我要啦免费统计
胶质母细胞瘤中微RNA的功能及临床价值的研究进展

胶质母细胞瘤(glioblastomaGBM)是最常见的神经系统恶性肿瘤之一,也是恶性度最高的神经胶质瘤(WHO分级为Ⅳ级)。GBM具有生长快、转移早、病程短的特点,超过70%GBM患者在出现后症状约6个月病死,5年生存率低于10%GBM主要起源于星形胶质细胞及少突胶质细胞,相关致病机制十分复杂,而且目前临床上并无特别有效的治疗方法,手术切除也因肿瘤早期易发生侵袭转移而容易复发。

 

RNAmicroRNAmiRNA)是包含22个核苷酸序列的非编码RNA,不具有翻译蛋白质的功能,其主要通过直接结合到靶标功能基因上来调控基因表达,从而发挥相应的生物学功能。近年来针对GBMmiRNA表达情况及其相关功能机制的研究显示,多种miRNA参与GBM发生与发展的整个过程调控,miRNA无论是作为诊断评估标志物还是作为新的分子生物治疗靶点都有重要的临床价值。现对特异性miRNAGBM中的功能作用及相关临床应用价值的研究进展进行综述。

 

1.miRNA参与GBM的致病

 

类似其他恶性肿瘤,GBM有十分复杂的致病机制,且不同的GBM阶段参与的多方面调控因素有一定的差异。作为分子调控机制的重要参与者,miRNA以其特异的功能作用参与GBM的致病及进展过程。

 

1.1特异miRNA参与调控GBM的增殖

 

相关的研究方面,如Xu等基于细胞系模型(T98GLN229细胞)的研究显示,miR-92b能够通过热激蛋白70相互作用蛋白C/miR-92b/10号染色体缺失的磷酸酶张力蛋白三者之间的相互作用来调控磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路的表达,而磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号表达的升高能够促进GBM细胞的增殖,反之降低miR-92b的表达能够减弱GBM的生长。Yang等也发现,GBM肿瘤组织及U87细胞株中均存在miR-196a-5p表达升高,而miR-196a-5p能够靶向抑制锌指蛋白结构域11的表达,动物实验显示,增强锌指蛋白结构域11的表达能够在抑制GBM肿瘤细胞的生长同时促进肿瘤细胞凋亡。因此,miR-196a-5pGBM的促进作用主要通过抑制ZMYND11来实现。

 

Liu等在针对GBM致病机制的研究中发现,miR-153能够调节GBM肿瘤细胞的谷氨酰胺代谢,与匹配的癌旁组织相比,GBM肿瘤组织中的miR-153存在显著的表达降低,且谷氨酰胺合成显著增多(肿瘤细胞增殖代谢旺盛的标志物),机制研究显示miR-153能够直接靶向作用于谷氨酰胺激酶来抑制谷氨酰胺合成,GBMmiR-153的表达降低导致谷氨酰胺合成增加。Wu等的研究也发现,GBM中存在miR-18a表达升高,miR-18a主要通过直接靶向调节色素框同源蛋白7的表达来促进GBM的发生,而色素框同源蛋白7能够参与调控GBM的细胞周期。Zhou等的研究发现,GBM组织中存在miR-141-3p的表达升高,且miR-141-3p的升高程度与p53的表达呈正相关。基于小鼠模型的研究显示,miR-141-3p能够促进GBM肿瘤细胞增殖及增强GBM对替莫唑胺(temozolomideTMZ)的耐受,这一作用主要是通过直接靶向调节p53基因的表达来实现。上述研究结果也提示miRNA在促进GBM增殖中发挥重要的调控作用。

 

1.2特异miRNA参与调控GBM的侵袭

 

GBM的恶性度极高,早期即可发生侵袭及远处转移。如Li等研究发现,来源GBM患者的癌组织或GBM细胞系(U87A172细胞)均存在显著的miR-30b-5p表达升高,且miR-30b-5p升高程度与更差的临床预后相关。机制研究显示,miR-30b-5p与脯氨酸富集跨膜蛋白2表达呈正相关,减弱miR-30b-5p表达可以降低脯氨酸富集跨膜蛋白2,从而减低U87A172细胞的增殖及侵袭能力,提示miR-30b-5p主要通过靶向调节脯氨酸富集跨膜蛋白2的表达来促进GBM的进展。

 

