微RNA(miRNA)是由大约22个核苷酸组成的一类非编码的RNA,为基因功能的内在抑制物。人类最早发现的miRNA是lin-7和lin-4,都是在秀丽隐杆线虫的胚中发现的[1]。此后,也在蠕虫、蝇类以及人类和植物中发现了数以千计的miRNA。miRNA本质上控制正常细胞的生理功能,包括细胞周期、细胞凋亡以及细胞发育与分化等。因此miRNA表达异常与人类的疾病有关,其在乳腺癌中的作用机制日益得到人们的关注。乳腺癌现阶段已成为全球女性最常见的恶性肿瘤之一。亚洲乳腺癌发病率的年龄阶段不同于西方国家,大多数亚洲国家乳腺癌的发病高峰年龄段在45～50岁。而在西方国家发病主要是年龄更大者[2]。根据近些年的调查显示,我国乳腺癌发病率明显增加,尤其是沿海城市,有些地区乳腺癌已经居于女性恶性肿瘤首位。因此,急需要寻找出一种能检测和治疗乳腺癌的方法。研究表明[3],在有关影响乳腺癌的发生、发展等生物学活性中,miRNA的作用机制逐渐被发现并被引起重视。

1、miRNA与乳腺癌

1.1miRNA在肿瘤中的生物学

在肿瘤生物学中,经常存在着成熟的miRNA表达异常,表达分为上调和下调[4]。表达为下调的miRNA对目标基因抑制率降低。如果目标基因是癌基因,癌症发展;如果目标基因为肿瘤抑制基因,癌症停止发展。表达为上调的miRNA对目标基因的抑制增强。如果目标基因是癌基因,癌症停止发展;如果目标基因是肿瘤抑制基因,癌症发展。很多miRNA在广泛的组织和肿瘤中起相同的作用[5],而其他的可能起组织特异的、肿瘤特异的以及肿瘤发展阶段特异的作用。

1.2乳腺癌的早期诊断

乳腺癌细胞具有转移性,所以治疗乳腺癌就要从前期入手,因此早期发现和预防乳腺癌是治疗乳腺癌的关键。所以利用miRNA能对乳腺癌进行初步筛查,能够有效对乳腺癌进行预防和防止乳腺癌的恶性转移[6]。庾晓康等[7]研究表明在乳腺癌细胞系中miRNA-183-5p和miRNA-182-5p表达失调会显著影响乳腺癌细胞的增殖能力与凋亡速率。乳腺癌组织和乳腺癌病人的血清中的miRNA-21-5p表达量都呈现上调趋势,并且在测试样本中AUC可达到0.6070,所以可以作为理想的非入侵乳腺癌诊断的标志物。不仅如此,miRNA-21-5p在肺癌、食管癌以及胃癌中表达量也是显著上调。因此研究者猜想miRNA-21-5p或许可以作为多种癌症诊断的广谱标志物。研究发现[8],发生脑转移的乳腺癌病人与未发生脑转移的乳腺癌病人相比,合并脑转移的病人外泌体中分离出的miRNA-210显著上调,同时miRNA-19a与miRNA-29c显著下调。这表明乳腺癌外泌体来源的miRNA可作为癌症转移的普遍指标。Shaker等[9]利用PCR技术测定miRNA-29b-2、miRNA-155、miRNA-197和miRNA-205在乳腺癌细胞中表达水平。结果显示上述miRNA在乳腺癌患者中表达水平大幅增加,所以这些miRNA可以作为乳腺癌的筛查。Salim等[10]使用一个基于miRNA的生物标志物和一个互补的分子信号探针,设计了一种便携式、低成本的微电流平台,并在平台上安装了荧光阅读器。以51份血样为研究对象,其中21份为乳腺癌阳性血样,其余为健康血样。结果,miRNA-21在乳腺癌患者血清中过表达4倍,因此被选择作为生物标志物。这项工作包括设计一个实验来证明miRNA过表达的概念,然后使用荧光阅读器连接的微流体平台检测miRNA-21,并使用定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)验证结果。

