劉 靜，王艷林，黃利鳴

(腫瘤微環(huán)境與免疫治療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

miR-21與宮頸癌關(guān)系的研究進(jìn)展

劉 靜，王艷林，黃利鳴

(腫瘤微環(huán)境與免疫治療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

人類乳頭瘤病毒(HPV)持續(xù)感染是導(dǎo)致宮頸癌發(fā)生的主要原因，但是越來越多的證據(jù)表明單獨(dú)HPV感染不足以導(dǎo)致宮頸的惡性轉(zhuǎn)化，其他基因表達(dá)水平的改變也參與了宮頸癌的發(fā)生和發(fā)展。近期研究發(fā)現(xiàn)，多種miRNA參與宮頸癌的病理進(jìn)程，其中在宮頸癌中高表達(dá)的miR-21可以通過阻遏腫瘤抑制相關(guān)基因，如PTEN、PDCD4、TPM1、CCL20和LATS1等的表達(dá)而發(fā)揮癌基因的作用。本文就miR-21與宮頸癌的關(guān)系的研究進(jìn)展做一綜述。

宮頸癌；miR-21；人類乳頭瘤病毒

宮頸癌是婦科高發(fā)惡性腫瘤之一，為第三大女性癌癥死亡原因。調(diào)查顯示，2012年全球范圍內(nèi)有將近527 600例新增的宮頸癌病例，265 700例患者死于宮頸癌[1]。Zur等[2]在40年前最早提出宮頸癌的發(fā)生與發(fā)展與人類乳頭瘤病毒(Human papilloma virus，HPV)感染有關(guān)，而HPV16和HPV18是目前已知與宮頸癌關(guān)系最密切的病毒亞型。隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的HPV感染不足以導(dǎo)致宮頸組織細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化，多種其他基因功能和表達(dá)水平的改變也參與了宮頸癌的病理進(jìn)程。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，microRNA與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移和細(xì)胞凋亡等過程密切相關(guān)，能發(fā)揮癌基因或者抑癌基因的功能[3-5]。在眾多與腫瘤相關(guān)的microRNA中，miR-21已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在人類多種腫瘤中發(fā)揮癌基因的作用[6]。本文就miR-21與宮頸癌關(guān)系的研究進(jìn)展做一綜述。

1 microRNA

1993年Lee等[7]首先在線蟲中發(fā)現(xiàn)了一種小分子非編碼RNA，并命名為microRNAs，這些小的單鏈RNA雖然不為蛋白編碼，但卻是許多重要的生物進(jìn)程如細(xì)胞生長、凋亡、病毒性感染和腫瘤進(jìn)展的重要調(diào)節(jié)者[5，8]，自此拉開了miRNA與腫瘤之間關(guān)系的研究序幕。

腫瘤細(xì)胞的主要特征包括不受控制的快速增殖、拮抗細(xì)胞凋亡和易發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移等，這些過程與腫瘤相關(guān)基因，包括癌基因和抑癌基因的突變和表達(dá)異常密切相關(guān)。最近的研究證據(jù)表明，部分microRNA (miRNA)也可以作為致癌miRNA(oncomiR)或腫瘤抑制miRNA(Tumor suppressor miRs)而參與腫瘤發(fā)生與發(fā)展的進(jìn)程，由此成為腫瘤診斷新的標(biāo)記物或腫瘤靶向治療的新靶點(diǎn)[9]。miRNA是一類長約20～23個核苷酸的小RNA分子，它們能在mRNA水平上調(diào)控其他基因的表達(dá)水平。位于染色體DNA上的miRNA基因在細(xì)胞核內(nèi)首先被轉(zhuǎn)錄為初始miRNA (pri-miRNA)。pri-miRNA經(jīng)核糖核酸酶Ⅲ家族的Drosha酶剪切成前體miRNA(pre-miRNA)后，再被另一個核糖核酸酶Ⅲ家族成員Dicer切割為成熟的miRNA分子。成熟的miRNA能與靶mRNA的3'非編碼區(qū)內(nèi)特殊序列互補(bǔ)結(jié)合，由此抑制靶mRNA的翻譯或促進(jìn)其降解，從而負(fù)向調(diào)控靶基因的表達(dá)。

