MicroRNA let-7與肺癌的研究進(jìn)展及展望

葉蕾苗立云

作者單位： 210008 南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院呼吸科

【關(guān)鍵詞】MicroRNA;let-7；支氣管肺癌

最新數(shù)據(jù)顯示，肺癌位居所有癌癥相關(guān)死亡原因的首位[1-2]， 5年生存率仍低于20%[3]，嚴(yán)重威脅人類的健康。為了減少其危害，有效的預(yù)防措施、有效的早期診斷工具和晚期有效的治療措施是關(guān)鍵[4]。

微小RNA(microRNA，miRNA)是一類內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA，長度約在20～25nt。miRNA可與靶信使RNA(messenger RNA ,mRNA)——mRNA的3′端非翻譯區(qū)(3′UTR)通過互補(bǔ)配對結(jié)合以抑制靶miRNA翻譯成蛋白質(zhì)，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控靶基因的表達(dá)，進(jìn)而在細(xì)胞、組織或個體水平上影響生物體的生長發(fā)育，并參與多種疾病(包括腫瘤)發(fā)生發(fā)展過程[5-6]。(lethal-7)let-7是被廣泛研究的miRNA之一，在多種腫瘤中表達(dá)受抑并與不良預(yù)后相關(guān)[7]，研究顯示恢復(fù)其正常表達(dá)可以使小鼠肺癌消退[8]?，F(xiàn)就近幾年關(guān)于let-7的表達(dá)、調(diào)控以及在肺癌診斷、治療和預(yù)后中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

一、miRNA let-7的表達(dá)

let-7首次是在秀麗隱桿線蟲(C. elegans)的發(fā)育中被發(fā)現(xiàn)的[9]。let-7長約21nt，從一個具有莖環(huán)折疊結(jié)構(gòu)、70個核苷酸前體分子發(fā)展而來。它調(diào)控線蟲的發(fā)育，使其從幼蟲階段轉(zhuǎn)變?yōu)槌上x，并促進(jìn)神經(jīng)肌肉組織的分化[10]。在多種物種中存在著let-7及其同源物。在人類體內(nèi)，let-7家族有12個成員，分別是let-7a-1,-2,-3；let-7b；let-7c；let-7d；let-7e；let-7f-1,-2；let-7g；let-7i；miRNA98。人胚胎干細(xì)胞分化過程中，人let-7的表達(dá)是上調(diào)的。但是，let-7在人生理過程中的具體作用尚不清楚，可能與人的老化相關(guān)[11]。

miRNA let-7的生物合成與其他miRNA相似。多數(shù)miRNA基因成簇存在于真核生物基因體內(nèi)，由RNA多聚酶II啟動轉(zhuǎn)錄，其轉(zhuǎn)錄獨(dú)立于其他基因，并不翻譯成蛋白質(zhì)。RNA的初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(pri-miRNA)首先在核內(nèi)加工成約70～90nt的發(fā)夾狀前體(pre-miRNA)，繼而轉(zhuǎn)運(yùn)出核，經(jīng)Dicer酶加工成為成熟的miRNA(mature-miRNA)[12]。成熟的miRNA的主要功能是在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)性調(diào)控基因的表達(dá)[5]，主要有三種模式：①部分互補(bǔ)到靶基因mRNA的3′非編碼區(qū)(3′UTR)，抑制蛋白質(zhì)的翻譯；②完全結(jié)合到靶基因mRNA的3′UTR，介導(dǎo)mRNA的降解；③上述兩種方式的綜合作用。

二、miRNA let-7的調(diào)控

2004年，Takamizawa等[13]首先報道了與正常的肺組織相比，let-7在肺癌組織中表達(dá)水平普遍下降，提示其可能與肺癌手術(shù)患者的不良預(yù)后有關(guān)。這是第一篇報道let-7在腫瘤中表達(dá)發(fā)生改變的研究，也是第一次提出了癌癥患者的預(yù)后可能與miRNA的改變有關(guān)。更為重要的是，這項(xiàng)研究結(jié)果表明，通過向肺癌細(xì)胞中引入let-7改變其低表達(dá)水平，可以顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長。

