miRNA-16与肿瘤的研究进展

王梦珍 综述，傅斌# 审校

南昌大学第一附属医院泌尿外科，南昌330006

微小 RNA-16（micro RNA-16，miRNA-16）是由22个核苷酸组成的非编码小分子RNA，定位于13q14，且大多存在于真核细胞中。据报道，miRNA-16首次在慢性粒细胞白血病（chronic myelocytic leukemia，CML）中被发现，并被认为是一种肿瘤抑制基因[1]。随后研究发现，miRNA-16与肝癌、肺癌、肾癌、乳腺癌、胶质瘤及白血病等肿瘤的发生发展及预后转归密切相关[2-6]。因此，本文就miRNA-16与肿瘤的相关研究进展作一综述。

1 miRNA-16与肺癌

肺癌是全世界范围内较常见的恶性肿瘤之一，也是肿瘤相关死亡最常见的原因。根据病理类型不同可以将肺癌分为小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），其中NSCLC较为常见，主要包括腺癌、鳞癌、大细胞癌等。Ke等[3]研究发现，miRNA-16的表达水平在NSCLC组织及NSCLC细胞系中明显下调；并且当miRNA-16过表达时，NSCLC细胞的增殖、集落形成、迁移及侵袭能力受到明显抑制；该研究还发现，上调或下调miRNA-16的表达均会导致肝癌衍生生长因子（hepatoma-derived growth factor，HDGF）水平的反向变化，因此研究认为miRNA-16的抑瘤作用可能与靶向降低HDGF的表达水平有关。Gu等[7]通过细胞实验发现，转染miRNA-16后的肺腺癌细胞更容易出现早期凋亡；双荧光素酶基因报告系统检测结果显示，miRAN-16可以与野生型原癌基因Wip1的3'-非翻译区（3'-untranslated region，3'-UTR）结合，说明miRNA-16抑制肺腺癌的作用可能与沉默原癌基因Wip1的表达有关，因此上调miRNA-16的表达有望成为治疗肺腺癌的新策略。紫杉醇作为肿瘤联合性化疗的基础药物，是国际上公认的治疗肺癌的标准疗法。虽然紫杉醇的用途广泛，但是肿瘤细胞对紫杉醇的耐药已经较为普遍，因此肺癌患者接受以紫杉醇为基础的化疗方案治疗后，较易出现复发、转移等不良事件。Chatterjee等[8]通过miRNA微阵列分析比较了紫杉醇耐药性肺癌细胞与紫杉醇敏感性肺癌细胞的miRNA表达差异，结果发现紫杉醇耐药性肺癌细胞中miRNA-17与miRNA-16的表达均明显下调；进一步研究发现，过表达miRNA-17可以通过靶向抑制beclin 1基因的表达，降低肿瘤细胞的保护性自噬，而miRNA-16的过表达则可以降低抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）的表达水平，从而促进肿瘤细胞凋亡；该研究还发现，联合过表达miRNA-16与miRNA-17的肺癌细胞株对紫杉醇化疗的敏感性也会明显提高，提示药物运载小分子miRNA用于靶向治疗紫杉醇耐药性肺癌可能会成为一种新的治疗选择。此外，Navarro等[9]通过对70例行根治性切除术的NSCLC患者进行随访分析发现，术前肿瘤组织中miRNA-16高表达患者的总生存期和无病生存期均短于miRNA-16低表达的患者，而miRNA-16表达正常患者的生存情况最好，因此，研究认为肿瘤组织中miRNA-16的表达水平可能是判断NSCLC患者预后的新指标。

2 miRNA-16与胃肠道肿瘤

胃癌和结直肠癌（colorectal cancer，CRC）属于全球范围内较常见的恶性肿瘤。近年来，胃肠道肿瘤的发病率在一些国家特别是发达国家逐年增高，严重威胁了人们的生命健康。Li等[10]研究发现，与正常胃黏膜上皮细胞相比，胃癌细胞SGC-7901中miRNA-16的表达明显下调；当过表达miRNA-16时，胃癌细胞SGC-7901中肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）的表达水平明显降低，且胃癌细胞SGC-7901的增殖与迁移能力也受到明显抑制，因此研究认为在胃癌细胞中miRNA-16可以通过抑制HGF的表达发挥抑癌作用。截至目前，化疗仍是中晚期胃癌的主要治疗手段，然而在多数情况下，胃癌患者治疗失败的主要原因是肿瘤细胞对多种药物产生耐药。Xia等[11]通过miRNA组织芯片发现，miRNA-16在耐药胃癌细胞中存在明显低表达，而当转染miRNA-16模拟物后，耐药胃癌细胞对化疗药物的敏感度明显提升；进一步研究发现，miRNA-16可以沉默Bcl-2 mRNA表达从而抑制抗凋亡蛋白的产生。也有研究证明，上述机制在结肠癌耐药细胞中同样存在[12]。

