微小核糖核酸在乳腺癌耐药中的作用

黄剑，庞慧，宋雨航，蔡莉

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院

　　乳腺癌是危害全球女性健康的主要疾病，而乳腺癌患者对现有治疗方法产生获得性耐药成为目前乳腺癌临床治疗所面临的难题。微小核糖核酸（miRNA）是一种内源性的非编码RNA，它参与调控多种生物学过程，包括细胞增殖、侵袭、转移、上皮间质转化和耐药等。获得性耐药包含多种复杂机制，可通过特定miRNA的异常表达影响细胞相关蛋白的表达、抗肿瘤药物与相应靶点的结合以及凋亡相关途径引起乳腺癌耐药。本文将重点关注在乳腺癌内分泌治疗、化疗、分子靶向治疗发生获得性耐药中表达异常的miRNA。相信miRNA能够成为乳腺癌临床诊断与治疗以及对抗获得性耐药的生物标志物和新的治疗靶点。

通讯作者：蔡莉（[e-mail]）

原文参见：实用肿瘤学杂志. 2017;31(3):272-276.

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　　乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，位居全球女性第二位肿瘤致死原因。尽管早期发现和综合治疗的不断完善显著降低了乳腺癌的死亡率，然而仍然有一部分患者最终会发生复发和转移【1】。乳腺癌作为一种全身疾病，化疗、内分泌治疗及靶向治疗在综合治疗中占有及其重要的地位，而耐药性的产生是影响乳腺癌患者治疗疗效及生存的主要原因【2】。尽管乳腺癌耐药机制的研究已经取得了一定的进展，我们仍迫切需要更有效的治疗靶点进而完善现有的治疗策略，从而提高乳腺癌患者的总生存率【3】。

　　微小核糖核酸（miRNA）是一种内源性非编码短链RNA，存在于真核生物中，它是由具有发夹结构的单链RNA前体加工而来的，首先原始miRNA转录本在细胞核中由Drosha与DGCR8组成的复合体作用下，剪切成为具有茎环结构的miRNA前体【4】。而miRNA前体在Exp5的作用下从胞核运送到胞质，在胞质中由RNA内切酶III进一步作用，miRNA前体被剪切成大约22个核苷酸长度的双链miRNA。成熟的miRNA与其互补序列结合形成双螺旋结构，在解旋酶作用下，一条链立即被降解，另一条链选择性结合到RNA诱导的基因沉默复合物（RISC）中，进而与目标靶mRNA结合引起靶mRNA降解或抑制其翻译【5】。miRNA在细胞分化、增殖和凋亡等生理活动以及肿瘤发生发展等病理过程中起重要调控作用。在乳腺癌中，一系列miRNA被证实可作为癌或抑癌基因进而调控乳腺癌进程，并且在乳腺癌细胞系研究中，发现多种miRNA与乳腺癌耐药性密切相关【6】。

　　1　miRNA与内分泌治疗

　　激素受体阳性乳腺癌约占所有类型乳腺癌的70%～80%，内分泌治疗是最重要的治疗手段之一【7】。内分泌治疗是通过拮抗雌激素受体或降低雌激素水平进而抑制肿瘤细胞的生长。即使患者雌激素受体和孕激素受体均为阳性，仍约有30%的激素受体阳性患者存在原发的内分泌治疗耐药，而几乎所有初治有效的患者在应用内分泌药物一段时间后也会出现治疗无效，即继发性耐药。一旦发生耐药，选择性雌激素受体调节剂类药物反而会促进肿瘤生长【8】。因此内分泌治疗耐药仍是临床治疗所面临的主要问题，miRNA在内分泌耐药机制中发挥重要调控作用。

　　1.1　他莫昔芬

　　他莫昔芬是一种选择性雌激素受体调节剂，广泛应用于雌激素受体阳性的绝经前女性内分泌治疗，其作用机制是通过与雌二醇竞争受体形成的他莫昔芬-受体复合物，进而降低癌细胞的活性作用【9】。一些研究表明特定miRNA表达的异常可能预示着乳腺癌患者出现了他莫昔芬耐药【10-11】。Miller等【12】发现高表达HER2的乳腺癌细胞株中细胞周期调控因子的异常表达能导致他莫昔芬耐药，其中miR-221和miR-222起到至关重要的作用。在他莫昔芬敏感细胞株中通过转染使miR-221和miR-222高表达后，能够负向调控细胞周期抑制因子p27kip1导致细胞株对他莫昔芬的药物敏感性降低。其中p27kip1是miR-221和miR-222的靶基因，其过量表达能够增加他莫西芬耐药株的细胞毒性。除了miR-221和miR-222，还有多种miRNA对他莫昔芬耐药具有调控作用。Cittelly等【13】发现在MCF-7/HER2Δ16细胞株中抗凋亡蛋白Bcl-2的表达与miR-15a、miR-16的表达呈负相关。转染miR-15a和miR-16后，Bcl-2表达显著降低，细胞株对他莫昔芬的敏感性增强，而沉默miR-15a和miR-16基因使Bcl-2的表达显著增加，进而提高了细胞的抗凋亡能力和细胞对他莫昔芬的耐药性。还有研究表明miR-301高表达是淋巴结阴性的浸润性导管癌的临床不良预后因子。miR-301靶基因包括肿瘤抑制因子PTEN、转录因子Foxf2、凋亡蛋白BBC3等。miR-301通过与靶基因mRNA结合进而减少细胞增殖、侵袭和迁移，同时增加他莫昔芬药物敏感性。尽管miR-301调控他莫昔芬耐药的具体机制尚未明确，但推测他莫昔芬耐药可能与miR-301/PTEN/AKT通路相关【14】。

