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微小RNA在髓母细胞瘤中的作用

栏目:神外前沿|编辑:INC|发布时间:2021-12-28 10:42 |

  自微小RNA发现以来,微小RNA在中枢神经系统疾病的研究已十分深入,涉及到神经系统肿瘤、外伤、血管病变等。早期Lorenzo等在小鼠中检测到17种微小RNA,其中脑特异性表达的微小RNA有7个;这7个微小RNA均在人脑中富集或特异性表达。在中枢神经系统肿瘤中,胶质瘤相关的微小RNA研究较多。微小RNA-21是在胶质母细胞瘤中被发现的第一个微小RNA,并且也是研究最多的致癌的微小RNA。

  与正常脑组织相比,微小RNA-21在神经胶质瘤中表达上调;其并通过直接下调基质金属蛋白酶抑制剂,降解细胞外基质的蛋白水解酶,促进神经胶质瘤的侵袭。多项研究发现微小RNA-34a在胶质母细胞瘤组织中表达下调,减少胶质母细胞瘤细胞的侵袭性,可能是通过靶向HGF/c-Met和Notch1/2信号通路传导而发挥作用。随着微小RNA在脑肿瘤中的作用研究深入进行,其如何影响信号传导通路及微小RNA之间在脑肿瘤中如何相互作用的会进一步阐明。

  1微小RNA在髓母细胞瘤亚组中的研究

  髓母细胞瘤目前一些表达谱数据分析显示髓母细胞瘤中微小RNA的表达存在明显差异。进行了髓母细胞瘤样本的首次微小RNA分析研究,从31例原发性髓母细胞瘤中筛选出250个微小RNA,并鉴定了一组(34个)微小RNA,发现SHH亚组与非SHH亚组之间的微小RNA表达具有显著差异。

  现研究发现微小RNA在不同的分子分型中,表达谱具有特异性;因此不同的表达谱可用于区分髓母细胞瘤的分子亚型。Gokhale等使用具有365个人微小RNA的Taqman低密度阵列v1.0进行髓母细胞瘤的微小RNA谱分析,发现在正常小脑组织以及所有髓母细胞瘤亚型中,WNT亚组具有最明显的微小RNA特征;其中16个微小RNA差异表达,在miR-193a、miR-224/miR-452簇、miR-182/miR-183/miR-96、miR-365、miR-135a、miR-148a、miR-23b/miR-24/miR-27b簇、miR-204、miR-146b、miR-449/miR-449b簇、miR-335和miR-328中,过表达3~100倍。可以通过微小RNA的相对表达水平,鉴定髓母细胞瘤中的4种分子亚型。因此特异性的微小RNA可以作为分子亚型的标记物。

  其中miR-193a和miR-224(WNT亚组过表达最明显的微小RNA)的过度表达可抑制肿瘤的增殖,增加辐射敏感性,并抑制髓母细胞瘤细胞的去锚定的生长。在SHH亚组的研究中,Po等通过定量PCR检测发现,有35种上调的微小RNA和133种下调的微小RNA;miR-20a-5p和miR-193a-5p的高表达,miR-222-5p、miR-34a-5p、miR-345-5p、miR-210-5p和miR-200a-3p低表达。Northcott等报道在原发性髓母细胞瘤中失调的13种微小RNA,在SHH亚组中也失调(miR-203、miR-361、miR-31、miR-17、miR-20a、miR-106a、miR-let-7a、miR-132、miR-150、miR-212、miR-330、miR-29a和miR-135a)。

  Gershanov等通过对18例髓母细胞瘤患儿的肿瘤组织标本进行微小RNA测序(微小RNA-seq)、RNA测序(RNAseq)及定量PCR,发现第3亚组和第4亚组患者中的微小RNA表达谱不同,鉴定了第4亚组独特表达的微小RNA;这些微小RNA将来可以被作为第4亚组诊断的生物标记物。其第4亚组中高度表达的miR-135b-5p与其下游的靶基因RUNX家族转录因子2(runt-relatedgene2,RUNX2)表达之间呈负相关;并且发现RUNX2低表达的细胞衰老速度减慢,表明RUNX2可充当细胞生长抑制剂。