鼠类肉瘤病毒癌基因（Kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS）属于可能导致正常细胞恶性增殖的癌基因家族，也是CRC发生过程中最常被激活的信号转导通路之一。相关研究表明，CRC组织中KRAS蛋白的表达水平明显高于癌旁正常组织，miRNA-16的表达水平明显低于癌旁正常组织；而通过生信分析及荧光素酶报告基因检测发现，miRNA-16可以结合于KRAS mRNA的3'-UTR，从而下调KRAS的表达；细胞实验结果显示，miRNA-16可以通过沉默KRAS的表达抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭能力，并促进肿瘤细胞凋亡，该结论在小鼠体内的成瘤实验中也得到了进一步的证实[13]。糖尿病是全世界高发的慢性代谢性疾病，统计发现糖尿病患者并发CRC的风险增加，并且患者的预后也更差，为了探索其中的原因，Yang等[14]研究发现高血糖CRC患者体内miRNA-16的表达水平较血糖正常CRC患者降低，而且高糖环境可以增加CRC细胞的增殖与迁移能力；机制研究表明，高血糖通过降低CRC细胞内miRNA-16的表达水平，增强了血管内皮细胞生长因子受体（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）及转录因子 cmyb的表达，从而达到促进肿瘤细胞生长的作用，提示积极控制CRC患者的血糖水平对抑制肿瘤进展可能有益。

3 miRNA-16与乳腺癌

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，发病率和病死率均居首位，并且还有逐年上升的趋势。因此，深入探索乳腺癌的发病机制和高危因素对乳腺癌精准有效地治疗至关重要。Liu等[5]研究表明，过表达miRNA-16不仅可以抑制乳腺癌MCF-7细胞的增殖，而且还可以加快细胞凋亡；在miRNA表达文库的基础上，研究者利用荧光素酶报告基因检测方法建立了miRNA靶向反向筛选方法，通过该方法发现细胞周期蛋白 D1（cyclin D1，CCND1）的表达受miRNA-16家族的直接调控，miRNA-16部分通过CCND1诱导肿瘤细胞G1期阻滞。此外，该研究还显示，其他几种细胞周期蛋白mRNA包括细胞周期蛋白 D3（cyclin D3，CCND3）、细胞周期蛋白E1（cyclin E1，CCNE1）和周期蛋白依赖性激酶 6（cyclin-dependent kinase 6，CDK6）等也受到miRNA-16的调控，因此研究认为miRNA-16通过同时沉默多个细胞周期蛋白mRNA的表达来抑制肿瘤细胞的增殖。RNA结合蛋白HUR作为CCNA、CCNB1、CCNE1、细胞增殖相关基因c-myc及血管内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等表达的调节因子，在多种肿瘤的发生发展中起着重要作用。已有研究表明，HUR可以通过结合CCNE1 mRNA的3'-UTR，稳定CCNE1的表达，进而发挥促癌作用；相反，miRNA-16通过竞争性结合CCNE1 mRNA的3'-UTR而沉默其表达，从而抑制肿瘤细胞增殖。研究还发现，miRNA-16可以通过靶向HUR mRNA的3'-UTR下调HUR蛋白的表达水平，表明miRNA-16可以与HUR互相合作、调节，共同影响乳腺癌细胞的增殖[15-16]。

