RNA與腫瘤學基本研討范文

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作者：曹飛蔡建明單位：第二軍醫大學放射醫學研究室

mirnas可以調節細胞凋亡

腫瘤細胞可以打破促凋亡和抗凋亡之間的平衡，從而使細胞可以在不利的環境下生存下來。最近研究表明，miRNAs在腫瘤的發生中也是一種關鍵的調節因子，在腫瘤形成過程中，腫瘤細胞可以利用miRNAs來調節細胞的凋亡。某些miRNAs可以抑制抗凋亡基因從而促進腫瘤細胞的凋亡。如miR-15和miR-16，它們可以靶向作用并抑制Bcl-2，通過線粒體途徑來促進細胞凋亡，從而抑制腫瘤的發生。miR-29則可以通過調節Mcl-1的表達，從而誘導細胞凋亡。Bo等應用Real-timePCR檢測，發現在膀胱癌組織中miR-203的表達降低；應用熒光素酶分析、流式細胞儀和免疫印跡分析，結果顯示miR-203直接作用于bcl-w，在體內及體外實驗中均降低bcl-w的表達。過表達的miR-203可以促進人膀胱癌細胞的凋亡以及抑制細胞增殖，而miR-203下降則可以促進細胞生長。另外一些miRNAs則可以上調抗凋亡基因，從而減少腫瘤細胞的凋亡。最近研究中，miR-21被認為是細胞凋亡的一個調節因子，它在人類乳腺癌、結腸癌、肺癌、胰腺癌、前列腺癌以及胃癌當中的表達均上調。在MIAPaCa-2胰腺癌細胞中，Dong等發現miR-21可以通過連接到Bcl-2mRNA的3''''UTRs上，來上調Bcl-2的表達，從而降低Bax表達，減少細胞凋亡、降低caspase-3的活性，增強細胞增殖能力。抑制胰腺導管腺癌PDAC細胞中miR-21，可以增加腫瘤抑制基因PDCD4（程序性死亡因子4）表達，從而降低細胞增殖以及增加細胞死亡。同時，miR-21有可能作為胰腺癌的進展預測和治療作用的靶點。抑制乳腺腫瘤細胞中miR-21的表達可以增加細胞凋亡以及下調抗凋亡蛋白Bcl-2，從而抑制腫瘤細胞的生長。在肝癌中，miR-21的上調可以減少細胞死亡、促進血管生成和侵襲。研究顯示miR-21的過表達可以使得腫瘤細胞更容易生存，這也有可能是腫瘤細胞逃避凋亡的一個重要機制。在正常腦組織中，miR-10b不表達，而在神經膠質瘤中顯著上調。Gabriely等將miR-10b抑制后，可以增強Bcl2L11/Bim、TFAP2C/AP-2gamma、CDKN1A/P21、CDKN2A/p16的表達，從而通過細胞周期阻滯和細胞凋亡來減少膠質瘤細胞的生長。

在小鼠模型中，抑制miR-10b則可以顯著減少腫瘤的生長。今后miR-10b可能會作為治療腦膠質瘤新的靶點。Li等發現在宮頸鱗狀細胞癌細胞中，將miR-886-5p過表達后，可下調促凋亡蛋白Bax的表達，從而減少細胞凋亡和促進細胞增殖。而將miR-886-5p敲除后，則可增加Bax蛋白和宮頸癌細胞的凋亡。在膀胱癌細胞株和頭頸部鱗狀細胞癌細胞系HSC3、SAS中，轉染miR-133a可以抑制GSTP1（谷胱甘肽S-轉移酶P1）mRNA和蛋白的表達，熒光素酶實驗顯示miR-133a直接調節GSTP1。而沉默GSTP1則可以顯著降低細胞增殖，并且細胞凋亡率與si-GSTP1轉染正相關。