Johnson等[14]發(fā)現(xiàn)Ras是let-7的目標(biāo)基因。在肺癌中，let-7的表達(dá)下降與Ras表達(dá)增加相關(guān)，反義中止let-7的表達(dá)可促進(jìn)癌細(xì)胞的分裂，而let-7的過度表達(dá)可誘導(dǎo)癌細(xì)胞的細(xì)胞周期終止。let-7的這種作用與在秀麗隱桿線蟲中的作用相一致。當(dāng)縫隙細(xì)胞中的let-7發(fā)生突變，細(xì)胞則一直在循環(huán)著細(xì)胞周期，不斷分裂，線蟲就一直停留在幼蟲階段。這表明，let-7調(diào)控著細(xì)胞周期和細(xì)胞生長。Trang等[8]在體外實(shí)驗(yàn)建立激活的KrasG12D非小細(xì)胞肺癌小鼠模型，然后植入外源性的let-7，研究結(jié)果顯示let-7明顯降低小鼠的腫瘤負(fù)荷。Chin等[15]在人類非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)組織中測得K-ras 3′端非翻譯區(qū)與let-7的互補(bǔ)位點(diǎn)(LCS)序列，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)LCS6的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms, SNP)與煙齡在40年以下的NSCLC患者有顯著相關(guān)性，體外研究發(fā)現(xiàn)SNP與K-ras的過度表達(dá)高度相關(guān)。

1. let-7靶向抑制高遷移率蛋白A2基因(high mobility group A2 gene, HMGA2)[16]: HMGA2是一種癌基因，參與多種腫瘤的發(fā)生，包括間葉組織的良性腫瘤和肺癌的發(fā)生。在肺癌中，HMGA2表達(dá)增加，與肺癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Kumar等[17]發(fā)現(xiàn)HMGA2可不依賴編碼蛋白但必須依賴Let-7作用位點(diǎn)作為競爭性內(nèi)源性RNA(ceRNA)促進(jìn)肺癌進(jìn)展。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，let-7過表達(dá)抑制HMGA2表達(dá)和肺癌細(xì)胞的過度增殖，這種抑制作用可因HMGA2 開放讀碼框3′非轉(zhuǎn)錄區(qū)(UTR)的缺失而恢復(fù)[18]，這是因?yàn)?′UTR是Let-7的結(jié)合區(qū)，當(dāng)3′UTR缺失后，let-7不能與之結(jié)合而發(fā)揮抑制HMGA2表達(dá)的作用。

2. let-7、Dicer與RNA結(jié)合蛋白Lin28的相互作用： Dicer是一種包括let-7在內(nèi)的miRNA生物合成最后加工過程成熟中所必須的核酸內(nèi)切酶[19]。研究證實(shí)，Dicer的低表達(dá)可導(dǎo)致let-7成熟障礙而低表達(dá)，與腫瘤的不良預(yù)后相關(guān)[20-21]。相反，let-7過表達(dá)也可導(dǎo)致Dicer低表達(dá)，并限制其他大量成熟的miRNA的合成，而反義中止let-7的表達(dá)則上調(diào)Dicer和其他成熟miRNA的表達(dá)，這種作用是let-7通過與Dicer3′端非翻譯序列(3′UTR)結(jié)合實(shí)現(xiàn)的[22]。Lin28與Lin28B在多種腫瘤中高表達(dá)，通過阻止let-7的成熟從而抑制let-7的表達(dá)，達(dá)到促腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化作用，與腫瘤的不良預(yù)后相關(guān)。Heo等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在Lin28A表達(dá)為主的細(xì)胞中，這種作用是通過可以募集一種不典型的尿苷多聚酶Zcchc11/TUT4與let-7前體結(jié)合并在其末端增加一尿苷酸尾巴，從而阻止Dicer對let-7的加工實(shí)現(xiàn)的。而Piskounova等[24]發(fā)現(xiàn)在Lin28B表達(dá)為主的細(xì)胞中，則是通過非Zcchc11/TUT4途徑實(shí)現(xiàn)的。這顯示了不同細(xì)胞、不同腫瘤發(fā)生機(jī)制的復(fù)雜性。Alam等[25]證實(shí)Lin28b表達(dá)增加是由膜蛋白MUC1-C誘導(dǎo)的，從而抑制let-7→HMGA2軸，達(dá)到調(diào)控肺癌細(xì)胞的自我更新。