4 miRNA-16与肝癌

肝癌是临床上常见的一种恶性肿瘤，中国的肝癌发病率居全球首位；尽管手术切除、全身化疗和靶向治疗等被广泛应用于肝癌的治疗，但是由于严重不良反应和耐药性的产生，肝癌患者的治疗及预后仍不理想。随着对miRNA研究的不断深入，miRNA-16在肝癌中的作用逐渐被人们认识。已有研究报道，miRNA-16过表达可以抑制肝癌细胞HepG2的增殖、迁移和侵袭，并促进细胞凋亡；蛋白质印迹法分析结果显示，上述作用是通过上调HepG2细胞中促凋亡蛋白Bcl-2相关X蛋白（Bcl-2-associated X protein，BAX）、E-钙黏着蛋白的表达，及下调抗凋亡蛋白Bcl-2、基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP2）、基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）等的表达实现的，并且研究还认为以上作用可能与磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也称AKT）信号转导途径相关[17]。有研究发现，环氧化酶-2（cyclooxygenase，COX-2）与肝癌的发生有关，而COX-2抑制剂可以抑制肝癌细胞在体外实验及动物模型中的增殖[18]。Noelia等[2]通过实验发现，miRNA-16在肝癌细胞中呈低表达，而COX-2在肝癌细胞中呈高表达；采用miRNA-16模拟物转染肝癌细胞发现，转染后肝癌细胞中COX-2的表达水平明显降低；双荧光素酶基因报告系统发现，miRNA-16可以作用于COX-2 mRNA的3'-UTR从而下调COX-2蛋白的表达，但以上作用可以被RNA结合蛋白HUR部分拮抗，表明COX-2的表达受到miRNA-16与HUR的双向调节，并且COX-2抑制剂可能对肝癌具有预防和治疗的潜能。甲胎蛋白（alpha-fetal protein，AFP）作为肝癌重要的肿瘤标志物之一，被广泛应用于肝癌的诊断、疗效评价及复发检测，但是其敏感度及特异度均欠佳。因此，研究新的生物标志物用于肝癌的诊断及预后判断具有重要意义。Ge等[19]通过实时逆转录聚合酶链反应发现，肝癌患者血清中miRNA-16表达水平低于健康者；结合临床资料分析还发现，肝癌患者血清中miRNA-16的表达水平与肿瘤直径有关，因此研究认为外周循环血清中miRNA-16水平有望成为肝癌诊断和评估肿瘤大小的新型潜在生物学标志物。

5 miRNA-16与胶质瘤

胶质瘤是最常见的一种脑部肿瘤，约占中枢神经系统恶性肿瘤的80%，且预后较差[20]。近年来许多研究发现，在胶质瘤中存在miRNA的表达失调，并且与肿瘤的生长、转移和耐药性相关，因此对miRNA调控机制的研究对胶质瘤的治疗十分重要。相关研究证实，与正常脑组织相比，胶质瘤组织中miRNA-16的表达明显下调，并且其下调程度与肿瘤分级、TNM分期及血管神经侵犯程度有关；体外细胞实验表明，miRNA-16起着抑制神经胶质瘤细胞增殖、迁移、侵袭及上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）等抑癌基因的功能，而该作用可能与靶向减少SALL4、zyxin、Bcl-2、CCND1、CCNE1、BMI1、Wip1及核因子-κB（nuclear factor of kappa B，NF-κB）等多个信号蛋白的表达有关[21-25]。不仅如此，原癌基因URGCP可以通过转录因子c-myc的作用间接下调miRNA-16的表达，从而产生促进肿瘤生长的效果；此外，miRNA-16也可以直接与长链非编码RNA LINC00152作用影响胶质瘤的生长，说明miRNA-16可以通过多种途径调控胶质瘤的发生、发展，因此miRNA-16有可能成为将来治疗胶质瘤的重要靶点[6,26]。替莫唑胺联合放疗是目前新诊断脑胶质瘤的标准治疗方法，但接受替莫唑胺治疗的患者往往产生耐药性，从而严重影响患者的治疗效果。Han和Chen[27]通过对替莫唑胺耐药的胶质瘤细胞系进行miRNA微阵列分析发现，与非耐药细胞相比，耐药细胞中miRNA-16的表达存在明显下调；该研究还发现，当下调miRNA-16表达时，一方面非耐药细胞内的Bcl-2表达水平升高，肿瘤细胞凋亡减少；另一方面非耐药细胞对替莫唑胺的敏感性也会降低。因此，研究认为胶质瘤对替莫唑胺耐药性的机制与miRNA-16介导的Bcl-2下调有关，上调miRNA-16表达有可能改善替莫唑胺耐药的神经胶质瘤的治疗效果。

