靶向微小rna的腫瘤干細(xì)胞治療研究進(jìn)展

靶向微小rna的腫瘤干細(xì)胞治療研究進(jìn)展

最小鈉（mirna）是一個(gè)細(xì)長的非堿基對稱劑，具有21.23個(gè)堿性氨基酸。堿基對靶基因mrn的3'非翻譯區(qū)域的堿基進(jìn)行了反應(yīng)，并通過對反應(yīng)生物體mrn的反應(yīng)來阻礙其翻譯。腫瘤細(xì)胞的多種生物學(xué)行為受miRNA的調(diào)控,其功能涉及細(xì)胞的分化、增殖、凋亡、耐藥、侵襲及轉(zhuǎn)移等。隨著腫瘤干細(xì)胞學(xué)說的建立,研究認(rèn)為腫瘤干細(xì)胞(cancerstemcells,CSCs)是腫瘤治療失敗和復(fù)發(fā)的根源,在此過程中miRNA也參與了CSCs多個(gè)重要生物學(xué)行為的調(diào)控。闡明CSCs相關(guān)miRNA的生物學(xué)功能將為進(jìn)一步發(fā)掘以miRNA為靶點(diǎn)的CSCs治療提供新的理論依據(jù)和途徑。1cscs在細(xì)胞、其它組織中的生長早在2000年,Weissman等提出腫瘤干細(xì)胞學(xué)說認(rèn)為,腫瘤組織中存在一小部分具有干細(xì)胞特性的CSCs,是腫瘤形成并不斷進(jìn)展的根源。CSCs的致瘤能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他腫瘤細(xì)胞,甚至僅接種50個(gè)CSCs即可在動(dòng)物體內(nèi)形成腫瘤。CSCs具有無限增殖、自我更新、分化潛能、侵襲轉(zhuǎn)移、放化療耐受以及高致瘤特性。目前,已在乳腺癌、前列腺癌、腦部腫瘤、結(jié)直腸癌、胰腺癌、卵巢癌、胃癌及肝癌等多種惡性腫瘤中找到了CSCs存在的證據(jù)。由于傳統(tǒng)的放化療很難殺滅CSCs,腫瘤的復(fù)發(fā)無法避免,這也成為腫瘤無法治愈的重要原因。腫瘤干細(xì)胞學(xué)說從腫瘤內(nèi)部細(xì)胞之間的差異來進(jìn)一步認(rèn)識腫瘤,從而為研究腫瘤開辟了一個(gè)新的視野,對改進(jìn)腫瘤現(xiàn)有的治療策略產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,發(fā)掘針對CSCs治療的新途徑將使腫瘤的根治成為可能。2mirna在腫瘤治療中的作用新的觀點(diǎn)認(rèn)為,腫瘤可能是一種干細(xì)胞疾病,CSCs由于其獨(dú)特的治療不敏感特性而增加了臨床治療的難度。近年來研究顯示,miRNA在多種腫瘤的CSCs中異常表達(dá),通過影響相應(yīng)靶基因的表達(dá)來調(diào)控CSCs的惡性生物學(xué)行為(表1)。未來的腫瘤治療將更加強(qiáng)調(diào)針對CSCs的治療,對這些異常表達(dá)的miRNA進(jìn)行廣泛深入的研究將為CSCs治療開辟一條新的途徑。2.1mir-30通過調(diào)控細(xì)胞的致瘤和肺轉(zhuǎn)移作用乳腺癌和卵巢癌是女性常見的惡性腫瘤,研究發(fā)現(xiàn)其中的CSCs惡性表型的維持與異常表達(dá)的miRNA密切相關(guān)。CSCs可以在無血清培養(yǎng)液內(nèi)呈非黏附性球形生長,形成具有干細(xì)胞特性的腫瘤球。Yu等發(fā)現(xiàn),乳腺癌腫瘤球富含CD44+/CD24-干細(xì)胞,且細(xì)胞let-7的表達(dá)明顯降低,let-7能夠抑制乳腺癌干細(xì)胞的增殖、致瘤、腫瘤球形成及轉(zhuǎn)移能力。let-7通過負(fù)調(diào)控H-RAS的表達(dá)降低乳腺癌干細(xì)胞的自我更新能力,通過抑制HMGA2(highmobilitygroupA2)的表達(dá)來促進(jìn)細(xì)胞分化,表明let-7能夠通過不同的機(jī)制共同抑制CSCs的惡性行為。