葛 雯

（上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院檢驗科，上海 200031）

腫瘤干細(xì)胞與microRNA的關(guān)系

葛 雯

（上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院檢驗科，上海 200031）

腫瘤干細(xì)胞是腫瘤組織中具有自我更新和多項分化潛能，可形成新的腫瘤細(xì)胞，具有放化療抵抗性。MircoRNA是一類長約21～25個核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA分子。在細(xì)胞中起到轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用。研究表明MircoRNA同樣參與腫瘤干細(xì)胞的自我更新過程，其與腫瘤干細(xì)胞的關(guān)系，成為腫瘤干細(xì)胞研究的一個重要方面。

腫瘤；干細(xì)胞；微小RNA

隨著干細(xì)胞理論在腫瘤研究中的廣泛應(yīng)用，人們逐漸認(rèn)識到在絕大多數(shù)癌癥中，腫瘤細(xì)胞很可能起源于腫瘤干細(xì)胞。近年研究發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中存在著少數(shù)具有干細(xì)胞性質(zhì)的細(xì)胞群即腫瘤干細(xì)胞，這類細(xì)胞具有自我更新和多向分化潛能，也可形成新腫瘤[1]。這些腫瘤干細(xì)胞表現(xiàn)出對化療和放療的高度抵抗，是腫瘤發(fā)生發(fā)展惡化的關(guān)鍵。微小RNA（mircoRNA，miRNA）是一類長約21～25個核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA分子。自1993年首次從秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)，至今已經(jīng)識別的人類miRNA達(dá)900多種[2-3]?，F(xiàn)已有研究表明miRNA與腫瘤干細(xì)胞的自我更新有關(guān)。關(guān)于miRNA與腫瘤間關(guān)系及對腫瘤的作用近年來已成為腫瘤治療的新熱點。本綜述旨在對于近年來二者研究及關(guān)系的進(jìn)行歸納和總結(jié)。

1 腫瘤干細(xì)胞及其生物學(xué)特性

經(jīng)對惡性腫瘤組織中腫瘤細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)并不是所有腫瘤細(xì)胞都具有惡變得特征，而發(fā)現(xiàn)只有很少量的具有不斷自我更新和分化的能力的腫瘤細(xì)胞在惡性腫瘤的發(fā)展進(jìn)程中起著腫瘤干細(xì)胞的作用，這些腫瘤干細(xì)胞不僅可以維持惡性腫瘤組織的生長和轉(zhuǎn)移，而且這腫瘤干細(xì)胞因環(huán)境因素還可分化為各種的非腫瘤細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞[4]。

腫瘤干細(xì)胞生物學(xué)特性有[5]：①無限的自我更新能力；②高致瘤性；③強(qiáng)耐藥性；④特殊的生長微環(huán)境；⑤異質(zhì)性；⑥特殊的細(xì)胞因子；⑦具有廣闊的分化潛能。

2 腫瘤干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀

近年來有越來越多的腫瘤干細(xì)胞被分離確定出來。各國的研究方向更加側(cè)重于腫瘤干細(xì)胞表面標(biāo)志物的研究和確定?，F(xiàn)已有子宮內(nèi)膜癌，宮頸癌，鼻咽癌，食管癌，胃癌，結(jié)直腸癌，霍奇金淋巴瘤，視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤，非小細(xì)胞肺癌，惡性黑色素瘤，骨肉瘤，垂體腺瘤的等[6-11]，近年來很多研究對腫瘤干細(xì)胞表面標(biāo)志物的研究發(fā)現(xiàn)都無明確的定論[12]，但不管如何這些都為今后以腫瘤干細(xì)胞作為腫瘤靶向治療的研究提供了實驗和理論依據(jù)。

3 腫瘤干細(xì)胞的臨床意義

3.1 腫瘤干細(xì)胞在腫瘤診斷及預(yù)后中的意義：國內(nèi)外的研究提示多種腫瘤患者臨床預(yù)后與腫瘤干細(xì)胞相關(guān)[12]。也闡明了如果腫瘤干細(xì)胞在腫瘤細(xì)胞中占有的比例越高，提示患者的治療預(yù)后可能更差。這些都為我們提示腫瘤的診斷及預(yù)后評價中腫瘤干細(xì)胞是一重要的指標(biāo)。