6 miRNA-16与泌尿系统肿瘤

肾细胞癌（renal cell carcinoma，RCC）、膀胱癌及前列腺癌作为泌尿系统三大高发肿瘤，术后复发率和病死率均较高。因此，研究新的抗肿瘤分子机制在泌尿系统肿瘤发生、发展中的作用十分重要。Chen等[4]通过对48例RCC患者RCC组织及癌旁组织中miRNA-16的表达情况进行研究发现，RCC组织中miRNA-16呈明显高表达；细胞实验显示，下调miRNA-16表达可以加速肿瘤细胞增殖、迁移并减少凋亡性细胞死亡，说明与在肺癌、胃癌及乳腺癌等肿瘤中发挥的抑癌作用相反，miRNA-16在RCC中作为促癌基因起作用；此外，生信分析预测miRNA-16在RCC中的促癌作用可能是通过靶向抑制乳腺癌1号基因相关蛋白1（BRCA1 associated protein 1，BAP1）的表达而发挥作用的，但仍需进一步实验进行证实。膀胱癌作为泌尿系统发病率最高的肿瘤，其复杂的发病机制目前尚未明确。近年来，有研究发现，中药对膀胱癌有着潜在的抑制作用，而且通过实验发现该作用与miRNA-16相关。青蒿琥酯（artesunate，ART）为临床治疗疟疾的一线用药，Zuo等[28]首次报道ART对膀胱癌有抑制作用，并且细胞实验也证实了ART可以抑制膀胱癌细胞的增殖并诱导其凋亡。此外，研究还发现ART可以上调膀胱癌细胞内miRNA-16的表达，并降低细胞内COX-2及前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）的表达水平，而ART的抑癌作用可以被miRNA-16抑制剂逆转。该研究认为，ART可能是通过上调miRNA-16的表达及抑制COX-2、PGE2的表达来发挥抑癌作用。Liu等[29]研究显示，中草药葛根素与ART一样，可以抑制肿瘤细胞的活力和增殖能力，但不同之处在于葛根素是通过上调miRNA-16的表达使NF-κB途径失活，从而下调COX-2的表达来发挥抑制肿瘤生长的作用。Bonci等[30]研究发现，与正常前列腺组织相比，miRNA-16在前列腺癌组织中呈低表达，细胞与动物模型实验结果显示，miRNA-16不仅可以抑制前列腺癌细胞的增殖及迁移，还能够抑制小鼠皮下肿瘤的生长；蛋白质印迹法分析发现，miRNA-16可以通过靶向抑制周期蛋白依赖性激酶1（cyclin-dependent kinase 1，CDK1）、周期蛋白依赖性激酶 2（cyclin-dependent kinase 2，CDK2）、CCND1、无翅型MMTV整合位点家族成员3A（wingless-type MMTV integration site family，member 3A，WNT3A）及 Bcl-2等多种信号蛋白的表达，发挥抑癌作用[31]。肿瘤与周围微环境之间的相互作用在肿瘤的发生和进展中起着关键作用，然而有关miRNA对肿瘤微环境影响的研究并不多。Musumeci等[32]研究发现，前列腺癌细胞中miRNA-16的表达下调，而且肿瘤周围间质中的肿瘤相关成纤维细胞中miRNA-16的表达也存在下调。深入研究发现，高表达miRNA-16可以抑制肿瘤周围间质细胞中成纤维细胞生长因子 2（fibroblast growth factor 2，FGF2）及其受体 1（fibroblast growth factor receptor 1，FGFR1）的表达，从而抑制肿瘤细胞及肿瘤周围间质细胞的增殖，表明miRNA-16在肿瘤细胞和肿瘤周围间质细胞中发挥着双重抗肿瘤作用。

7 miRNA-16与白血病

白血病是造血系统较常见的一种恶性疾病，好发于年轻人群，是一种易复发且预后较差的恶性肿瘤。近年来研究发现，miRNA与白血病的发生有关[33]。已有研究发现，慢性淋巴细胞白血病（chronic lymphocytic leukemia，CLL）的肿瘤细胞中miRNA-16的表达明显下调，而Bcl-2的表达明显上调；当过表达miRNA-16后，CLL肿瘤细胞的凋亡性死亡明显增多；将CLL肿瘤细胞移植到小鼠体内发现，肿瘤细胞的增殖能力同样受到明显抑制，因此推测miRNA-16在CLL中起着抑癌作用，而且与下调Bcl-2的表达有关[34-35]。T淋巴母细胞白血病是一种来源于前驱T淋巴细胞的高侵袭性肿瘤，青年男性多见，恶性度高，预后差。在与反应性增生的淋巴结作对比的情况下，Li等[36]研究发现，与肾癌组织中miRNA-16的表达类似，T淋巴母细胞白血病的肿瘤细胞中miRNA-16的表达同样上调，并且是反应性淋巴结的5倍，而且miRNA-16高表达与患者的生存期更长有关，因此研究认为miRNA-16低表达可以作为T淋巴母细胞白血病患者预后的独立危险因素。伊马替尼是CML慢性期的常用药物，但是，一些晚期患者常常显示出对伊马替尼耐药，而多药耐药蛋白1（multidrug resistance protein 1，MDR1）介导的药物流出功能被认为是CML耐药的主要原因。Xiao等[37]研究发现，过表达长链非编码RNA UCA1可以上调MDR1的表达，从而提高CML细胞对伊马替尼的耐药性，而miRNA-16通过靶向MDR1 mRNA的3'-UTR，抑制MDR1的表达而竞争性抑制长链非编码RNA UCA1的作用，说明miRNA-16与UCA1可能作为伊马替尼耐药的CML患者有希望的治疗靶点。