2、促进乳腺癌细胞增殖的miRNA

2.1miRNA-373

miRNA-373作为人类胚胎干细胞中的一种特殊的miRNA,存在于人类染色体上19q13.42上,属于miRNA-371-372-373的基因簇,通过转录可形成pri-miRNA-371-373,进一步加工形成3种miRNA前体,最后形成4个成熟miRNA:miRNA-371、miRNA-372、miRNA-373和miRNA-373-5p。目前miRNA-373已经被证实参与细胞增殖调控和细胞凋亡等方面。陈梦婷等[11]应用特异性茎环荧光定量PCR检测miRNA-373在乳腺癌组织、纤维腺瘤组织以及癌旁组织中的表达情况。结果发现,miRNA-373在乳腺癌组织中的表达水平明显高于癌旁乳腺组织的表达水平,并且肿块越大miRNA-373表达量越多,呈现出正相关性(r=0.469,P=0.037<0.05)。同时Wang等[12]通过对乳腺癌细胞株MCF-7以及乳腺癌组织的研究也证明,miRNA-373可以促进乳腺癌细胞的侵袭性,并说明高表达的miRNA-373可能与促癌基因作用相似。Chen等[13]调查有淋巴结转移的乳腺浸润性导管癌患者、无淋巴结转移的乳腺浸润性导管癌患者以及健康女性志愿者,分别为35、25以及10例,通过荧光定量PCR技术测定术前患者血浆中的miRNA-373的表达水平。结果发现存在淋巴结转移的患者miRNA-373表达水平较无淋巴结转移的患者以及健康的志愿者明显增加。表明有淋巴结转移的乳腺癌患者中miRNA-373可通过调控其靶基因参与某信号通道而促进肿瘤细胞对淋巴结的侵袭性和转移。

2.2miRNA-21

作为人类在哺乳动物中最先发现的miRNA之一,miRNA-21位于17q23.2染色体上,负责调节细胞的分化、侵袭、增殖以及凋亡。郑鹏超等[14]经过研究发现,在正常人的血清与乳腺癌患者的血清中,miRNA-21的表达存在差异。之后Kuang等[15]发现miRNA-21的靶基因位于第10号染色体缺失的同源性磷酸酶B张力蛋白基因PTEN。在乳腺癌中,miRNA-21可以作用于PTEN上的3′UTR,从而直接抑制PTEN基因,进而增强了肿瘤的增殖与侵袭能力。Frankel等[16]研究发现在MCF-7细胞中PDCD4为miRNA-21的重要靶点,因此,miRNA-21可以抑制PDCD4的表达,进而促进肿瘤的发生。也有研究发现乳腺癌中的原肌球蛋白3和乳腺丝氨酸蛋白酶抑制物也是miRNA-21的靶基因。所以miRNA-21也有可能是作用多重靶基因起作用的。

3、抑制乳腺癌细胞增殖的miRNA

3.1miRNA-191

研究发现[17],在甲状腺、前列腺中miRNA-191表达呈现下调,但是在胃和肝中却表达上调。在乳腺癌中miRNA-191的表达水平为高表达,且在ER(+)的乳腺癌细胞株MCF-7中的表达量高于ER(-)乳腺癌细胞株MDA-MB-231。因此,孙国栋等[18]将miRNA-191成功导入MCF-7细胞中,通过抑制miRNA-191的表达进而观察乳腺癌与miRNA-191的关系。部分结果显示导入miRNA-191的MCF-7细胞的增殖能力受到明显的抑制,进一步研究发现是将MCF-7细胞阻断在细胞的G0/G1期,所以推断miRNA-191大概是通过阻断细胞G0/G1期来抑制细胞的增殖。因此可以通过检测miRNA-191表达量来诊断乳腺癌。

