微小核糖核酸在乳腺癌耐葯中的作用

黃劍，龐慧，宋雨航，蔡莉

哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院

乳腺癌是危害全球女性健康的主要疾病，而乳腺癌患者對現有治療方法產生獲得性耐葯成為目前乳腺癌臨床治療所面臨的難題。微小核糖核酸（miRNA）是一種內源性的非編碼RNA，它參與調控多種生物學過程，包括細胞增殖、侵襲、轉移、上皮間質轉化和耐葯等。獲得性耐藥包含多種複雜機制，可通過特定miRNA的異常表達影響細胞相關蛋白的表達、抗腫瘤藥物與相應靶點的結合以及凋亡相關途徑引起乳腺癌耐葯。本文將重點關注在乳腺癌內分泌治療、化療、分子靶向治療發生獲得性耐葯中表達異常的miRNA。相信miRNA能夠成為乳腺癌臨床診斷與治療以及對抗獲得性耐葯的生物標誌物和新的治療靶點。

原文參見：實用腫瘤學雜誌. 2017;31(3):272-276.

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，位居全球女性第二位腫瘤致死原因。儘管早期發現和綜合治療的不斷完善顯著降低了乳腺癌的死亡率，然而仍然有一部分患者最終會發生複發和轉移【1】。乳腺癌作為一種全身疾病，化療、內分泌治療及靶向治療在綜合治療中佔有及其重要的地位，而耐藥性的產生是影響乳腺癌患者治療療效及生存的主要原因【2】。儘管乳腺癌耐葯機制的研究已經取得了一定的進展，我們仍迫切需要更有效的治療靶點進而完善現有的治療策略，從而提高乳腺癌患者的總生存率【3】。

微小核糖核酸（miRNA）是一種內源性非編碼短鏈RNA，存在於真核生物中，它是由具有髮夾結構的單鏈RNA前體加工而來的，首先原始miRNA轉錄本在細胞核中由Drosha與DGCR8組成的複合體作用下，剪切成為具有莖環結構的miRNA前體【4】。而miRNA前體在Exp5的作用下從胞核運送到胞質，在胞質中由RNA內切酶III進一步作用，miRNA前體被剪切成大約22個核苷酸長度的雙鏈miRNA。成熟的miRNA與其互補序列結合形成雙螺旋結構，在解旋酶作用下，一條鏈立即被降解，另一條鏈選擇性結合到RNA誘導的基因沉默複合物（RISC）中，進而與目標靶mRNA結合引起靶mRNA降解或抑制其翻譯【5】。miRNA在細胞分化、增殖和凋亡等生理活動以及腫瘤發生髮展等病理過程中起重要調控作用。在乳腺癌中，一系列miRNA被證實可作為癌或抑癌基因進而調控乳腺癌進程，並且在乳腺癌細胞系研究中，發現多種miRNA與乳腺癌耐藥性密切相關【6】。

1miRNA與內分泌治療

激素受體陽性乳腺癌約佔所有類型乳腺癌的70%～80%，內分泌治療是最重要的治療手段之一【7】。內分泌治療是通過拮抗雌激素受體或降低雌激素水平進而抑制腫瘤細胞的生長。即使患者雌激素受體和孕激素受體均為陽性，仍約有30%的激素受體陽性患者存在原發的內分泌治療耐葯，而幾乎所有初治有效的患者在應用內分泌藥物一段時間後也會出現治療無效，即繼發性耐葯。一旦發生耐葯，選擇性雌激素受體調節劑類藥物反而會促進腫瘤生長【8】。因此內分泌治療耐葯仍是臨床治療所面臨的主要問題，miRNA在內分泌耐葯機制中發揮重要調控作用。

1.1他莫昔芬

他莫昔芬是一種選擇性雌激素受體調節劑，廣泛應用於雌激素受體陽性的絕經前女性內分泌治療，其作用機制是通過與雌二醇競爭受體形成的他莫昔芬-受體複合物，進而降低癌細胞的活性作用【9】。一些研究表明特定miRNA表達的異常可能預示著乳腺癌患者出現了他莫昔芬耐葯【10-11】。Miller等【12】發現高表達HER2的乳腺癌細胞株中細胞周期調控因子的異常表達能導致他莫昔芬耐葯，其中miR-221和miR-222起到至關重要的作用。在他莫昔芬敏感細胞株中通過轉染使miR-221和miR-222高表達後，能夠負向調控細胞周期抑制因子p27kip1導致細胞株對他莫昔芬的藥物敏感性降低。其中p27kip1是miR-221和miR-222的靶基因，其過量表達能夠增加他莫西芬耐葯株的細胞毒性。除了miR-221和miR-222，還有多種miRNA對他莫昔芬耐葯具有調控作用。Cittelly等【13】發現在MCF-7/HER2Δ16細胞株中抗凋亡蛋白Bcl-2的表達與miR-15a、miR-16的表達呈負相關。轉染miR-15a和miR-16後，Bcl-2表達顯著降低，細胞株對他莫昔芬的敏感性增強，而沉默miR-15a和miR-16基因使Bcl-2的表達顯著增加，進而提高了細胞的抗凋亡能力和細胞對他莫昔芬的耐藥性。還有研究表明miR-301高表達是淋巴結陰性的浸潤性導管癌的臨床不良預後因子。miR-301靶基因包括腫瘤抑制因子PTEN、轉錄因子Foxf2、凋亡蛋白BBC3等。miR-301通過與靶基因mRNA結合進而減少細胞增殖、侵襲和遷移，同時增加他莫昔芬藥物敏感性。儘管miR-301調控他莫昔芬耐葯的具體機制尚未明確，但推測他莫昔芬耐葯可能與miR-301/PTEN/AKT通路相關【14】。