Shimono等在CD44+CD24-/low乳腺癌干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了37個(gè)表達(dá)異常的miRNA,其中miR-200c-141、miR-200b-200a-429和miR-183-96-182表現(xiàn)出一致的下調(diào)。miR-200c-141和miR-200b-200a-429同屬于miR-200家族,miR-200c負(fù)調(diào)控BMI1(BlymphomaMo-MLVinsertionregion1homolog)的表達(dá),使乳腺癌干細(xì)胞的成瘤能力明顯降低,細(xì)胞失去了自我更新和增殖能力。Yu等發(fā)現(xiàn),乳腺癌CD44+/CD24-或無血清培養(yǎng)的腫瘤球細(xì)胞中miR-30低表達(dá),miR-30通過抑制Ubc9(ubiquitinconjugatingenzyme9)和整合素β3(integrinβ3,ITGB3)的表達(dá)分別調(diào)控干細(xì)胞的自我更新和凋亡,高表達(dá)miR-30抑制乳腺癌干細(xì)胞的致瘤和肺轉(zhuǎn)移能力。Wang等發(fā)現(xiàn),來源于乳腺癌BT474、MDA361和MCF-7細(xì)胞的腫瘤球細(xì)胞中miR-181家族的表達(dá)明顯上調(diào),miR-181a通過調(diào)控其靶點(diǎn)毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)突變(ataxiatelangiectasiamutated,ATM)基因的表達(dá)來維持細(xì)胞的部分干細(xì)胞特征。在腫瘤不斷進(jìn)展中,CSCs分化出來的子代癌細(xì)胞也呈現(xiàn)出部分干細(xì)胞特性,這可能也是腫瘤治療失敗的一個(gè)原因。Guttilla等發(fā)現(xiàn),MCF-7細(xì)胞經(jīng)過長時(shí)間(5周)無血清培養(yǎng)后再恢復(fù)常規(guī)培養(yǎng)獲得的細(xì)胞群[作者命名為MCF-7(M)細(xì)胞]中大部分細(xì)胞呈現(xiàn)穩(wěn)定CD44+CD24-/low干細(xì)胞樣表型,同時(shí)細(xì)胞具有更高的侵襲、增殖和致瘤能力以及化療耐藥性,通過與其親代MCF-7細(xì)胞的miRNA表達(dá)譜對比發(fā)現(xiàn):miR-200c、miR-203和miR-205表達(dá)降低,而miR-222和miR-221表達(dá)增高,但這些異常表達(dá)的miRNA在乳腺癌干細(xì)胞及其分化過程中的作用還有待進(jìn)一步研究。在卵巢癌的研究中,Yin等發(fā)現(xiàn)卵巢癌CD44+細(xì)胞的miR-199a和miR-214的表達(dá)明顯低于CD44-細(xì)胞,CD44-細(xì)胞高表達(dá)miR-199a和miR-214,導(dǎo)致相應(yīng)靶點(diǎn)κB抑制蛋白激酶β(inhibitorofkappaBkinasebeta,IKKβ)和10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphataseandtensinhomologdeletedonchromosome10,PTEN)表達(dá)降低,抑制核因子κB(nuclearfactor-kappaB,NF-κB)信號通路,細(xì)胞對化療及腫瘤壞死因子α(tumournecrosisfactoralpha,TNF-α)敏感性增加,但Akt信號通路激活,細(xì)胞處于快速分裂狀態(tài),而卵巢癌CD44+干細(xì)胞呈低分裂、Akt信號通路失活與NF-κB信號通路激活狀態(tài)。