3.2miRNA-506

从首次发现miRNA-506到现在的研究证明,miRNA-506在胰腺癌和肝癌等肿瘤中表达降低,miRNA-506与乳腺癌患者预后有很大相关性[19]。进一步发现miRNA-506表达可以对靶基因进行翻译抑制。miRNA-506高表达可下调SNA12、Vimentin和CD151等靶基因,进而抑制乳腺癌细胞的黏附与转移。Sun等[20]发现miRNA-506可以显著抑制癌细胞的增殖与侵袭能力,可以抑制IQGAPI的表达进而抑制ERK信号通道的活化从而抑制肿瘤增殖。不仅如此,Hua等[21]也证明miRNA-506在乳腺癌中呈现低表达状态,可与YAP上的3′UTR结合,进而抑制细胞的转移、增殖与侵袭作用。

3.3miRNA-29

人类miRNA-29家族包括miRNA-29a、miRNA-29b以及miRNA-29c。研究表明miRNA-29家族在多种癌症中异常表达。Duhachek-Muggy等[22]研究发现ADAM12可以对转录体进行选择性地剪接,形成的转录体分别转录ADAM12的几个亚型。经miRNA-29b和miRNA-29c转染后的SUM159PT、BT549、SUM1315MO2及HS578T细胞中,ADAM12-L蛋白显著下调,说明在浸润性乳腺癌中ADAM12-L与miRNA-29呈现负相关。GATA3是一种转录因子。Hu等[23]在有乳腺癌的小鼠模型中发现,GATA3的丢失与乳腺癌细胞的发展、转移等相一致。后来进一步研究发现,即使一些细胞丢失了miRNA-29,只要GATA3表达也会增加乳腺癌细胞转移的风险和促进间质细胞的表达。冯旭[24]等发现NMI是一种细胞因子诱导蛋白,可以介导辅助激活蛋白CBP/p300与STAT1或STAT5的结合。Rostas等[25]将miRNA-29a或miRNA-29b瞬间转染MCF7细胞株,发现miRNA-29a或miRNA-29b都能一定程度上降低NMI的水平,miRNA-29a或miRNA-29b失活后NMI可恢复表达。在MDA-MB-231细胞如果沉默miRNA-29a和miRNA-29b,则NMI的表达水平会得到提高。这些研究表明NMI是miRNA-29a和miRNA-29b在这些细胞中的靶点。

4、其他

除了上诉的一些miRNA,还有一些miRNA是在乳腺癌干细胞(BCSCs)起到下调的作用。比如Let-7家族与LIN28/LIN28B相互作用,靶向H-RAS和HMGA2[26,27,28];miRNA-200家族靶向ZEB1、BMI1、SUZ12、PR、STAT5a[29];miRNA-30家族靶向Ubc9、ITGB3、AVEN等增殖、凋亡相关蛋白[30];miRNA-34家族[31,32]与P53、NOTCH1、Notch4、SIRT1相互作用,进而调节EMT;miRNA-7调节KLF4、SETDB1和STAT3,进而调节EMT[33];miRNA-100调节Plk1[34]。证明这些miRNA下调都能影响乳腺癌干细胞,进而影响癌细胞的侵袭和转移。还有一些miRNA上调影响BCSCs特征,如miRNA-1420、miRNA-181和miRNA-125a分别靶向APC、ATM、LIFR[35,36,37],miRNA-495靶向E-cadherin和REDD1[38],miRNA-221靶向ATXN1、DNMT3b[39]等,都能间接或直接地影响癌细胞的增殖和转移能力。

miRNA被发现以来,一直受到广泛关注。miRNA在乳腺癌中表达以及抑制和增殖乳腺癌细胞一直是研究的热点。从相关miRNA的发现,到miRNA对应靶基因的确定,最后到对乳腺癌的预防、诊断以及治疗都有了广阔前景[40]。但是,miRNA是否存在组织特异性,是否改变miRNA的表达就能改变乳腺癌细胞的病理变化,以及miRNA之间是否存在协同或拮抗作用有待进一步考证。只有深入了解miRNA与乳腺癌之间的作用机制,才能在此基础上开发治疗药物,进而有效地杀死肿瘤细胞。相信miRNA在乳腺癌的诊断与治疗中将会有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]惠娜.乳腺癌中p53相关miRNA的研究[D].长沙:湖南师范大学,2016.