1.2芳香酶抑制劑

芳香酶抑制劑通過抑制體內雌激素的生成阻止激素受體陽性的乳腺癌細胞生長。其中第三代芳香酶抑制劑包括來曲唑，阿那曲唑和依西美坦，它們廣泛地應用於雌激素受體陽性的絕經後乳腺癌，然而來曲唑獲得性耐葯也是治療過程中面臨的問題【15】。Masri等【16】研究表明在來曲唑耐葯的MCF-7細胞株中miR-128a表達明顯高於過表達芳香酶基因的MCF-7細胞株，miR-128a能與轉化生長因子-β1型受體TGFβR1mRNA的3 -UTR靶向結合從而抑制TGF-β信號通路的活性，導致來曲唑耐葯細胞株中TGF-β活性受到抑制，因此抑制內源性miR-128a能夠使來曲唑耐葯細胞株對TGF-β信號通路的活性增加。Vilquin等【17】首次發現在芳香酶抑制劑敏感的乳腺癌細胞株中高表達miR-125b、miR-205或者敲除miR-424能夠導致來曲唑和阿那曲唑耐葯，這些miRNA通過調控AKT/mTOR信號通路進而導致芳香酶抑制劑耐葯。

1.3氟維司群

氟維司群有別於他莫昔芬和芳香酶抑制劑，它是具有新穎作用機制的新型ER拮抗劑，可以通過阻斷並降解ER，減少ER的表達水平起到抗腫瘤作用【18】。氟維司群用於經輔助抗雌激素治療或者在抗雌激素治療過程中進展的絕經後激素受體陽性的晚期乳腺癌患者，然而氟維司群的長期應用同樣會導致獲得性耐葯【19】。Xin等【20】利用miRNA微陣列分析的方法發現在氟維司群敏感的MCF-7細胞株中14種miRNA表達下調，這些miRNA參與調節了包括TGF-β、Wnt、MAPK信號通路在內的13種信號通路。miR-221和miR-222在氟維司群敏感的乳腺癌細胞株中表達上調，這兩種miRNA在細胞增殖和周期分布方面起到重要的調節作用，其相關靶基因能夠抑制與耐葯相關的多種信號通路的活性【21】。Yu等【22】發現自噬可能是導致他莫昔芬或者氟維司群內分泌治療耐葯的主要原因，miR-214能夠通過抑制自噬進而增加乳腺癌細胞對於他莫昔芬或者氟維司群導致細胞凋亡的敏感性。通過RT-PCR發現在人乳腺癌組織標本中miR-214和UCP2呈負相關，通過熒光素酶報告實驗證實UCP2是miR-214的靶基因，後續研究證實內分泌耐葯可能由PI3K-Akt-mTOR信號通路的激活引起並且UCP2的過表達誘導自噬的發生。

2miRNA與化療

乳腺癌是一種全身性疾病，化療在乳腺癌治療中佔有重要地位，然而多葯耐藥性（MDR）是導致乳腺癌化療失敗的重要原因。已明確的與多葯耐葯機制相關的蛋白包括P糖蛋白、多葯耐葯相關蛋白、乳腺癌耐葯蛋白和肺耐葯相關蛋白，而特定的miRNA正是這些蛋白的關鍵調控因子【23】。

2.1多柔比星（阿黴素）

多柔比星在乳腺癌患者化療中的應用非常廣泛，有研究表明在乳腺癌幹細胞中高表達的miR-128能夠相應地減少耐葯相關蛋白BMI-1和ABCC的表達，從而導致DNA損傷，降低細胞的存活率，促進細胞凋亡，增強多柔比星的敏感性【24】。Tryndyak等【25】發現在乳腺癌耐多柔比星細胞株（MCF-7/ADR）中表達上調的miR-200家族，能夠通過調控E鈣黏蛋白的轉錄進而使細胞轉化為侵襲性較弱的癌症表型同時增加多柔比星治療的敏感性。同樣地，在MCF-7/ADR細胞株中miR-298和miR-326表達的減少導致P糖蛋白表達的增多，從而抑制多柔比星在細胞核的作用。相反，高表達miR-298和miR-326可以促進多柔比星在細胞核中的聚集並發揮藥物毒性作用【26】。根據以上這些研究，miRNA在MCF-7/ADR細胞株中表達的下調似乎是常見的趨勢，而事實並不是完全如此，Zhong等【27】研究發現miRNA-100、miRNA-29a、miRNA-196a、miRNA-222和miRNA-30在MCF-7/ADR細胞株中的表達與親本MCF-7細胞株相比均有所增高，並且進一步研究證實了miRNA-29a和miRNA-222在乳腺癌多柔比星耐葯機制中發揮重要作用。