8 miRNA- 1 6与其他肿瘤

Tang等[38]研究发现，过表达miRNA-16可以抑制卵巢癌细胞的增殖、侵袭能力，并增强卵巢癌细胞对凋亡刺激的敏感性；蛋白质印迹法发现，过表达miRNA-16可以降低卵巢癌细胞中VEGF、MMP2和Bcl-2蛋白的表达水平，提示miRNA-16可能通过下调VEGF、MMP2和Bcl-2等蛋白的表达，发挥抑癌作用。骨肉瘤（osteosarcoma，OS）是一种常见的高度恶性和易转移性骨肿瘤，Chen等[39]研究发现，miRNA-16在OS细胞系和OS组织中表达下调；而miRNA-16过表达则可以抑制裸鼠中OS细胞的增殖及肿瘤生长。此外，研究还证实，miRNA-16可以靶向抑制胰岛素样生长因子1受体（insulin like growth factor 1 receptor，IGF1R）的表达，并与miRNA-16的抑癌作用有关。Zhu等[40]比较了40例食管鳞状细胞癌患者肿瘤组织与癌旁组织中miRNA-16的表达水平，发现食管鳞状细胞癌组织中miRNA-16的表达水平异常升高，将miRNA-16抑制剂转染入肿瘤细胞中发现，其迁移、增殖能力均受到明显抑制。此外，荧光素酶报告基因分析证实，miRNA-16可以结合RECK和SOX6基因的mRNA 3'-UTR，并通过下调RECK和SOX6的表达在食管鳞状细胞癌的发生过程中起重要作用。恶性黑色素瘤是恶性程度最高的恶性肿瘤，其预后受疾病进展状态的影响很大。研究者通过病例对照研究发现，黑色素瘤患者血清中miRNA-16的表达水平明显降低，而且其下降程度与肿瘤厚度增加、溃疡发生和临床分期较晚等因素呈正相关。进一步研究发现，miRNA-16在体外和体内均可以抑制黑色素瘤的生长；通过Kaplan-Meier分析和Cox比例风险回归模型分析揭示了血清miRNA-16表达水平低的黑色素瘤患者较miRNA-16表达水平高的患者预后更差，提示血清中miRNA-16可以作为预测黑色素瘤预后的潜在生物标志物[41]。

9 小结与展望

综上所述，miRNA-16在大多数肿瘤中呈低表达，如在肺癌、胃癌、结直肠癌、乳腺癌、肝癌、胶质瘤、膀胱癌、前列腺癌等肿瘤中表达下调，从而发挥抑癌基因的作用；但也有少数肿瘤中miRNA-16呈高表达，如RCC，故发挥促癌基因的作用。miRNA-16与肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭及凋亡等生物学过程有关，同时还与肿瘤的发生、发展、诊断治疗、药物耐药及复发监测、预后评估等密切相关。miRNA-16可以从基因转录后水平调控众多靶蛋白的表达，而且miRNA-16的表达也被其他的上游基因所调控；此外miRNA-16及其调控通路之间相互影响、相互作用，在肿瘤发展的每个阶段都起着独特而重要的作用。近年来，miRNA-16已经成为肿瘤研究领域中的热点，并且取得了很多新的研究成果，然而仍有很多问题有待解决。比如miRNA-16在某些肿瘤组织中呈现高表达，但血清中的表达水平却很低；肿瘤患者血清中miRNA-16的表达水平是否可以作为特异性肿瘤标志物应用于临床；在一些肿瘤中miRNA-16的下游靶基因及上游调控因子等，这些问题都将成为以后的研究的方向。相信在不久将来，随着miRNA-16在肿瘤中研究的不断深入，miRNA-16有可能成为一种新兴分子为肿瘤更加精准的临床诊断及更加安全有效的治疗带来新的希望。