Lee等基于细胞模型(LN229T98GU87细胞)的研究也发现,miR-296-5p能够促进GBM细胞的侵袭及转移,这一功能主要是通过miR-296-5p直接调节(抑制)神经生长因子受体及caspase-8的表达来实现,而减弱神经生长因子受体及caspase-8表达的GBM细胞侵袭能力更弱。Wang等也探讨了miR-217GBM的致病及调控作用,结果显示在GBM组织及细胞系中均存在miR-217表达升高及Tyr-3/Trp-5单氧酶激活蛋白γ表达降低,在体外试验中降低miR-217的表达或升高Tyr-3/Trp-5单氧酶激活蛋白γ表达能够抑制U87细胞的增殖、迁移、侵袭及有丝分裂。功能研究显示,miR-217可以直接靶向结合Tyr-3/Trp-5单氧酶激活蛋白γ的3'-非翻译区从而抑制其表达,提示miR-217参与了对GBM侵袭的调控。

 

2.miRNA用于GBM诊断及预后

 

GBM的恶性度极高,患者一般在就诊时已出现早期转移,预后极差。对GBM的准确诊断及预后评估有助于临床采取针对性治疗措施,改善患者远期预后及生活质量。除外作为诊断金标准的有创性活检,无创的影像学及血清学检查在诊断及预后中也有重要价值。随着分子生物学检测技术的进展,针对GBM中特异性miRNA的检测更为便捷,也为miRNA用于改进对GBM诊断及预后提供了重要支持,大量的研究数据也显示了miRNA在这方面的良好应用价值。

 

2.1特异性miRNA用于改进对GBM诊断的价值

 

由于GBM存在特异性miRNA表达改变,学者也对miRNA用于GBM诊断的临床价值进行了相应的研究。如Toraih等基于原发性多形性GBM患者临床标本(n=43)的研究显示,GBM组织中miR-16miR-17miR-21miR-221miR-375存在表达升高,而miR-34a表达降低,其中miR-34miR-17miR-221miR-21用于诊断GBM的曲线下面积(area under curveAUC)由高至低依次为0.9270.9000.8450.836,诊断灵敏度及特异度均较高。

 

同时研究还发现,miR-221水平与甲基鸟嘌呤-DNA转移酶(反映肿瘤细胞能耐受的DNA损伤程度)甲基化程度存在显著正相关(P0.001),而miR-17miR-221miR-326表达水平与临床复发比例呈负相关(P0.001),提示这些miRNA指标的重要诊断评估价值。此外,Akers等对GBM患者脑脊液标本中的miRNA表达情况进行了研究,结果显示,9miRNA存在异常表达,研究同时构建了包含多种表达异常miRNA的评分模型,结果显示联合评分与GBM肿瘤体积呈显著正相关(P=0.008),联合评分诊断GBM的灵敏度及特异度分别为67%80%,显示出基于脑脊液检测结果的联合评分用于GBM的诊断价值。

 

2.2单项miRNA指标用于GBM患者预后的临床价值

 

由于GBM是恶性度很高(WHO分级Ⅳ级)的神经系统肿瘤,无创生物学指标在用于GBM的准确预后评估中有重要的价值。在特异miRNA用于GBM患者预后的临床研究方面也积累了大量的数据。如Xiong等针对miR-141用于人GBM的预后价值进行探讨,结果显示,GBM细胞株及人源GBM标本组织中的miR-141表达存在显著降低,增强miR-141表达能够抑制GBMLN229U89细胞系的增殖。miR-141程度降低的GBM患者,肿瘤分期更高、临床预后更差、生存时间更短,Cox分析显示低miR-141表达是不良预后的独立危险因素。

 

Cheng等的研究也发现,miR-144-3p能够作为GBM患者的预后指标,GBM患者肿瘤组织中miR-144-3p的表达程度较配对的癌旁组织显著降低,且血清miR-144-3p与肿瘤分期及复发呈显著负相关,Cox分析显示低miR-144-3p水平是不良预后的独立预测因素。功能研究显示,miR-144-3p主要通过靶向调节FZD7的表达来抑制GBM细胞侵袭及转移。Chen等对血清miR-203水平用于GBM患者临床预后的价值进行了研究,与低恶性度分期胶质瘤及健康对照相比,GBM患者血清miR-203水平显著降低,低miR-203水平与更大的肿瘤体积及更低的卡氏评分呈正相关,低miR-203水平患者总体生存时间及无进展生存时间更短,低miR-203也是不良预后的独立危险因素。MalekpourAfshar等的研究显示,GBM癌组织中的miR-93的表达较正常脑组织更低,低miR-93表达水平与高肿瘤分期相关(P=0.02;多因素分析显示,miR-93低表达是不良预后的独立危险因素(HR=4.395%CI0.817.2P=0.02)。