　　1.2　芳香酶抑制剂

　　芳香酶抑制剂通过抑制体内雌激素的生成阻止激素受体阳性的乳腺癌细胞生长。其中第三代芳香酶抑制剂包括来曲唑，阿那曲唑和依西美坦，它们广泛地应用于雌激素受体阳性的绝经后乳腺癌，然而来曲唑获得性耐药也是治疗过程中面临的问题【15】。Masri等【16】研究表明在来曲唑耐药的MCF-7细胞株中miR-128a表达明显高于过表达芳香酶基因的MCF-7细胞株，miR-128a能与转化生长因子-β1型受体TGFβR1mRNA的3'-UTR靶向结合从而抑制TGF-β信号通路的活性，导致来曲唑耐药细胞株中TGF-β活性受到抑制，因此抑制内源性miR-128a能够使来曲唑耐药细胞株对TGF-β信号通路的活性增加。Vilquin等【17】首次发现在芳香酶抑制剂敏感的乳腺癌细胞株中高表达miR-125b、miR-205或者敲除miR-424能够导致来曲唑和阿那曲唑耐药，这些miRNA通过调控AKT/mTOR信号通路进而导致芳香酶抑制剂耐药。

　　1.3　氟维司群

　　氟维司群有别于他莫昔芬和芳香酶抑制剂，它是具有新颖作用机制的新型ER拮抗剂，可以通过阻断并降解ER，减少ER的表达水平起到抗肿瘤作用【18】。氟维司群用于经辅助抗雌激素治疗或者在抗雌激素治疗过程中进展的绝经后激素受体阳性的晚期乳腺癌患者，然而氟维司群的长期应用同样会导致获得性耐药【19】。Xin等【20】利用miRNA微阵列分析的方法发现在氟维司群敏感的MCF-7细胞株中14种miRNA表达下调，这些miRNA参与调节了包括TGF-β、Wnt、MAPK信号通路在内的13种信号通路。miR-221和miR-222在氟维司群敏感的乳腺癌细胞株中表达上调，这两种miRNA在细胞增殖和周期分布方面起到重要的调节作用，其相关靶基因能够抑制与耐药相关的多种信号通路的活性【21】。Yu等【22】发现自噬可能是导致他莫昔芬或者氟维司群内分泌治疗耐药的主要原因，miR-214能够通过抑制自噬进而增加乳腺癌细胞对于他莫昔芬或者氟维司群导致细胞凋亡的敏感性。通过RT-PCR发现在人乳腺癌组织标本中miR-214和UCP2呈负相关，通过荧光素酶报告实验证实UCP2是miR-214的靶基因，后续研究证实内分泌耐药可能由PI3K-Akt-mTOR信号通路的激活引起并且UCP2的过表达诱导自噬的发生。

　　2　miRNA与化疗

　　乳腺癌是一种全身性疾病，化疗在乳腺癌治疗中占有重要地位，然而多药耐药性（MDR）是导致乳腺癌化疗失败的重要原因。已明确的与多药耐药机制相关的蛋白包括P糖蛋白、多药耐药相关蛋白、乳腺癌耐药蛋白和肺耐药相关蛋白，而特定的miRNA正是这些蛋白的关键调控因子【23】。

　　2.1　多柔比星（阿霉素）

　　多柔比星在乳腺癌患者化疗中的应用非常广泛，有研究表明在乳腺癌干细胞中高表达的miR-128能够相应地减少耐药相关蛋白BMI-1和ABCC的表达，从而导致DNA损伤，降低细胞的存活率，促进细胞凋亡，增强多柔比星的敏感性【24】。Tryndyak等【25】发现在乳腺癌耐多柔比星细胞株（MCF-7/ADR）中表达上调的miR-200家族，能够通过调控E钙黏蛋白的转录进而使细胞转化为侵袭性较弱的癌症表型同时增加多柔比星治疗的敏感性。同样地，在MCF-7/ADR细胞株中miR-298和miR-326表达的减少导致P糖蛋白表达的增多，从而抑制多柔比星在细胞核的作用。相反，高表达miR-298和miR-326可以促进多柔比星在细胞核中的聚集并发挥药物毒性作用【26】。根据以上这些研究，miRNA在MCF-7/ADR细胞株中表达的下调似乎是常见的趋势，而事实并不是完全如此，Zhong等【27】研究发现miRNA-100、miRNA-29a、miRNA-196a、miRNA-222和miRNA-30在MCF-7/ADR细胞株中的表达与亲本MCF-7细胞株相比均有所增高，并且进一步研究证实了miRNA-29a和miRNA-222在乳腺癌多柔比星耐药机制中发挥重要作用。

