Cancer Res,2011,71(2):550-560.

[10] Barron N,Keenan J,Gammell P,et al.Biochemical relapse following radical prostatectomy and miR-200a levels in prostate cancer[J].Prostate,2011,72(11):1193-1199.

[11] Amankwah EK,Anegbe E,Park H,et al.MiR-21,miR-221 and miR-222 expression and prostate cancer recurrence among obese and non-obese cases[J].Asian J Androl,2013,15(2):226-230.

[12] Mavridis K,Stravodimos K,Scorilas A.Downregulation and prognostic performance of microRNA 224 expression in prostate cancer[J].Clinical Chemistry,2013,59(11-12):1261-1269.

[13] Nguyen HC,Xie W,Yang M,et al.Expression differences of circulating microRNAs in metastatic castration resistant prostate cancer and low-risk,localized prostate cancer[J].Prostate,2013,73(4):346-354.

[14] Sun T,Yang M,Chen S,et al.The altered expression of MiR-221/-222 and MiR-23b/-27b is associated with the development of uuman castration resistant prostate cancer[J].Prostate,2012, 72(10):1093-1103.

[15] Watahiki A,Macfarlane RJ,Gleave ME,et al.Gleave plasma miRNAs as biomarkers to identify patients with castration-resistant metastatic prostate cancer[J].Int J Mol Sci,2013,14(4):7757-7770.

[16] Catto JW,Alcaraz A,Bjartell AS,et al.MicroRNA in prostate,bladder,and kidney cancer:a systematic review[J].Eur urol,2011,59(5):671-681.

[17] Liu C,Kelnar K,Liu B,et al.The microRNA miR-34a inhibits prostate cancer stem cells and metastasis by directly repressing CD44[J].Nat Med,2011,17(2):211-215.

[18] Kong D,Heath E,Chen W,et al.Loss of Let-7 up-regulates EZH2 in prostate cancer consistent with the acquisition of cancer stem cell signatures that are attenuated by BR-DIM[J].PLoS ONE,2012,7(3):e33729-e33729.

[19] Qu F,Cui X,Hong Y,et al.MicroRNA-185 suppresses proliferation, invasion, migration, and tumorigenicity of human prostate cancer cells through targeting androgen receptor[J].Mol Cell Biochem,2013,377(1-2):121-130.

[20] Gandellini P,Profumo V,Casamichele A,et al.miR-205 regulates basement membrane deposition in human prostate:implications for cancer development[J].Cell Death Differ,2012,19(17):1750-1760.

[21] Takeshita F,Patrawala L,Osaki M,et al.Systemic delivery of synthetic microRNA-16 inhibits the growth of metastatic prostate tumors via downregulation of multiple cell-cycle genes[J].Mol Ther,2010,18(1):181-187.

[22] Lee CY,Rennie PS,JiaWW.MicroRNA regulation of oncolytic herpes simplex virus-1 for selective killing of prostate cancer cells[J].Clin Cancer Res,2009,15(16):5126-5235.

[23] Fletcher CE,Dart DA,Sita-Lumsden A.Androgen-regulated processing of the oncomir MiR-27a,which targets Prohibitin in prostate cancer[J].Hum Mol Genet,2012,21(14):3112-3127.

[24] Krützfeldt J,Rajewsky N,Braich R,et al.Silencing of microRNA in vivo with ‘a(chǎn)ntagomirs’[J].Nature,2005,438(7068):685-689.