 

2.3多项miRNA联合评分模型的预后价值

 

包括miRNA在内的多项指标联合模型有助于改进单项指标评估的准确度,也得到了研究者的关注。如Yuan等基于大样本GBM患者队列(n=563)的miRNA芯片筛查结果构建了纳入3miRNAmiR-222miR-302dmiR-646)的预后评分模型:预后评分=0.112×miR-222表达水平)+(-3.671×miR-302d)±(-2.971×miR-646)±(0.023×年龄)。验证结果显示,模型预测GBM患者5年生存的AUC可达0.85495%CI0.7440.964),具有较高的预后价值,同时为GBM的临床预后判断方法提供了一定的参考。

 

此外,Hermansen等基于GBM患者(n=40)队列的研究显示,多种血清miRNA指标能够用于GBM患者的临床预后判断,miR-107miR-548xmiR-3125miR-331-3p用于短期及长期预后的准确度可达78%,研究者构建了包含miR-107miR-331在内的评分预后模型(miRNA-sum评分),在校正年龄后,低miRNA-sum评分的患者预后更差(HR=0.6695%CI0.450.97P=0.033),随后的京都基因及基因组百科全书数据分析显示纳入评分的miRNA主要靶向调节参与GBM细胞周期及增殖调控的功能基因。

 

3.miRNA用于GBM临床治疗

 

虽然临床上一直在寻找治疗GBM更为安全有效的方法,但是近年来的相关研究取得的进展却十分有限。由于特异miRNAGBM的发生、进展中发挥着十分重要的调控作用,基于靶向miRNA调控的方法也可能为开发新的药物提供重要参考。然而,受限于多种因素(药物合成、安全性及疗效不确定),目前基于靶向miRNA的治疗方法仍只停留在细胞及动物模型水平,距离临床实际应用还有很多问题需要解决。

 

3.1特异miRNA靶向治疗GBM

 

随着对GBM中特异miRNA调控机制的深入研究,也有学者通过靶向miRNAGBM进行治疗。相关的研究方面,如Zhi等发现人源化移植瘤动物模型的肿瘤组织中miR-520d-5p表达显著降低,而增强miR-520d-5p表达能够抑制人源GBM细胞增殖,并诱导癌细胞周期重置,机制研究显示miR-520d-5p主要通过直接靶向作用垂体肿瘤转化基因1激活对胶质瘤细胞的肿瘤抑制作用来实现。研究提示,miR-520d-5p可能作为GBM的潜在治疗价值。Dong等也发现,与正常癌旁组织相比,GBM组织中miR-429表达显著降低(P0.01),增强miR-429的表达能够抑制GBM细胞的增殖,并且诱导肿瘤细胞加速凋亡,减弱肿瘤的侵袭能力,miR-429的这一功能主要是通过降低SOX2蛋白的表达来实现。

 

Shin等基于细胞模型(A172细胞系)的研究发现,加入miR-29b能够增强肿瘤细胞的凋亡作用,同时减弱1型胶原蛋白α23型胶原蛋白α14型胶原蛋白α1、弹性蛋白、基质金属蛋白酶24及富集半胱氨酸的酸性分泌蛋白等与肿瘤细胞增殖及转移相关的蛋白的表达,从而发挥抗GBM的效能。此外,有相似的研究发现,miR-194-5pmiR-518bmiR-543等也具有一定的肿瘤抑制作用,这些miRNA的调控位点主要与GBM的增殖、侵袭及凋亡等关键功能相关。

 

3.2特异miRNA辅助常规化疗药物治疗GBM的价值

 