  在第4亚组中miR-18a-3p下调,但其在SHH亚组中是表达上调。其中miR-18a-3p的直接靶标是LIM同源蛋白5。在中枢神经系统发育过程中,LIM同源蛋白5对神经元分化和迁移具有调节作用。Uziel等研究表明,miR-17~92簇在小脑颗粒神经元祖细胞中的过表达来自Ink4c-/-;Ptch1+/-在小鼠体内促进髓母细胞瘤生长。这些研究结果表明在髓母细胞瘤发展过程中,miR-17~92簇与SHH信号通路起协调作用,促进肿瘤的生长。

  2微小RNA对髓母细胞瘤生物学功能的影响

  显著差异表达的微小RNA对髓母细胞瘤的生物学影响可能存在很大的不同。在miR-520g的研究中发现,含有致癌性微小RNA的肿瘤可能对血管微环境有独特的调节作用,其中包括组织因子的失调。在miR-192的研究中发现,miR-192通过调节细胞增殖和定植能力抑制脑髓母细胞瘤的软脑膜传播。在miR-let-7f-1的研究中表明,分泌蛋白、酸性和富含半胱氨酸蛋白通过调节髓母细胞瘤细胞中的Let-7f-1微小RNA/人类高迁移率组蛋白B1轴来调节顺铂耐药性。小分子微小RNA在化学治疗方面起重要的调节作用。

  在miR-219的研究中发现,miR-219通过靶向调控CD164抑制髓母细胞瘤细胞的增殖、迁移和侵袭;表明miR-219可以作为髓母细胞瘤的潜在治疗药物。过表达的miR-129能够通过下调CDK6引起髓母细胞瘤细胞生长停滞和凋亡,表明miR-129在调节细胞增殖中起重要的作用。不同的微小RNA在髓母细胞瘤中发挥的作用也有所不同。一部分微小RNA低表达但对髓母细胞瘤的影响各异,有的能促进肿瘤侵袭、增殖、迁移,有的能促进肿瘤向远处播散,有的只能用于肿瘤的预测诊断。另一部分微小RNA(miR-125b、miR-210、miR-124、miR-217、miR-367等)过表达,其对髓母细胞瘤的作用及影响范围不同,一些微小RNA只对髓母细胞瘤中的分子亚型发挥作用,有的只能通过微小RNA介导的下游靶基因影响髓母细胞瘤的生物学功能。

  3微小RNA在髓母细胞瘤中的临床研究

  尽管通过生物信息学并在基础实验中已经鉴定出一些微小RNA在髓母细胞瘤中失调;但是在髓母细胞瘤中失调的微小RNA数量小于在星形细胞瘤和胶质母细胞瘤等其他脑肿瘤中微小RNA的数量。因此需要更多的努力来寻找新的微小RNA,为髓母细胞瘤的预测、诊断、治疗、预防提供新的方案。

  总之,微小RNA中的miR-17~92、miR-21、miR-34a、miR-124、miR-125b、miR-324-5p、miR-326、miR-128a、miR-183~96~182等参与髓母细胞瘤的发生。由于在髓母细胞瘤中的微小RNA数量报道的很少,因此失调的微小RNA在髓母细胞瘤发生和发展中的作用研究才刚刚开始。具有致癌或抑制肿瘤作用的微小RNA的发现,提高了利用RNA分子进行治疗干预和开发新疗法的可能性。上调的致癌微小RNA可以使用反义微小RNA寡核苷酸下调,而下调的抑制肿瘤微小RNA可以用微小RNA模拟物补充。相关的微小RNA可以被引入体循环或注射到身体的一部分(腹膜腔或肢体)或直接注射到肿瘤中,也可以将微小RNA的治疗剂直接注入干细胞或祖细胞中,随后将其用于移植。这些结果显示出微小RNA作为髓母细胞瘤治疗靶标的潜在用途。