miRNAs可以調節血管生成

血管的生成是腫瘤細胞生存的關鍵因素之一。為了生長，腫瘤需要激活靜態內皮細胞，形成有功能的血管網絡，這一過程也被稱為“血管生成”。然而，促進病理性血管生成的分子機制尚未完全清楚。在血管生成中，一些特殊的miRNAs可以影響內皮細胞的功能以及血管生成，其中一部分miRNAs可以阻止血管生成，而另一部分miRNAs則可以促進血管生成。miR-221和miR-222，可以通過作用于干細胞因子受體c-Kit以及間接調控一氧化氮合酶的表達，從而抑制內皮細胞增殖、遷移和血管生成。對膀胱癌原位病變的miRNAs分析顯示，當miR-18a、miR-19a過表達及miR-107下調時，促進了血管生成。miR-132在腫瘤血管內皮細胞里高表達，它可以靶向作用于p120RasGAP，從而起到促進血管生長的作用。let7-f可以通過調節血小板反應蛋白-1從而促進血管生成，而miR-130a則可以反向調節抗血管生成因子GAX和HOXA5，促進血管生成。

Liu等應用雞胚絨毛尿囊膜方法來分析腫瘤血管生成，發現miR-21作用于PTEN，導致激活AKT和ERK1/2信號通路，增強HIF-1α和VEGF的表達，從而誘導腫瘤血管生成。Fang等發現，當過表達miR-93的U87細胞與內皮細胞共培養時，它們支持內皮細胞的擴散、生長、遷移和血管形成。體內實驗顯示增加miR-93表達可以誘導血管生成，使血管高密度延伸到腫瘤組織中，從而促進細胞生長、加快腫瘤成長。通過功能獲得性/缺失性研究，顯示miR-93通過作用于整合素-β8來促進腫瘤生長和血管生成，抑制miR-93可能會成為抑制血管生成和腫瘤生長的辦法。

miRNAs可以調節腫瘤的免疫反應

目前研究顯示，腫瘤細胞在經歷了各種變化后，獲得了主動下調抗腫瘤免疫反應和逃避免疫監視的能力。然而，對于腫瘤細胞逃避免疫系統攻擊的復雜機制，人們卻了解甚微。在免疫系統中，某些miRNAs的表達具有階段特異性，這表明了它們可能參與免疫調節。最近的研究顯示，miRNAs不僅可以調節適應性免疫反應，而且在腫瘤的免疫調節中也起重要的作用。為了探索miRNAs在人類的CD8+T細胞分化中的潛在作用，Salaun等進行了CD8+T細胞分化過程中miRNA表達譜的檢測。發現與幼稚細胞相比，當分化為效應細胞時細胞中miR-21和miR-155上調，而miR-17–92簇的表達則降低。哺乳動物免疫系統里，miR-155在具體分化進程的控制中起重要作用，特別是調節T輔助細胞的分化。miR-155可以調節某些具有正常免疫功能的基因，如IL-4、CCL5等。在人類的各種B細胞淋巴瘤中，miR-155也已被證明是高表達的。

在腫瘤的發生中，許多病毒編碼的miRNA也參與了宿主和病毒的相互作用。有報道表明，SV40編碼兩個病毒miRNA，針對于該病毒T抗原并導致其被切割，從而導致正常猿猴的腎臟感染，以及嚙齒動物的腫瘤發生。

miRNAs可以調節腫瘤的侵襲和轉移

腫瘤的侵襲和轉移是導致腫瘤發病率和死亡率最常見的原因，其包含了一系列復雜的過程。所有的過程由多重因素調節，并且必須使得轉移性腫瘤能夠在新的微環境下生長。現有的證據顯示，miRNAs協調了一些復雜的基因表達程序，并在腫瘤的侵襲和轉移中起重要的作用。Chen等通過對食道鱗狀細胞癌的全面miRNA表達譜檢測發現，miR-92a在腫瘤組織中高表達。在全部觀察的107例食道鱗狀細胞癌病人中，miR-92a上調和淋巴結轉移狀態顯著相關。另外，miR-92a的上調和食道鱗狀細胞癌病人預后差也有關聯，并且可能作為一個獨立的預后相關因素。體外實驗顯示miR-92a調節食道鱗狀細胞癌細胞的侵襲和轉移，而不調節細胞的凋亡和增殖。進一步實驗發現，miR-92a通過抑制CDH1表達，從而促進食道鱗狀細胞癌細胞的遷移和侵襲。在小鼠黑色素瘤細胞中，轉染了let-7b的B16-F10細胞的入侵及遷移的能力顯著減小，并且減少了肺轉移的幾率。Chang等發現，在結腸癌和胃癌中，miR-203的表達和腫瘤大小、肉眼可視的類型及PTstage有關，顯示miR-203與結腸癌、胃癌的擴散和侵襲相關。異位表達miR-137可以降低cdc42mRNA和蛋白表達水平，誘導細胞G1期阻滯、抑制細胞增殖，并且阻止結腸癌細胞侵襲。