3.2 腫瘤干細(xì)胞在腫瘤治療中的意義：腫瘤干細(xì)胞是腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵根源，因此可以采用特異性或非特異性殺傷腫瘤干細(xì)胞可能是將來作為腫瘤治療的主要措施和方案。對于腫瘤干細(xì)胞調(diào)節(jié)主要集中于以下幾個方面：①調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞微環(huán)境可抑制腫瘤干細(xì)胞的自我更新[13]；②逆轉(zhuǎn)腫瘤干細(xì)胞對放化療抵抗的特性[14]；③靶向作用于腫瘤干細(xì)胞的特異性分子標(biāo)志及信號通路促進(jìn)分化療法[12]；④特異性免疫治療等腫瘤干細(xì)胞。先采用在體外進(jìn)行大量擴(kuò)增的腫瘤特異性效應(yīng)細(xì)胞，然后再將這些細(xì)胞輸給患者，達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞，此法是目前較為常用的腫瘤生物治療手段。

4 MircoRNA的生物合成

最早發(fā)現(xiàn)的約22nt的MircoRNA，是秀麗新小桿線蟲中控制發(fā)育時序的基因，并不編碼蛋白質(zhì)[14]。隨后在秀蟲、果蠅、人的細(xì)胞中克隆出了類似的微小RNA（miRNA）。miRNA經(jīng)RNA多聚酶作用，轉(zhuǎn)錄為pri-mircroRNA， pri-mircoRNA 經(jīng)RNA結(jié)合蛋白DGCR8復(fù)合物裂解產(chǎn)生pre-microRNA。pri-mircoRNA經(jīng)exportin5-RanGTP系統(tǒng)由核內(nèi)轉(zhuǎn)入胞質(zhì)。繼之，RNaseIII將其裂解，產(chǎn)生22個左右核苷酸雙鏈，其中的一個鏈被釋出并降解；另一個鏈成熟并結(jié)合Argonaute及其他蛋白質(zhì)，形成miPap復(fù)合體，繼而復(fù)合體可抑制靶mRNA[15]。

miRNA介導(dǎo)的翻譯抑制的機(jī)制還不是很清楚，其可能的機(jī)制為：①miRNA可能短暫的結(jié)合和修飾靶mRNA；②miRNA與靶位點穩(wěn)定結(jié)合，共同參與翻譯抑制；③miRNA和其靶mRNA穩(wěn)定結(jié)合后進(jìn)而激活翻譯抑制因子從而引起翻譯抑制[16-17]。

5 miRNA與腫瘤的關(guān)系

近年發(fā)現(xiàn)miRNA與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展有著密切的關(guān)系。與正常組織相比，腫瘤組織中miRNA的表達(dá)譜發(fā)生明顯的變化，并且miRNA與傳統(tǒng)的抑癌基因和原癌基因相互作用，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中扮演著“雙重身份”，因為每一種miRNA都調(diào)控著多種mRNA的翻譯，而后者可翻譯得到具有致癌或抑癌作用的蛋白。

6 miRNA與腫瘤干細(xì)胞的關(guān)系

6.1 miRNA影響腫瘤干細(xì)胞運(yùn)動與侵襲：研究表明，特異的miRNA參與了腫瘤干細(xì)胞表型的維持作用，以及參與維持腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，因此說miRNA 介導(dǎo)的細(xì)胞各通路是細(xì)胞干細(xì)胞化的基礎(chǔ)[18]。另外，大量特異的miRNAs存在于胚胎干細(xì)胞中，這些miRNA除了參與基因調(diào)節(jié)外，他們還受到自我更新和多潛能性轉(zhuǎn)錄因子的控制外，這些胚胎干細(xì)胞中一些較為重要的miRNAs也參與了腫瘤細(xì)胞的周期調(diào)控以及與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。有研究提出let-7（體細(xì)胞中高度表達(dá)的一類miRNA是一種腫瘤抑制劑）在乳腺癌的腫瘤干細(xì)胞中，這let-7 的表達(dá)量下降較為顯著，若將這些類細(xì)胞移植入裸鼠體內(nèi)可發(fā)現(xiàn)其具有促進(jìn)體內(nèi)腫瘤的形成和轉(zhuǎn)移能力[19]。另外研究發(fā)現(xiàn)miR-206也參與了干細(xì)胞化的作用，miR-206與乳腺癌腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)呈負(fù)相關(guān)[20]。而有趣的是研究發(fā)現(xiàn)miRNA-101具有促進(jìn)細(xì)胞干細(xì)胞化和轉(zhuǎn)移，其這作用則是通過抑制EZH2的表達(dá)而實現(xiàn)的，因此，miR-101不僅可調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖，還可調(diào)控腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力，呈現(xiàn)其具有雙重的作用[21]。miR-101則在某些腫瘤中呈現(xiàn)低表達(dá)的情況，如乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌、結(jié)腸癌和肺癌，而且研究發(fā)現(xiàn)在胰腺癌的轉(zhuǎn)移灶中miR-101是不表達(dá)的[22]。