2.2紫杉醇

在紫杉醇耐葯細胞株中高表達miR-125b可促進細胞凋亡，增加紫杉醇藥物的敏感性，通過熒光素酶報告實驗驗證Bak1是miR-125b的靶基因，miR-125b靶向結合於Bak1的3 -UTR區進而發揮調控作用，因此抑制miR-125b的表達或者增強Bak1的表達能夠恢復細胞對紫杉醇藥物的敏感性。由此推測miR-125b的高表達可能導致紫杉醇耐葯並誘發疾病的進展，因此miR-125b可能成為衡量乳腺癌治療有效性的生物標誌物，同時也是反映紫杉醇治療敏感性的靶點【28】。Gu等【29】發現在miR-451表達的升高可以負向調控Bcl-2的表達，進而影響Caspase3的表達從而促進乳腺癌細胞的凋亡，這意味著miR-451可能影響乳腺癌紫杉醇耐葯。Sha等【30】發現miR-18a能夠通過抑制Dicer表達，進而影響細胞增殖和凋亡，增加三陰性乳腺癌細胞對紫杉醇的耐藥性。Zhao等【31】在人乳腺癌MCF-7/PR、SKBR-3/PR耐葯細胞轉染miR-21抑制劑，對親本細胞轉染miR-21模擬物，發現miR-21可能通過調控Bcl-2和Bax影響細胞的增殖和凋亡，進而參與了乳腺癌細胞對紫杉醇的耐葯。

3miRNA與靶向治療

乳腺癌治療已經進入分類治療的時代，HER2陽性乳腺癌占所有乳腺癌的20%～25%【32】。對於HER2陽性的乳腺癌，抗HER2靶向治療藥物改變了HER2陽性乳腺癌患者的預後，影響了乳腺癌的診治模式，是乳腺癌藥物治療的重大突破。曲妥珠單抗已廣泛用於HER2陽性乳腺癌患者的治療，而耐葯經常在用藥約1年後出現，進而增加腫瘤轉移的風險【33】。研究發現miR-125b、miR-134、miR-193a-5p、miR-199b-5p、miR-331-3p、miR-342-5p和miR-744通過與HER2陽性的乳腺癌細胞系的信使RNA的3 -UTR位點相結合進而調控HER2的表達【34-35】。在曲妥珠單抗耐葯的HER2陽性乳腺癌細胞株中miR-21表達升高伴隨著PTEN表達減少，抑癌基因PTEN能夠抑制腫瘤細胞侵襲、轉移和生長，利用反義寡核苷酸抑制miR-21的表達能使曲妥珠單抗耐葯細胞株恢復對曲妥珠單抗的敏感性【36】。

除了曲妥珠單抗，乳腺癌常見的靶向治療藥物還包括拉帕替尼、帕妥珠單抗等。研究表明miR-205可以下調HER2並與HER-3相結合，進而增強拉帕替尼的藥物敏感性，這種增強的效果與敲除HER-3基因的效果相一致【37】。Venturutti等【38】闡述了miR-16可作為腫瘤抑制因子調控曲妥珠單抗和拉帕替尼的抗細胞增殖作用，並利用熒光素酶實驗驗證了細胞周期蛋白J和上游元件結合蛋白是miR-16的靶基因，miR-16可能成為克服HER2陽性乳腺癌曲妥珠單抗和拉帕替尼耐葯的新治療靶點。Corcoran等【39】發現miR-630可以靶向作用於IGF1RmRNA3 -UTR區進而調控HER2陽性的乳腺癌細胞，降低細胞的侵襲能力，重新恢復拉帕替尼、來那替尼及阿法替尼的藥物敏感性。

4小結與展望

miRNA在乳腺癌獲得性耐葯中發揮了至關重要的作用。隨著研究的不斷深入，我們將對miRNA和乳腺癌耐葯作用機制有更加全面而深入的理解。miRNA能夠通過介導多種蛋白進而參與調控多種信號通路，因此我們相信miRNA對於乳腺癌的臨床治療有重要意義。相信將來在乳腺癌臨床治療中能夠將miRNA為基礎的靶向治療和現有的乳腺癌治療手段相結合，從而減少獲得性耐葯的發生，提高乳腺癌治療的有效性。

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