[2]章颖,柳光宇.年轻女性早期乳腺癌诊治进展[J].天津医药,2016,44(4):408-412.

[3]任晓丽,常宏建,赵冰冰,等.microRNA在乳腺肿瘤诊断中的研究进展[J].动物医学进展,2018,39(4):76-82.

[4]汪进城,张配,许培权.乳腺癌相关MicroRNAs研究进展[J].现代肿瘤医学,2017,25(15):2502-2505.

[5]谢忠伟,李普民,王进.乳腺癌细胞中microRNA作用机制的系统生物学分析[J].中国卫生标准管理,2018,9(14):135-137.

[6]赵芳,王静,余建军,等.microRNA表达与乳腺癌患者临床特征的关系[J].中国肿瘤,2016,25(12):1013-1017.

[7]晓康.基于大数据的乳腺癌早期诊断microRNA标志物筛查与验证[D].广州:华南理工大学,2018.

[8]李小燕,贺靖,邹强.乳腺癌外泌体及相关miRNA的研究进展[J].外科理论与实践,2018,23(6):564-568.

[11]陈梦婷.miRNA-373在乳腺癌中的表达及其临床意义[D].遵义:遵义医学院,2016.

[14]郑鹏超,李磊.miRNA21抑制物对食管癌细胞凋亡的影响[J].川北医学院学报,2017,32(1):78-81.

[17]郭鹏辉,杜艳蕾,聂玉强.miRNA-191在胃癌组织中的表达[J].广东医学,2012,33(11):1560-1562.

[18]孙国栋.miR-191在人乳腺癌中的表达及其对乳腺癌细胞增殖、侵袭的影响[D].广州:广东药学院,2015.

[19]李明娥,陈递林,黄妙瑜,等.miRNA-506对上皮性卵巢癌细胞增殖及侵袭迁移能力的影响[J].山西医科大学学报,2018,49(4):357-360.

[24]冯旭.NMI下调hTERT抑制乳腺癌细胞干性特点[D].大连:大连医科大学,2017.

[27]李巍,信欣,李旭.肿瘤转移与microRNA的研究新进展[J].国际检验医学杂志,2016,37(21):3034-3036.

[28]崔美子.miRNA-1及相关基因调控乳腺癌生物学行为的机制[D].长春:吉林大学,2016.

[30]瞿海江,薛向阳,魏志平,等.血浆microRNA-30a在乳腺癌诊断中的临床意义[J].中国卫生检验杂志,2016,26(21):3128-3130.

[33]田丹,陶弋婧,赵娟娟,等.过表达miRNA-7对乳腺癌4T1细胞体外生长的影响[J].贵州医药,2017,41(12):1235-1238.

[36]韩宝娟,庞慧.miRNA-181家族与恶性肿瘤关系的研究进展[J].现代肿瘤医学,2018,26(3):459-462.

[37]隗程,林峰.微小RNA-125a-5p转染对乳腺癌细胞MCF-7增殖的影响[J].襄阳职业技术学院学报,2017,16(6):82-84.

[38]米蕴喆.MicroRNAlet-7a通过靶向MAGE-A1抑制乳腺癌增殖､迁移和侵袭的研究[D].石家庄:河北医科大学,2018.

[40]简哲,盛钰琦,姜勇.miRNA､mRNA在乳腺癌中的作用[J].智慧健康,2016,2(3):44-47.

陈永虎,张钰琦,张怡之,张雨君,张道涵,韩丽琴.微RNA在乳腺癌细胞中的表达及对细胞增殖的作用[J].吉林医药学院学报,2020,41(05):368-371.

基金:吉林省大学生创新创业训练项.