在真核細(xì)胞蛋白翻譯的起始階段，翻譯起始因子PABP(Poly A結(jié)合蛋白)和eIF4E將分別結(jié)合到mRNA的3'末端poly A序列和5'末端的m7G“帽子”結(jié)構(gòu)上，這兩種因子同時與翻譯起始因子eIF4E結(jié)合而使mRNA形成首尾相接的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上加入其他翻譯起始因子共同構(gòu)成真核蛋白翻譯的起始復(fù)合體，由此啟動蛋白質(zhì)的翻譯過程。當(dāng)miRNA結(jié)合到mRNA 3'非編碼區(qū)的靶序列上后，能在該位點(diǎn)誘導(dǎo)形成CCR4-CAF1-NOT復(fù)合物，它是一種poly A尾切割酶，可以切割mRNA 3'末端的poly A序列，由此抑制翻譯起始復(fù)合體的形成從而發(fā)揮抑制蛋白翻譯的生物學(xué)效應(yīng)[10]。

2 miR-21的生物學(xué)特性及在腫瘤中的表達(dá)

全基因組分析顯示近半數(shù)miRNA基因位于染色體脆性位點(diǎn)和一些在腫瘤中異常表達(dá)的基因組區(qū)域。miR-21即位于染色體17q23.2的常見脆性位點(diǎn)FRA17B上，該位點(diǎn)在許多實(shí)體腫瘤中大量擴(kuò)增[11]，這與miR-21在這些腫瘤中高表達(dá)相一致。miR-21已被證實(shí)在幾乎所有實(shí)體腫瘤中高表達(dá)，包括胃癌、前列腺癌、頭頸部腫瘤、食管癌、惡性膠質(zhì)瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、膽管癌、乳腺癌、肺癌和胰腺癌，因而被認(rèn)為是一種致癌miRNA[12-13]。大量研究證實(shí)，多種腫瘤抑制基因mRNA的3'非編碼區(qū)內(nèi)含有miR-21特異性識別和結(jié)合的位點(diǎn)，因而是miR-21的直接靶分子。腫瘤細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)miR-21將顯著性下調(diào)這些基因的表達(dá)水平，這可能是miR-21促腫瘤功能的分子基礎(chǔ)。能被miR-21下調(diào)的腫瘤抑制基因包括：能抑制PI3K促腫瘤生長信號通路活性的抑癌基因PTEN(第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因)[14]；能抑制腫瘤細(xì)胞增殖的抑癌基因TPM1(原肌球蛋白)[15]；能促進(jìn)細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的腫瘤抑制基因PDCD4(程序性細(xì)胞死亡因子4)等[16-20]。降低腫瘤細(xì)胞中miR-21的水平將上調(diào)上述基因的表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和阻遏細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。由于不同腫瘤細(xì)胞存在遺傳背景和所處腫瘤微環(huán)境的差異，miR-21在不同腫瘤中可能作用于不同的靶基因，影響腫瘤發(fā)生與發(fā)展的不同環(huán)節(jié)，由此產(chǎn)生不同的效應(yīng)[21]。

3 microRNA21與宮頸癌

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，多種microRNAs的異常表達(dá)與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[22-25]，其中miR-21對宮頸癌的影響尤其為人們所關(guān)注。

Yao等[26]的報道指出，在快速增殖的宮頸癌Hela細(xì)胞中miR-21高表達(dá)，用反義核酸抑制細(xì)胞內(nèi)miR-21可以通過上調(diào)腫瘤抑制基因PDCD4的表達(dá)而顯著抑制細(xì)胞的增殖和細(xì)胞集落克隆的形成，對PDCD4 mRNA的分析發(fā)現(xiàn)，其3'非翻譯區(qū)內(nèi)含有由18個堿基序列構(gòu)成的miR-21的靶向結(jié)合種子序列，該序列直接介導(dǎo)miR-21對PDCD4的表達(dá)抑制，對該種子序列的突變將阻遏miR-21對Hela細(xì)胞的影響。上述研究提示，miR-21在宮頸癌的進(jìn)程中扮演著一個癌基因的角色，這為宮頸癌的有效治療提供了一個新的靶點(diǎn)。