Cheng等發(fā)現(xiàn),miR-199a能夠負(fù)調(diào)控卵巢癌CD44+/CD117+細(xì)胞的CD44表達(dá),過表達(dá)miR-199a抑制了卵巢癌CD44+/CD117+細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移以及體內(nèi)成瘤能力,細(xì)胞出現(xiàn)G2/M期阻滯,同時(shí)對順鉑、多柔比星和紫杉醇的敏感性增加,細(xì)胞的其他干細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G超家族成員2(ATP-bindingcassettesub-familyGmember2,ABCG2)、Nanog、Oct4、CD133及CD117的表達(dá)也受到明顯抑制,表明miR-199a抑制干細(xì)胞惡性表型的效應(yīng)是多因素共同作用的結(jié)果。在CSCs分選方法中,側(cè)群(sidepopulation,SP)細(xì)胞分選法獲得的SP細(xì)胞也具有干細(xì)胞特性并富含CSCs。Misawa等發(fā)現(xiàn),在乳腺癌BSY-1、HBC5、MCF-7細(xì)胞和宮頸癌HeLa細(xì)胞來源的SP細(xì)胞中miRNA-21表達(dá)水平明顯增高,抑制miR-21的表達(dá)可提高HeLa-SP和MCF-7-SP細(xì)胞對拓?fù)涮婵档幕熋舾行?同時(shí)抑制細(xì)胞的克隆形成能力。在胃癌CSCs的研究中,針對miRNA的研究逐漸開展。Ji等發(fā)現(xiàn),miR-34通過負(fù)調(diào)控HMGA2、Notch和Bcl-2等基因來抑制CSCs的自我更新。Golestaneh等分析含有CD443’非翻譯區(qū)結(jié)合位點(diǎn)的4個(gè)miRNAs(miR-302a、miR-372、miR-373和miR-520c-5p)、let-7和miR-21在CD44+的胃癌MKN-45細(xì)胞中的表達(dá)情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與CD44-細(xì)胞比較,miR-21和miR-302表達(dá)水平增高,而let-7a表達(dá)水平降低,CD44+細(xì)胞未能檢測到miR-372、miR-373和miR-520c-5p的表達(dá),因而研究這些差異表達(dá)的miRNA在CSCs中的作用將有助于發(fā)掘治療胃癌的新靶點(diǎn)。2.3mir-1333在肺癌細(xì)胞中的表達(dá)肝癌與胰腺癌均為放化療不敏感型腫瘤,臨床尚缺乏有效的治療方案,隨著對腫瘤干細(xì)胞和miRNA的研究開展,可能對提高這類腫瘤的臨床療效提供新的思路。研究顯示,一些干細(xì)胞標(biāo)志物(如Sox2、Oct4和Klf4)受miR-145的調(diào)控。Jia等發(fā)現(xiàn),肝癌干細(xì)胞中miR-145表達(dá)明顯降低。MiR-145通過負(fù)調(diào)控Oct4抑制干細(xì)胞的多個(gè)惡性表型(腫瘤球形成、致瘤能力和細(xì)胞周期阻滯)。Zhang等分析肝癌CD133+細(xì)胞miRNA表達(dá)譜(5個(gè)下調(diào),9個(gè)上調(diào))發(fā)現(xiàn),miR-150能夠負(fù)調(diào)控c-Myb的表達(dá),降低肝癌SMMC-7721細(xì)胞中CD133+細(xì)胞的比例,可促進(jìn)細(xì)胞出現(xiàn)周期阻滯和凋亡,同時(shí)細(xì)胞的生長及腫瘤球形成能力均受到顯著抑制。