miR-10b在轉移性乳腺癌細胞中高表達，它能夠抑制HOXD10蛋白的合成，增加促轉移蛋白RhoC的表達，從而調節腫瘤的侵襲和轉移。另外，miR-21已被證明可以通過抑制PTEN、PDCD4、TPM1和Maspin的表達，來促進腫瘤形成和腫瘤轉移。而miR-373和miR-520c也可以通過下調轉移抑制因子CD44的途徑，參與腫瘤侵襲和轉移的調節。表皮生長因子受體（EGFR）及人表皮生長因子受體-2（HER2）的異常表達是很多人類腫瘤的特征，并且和疾病發展、治療耐受力、預后較差有關。Giles等發現在膠質細胞瘤和前列腺癌細胞系中，miR-7和miR-331-3p直接調節EGFR和HER2的表達，從而減少Akt活性，調節腫瘤細胞擴散、侵襲、血管生成及凋亡耐受。在MCF-7和MDA-MB-231乳腺癌細胞中，用Real-timePCR和免疫印跡法檢測miR-17-5p和HBP1的表達水平，結果顯示，在高侵襲度性的MDA-MB-231乳腺癌細胞中miR-17-5p高表達，而在低侵襲度性的MCF-7乳腺癌細胞中miR-17-5p并不高表達。在MCF-7乳腺癌細胞中miR-17-5p過表達后可以作用于HBP1/beta-catenin通路，使MCF-7細胞具有侵襲和遷移的能力。在體外實驗中，下調內源性miR-17-5p可以抑制MDA-MB-231細胞侵襲和遷移。從而表明miR-17-5p通過抑制HBP1和Wnt/beta-catenin的后續激活，在乳腺癌細胞的侵襲和遷移中起到了重要作用。

上皮細胞間質轉化被認為是在腫瘤侵襲和轉移的關鍵步驟之一，而許多miRNAs也參與這個過程。一些轉錄因子，如Slug、Snail、Twist以及ZEB1，被認為在腫瘤轉移中起決定性作用。在正常情況下，miR-200可以抑制ZEB1和ZEB2的表達；而當轉錄因子ZEB1和ZEB2被外界信號如TGF-激活后，則可以反過來抑制miR-200，從而促進上皮細胞間質轉化、入侵以及可能會發生腫瘤轉移。還有文章顯示，miR-205也可以通過作用于ZEB1和ZEB2來調節上皮細胞間質轉化。這些發現開辟了了解miRNAs在腫瘤侵襲和轉移中作用的新途徑。

miRNAs調節輻射誘導致癌作用

miRNAs在輻射誘導致癌過程中，也起到重要作用。Liu等發現，在輻射誘導胸腺淋巴瘤的BALB/c小鼠中，抑癌基因Big-h3表達下調以及miR-21的表達上調，而進一步研究顯示，miR-21可以直接作用于抑癌基因Big-h3，從而參與輻射誘導的致癌作用。Liu等還發現，敲除TLR4基因的小鼠中，IL-6和miR-21表達下調，從而引起輻射誘導胸腺淋巴瘤的發生率降低。

