microRNA在舌鳞状细胞癌中的研究进展

2019-6-5 16:06  来源:现代肿瘤医学
作者:王健 李军 郭超 阅读量:2152

    舌鳞状细胞癌(tongue squamous cell carcinoma,TSCC)是口腔颌面部常见的恶性肿瘤之一,约占口腔恶性肿瘤的50%~60%,全身恶性肿瘤的0.8%~2%。其恶性程度较高,侵袭性强,极易发生淋巴结转移。世界上每年新增约10990名舌鳞状细胞癌患者,其病因及发病机制较为复杂,临床上舌鳞状细胞癌的治疗仍然是手术治疗,辅助阳性切缘和静脉、淋巴或神经浸润的检测,术后放化疗。尽管医疗水平已经取得很大进步,但由于较高的复发和淋巴结转移,术后5年的生存率没有提高,严重威胁人类健康。研究发现microRNA参与各种调节,包括细胞增殖和凋亡。现就关于microRNA的特点、作用机制与肿瘤的关系及其与舌鳞状细胞癌的发生、发展作用予以综述。

    1.microRNA的特点与作用机制

    microRNA长约17~22个核苷酸,是一类内源性非编码微小RNA家族(miRNAs),可以调控基因表达,在人类发育和疾病中发挥重要作用。通过与mRNA的3'非翻译区(3'UTR)中的互补位点碱基配对,增加mRNA衰减或抑制翻译来调节靶基因。研究发现在宿主细胞基因的内含子区域内microRNA显著表达,其可能与宿主基因共同拥有启动因子和转录调控元件,内含子在宿主基因mRNA产生后遭到剪切,由RNA聚合酶II转录,形成具有II类基因转录物的独特性质的帽结构和聚A尾的初级miRNA转录物(pri-microRNA);另外一些miRNA可能位于基因的间隔区域或者注释基因的反义方向链上,具有独立的启动因子,起始转录生成pri-microRNA,然后在核内由Drosha加工成60~70个核苷酸的发夹状RNA,即前体microRNA(microRNAprecusor,pre-microRNA),在Exprotin-5复合物的帮助下被转运出胞核,在胞浆中由Dicer剪切成为成熟microRNA,随即被整合进RNA沉默复合物(RISC)中,通过碱基互补配对原则与靶基因mRNA的3'URT区域结合后,靶蛋白的mRNA遭到降解,转录被抑制,通过对细胞生物学功能的调控来影响肿瘤的发生发展。

    2.microRNA与肿瘤

    研究发现microRNA广泛参与癌症的发病机制,支持其作为显性或隐性癌症基因的功能。在肺癌中,microRNA-126和microRNA-205的表达量是上调的,且是对照组非癌组织的2倍。在急性髓细胞白血病中microRNA-191和microRNA-199a是高表达的;在肝细胞癌组织中,microRNA-29是低表达的。甲状腺癌、甲状腺乳头状癌、口腔鳞癌、喉咽癌、喉癌、口咽癌和舌癌等,涉及近200种mi-croRNA。在口咽癌、舌癌、喉癌细胞株中,31种microRNA上调表达,23种microRNA下调表达。

    研究发现microRNA-125b在胃癌组织中表达水平较癌旁对照组织高,在胃癌细胞系中过表达microRNA-125b后,细胞增殖明显增加,同时细胞凋亡受到抑制。以上研究都证实microRNA在肿瘤的形成、侵袭和转移中起重要作用,microRNA具有显著的组织特异性表达,人类肿瘤的形成、发展以及诊断、预后与其表达水平相关,microRNA在人类不同肿瘤中具有不同的表达情况,分析microRNA表达谱可以用来检测肿瘤的组织来源,对肿瘤进行分类,精准度高,可直接反应基因表达水平的高低。同时microRNA表达谱也能成为稳定可靠的生物学指标,对肿瘤进行早期诊断和预后判断。

    3.microRNA与TSCC

    3.1microRNA异常表达与TSCC早期诊断

    最新研究表明microRNA参与各种调控途径,与肿瘤的发生发展和侵袭转移相关,每个阶段都有一定特征的表达谱。在舌鳞状细胞癌细胞株(Tca8113及其高转移株)中microRNA-21高表达,通过沉默microRNA-21能够抑制TSCC细胞株的增殖、侵袭和迁移能力,细胞周期终止和诱导细胞凋亡。研究发现microRNA-29b在TSCC组织中表达量降低,提示microRNA-29b在TSCC起抑癌作用,降低TSCC细胞的增殖速度、停滞细胞周期、促进细胞凋亡以及限制细胞侵袭和迁徙能力。陈井鑫研究发现在TSCC组织中microRNA-149的表达低于癌旁正常组织。

    Cao等在TSCC中关于microRNA-26b表达的研究发现,microRNA-26b在TSCC组织中较癌旁组织表达量降低,进一步研究表明患者的临床病理分期、局部淋巴结转移和生存率及预后状况与microRNA-26b表达相关。实验表明,microRNA-195、microRNA-34a、microRNA-26a、microRNA-375、microRNA-29b在TSCC组织中较癌旁正常组织下调表达。周媛等研究发现在TSCC组织及细胞中microRNA-362-5p表达较正常组织及细胞显著上调(P<0.001)。以上研究表明microRNA在TSCC中的异常表达,提示其有可能作为TSCC早期诊断的生物学标志。