Ji等對具有干細(xì)胞特性的肝癌上皮細(xì)胞黏附分子+(epithelialcelladhesionmolecule+,EpCAM+)/甲胎蛋白+(alphafetoprotein+,AFP+)細(xì)胞群研究發(fā)現(xiàn),miR-181和miR-17-92家族表達(dá)明顯增高,miR-181能夠提高肝癌細(xì)胞中EpCAM+細(xì)胞的比例,而抑制miR-181表達(dá)后肝癌HuH1細(xì)胞的腫瘤球形成能力以及HuH1-EpCAM+細(xì)胞的致瘤能力明顯降低;熒光報(bào)告基因分析發(fā)現(xiàn),miR-181能夠通過負(fù)調(diào)控CDX2(caudaltypehomeobox2)、GATA結(jié)合蛋白6(GATA-bindingprotein6,GATA6)和Nemo樣激酶(NEMO-likekinase,NLK)的表達(dá)來發(fā)揮作用。在胰腺癌的研究中,Ji等發(fā)現(xiàn)胰腺癌MiaPaCa2細(xì)胞中呈現(xiàn)典型干細(xì)胞特性的CD44+/CD133+細(xì)胞低表達(dá)miR-34a/b/c。MiR-34a能夠明顯降低CD44+/CD133+細(xì)胞的比例,同時(shí)細(xì)胞的腫瘤球形成能力明顯降低;進(jìn)一步研究顯示,miR-34a通過負(fù)調(diào)控Bcl-2的表達(dá)而發(fā)揮抑癌基因樣作用。其他研究顯示,let-7b及miR-26a能夠抑制胰腺癌干細(xì)胞球的形成和增殖能力。為高通量分析胰腺癌干細(xì)胞的miRNA表達(dá)譜,Jung等對3株胰腺癌細(xì)胞(Capan-1、HPAC和hYGIC6)來源的腫瘤球細(xì)胞進(jìn)行miRNA表達(dá)譜分析,發(fā)現(xiàn)有210個(gè)表達(dá)異常的miRNA;對其中的6個(gè)miRNA進(jìn)一步采用實(shí)時(shí)定量PCR檢測發(fā)現(xiàn),miR-99a、miR-100、miR-106a和miR-125b表達(dá)明顯下調(diào),而miR-192和miR-429表達(dá)上調(diào),提示CSCs受眾多miRNA的調(diào)控,進(jìn)一步研究這些異常表達(dá)的miRNA的生物學(xué)效應(yīng)將有助于揭示miRNA在CSCs中的作用。2.4mir-賦予小鼠放療及化療的能力肺癌是當(dāng)今腫瘤死亡的首要原因,在對肺癌CSCs不斷認(rèn)識的過程中,對miRNA的研究也取得了一些進(jìn)展。Chiou等發(fā)現(xiàn),肺腺癌SP細(xì)胞或CD133+細(xì)胞群中miR-145表達(dá)水平明顯降低,miR-145抑制了腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移,提高放療及化療(紫杉醇、表柔比星、5-氟尿嘧啶和順鉑)的敏感性,荷瘤小鼠的生存時(shí)間明顯延長。Xu等發(fā)現(xiàn),肺癌SP細(xì)胞中9個(gè)miRNA表達(dá)上調(diào),25個(gè)miRNA表達(dá)下調(diào)。上調(diào)≥4倍的miRNA為miR-548、miR-498、miR-1281及miR-940,下調(diào)≥4倍的miRNA有miR-98、miR-31*、miR-16-2*、miR-15b*、let-7e、miR-26b、let-7c、miR-125a-5p及miR-20b,但是這些異常表達(dá)的miRNA在肺癌干細(xì)胞中所具有的功能大部分還不清楚。2.5cd133+細(xì)胞的轉(zhuǎn)染mir-賦予了細(xì)胞活力目前,CD133常被用作腦部腫瘤CSCs的分選標(biāo)志物,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)包含膠質(zhì)瘤在內(nèi)的腦部腫瘤CSCs中有多個(gè)miRNA的異常表達(dá)。Yang等研究發(fā)現(xiàn),在膠質(zhì)瘤CD133+細(xì)胞中miR-145的表達(dá)水平明顯降低。CD133+細(xì)胞高表達(dá)miR-145后,導(dǎo)致其靶點(diǎn)Oct4和Sox2繼發(fā)性表達(dá)抑制,細(xì)胞的增殖、克隆、侵襲、腫瘤球形成能力及致瘤性均受到抑制。