  Nourhan等发现miR-584-5p通过破坏髓母细胞瘤细胞中的DNA,并诱导纺锤体缺陷来增强对电离辐射(IR)和长春新碱的效应。miR-584-5p通过靶向髓母细胞瘤中的真核翻译起始因子4e家族成员3、组蛋白去乙酰化酶1和c-Myc来抑制肿瘤及增强治疗作用。miR-584-5p不仅能抑制高风险髓母细胞瘤生长,而且可以降低长春新碱用量和杀死髓母细胞瘤细胞所需的辐射剂量。miR-584-5p-HDAC1/eIF4E3是一种新的信号轴,可调节髓母细胞瘤的生长、进展和治疗反应。

  药物成分可影响体外髓母细胞瘤细胞的微小RNA,进一步影响髓母细胞瘤的生长。雷公藤内酯醇(Triptolide,TPL)显著抑制Daoy细胞(人源性髓母细胞瘤)的活力、增殖和迁移,并且促进Daoy细胞凋亡。通过TPL处理后,基质金属蛋白酶-2和基质金属蛋白酶-9的表达水平降低;而Daoy细胞中miR-138表达量增加。抑制miR-138明显逆转了TPL诱导的Daoy细胞增殖、抑制迁移和增强细胞凋亡,也同时逆转了TPL诱导的Daoy细胞中PI3K/AKT和Notch途径的失活。细胞周期蛋白依赖性激酶6(CDK6)是miR-138的直接靶基因,其可能参与了TPL对Daoy细胞的抗肿瘤作用。

  4微小RNA在髓母细胞瘤中的治疗展望

  髓母细胞瘤中微小RNA的作用的发现揭示了一类新的治疗靶点;随着微小RNA研究的不断发展,治疗髓母细胞瘤的新治疗靶点将继续出现。然而,由于对髓母细胞瘤中微小RNA的作用的理解仍然有限,因此微小RNA在髓母细胞瘤患者治疗中的应用仍然不确定。此外,在临床使用微小RNA治疗之前,必须进行广泛的安全性和毒性临床前期研究。目前主要的挑战是,如何成功地将具有治疗作用的微小RNA靶向传送至肿瘤组织内,而又不损失稳定性。要设计出器官特异性的标记物,并且能使患者耐受药物的不良反应。

  髓母细胞瘤最新的研究清楚地表明了微小RNA在肿瘤发生中的关键作用。这些发现不仅为髓母细胞瘤的分子发病机制提供了新的学说,而且也为微小RNA在髓母细胞瘤诊断、治疗和预测预后中的应用提供了希望。由于每种微小RNA能够调节几种靶基因,因此了解微小RNA介导的发病机制中的分子机制将依赖于靶基因的鉴定和复杂微小RNA-mRNA网络的阐明。

  目前,功能性微小RNA-靶基因是微小RNA研究中的主要瓶颈,通过将微小RNA、mRNA和蛋白质谱与生物信息学相结合的方法可以揭示预测候选靶基因,然后使用体外和体内模型进行实验验证。随着非编码RNA分子家族功能的揭示,弄清楚微小RNA、环状RNA(circRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)、小核RNA(snRNA)、小核仁RNA(snoRNA)等之间的功能联系,会进一步揭示非编码RNA在髓母细胞瘤发生发展中的作用。此外,微小RNA的靶向治疗在改善髓母细胞瘤患者的临床管理方面具有重要意义。未来的研究应侧重于开发基于微小RNA的治疗,其具有很高的生物利用价值。

  综上所述,髓母细胞瘤的治疗目前临床上主要是通过手术、放疗、化疗等方法,如何有效应用分子及靶向治疗髓母细胞瘤成为研究的热点。微小RNA在髓母细胞瘤的发生和发展过程中起了重要的作用,其能够影响或激活相关信号通路促进髓母细胞瘤细胞的增殖和迁移,并在髓母细胞瘤的扩散及复发中发挥重要作用。随着微小RNA进一步的研究,髓母细胞瘤的分子分类及病理分类有可能进一步细化。但目前人们对微小RNA的转录调控机制、靶基因以及对靶基因调控机制缺乏深入研究,对其在髓母细胞瘤中的机制知之甚少。对其进一步研究,微小RNA将在髓母细胞瘤的早期诊断、预后判断、基因治疗等方面发挥重要的作用。

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