    3.2microRNA与TSCC细胞的增殖与凋亡

    细胞增殖和分化及凋亡异常会导致肿瘤的发生,其中细胞的增殖能力是评价细胞活性的重要指标,细胞增殖一般分为:DNA合成前期(G0/G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2/M期),S期肿瘤细胞越少,提示细胞增殖能力越低。而在一定病理生理条件下,细胞通过激活或启动自身内特殊基因程序而发生的有序性死亡称为凋亡。研究发现TSCC组织中,microRNA-195、microRNA-34a、microRNA-26a、microRNA-29b及microRNA-375表达显著下调。过表达TSCC细胞系中的microRNA-195、microRNA-34a、microRNA-26a、microRNA-29b及microRNA-375,与对照组相比,细胞的增殖速度分别在48h和72h后减慢,且48h后大部分细胞停滞于DNA合成前期,表明这些高表达的microRNA干扰了TSCC细胞的有丝分裂过程,具有抑制肿瘤细胞增殖的作用。

    细胞经过转染microRNA48h后,与对照组相比,TSCC细胞凋亡数目较高,表明microRNA可能通过调控细胞生物学功能,使细胞凋亡发生,从而扮演抑癌基因角色。通过转染microRNA-149模拟物于Tca8113及CAL-27细胞系,实验组细胞的增殖能力明显低于阴性对照组(P<0.05),且细胞凋亡率明显高于阴性对照组(P<0.05),细胞周期检测实验组处于DNA合成前期的比例明显高于阴性对照组(P<0.05),而在DNA合成期的比例则明显低于对照组(P<0.05),表明microRNA-149在TSCC中起抑癌基因作用。

    通过转染antagomicroRNA-362-5p和microRNA-362-5p模拟物于TSCC细胞系SCC-9和UMI中,相对于各自对照组细胞的增殖能力分别为显著抑制和增强。

    3.3microRNA与TSCC细胞的侵袭和迁徙

    TSCC的淋巴转移导致局部复发严重影响预后,主要原因是由于肿瘤细胞的侵袭和迁徙功能紊乱,其过程比较复杂。microRNA通过调控相关分子基因的表达来影响肿瘤的。细胞的外基质可以被基质金属蛋白酶水解,通过基底膜后细胞才能发挥侵袭迁徙作用。基质金属蛋白酶-9的剪切体编码区和基质金属蛋白酶-14的3'非翻译区中的位点分别与microRNA-34a结合,使microRNA的稳定性受到影响,来达到抑制TSCC的侵袭和迁移的目的。

    研究发现通过转染microRNA-149模拟物于Tca8113及CAL-27细胞系后,实验组细胞的增殖能力及侵袭能力均明显低于阴性对照组(P<0.05)。在TSCC细胞系中过表达microRNA-34a、microRNA-29b,用Transwell迁移实验检测发现穿通膜的TSCC细胞数量显著减少(P<0.05),过表达的microRNA-34a、microRNA-29b,可以使TSCC细胞的迁移和侵袭受到抑制。

    3.4microRNA与TSCC预后

    研究发现microRNA-195,microRNA-375和MEG3的表达水平与预后相关(P<0.05),对microRNA-195和microRNA-375表达与TSCC患者术后总生存期的相关性分析,将microRNA-195和microRNA-375表达中的平均倍数变化作为分界点,将患者分成高表达组和低表达组,发现具有高表达的患者生存期长于低表达者(P<0.05),多变量Cox回归模型分析显示,microRNA-195(P=0.025,RR=0.322)和microRNA-375(P=0.044,RR=0.449)可能被用作TSCC的独立预后因素。

    研究报道了TSCC中microRNA-26a和lncRNAMEG3基因表达与对照组非恶性组织中的水平相比均显著降低,在人类TSCC细胞系SCC-15和CAL27中的检测结果显示microRNA-26a靶向DNA甲基转移酶3B转录物,并且microRNA-26a下调表达后可导致MEG3的表达上调,此外,SCC-15和CAL27细胞中microRNA-26a或MEG3的过表达抑制了细胞增殖和细胞周期进程,并促进了细胞凋亡。这些发现意味着联合低表达水平的microRNA-26a和MEG3可能在TSCC发病机制中起重要的抗肿瘤作用。此外,它们代表TSCC患者潜在预后生物学标志物。以上研究表明,临床上可以通过分别检测microRNA-375和microRNA-195表达以及microRNA-26a与MEG3联合指标来进行预后判断。

    4.小结

    TSCC的发病机制较为复杂,病因至今尚未完全阐明,近年来虽然医疗技术不断发展,TSCC患者的5年生存率并没有明显改善。探讨TSCC的发病机制,寻找更为有效的治疗方法仍是临床上研究的重点。分子生物学的发展,microRNA研究的出现,从而使我们可以从基因水平研究TSCC的发生发展机制。

    随着microRNA在TSCC中的深入研究,发现越来越多的microRNA参与到了TSCC的发生发展过程中,与TSCC细胞的增殖、凋亡、侵袭和转移密切相关,根据其调节机制的特点,microRNA可以起到促癌基因作用或抑癌基因作用。在临床上我们可以将这类microRNA作为TSCC的肿瘤标志物,对TSCC进行早期诊断、病理分型以及预后判断。可以研制相应的靶标药物对其进行生物治疗。正是因为TSCC发病机制的复杂性,所以任何单一因素都不能成为其绝对治病原因,可能由多种内在及外在因素相互作用下导致细胞基因突变的结果。

    在TSCC中不同的microRNA的表达不同,具体的作用机制还未完全阐明,而且microRNA可以同时调控多个基因和通路,对单个microRNA进行靶标治疗,不能完全阻断肿瘤发生发展通路,对肿瘤基因靶向治疗的同时也会给正常基因带来损伤,因此保证靶向药物的特异性安全是目前当务之急。需进一步加深对microRNA在TSCC中的作用机制研究,为TSCC的靶标治疗提供理论依据,为TSCC的早诊断、早治疗及其治疗干预的有效性提供新的思路。

编辑: 陆美凤

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