不僅如此,CD133+細(xì)胞轉(zhuǎn)染miR-145后的細(xì)胞基因表達(dá)譜呈現(xiàn)與CD133-細(xì)胞相似,耐藥基因(MDR1、ABCG2及ABCB5)及抗凋亡基因(Bcl-2與Bcl-xL)的表達(dá)下降,Bax基因表達(dá)增高;體內(nèi)外研究顯示,miR-145能夠抑制荷CD133+細(xì)胞小鼠腫瘤生長,提高放療和(或)替莫唑胺的療效。另有研究發(fā)現(xiàn),miR-128通過靶向抑制BMI1的表達(dá)而抑制膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的更新、增殖和腫瘤生長。Gal等發(fā)現(xiàn),膠質(zhì)瘤CD133+細(xì)胞中miR-451、miR-486和miR-425表達(dá)下降,但其功能還有待進(jìn)一步研究。在成髓細(xì)胞瘤的研究中,Garzia等發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定表達(dá)miR-199b-5p的人成髓細(xì)胞瘤Daoy細(xì)胞中CD133+細(xì)胞的比例明顯減少,miR-199b-5p通過負(fù)調(diào)控HES1(hairyandenhancerofsplit1)基因的表達(dá)而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、生長和進(jìn)展。2.6cd54的表達(dá)MiRNA在前列腺癌及頭頸部癌的CSCs中也發(fā)揮了很重要的作用。Liu等發(fā)現(xiàn),在前列腺癌細(xì)胞(LAPC9、LAPC4與Du145)及其組織標(biāo)本中分選出的CD44+細(xì)胞及LAPC4-CD133+細(xì)胞中,miR-34a的表達(dá)明顯降低,miR-34a通過負(fù)調(diào)控CD44的表達(dá)來抑制CD44+細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。Lo等研究發(fā)現(xiàn),乙醛脫氫酶1+(aldehydedehydrogenase1+,ALDH1+)/CD44+的頭頸部腫瘤細(xì)胞呈現(xiàn)miR-200c低表達(dá),miR-200c負(fù)調(diào)控BMI1的表達(dá),從而抑制ALDH1+/CD44+細(xì)胞的克隆形成和侵襲,提高ALDH1+/CD44+細(xì)胞對順鉑、5-氟尿嘧啶、紫杉醇和表柔比星以及放療的敏感性,降低其在體內(nèi)的致瘤能力及肺轉(zhuǎn)移能力,提高荷瘤小鼠的生存率。3mirna的作用機(jī)制當(dāng)今研究認(rèn)為,腫瘤也是一種信號通路疾病,腫瘤干細(xì)胞也呈現(xiàn)出多條信號通路的異常激活和(或)失活,針對單一信號通路的治療還不能從根本上治愈腫瘤。隨著腫瘤干細(xì)胞學(xué)說的建立,人們已經(jīng)意識到CSCs將是治療腫瘤的一個(gè)理想靶點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),miRNA在眾多腫瘤的CSCs中發(fā)揮著重要的作用,而且miRNA能夠通過抑制多個(gè)靶基因表達(dá)的同時(shí)調(diào)控腫瘤的多條信號通路,最終降低CSCs的數(shù)目并逆轉(zhuǎn)其惡性表型。因此,以miRNA為治療靶點(diǎn)的治療策略將成為CSCs治療的一個(gè)新的途徑,使治愈腫瘤逐漸成為可能。3.1irna-33a的臨床療效目前,基于脂質(zhì)體包被載體MaxSuppressorinvivoRNALancerⅡ的核酸負(fù)載技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究,負(fù)載miRNA-34a的復(fù)合物通過瘤內(nèi)或尾靜脈注射治療肺癌動(dòng)物模型已經(jīng)顯示出較好的療效以及很低的血液學(xué)不良反應(yīng)和免疫反應(yīng)。