6.2 miRNA對腫瘤干細(xì)胞的自我更新機(jī)制的影響：miRNA在調(diào)控干細(xì)胞的自我更新過程中有一定作用。miRNA控制編碼蛋白基因的表達(dá)，是決定繼續(xù)增殖或停止分裂，分化影響細(xì)胞命運(yùn)，使細(xì)胞周期中G1-S起調(diào)定點的必要因子。腫瘤干細(xì)胞具有干細(xì)胞特性，所以miRNA同樣也能調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞的增殖與分化間的平衡。可能的機(jī)制如下：

6.2.1 直接調(diào)節(jié)相關(guān)靶基因作用于腫瘤干細(xì)胞的自我更新：有研究發(fā)現(xiàn)，用反義的寡聚核苷酸引物可抑制let-7作用，發(fā)現(xiàn)增體外腫瘤起始細(xì)胞的自我更新能力[19]。

6.2.2 通過信號途徑參與調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞自我更新：調(diào)控腫瘤干細(xì)胞自我更新主要包括有Wnt、Notch、Hedgehog等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，miRNA可能通過調(diào)控這些信號途徑對腫瘤干細(xì)胞的自我更新進(jìn)行干預(yù)。①影響Wnt信號途徑：研究證實miR-204的表達(dá)水平與Bcl-2蛋白的表達(dá)水平負(fù)相關(guān)，并且是通過轉(zhuǎn)錄后水平靶向調(diào)控Bcl-2，通過對Bcl-2的抑制作用從而誘導(dǎo)了白血病細(xì)胞的凋亡。其在膽管細(xì)胞癌細(xì)胞系中下調(diào)可引起Wnt3a的上調(diào)。Wnt3a可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的增殖性和侵襲性，故miR-204在Bcl-2和Wnt信號通路中都起重要的作用，對調(diào)控腫瘤干細(xì)胞的自我更新能力很重要。②影響Notch信號途徑：研究發(fā)現(xiàn)miR-199b-5p（具有抑癌作用）在腫瘤轉(zhuǎn)移的中其表達(dá)很低甚至丟失。如在成纖維神經(jīng)瘤細(xì)胞中miR-199b-5p則通過下調(diào)Notch信號途徑中的HESl（轉(zhuǎn)錄因子）的表達(dá)從而達(dá)到降低成纖維神經(jīng)瘤細(xì)胞自我更新的能力。過表達(dá)的miR-199b-5p則通過阻斷Notch信號通路而減少成纖維神經(jīng)瘤干細(xì)胞類（CDl33+）的亞群細(xì)胞。③影響Hedgehog信號途徑：研究顯示在胰腺癌組織中miR-223呈高表達(dá)趨勢，可能與胰腺癌發(fā)生發(fā)展中起到一定行作用。Hedgehog通路核心成員之一的SUFU（抑癌基因），SUFU在哺乳動物中是Hedgehog通路的主要負(fù)調(diào)控因子，其位于胞質(zhì)或胞核內(nèi)，SUFU直接作用于GLI的過程而調(diào)節(jié)Hedgehog通路，這一調(diào)節(jié)則不通過PTCH和Smo。在對胰腺癌組織標(biāo)本中的SUFU、GLI1 mRNA、miR-223的表達(dá)檢測發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌癌旁組織中miR-223的相對表達(dá)量與GLI1的相對表達(dá)量呈正相關(guān)，由此提示在胰腺癌的發(fā)生中，miR-223與GLI1二者間起協(xié)同作用。

7 總 結(jié)

腫瘤干細(xì)胞與分化的腫瘤細(xì)胞不同，對放化療治療具有抗性，因此，在放化療治療之后雖然可殺死大部分的腫瘤細(xì)胞，但不可避免地遺留下一些致瘤性較強(qiáng)的腫瘤干細(xì)胞，而這部分細(xì)胞恰恰是日后成為腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的罪魁禍?zhǔn)?。也提示我們腫瘤靶向治療可以從針對腫瘤干細(xì)胞的治療作為一個切入點。

微小RNA使細(xì)胞中重要好的調(diào)控因子，研究已證實其與腫瘤干細(xì)胞及腫瘤的形成和進(jìn)展均具有重要作用，而且微小RNA的表達(dá)異常是腫瘤干細(xì)胞中促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移的重要機(jī)制之一。對維持干細(xì)胞的數(shù)量和特征方面起到關(guān)鍵性的作用。

本文探討了微小RNA對腫瘤干細(xì)胞自我更新，轉(zhuǎn)移等調(diào)控機(jī)制。理解這些機(jī)制對于靶向消滅腫瘤干細(xì)胞。最終根除腫瘤具有深遠(yuǎn)的意義。

[1]Reya T,Morrison SJ,Clarke MF,et al.Stem cells,cancer,and can cer stem cells[J].Nature,2001,414(6859):105-111.

[2]Slack FJ.Stem cells:Big roles for small RNAs [J].Nature,2010,46 3(7281):616.

[3]Wahid F,Shehzad A,Khan T,et al.MicroRNAs:synthesis,mech anism,function,and recent clinical trials[J].Biochim Biophys Acta,2010,1803(11):1231-1243.

[4]宋爾衛(wèi).實體瘤中腫瘤干細(xì)胞研究進(jìn)展[J].中山大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)科學(xué)版),2010,31(2):172-177.

[5]馬福軍,王占東,王占紅.腫瘤干細(xì)胞的研究進(jìn)展[J].河北醫(yī)藥,2011,33(12):1871-1872.

[6]Bonnet D,Dick JE.Human acute myeloid leukemia is organizedas a hierarchy that originates from a primitive hematopoietic cell[J]. Nat Med,1997,3(7):730-737.

[7]Baumann U,Crosby HA,Ramani P,et al.Expression of the stemcell factor receptor c-kit in normal and diseased pediatric liver:identification of a human hepatic progenitor cell[J]. Hepatol ogy,1999,30(1):112-117.

[8]Ignatova TN,Kukekov VG,Laywell ED,et al.Human cortical glial tumors contain neural stem-like cells expressing astroglial and neuronal markers in vitro[J].Glia,2002,39(3):193-206.

[9]Heidt DG,Li C,Mollenberg N,et al.Identification of pancreatic cancer stem cells[J].J Surg Res,2006,130(2):194-195.

[10]Al-Hajj M,Wicha MS,Benito-Hernandez A,et al.Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells[J].Proc Natl Acad Sci USA,2003,100(7):3983-3988.

[11]Houghton J,Stoicov C,Nomura S,et al.Gastric cancer originating from bone marrow-derived cells[J].Science,2004,306(5701):156 8-1571.

[12]岳冬麗,韓交玲,關(guān)方霞,等.腫瘤干細(xì)胞的研究進(jìn)展及臨床意義[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2013,48(1):1-8.

[13]陶麗,張偉偉,陳磊.胚胎干細(xì)胞微環(huán)境及其對腫瘤的影響[J].國際腫瘤學(xué)雜志,2010,37(2):89-91.

[14]Frank NY,Margaryan A,Huang Y,et al.ABCB5-mediated doxorubicin transport and chemoresistance in human malignant melanoma[J].Cancer Res,2005,65(10):4320-4333.

[15]Reihart BJ,Slack FJ,Basson M,et al.The 21-nucleotide let-7RNA regulates development timing in Caenorhabditis elegans[J]. Nature,2000,403(6772):901-906.

[16]張搖,石搖宇.細(xì)胞生命進(jìn)程中MircoRNA調(diào)控的意義[J].臨床與實驗病理學(xué)雜志,2012,28(5):477-481.

[17]Davidson-Moncada J,Papavasiliou FN,Tam W.MicroRNAs ofthe immune system: roles in inflammation and cancer[J].Ann NYAcad Sci,2010,1183(1):183-194.

[18]Zhang H,Li Y,Lai M.The microRNA network and tumor metastasis[J].Oncogene,2010,29(7):937-948.

[19]Hatfield S,Ruohola-Baker H.MicroRNA and stem cellfunction[J].Cell Tissue Res,2008,331(1):57-66.

[20]Yu F,Yao H,Zhu P,et al.Let-7 regulates self renewalandtumorigenicity of breast cancer cells[J].Cell,2007,131(6):1109-1123.

[21]Avazoie S F,Alarcón C,Oskarsson T,et al.Endogenoushumanmic roRNAs that suppress breast cancer metastasis[J].Nature,2008,4 51(7175):147-152.

[22]周邦奮,李奎慶,范新蘭,等.微小RNA-101對前列腺癌干細(xì)胞EZH2表達(dá)及增殖遷移的影響[J].中華實驗外科雜志,2012,29(11):2249-2251.

[23]Arabaly S,Cao Q,ManiR S,et al. Genom clossofmicro RNA-101eads to overe xpression of histone methyltransferaseEZH2 in cancer[J].Science,2008,322(5908):1695-1699.

R73

A

1671-8194（2015）01-0047-02