　　2.2　紫杉醇

　　在紫杉醇耐药细胞株中高表达miR-125b可促进细胞凋亡，增加紫杉醇药物的敏感性，通过荧光素酶报告实验验证Bak1是miR-125b的靶基因，miR-125b靶向结合于Bak1的3'-UTR区进而发挥调控作用，因此抑制miR-125b的表达或者增强Bak1的表达能够恢复细胞对紫杉醇药物的敏感性。由此推测miR-125b的高表达可能导致紫杉醇耐药并诱发疾病的进展，因此miR-125b可能成为衡量乳腺癌治疗有效性的生物标志物，同时也是反映紫杉醇治疗敏感性的靶点【28】。Gu等【29】发现在miR-451表达的升高可以负向调控Bcl-2的表达，进而影响Caspase3的表达从而促进乳腺癌细胞的凋亡，这意味着miR-451可能影响乳腺癌紫杉醇耐药。Sha等【30】发现miR-18a能够通过抑制Dicer表达，进而影响细胞增殖和凋亡，增加三阴性乳腺癌细胞对紫杉醇的耐药性。Zhao等【31】在人乳腺癌MCF-7/PR、SKBR-3/PR耐药细胞转染miR-21抑制剂，对亲本细胞转染miR-21模拟物，发现miR-21可能通过调控Bcl-2和Bax影响细胞的增殖和凋亡，进而参与了乳腺癌细胞对紫杉醇的耐药。

　　3　miRNA与靶向治疗

　　乳腺癌治疗已经进入分类治疗的时代，HER2阳性乳腺癌占所有乳腺癌的20%～25%【32】。对于HER2阳性的乳腺癌，抗HER2靶向治疗药物改变了HER2阳性乳腺癌患者的预后，影响了乳腺癌的诊治模式，是乳腺癌药物治疗的重大突破。曲妥珠单抗已广泛用于HER2阳性乳腺癌患者的治疗，而耐药经常在用药约1年后出现，进而增加肿瘤转移的风险【33】。研究发现miR-125b、miR-134、miR-193a-5p、miR-199b-5p、miR-331-3p、miR-342-5p和miR-744通过与HER2阳性的乳腺癌细胞系的信使RNA的3'-UTR位点相结合进而调控HER2的表达【34-35】。在曲妥珠单抗耐药的HER2阳性乳腺癌细胞株中miR-21表达升高伴随着PTEN表达减少，抑癌基因PTEN能够抑制肿瘤细胞侵袭、转移和生长，利用反义寡核苷酸抑制miR-21的表达能使曲妥珠单抗耐药细胞株恢复对曲妥珠单抗的敏感性【36】。

　　除了曲妥珠单抗，乳腺癌常见的靶向治疗药物还包括拉帕替尼、帕妥珠单抗等。研究表明miR-205可以下调HER2并与HER-3相结合，进而增强拉帕替尼的药物敏感性，这种增强的效果与敲除HER-3基因的效果相一致【37】。Venturutti等【38】阐述了miR-16可作为肿瘤抑制因子调控曲妥珠单抗和拉帕替尼的抗细胞增殖作用，并利用荧光素酶实验验证了细胞周期蛋白J和上游元件结合蛋白是miR-16的靶基因，miR-16可能成为克服HER2阳性乳腺癌曲妥珠单抗和拉帕替尼耐药的新治疗靶点。Corcoran等【39】发现miR-630可以靶向作用于IGF1RmRNA3'-UTR区进而调控HER2阳性的乳腺癌细胞，降低细胞的侵袭能力，重新恢复拉帕替尼、来那替尼及阿法替尼的药物敏感性。

　　4　小结与展望

　　miRNA在乳腺癌获得性耐药中发挥了至关重要的作用。随着研究的不断深入，我们将对miRNA和乳腺癌耐药作用机制有更加全面而深入的理解。miRNA能够通过介导多种蛋白进而参与调控多种信号通路，因此我们相信miRNA对于乳腺癌的临床治疗有重要意义。相信将来在乳腺癌临床治疗中能够将miRNA为基础的靶向治疗和现有的乳腺癌治疗手段相结合，从而减少获得性耐药的发生，提高乳腺癌治疗的有效性。

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