在治療前列腺癌干細(xì)胞的研究中,Liu等發(fā)現(xiàn)miR-34a抑制CD44+細(xì)胞的腫瘤生長和轉(zhuǎn)移,采用這種脂質(zhì)體負(fù)載miRNA-34a后通過尾靜脈注射治療前列腺癌荷瘤小鼠,腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移受到抑制,小鼠的預(yù)后明顯改善,表明這種治療策略在CSCs治療中將具有廣泛的潛在應(yīng)用前景。3.2核酸載體的選擇shortbranch-polyethylenimine,PU-PEI)介導(dǎo)的miRNA治療隨著高分子材料的發(fā)展,已有一些可生物降解的生物材料成為基因治療的體內(nèi)安全輸送核酸的載體,由于其獨(dú)特的物理特性,能夠保護(hù)導(dǎo)入過程中的核酸免受核酸酶的降解,提高了輸送效率和治療效果。Chiou等和Yang等使用高分子生物材料PU-PEI包被miR-145表達(dá)質(zhì)粒,構(gòu)建PU-PEI-miR-145復(fù)合物用于治療肺癌及膠質(zhì)瘤干細(xì)胞,通過瘤內(nèi)注射方法治療荷肺癌及膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的小鼠,發(fā)現(xiàn)PU-PEI技術(shù)介導(dǎo)的miR-145表達(dá)能夠抑制腫瘤干細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移,提高放化療敏感性,延長荷瘤小鼠的生存時(shí)間。3.3甲雙fig對胰腺細(xì)胞中mirna表達(dá)的調(diào)控最新研究顯示,一些傳統(tǒng)藥物也能夠通過調(diào)控miRNA來抑制CSCs的惡性行為,這為腫瘤的防治提供了新的手段。Bao等在研究降血糖藥二甲雙胍對胰腺癌干細(xì)胞的抑制作用時(shí)發(fā)現(xiàn),二甲雙胍能夠增加胰腺癌細(xì)胞let-7a、let-7b、miR-26a、miR-101、miR-200b和miR-200c的表達(dá),其抗腫瘤作用可能與調(diào)控這些miRNA有關(guān)。Nalls等研究發(fā)現(xiàn),甲基化酶抑制劑5-氮雜-2-脫氧胞苷及組蛋白去乙?；种苿㏒AHA能夠抑制胰腺癌干細(xì)胞的惡性表型,同時(shí)還能夠誘導(dǎo)miR-34a的表達(dá),并且該抗腫瘤效應(yīng)能夠被miR-34a抑制劑所拮抗,提示其對胰腺癌CSCs的作用可能是通過miR-34a調(diào)控其相應(yīng)的靶點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。4以mirna為治療/調(diào)控靶點(diǎn)的cscs治療存在的問題綜上所述,miRNA已在多種腫瘤的CSCs中發(fā)揮著重要的作用,腫瘤CSCs的惡性表型維持需要眾多miRNA的參與,闡明它們的作用將有助于更全面深入地認(rèn)識腫瘤發(fā)生和發(fā)展的分子機(jī)制。目前,以miRNA為治療/調(diào)控靶點(diǎn)的CSCs治療的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)開展,但在取得治療成功之前還有很多問題需要解決,如:miRNA對CSCs的效應(yīng)是否具有組織特異性,哪些miRNA參與CSCs的調(diào)控,它們之間組成什么樣的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),miRNA對體內(nèi)正常組織細(xì)胞的作用如何,m