miRNAs在腫瘤診治中的作用

1miRNAs與腫瘤診斷及預后

miRNAs相對穩定并耐核糖核酸酶降解，還可從石蠟包埋的組織中分離出來。人血清中miRNAs的水平穩定一致，表明血清miRNAs可以作為對各種腫瘤檢測的潛在生物標志物。miRNAs表達的結構可以反映腫瘤的起源、階段等。Abraham等發現在遺傳性甲狀腺髓樣癌和散發性甲狀腺髓樣癌中miR-183和miR-375過表達，并且miR-183和miR-375的過表達與外側淋巴結轉移、后遺癥、遠處轉移以及死亡率相關。而下調TT細胞株中miR-183的表達則可以引起活細胞計數顯著下降以及上調自噬相關蛋白LC3B。miRNAs將成為預測甲狀腺髓樣癌的重要的生物標志物以及治療位點。

在非小細胞型肺癌中，miR-126的是一個強大并且獨立的負面預后因素，高表達miR-126的肺癌患者5年生存率顯著降低。在鱗狀細胞型肺癌組織中，miRNAs的表達模式有系統的改變，其中miR-21的高表達與生存時間縮短相關，表明miR-21可能會成為鱗狀細胞型肺癌的診斷和預后的分子標記。Hu等應用Northern印跡法以及原位雜交分析了10種miRNA在10種細胞系和158個組織樣本中的表達情況，發現miR-126的表達與腫瘤細胞的去分化和淋巴結轉移相關，miR-16-2與淋巴結轉移相關，而miR-195p則提示食道腺癌患者處于較高的病理病階段，另外miR-30e和miR-16-2則可以作為食道腺癌患者預后的生物標志物。因此，與惡性表型強烈關聯的miRNAs可以用做腫瘤標志物，與未來轉移復發相關的miRNAs可以用來作為腫瘤預后標志物，對于人類惡性腫瘤miRNAs的分析研究將對腫瘤診斷和預后起到重要的作用。

2miRNAs與腫瘤的治療

目前研究結果發現，miRNAs可以調節腫瘤細胞對電離輻射的敏感性。在H1299細胞中過表達miR-9或者let-7g都可以下調NFkappaB1，并且降低線照射后細胞生存率。Josson等發現，過表達miR-521可以抑制DNA修復蛋白表達，顯著增強前列腺癌細胞對放療的敏感性；而抑制miR-521則使前列腺癌細胞對放療敏感性減弱。在A549肺癌細胞中，轉染pre-let7a，可以減少K-Ras表達，并使A549細胞輻射敏感性上升。

Tsang等研究發現，在人肝癌細胞HepG2細胞中，增加P-糖蛋白可以上調miR-16，抑制miR-16的靶基因Bcl-2的表達，從而增加輻射誘導的細胞凋亡。在髓母細胞瘤中，miR-34a可以通過調節MAGE-A和p53，從而使腫瘤組織對輻射敏感。對于前列腺癌細胞研究發現，持續高水平表達的miR-106b可以使輻射誘導的細胞周期阻滯和細胞生長的抑制點失效，從而使得前列腺癌細胞的耐輻射性增強。在前列腺癌細胞中，miR-106b可以抑制輻射誘導的p21激活，從而取消輻射誘導的細胞周期阻滯和細胞生長抑制。Hamano等發現，miR-200c可以通過Akt途徑來增加食道癌化療的抵抗力。miR-21可以誘導Bcl-2上調，從而影響胰腺癌細胞的凋亡、藥物抗性、細胞增殖。

在腫瘤治療中，我們可以使用miRNAmimics或抑制劑來過表達或者抑制miRNAs。使用修飾的反義核苷酸，可以人工調節miRNAs的表達，從而控制腫瘤細胞的生長。相反，誘導或過表達腫瘤抑制miRNAs，則可以用來治療具體類型的腫瘤。就目前而言，有關miRNAs的研究還面臨著許多問題，miRNAs具體的調控因素以及不同種類、不同階段的腫瘤中miRNAs的表達等還需要進一步深入研究。相信隨著對miRNAs在腫瘤中作用研究的深入，miRNAs在不久的將來一定會作為一種新的腫瘤治療工具，為腫瘤的診治開辟新的途徑。