高水平持續(xù)活化的STAT3是許多上皮細(xì)胞惡性腫瘤的一個重要特點(diǎn)，且這種作用與miR-21密切相關(guān)。已經(jīng)在miR-21基因上游的增強(qiáng)子內(nèi)發(fā)現(xiàn)存在兩個高度保守的STAT3結(jié)合位點(diǎn)，STAT3可通過與此增強(qiáng)子結(jié)合而上調(diào)miR-21的細(xì)胞內(nèi)水平[14]。腫瘤抑制基因PTEN是miR-21的下游靶基因之一，具有抑制STAT3(Tyr705)的磷酸化而負(fù)性調(diào)控STAT3活性的功能，其3'非編碼區(qū)內(nèi)含有miR-21的結(jié)合靶序列[27]。持續(xù)活化的STAT3將通過上調(diào)miR-21的轉(zhuǎn)錄而抑制PTEN的表達(dá)水平，由此解除后者對STAT3活性的抑制。Shishodia等[28]報道，用靶向STAT3的siRNA或特異性抑制劑抑制STAT3活性不僅能抑制宮頸癌Siha細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡，同時也顯著性下調(diào)miR-21和上調(diào)PTEN的的表達(dá)水平。與此相一致的是，用反義核酸抑制宮頸癌細(xì)胞中miR-21表達(dá)后，細(xì)胞內(nèi)PTEN的表達(dá)水平大幅上調(diào)，STAT3(Tyr705)的磷酸化水平顯著性下降，同時癌細(xì)胞增殖受到顯著抑制和細(xì)胞凋亡增加。在由人類乳頭瘤病毒(HPV)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化的宮頸癌細(xì)胞中，病毒蛋白HPV16-E6是誘導(dǎo)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的重要致癌因子。該研究組的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，HPV16-E6能通過上調(diào)miR-21表達(dá)而增加STAT3的活性。用siRNA技術(shù)沉默宮頸癌SiHa細(xì)胞內(nèi)的E6后，miR-21表達(dá)水平下降而PTEN表達(dá)水平升高，同時細(xì)胞增殖受到顯著性抑制。除miR-21外，HPV16-E6還能顯著性下調(diào)SiHa細(xì)胞中miR let-7α的表達(dá)水平。重要的是，STAT3是let-7α的下游靶基因，在STAT3的3'非編碼區(qū)內(nèi)存在有一個let-7α的結(jié)合位點(diǎn)[29]。用let-7αmimic轉(zhuǎn)染而升高Siha細(xì)胞中的let-7α可導(dǎo)致STAT3蛋白水平急劇下降，而用靶向E6的特異性siRNA阻遏其表達(dá)則可以導(dǎo)致let-7α水平升高。上述研究結(jié)果提示，宮頸癌細(xì)胞內(nèi)存在一個由STAT3/miR-21/let-7α/PTEN構(gòu)成的信號調(diào)節(jié)環(huán)路，病毒源性的腫瘤蛋白E6能夠通過上調(diào)miR-21和下調(diào)let-7α表達(dá)水平而導(dǎo)致STAT3持續(xù)活化，由此促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。該調(diào)節(jié)環(huán)路的存在為持續(xù)高表達(dá)STAT3腫瘤的治療提供了一種潛在的新靶點(diǎn)。

Yao等[30]分析了臨床HPV感染患者宮頸癌組織中miR-21的表達(dá)水平及其與病理特征的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-21在宮頸鱗癌組織中過表達(dá)，回歸分析顯示miR-21的表達(dá)與腫瘤分化程度和腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)高度相關(guān)，而且在宮頸鱗癌細(xì)胞系中miR-21表達(dá)上調(diào)與HPV16感染密切相關(guān)。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，抑制miR-21表達(dá)可以抑制宮頸鱗癌細(xì)胞的增殖和遷移，敲除miR-21后可以促進(jìn)宮頸鱗癌細(xì)胞凋亡?；蛐酒蛨蟾婊蚍治霭l(fā)現(xiàn)，細(xì)胞趨化因子CCL20是miR-21的直接靶基因，CCL20的3'非編碼區(qū)內(nèi)存在的miR-21結(jié)合位點(diǎn)，在宮頸癌細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miR-21將下調(diào)CCL20的表達(dá)水平。對臨床宮頸癌組織的分析也發(fā)現(xiàn)，CCL20表達(dá)水平和miR-21的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。上述研究提示，miR-21在HPV感染的宮頸鱗癌組織中過表達(dá)，可以用作宮頸癌的生物學(xué)標(biāo)志，它對下游靶基因CCL20的表達(dá)抑制可能與其促腫瘤功能相關(guān)。抑制宮頸鱗癌中miR-21表達(dá)或阻斷miR-21/CCL20之間的相互作用可能成為宮頸鱗癌新的治療策略。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，包括miR-21在內(nèi)的多種miRNA的異常表達(dá)與高危HPV陽性宮頸癌產(chǎn)生的放射治療耐受現(xiàn)象密切相關(guān)。Liu等[31]的研究證實(shí)，miR-21表達(dá)水平與高危HPV陽性宮頸癌細(xì)胞的放射敏感性呈負(fù)相關(guān)，它能降低射線誘導(dǎo)的G2/M細(xì)胞周期阻滯，增加細(xì)胞在S期的比率。利用雙報告基因分析發(fā)現(xiàn)，在腫瘤抑制基因LATS1(Large tumor suppressor kinase 1)的3'非翻譯區(qū)內(nèi)含有miR-21的識別和結(jié)合位點(diǎn)，miR-21通過直接與LATS1 mRNA結(jié)合而抑制后者的表達(dá)。在宮頸癌細(xì)胞中過表達(dá)LATS1能恢復(fù)細(xì)胞對放射處理的敏感性，逆轉(zhuǎn)miR-21介導(dǎo)的高細(xì)胞集落克隆的生成率，降低放射條件下細(xì)胞在S期的比率和恢復(fù)G2/M細(xì)胞周期阻滯。上述研究結(jié)果提示，miR-21-LATS1反應(yīng)軸在調(diào)節(jié)宮頸癌細(xì)胞的放射治療敏感性中發(fā)揮重要作用。

4 結(jié)語

作為一種致癌性miRNA，miR-21通過負(fù)性調(diào)節(jié)多種腫瘤抑制相關(guān)基因的表達(dá)而在宮頸癌的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用。雖然人們對miR-21的生物學(xué)特性和功能有了一定的了解，但它促進(jìn)腫瘤發(fā)生與發(fā)展的確切分子機(jī)制尚未完全闡明，其多個下游靶基因之間復(fù)雜的相互作用和協(xié)調(diào)的關(guān)系尚待進(jìn)一步深入研究。相信隨著研究的深入，miR-21有望成為抗宮頸癌治療新的分子靶點(diǎn)。

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Research progress on the relationship between miR-21 and cervical cancer.

LIU Jing,WANG Yan-lin,HUANG Li-ming.Hubei Key Laboratory of Tumor Microenvironment and Immunotherapy,Medical College of Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,CHINA

Persistent infection of high risk HPV(human papilloma virus)is a major cause of cervical cancer. However,growing evidence indicate that HPV infection alone is not enough to cause the malignant transformation of cervical cells.Change of the expression levels in other genes is also involved in the occurrence and development of cervical cancer.Recent studies found that many miRNAs were involved in the pathological process of cervical cancer. Among these miRNAs,the high-expressed miR-21 in cervical cancer plays the role of oncogene by inhibiting the expression of multiple tumor suppressor genes such as PTEN,PDCD4,TPM1,CCL20 and LATS1.The article here makes a brief review on the research progress on the relationship between miR-21 and cervical cancer.

Cervical carcinoma;miR-21;Human papilloma virus

R737.33

A

1003—6350（2015）19—2885—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.19.1049

2015-04-10)

國家自然科學(xué)基金（編號：81374024）

劉 靜。E-mail：249132949@qq.com