另外，let-7也參與調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)基因，如細(xì)胞周期蛋白D2，CDK6和CDC25A。還有各種癌胚基因，包括胰島素樣生長因子2 mRNA結(jié)合蛋白(IGF2BPs結(jié)合多種mRNA，并調(diào)節(jié)其翻譯)[26]，均參與細(xì)胞的極化、黏附以及遷移、腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移等。

三、miRNA let-7與肺癌的關(guān)系

1. NSCLC組織類型的鑒別診斷： let-7在NSCLC中的表達(dá)包括在血漿中均顯示多數(shù)下降[7, 13, 27]，并且這種下降與腫瘤的發(fā)生相關(guān)[15]。在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)let-7的表達(dá)與NSCLC的組織類型相關(guān)。Landi等[28]發(fā)現(xiàn)，在肺腺癌和鱗癌的早期階段，二者的miRNA表達(dá)譜明顯不同，對于所有的鱗癌let-7均表達(dá)下降。在Fassina等[29]對經(jīng)皮肺穿刺獲取的小標(biāo)本的研究中，腺癌中l(wèi)et-7a, 7b, 7c, 7f, 7g, 7i，miR-98 表達(dá)上調(diào)，而 miR-205下降，而鱗癌中l(wèi)et-7則表達(dá)下降。這些miRNA表達(dá)的不同可以應(yīng)用于肺癌組織類型的鑒別。在Inamura等[30]的研究中，由于let-7在黏液腺癌和非黏液腺癌中表達(dá)的差異，Garfield[31]認(rèn)為可以作為鑒別二者的指標(biāo)。

2. NSCLC的治療： 無論是對細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，還是對動物實(shí)驗(yàn)，在不同的實(shí)驗(yàn)室都觀察到，恢復(fù)或過表達(dá)let-7可以抑制NSCLC的生長，使之成為潛在的治療靶點(diǎn)[8, 18, 32-36]。Weidhaas等[37]發(fā)現(xiàn)放療前后多種肺癌細(xì)胞的let-7家族表達(dá)均發(fā)生顯著變化，過表達(dá)的let-7a和let-7b增強(qiáng)均可使肺癌細(xì)胞對輻射的敏感性增加，促進(jìn)放射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，但是let-7g則與let-7a和let-7b的作用相反。同樣，根據(jù)Oh等[38]的研究，Lin28-let-7軸可以用來恢復(fù)放療的敏感性。

3. 肺癌的預(yù)后： 在多種腫瘤中，let-7的低表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān)[7]，肺癌也不例外。Zhu等[39]用定量實(shí)時PCR分析發(fā)現(xiàn)，let-7e低表達(dá)與NSCLC患者的不良預(yù)后有關(guān)，同時伴有miR-30a，miR-30e和miR-30e-3p的表達(dá)上調(diào)。Takamizawa等[13]基于let-7的表達(dá)水平，將143例經(jīng)外科手術(shù)切除的NSCLC患者分為兩組，其中l(wèi)et-7表達(dá)降低的患者術(shù)后存活時間明顯縮短，且與患者所處的腫瘤分期無關(guān)，這些研究表明，let-7與肺癌患者預(yù)后密切相關(guān)。

四、展望

let-7在多種癌癥細(xì)胞中表達(dá)均下調(diào)，在肺癌中尤為顯著，let-7重新恢復(fù)正常表達(dá)水平可以抑制癌癥細(xì)胞的生長。研究還發(fā)現(xiàn)let-7表達(dá)水平與肺癌細(xì)胞分化密切相關(guān)。因此，let-7可以作為肺癌診斷、治療及預(yù)后的一個預(yù)測因子。比如Asuragen公司(www.mirnatherapeutics.com)對于肺癌和急性髓系白血病，他們針對let-7正在開發(fā)診斷與治療產(chǎn)品，但所有研究尚處于臨床試驗(yàn)前期階段。

當(dāng)然，關(guān)于let-7目前也存在諸多問題需要解決。例如：如何更有效地轉(zhuǎn)運(yùn)let-7，使其得以恢復(fù)正常表達(dá)；如何最大限度地利用let-7，避免其副反應(yīng)；這要求我們需要更好地理解let-7的生物特性及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。隨著對let-7的進(jìn)一步了解，let-7將可能為肺癌的診斷治療提供一條新的途徑。

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(本文編輯：王亞南)

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收稿日期：(2014-12-19)

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：中圖法分類號： R734.2 A

通訊作者：苗立云, Email: liyunmiao462@163.com

DOI：10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2015.02.024