TMZ是用于GBM治疗的临床一线药物,疗效及安全性均较好。然而,GBMTMZ的耐药性也是困扰临床的重要问题,其相关机制尚未完全阐明,也影响了药物的长期疗效。有研究发现,通过对特定miRNA的调节可在一定程度上改进GBMTMZ耐药,增强化疗效果。Sharif等基于细胞水平(U87细胞)的研究发现,在细胞系中加入miR-124(通过间充质干细胞)能够降低靶标基因周期蛋白依赖性激酶6的表达活性,从而增强GBM细胞系对TMZ治疗的敏感性,并减弱GBM细胞的侵袭能力。而Cheng等的研究显示,GBM患者表达的miR-132能够诱导GBMTMZ的耐受,同时增强GBM细胞的增殖能力,机制研究显示miR-132的这一功能主要是通过靶向调节肿瘤抑制候选基因3的表达来实现。

 

Zhang等也发现,miR-625能够抑制GBM肿瘤细胞增殖,并增强肿瘤对化疗的敏感性。而miR-625的这一功能主要是通过其对蛋白激酶2的直接靶向调节来实现,而蛋白激酶2表达升高能够增强肿瘤细胞的凋亡作用。

 

3.3特异miRNA改进其他药物疗效的价值

 

姜黄素(curcumin)是用于治疗GBM的一种药物,Li等的研究显示,提高miR-378的表达能够增强姜黄素对肿瘤细胞(U87细胞)的抑制作用,机制研究显示miR-378主要通过影响p-p38基因的表达来实现这一功能。此外,Yin等发现miR-326也能提高GBM肿瘤细胞对姜黄素治疗的敏感性,miR-326主要是通过对刺猬蛋白/GLI1信号通路的调节来实现。Li等通过动物模型研究发现,miR-378能够影响GBM对放疗的应答程度,提高放疗效果。将miR-378表达增强的U87细胞种植动物模型上,再接受12Gy的照射,结果种植动物较对照组(未增强miR-378表达的U87细胞种植小鼠)的肿瘤生长及生存期显著延长(P=0.04),这也为改进临床放疗效果提供了一定的参考。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligandTRAIL)是近来已进入临床试验(Ⅱ及Ⅲ期临床试验)的全新抗肿瘤药物,虽然没有针对GBM患者的研究,但在基础试验中也显示了对GBM具有一定的疗效。

 

Wang等的研究发现,GBM患者表达的miR-133a能够通过直接抑制死亡受体5及核因子κB信号通路的激活来增强GBMTRAIL治疗的耐受,体外实验证实,降低miR-133a能够显著提高TRAIL的治疗效果。Zhang等基于基因组分析的结果也发现,miR-7可能作为TRAIL诱导GBM细胞凋亡情况的潜在标志物,研究者基于移植动物模型的研究显示,增强miR-7能够促进TRAIL诱导的GBM细胞凋亡,信号通路分析显示miR-7主要通过靶向调节X连锁凋亡抑制蛋白基因(参与细胞凋亡调控)来发挥这一效能,可能作为改进TRAIL治疗GBM或其他恶性肿瘤的靶点。

 

促红细胞生成素(erythropoietinEPO)广泛应用于慢性肾衰竭、肿瘤及化疗导致的贫血治疗,但近来有研究发现EPO的治疗能够增强恶性肿瘤的侵袭能力。同时,EPO能够通过血脑屏障,对神经系统恶性肿瘤(如GBM)也有相应的作用效能。Alural等的研究也发现,EPO能够降低U87细胞中miR-451的表达,而miR-451的主要靶向调控基因是基质金属蛋白酶2及基质金属蛋白酶9(参与GBM侵袭的重要蛋白质),这为改进EPO的治疗及降低EPO致瘤效应提供了重要参考。

 

4.小结

 

特异miRNAGBM中发挥重要调控功能,对GBM增殖、迁移、侵袭及耐药有重要的影响。最新的研究对特异miRNA(单独或联合)用于GBM诊断及预后的临床价值进行了探讨,也尝试使用特异miRNA治疗GBM或改进其他化疗药物疗效,积累了大量的研究数据。然而靶向miRNA治疗GBM的方法距离临床实际应用还有很多问题需要克服,疗效及安全性也还需要进一步研究。随着分子生物学及药物合成技术的发展,相信基于特异miRNAGBM诊断及治疗方法能够得到更深入的发展。

 

来源:姜越,何鹏,梁超.胶质母细胞瘤中微RNA的功能及临床价值的研究进展[J]

上一篇:右美托咪定在体外循环心脏手术中的应用研究进展
下一篇:麻醉相关药物对前列腺癌去势术后转移复发影响的研究进展
分享到: