miRNA在乳腺癌化療耐藥中的作用

顧 璽 綜述 張文海 審校

miRNA在乳腺癌化療耐藥中的作用

顧 璽 綜述 張文海 審校

總結近期國內外有關miRNA在乳腺癌化療耐藥中作用的研究進展。應用Pubmed和CNKI期刊全文數據庫檢索系統以“miRNA、乳腺癌和化療耐藥”為關鍵詞，檢索2000年1月至2012年10月有關在乳腺癌化療耐藥中作用的文獻。從乳腺癌化療耐藥入手，闡述乳腺癌化療耐藥的特點、機制，并著重對miRNA在乳腺癌化療耐藥中的作用進行分析。miRNA通過多種途徑參與乳腺癌的化療耐藥。本文具體綜述了一些以不同機制參與腫瘤耐藥的miRNA，及其具體參與耐藥的途徑。探討了血清miRNA作為腫瘤標記物的潛在臨床利用性。結論：深入研究血清miRNA在乳腺癌耐藥中的作用和機制，必將為乳腺癌的靶向治療掀起一個新的篇章。

乳腺癌 化療耐藥 miRNA

目前乳腺癌的主要治療手段是以手術、化療、內分泌治療以及靶向治療聯合的綜合治療。據統計，約有70%的乳腺癌患者對化療耐藥或很快出現化療耐藥［1］。無論是初始的耐藥還是獲得性的耐藥都會大大降低乳腺癌患者的無病生存時間（disease-free survival，DFS）和總生存時間（overall rurvival，OS）。本文將對乳腺癌化療耐藥的機理和miRNAs在耐藥中起到的作用加以闡述。

1 乳腺癌化療的耐藥

1.1 乳腺癌化療耐藥的概述

耐藥是導致腫瘤化學藥物治療失敗的主要原因。根據腫瘤細胞的耐藥特點，耐藥可分為原藥耐藥（primary drug resistance，PDR）和多藥耐藥（multiple drug resistance，MDR）兩大類，PDR是指對一種抗腫瘤藥物產生抗藥性后，對非同類型藥物仍敏感；MDR是指癌細胞對一種抗腫瘤藥物產生耐藥性的同時對其他非同類藥物也產生抗藥性，是造成腫瘤化療失敗的主要原因。MDR可進一步分為先天性多藥耐藥（intrinsic MDR）和獲得性多藥耐藥（acquired MDR），先天性多藥耐藥是指在化療開始時就存在的耐藥性，而獲得性多藥耐藥是指在化療過程中由一種化療藥物誘導產生的耐藥。乳腺癌對多種化療藥物有效，但很快出現耐藥［2］。針對乳腺癌耐藥的特點，目前乳腺癌耐藥的研究主要集中在獲得性多藥耐藥方面。

1.2 乳腺癌化療耐藥的機制

化療藥物的耐藥機制目前尚不十分清楚。目前有兩個關于耐藥的主要假說，基因性耐藥和表觀基因性耐藥，這兩種假說被認為是解釋所有癌癥耐藥的基礎理論?；蛲ǔＪ侵窪NA序列的可遺傳改變，基因性耐藥是指由DNA序列發生了與耐藥相關的可遺傳突變。表觀基因是指在未改變DNA序列的基礎上通過DNA甲基化或者組蛋白修飾改變其基因表達使其表觀基因組獲得耐藥性。

目前，關于乳腺癌基因性耐藥的研究證據較少，但大量的實驗證明乳腺癌細胞基因表觀性耐藥的存在。一些基因的異常表達使乳腺癌細胞內的抗腫瘤藥物濃度下降從而影響藥物的有效性，例如多藥耐藥基因（multidrug-resistance 1，MDR1）、乳腺癌耐藥蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）基因［3］。與乳腺癌細胞凋亡相關的基因的異常表達，可以使癌細胞抵抗藥物介導的凋亡，產生耐藥，如Bcl-2基因、p53基因［4］。此外，DNA甲基化和組蛋白修飾也是表觀基因改變的重要方式，很多研究證明DNA甲基化和組蛋白修飾參與了乳腺癌細胞的耐藥，這進一步證明表觀基因改變對乳腺癌耐藥的重要性［5-6］。有學者認為，對乳腺癌表觀基因性耐藥的研究可能成為是解決乳腺癌細胞對化療藥物耐藥的重要方法［7］。

1.3 乳腺癌化療耐藥研究的熱點問題

近年來的研究發現了MicroRNAs在表觀基因學中的重要作用，這個發現使學者們將MicroRNAs與乳腺癌耐藥聯系在一起。有人證明MicroRNAs的異常表達可能與乳腺癌的耐藥有關［8］。隨著這方面的實驗證據的不斷增多，使得miRNAs可能成為一個干預腫瘤耐藥的新方法［9-10］。關于miRNAs調控腫瘤耐藥的進一步研究將會成為乳腺癌耐藥研究的新熱點。

2 miRNA的構成和作用

MicroRNAs（miRNAs）是一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA，其大小長約16～29個核苷酸，在細胞內對基因的表達起到重要的調節作用。成熟的miRNAs通過堿基互補配對的方式識別靶mRNA，并根據互補程度的不同指導沉默復合體降解靶mRNA或者阻止靶mRNA的翻譯。

近年來超過1 200個哺乳動物的miRNAs已經被證明可以潛在調控大約三分之一的蛋白編碼基因，這些基因與發育、細胞分化、代謝途徑、細胞增殖和凋亡密切相關［11］。而這些生理過程的異常表達又是癌細胞的主要表現，所以有人猜想miRNA的異常表達可能在癌癥的形成過程中起重要作用，并通過實驗加以證明。學者們發現很多miRNA的異常表達都可能調控癌基因或抑癌基因的表達，并在腫瘤的發生、侵襲、轉移以及對不同化療藥物的耐藥中起重要作用［12］，例如miR-21和miR-373等能夠促進乳腺癌轉移，而miR-205、miR-340和miR-1258等能夠抑制乳腺癌轉移［13-17］。

3 miRNA參與乳腺癌化療耐藥的途徑

目前有幾種解釋miRNA參與腫瘤化療耐藥機制的途徑，而近來這些機制在乳腺癌耐藥中被證明與miRNAs密切相關［18］。

3.1 miRNA參與藥物轉運和代謝

化療藥物轉運和代謝的蛋白在癌細胞對藥物的吸收、清除中起重要作用，提高清除化療藥物的轉運蛋白的表達可以加速藥物的代謝，導致癌細胞的廣泛耐藥。miRNA可能通過調控ATP結合盒蛋白家族（ATP-binding cassette，ABC）的P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）和乳腺癌耐藥蛋白（breast cancer resistance protein，BRCP/ABCG2）的表達促使癌細胞產生耐藥性。Chen等［19］通過對新輔助化療（表阿霉素和多西他賽）有效和無效患者腫瘤標本的miRNA-200c的檢測以及細胞株的驗證，發現上調的miRNA-200c可以降低MDR1基因和P-糖蛋白的表達，增加阿霉素治療的敏感性。也研究結果證明，miR-328、miR-519c和miR-520h可以通過對BCRP表達的調控使乳腺癌細胞發生耐藥［20］。近來Zhu等［21］證明miR-128可以通過調控ABC家族的另一成員ABCC5使乳腺癌細胞產生對阿霉素等藥物的耐藥。這些研究表明miRNA可以通過藥物轉運和代謝的途徑調控腫瘤耐藥。

3.2 miRNA參與細胞毒性作用

阿霉素、紫杉醇、順鉑等化療藥物的作用機制是抑制DNA、RNA的復制合成，阻礙癌細胞進行有絲分裂。細胞對這些毒性藥物造成的損傷會作出分裂停止、DNA修復、凋亡等反應，癌細胞耐藥與這些過程的改變密切相關［22］。PTEN（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten）是一個抑癌基因，PTEN基因可以PTEN蛋白的合成，使細胞停止分裂并凋亡。Liang等［23］通過對紫杉醇、米托蒽醌和VP-16耐藥的MCF-7細胞系及動物實驗證明miR-19可能通過抑制PTEN的表達參與調控乳腺癌細胞對上述藥物的耐藥。BRCA1（breast cancer susceptibilility gene 1）在DNA的損傷修復中其重要作用。Moskwa等［24］的研究證明miR-182可以下調BRCA1的表達從而減少的DNA修復，增加癌細胞對Olaparib的敏感性。Bcl-2基因具有抑制凋亡的作用。Kastl等［25］的研究發現在乳腺癌多西他賽耐藥的細胞株中miRNA-34a下調，并通過上調Bcl-2基因表達的途徑抑制癌細胞凋亡產生耐藥。所以，miRNA可以參與調控修復和凋亡蛋白的表達使癌細胞出現耐藥性。

3.3miRNA參與EMT

癌細胞發生上皮-間葉轉換（EMT）被認為與耐藥有關，發生EMT的腫瘤細胞表現出更強的耐藥性［26］。miRNA可以調控誘導腫瘤細胞發生EMT的蛋白的表達，并使其產生耐藥。E鈣粘蛋白向N鈣粘蛋白轉換是腫瘤細胞發生EMT的重要標志，Cochrane等［27］發現miRNA-200c的下調可以通過其靶基因ZEB1抑制E鈣粘蛋白的表達，促進乳腺癌細胞EMT發生，使腫瘤細胞對順鉑和紫杉醇發生耐藥。TGF-β、β連環蛋白也是腫瘤細胞發生EMT過程中的重要成員，Rao等［28］的研究顯示miRNA221/222的上調可以通過對TGF-β和β連環蛋白的調控實現癌細胞對氟維司群的耐藥。從這些研究可以看出，EMT也是miRNA參與耐藥調控的途徑之一。

3.4 miRNA參與DNA甲基化和組蛋白修飾

DNA甲基化和組蛋白修飾在基因表達和藥物耐藥中有極其的重要作用。DNA甲基化是在不改變DNA一級結構的情況下，改變其表達活性的基因外調節途徑。參與DNA甲基化的酶主要有DNMT1，DNMT3a和DNMT3b。Pogribny等［29］的研究發現，miR-29、miR-194調節DNMT3a的表達，miR-132、miR-194調控甲基化結合蛋白MeCP2基因表達，增加細胞系對cisplatin的耐藥性。組蛋白去乙?；敢种苿┛梢詫е驴沟蛲鋈橄侔┘毎档那忠u轉移能力降低，而很多miRNA其中差異表達［30］。這些發現說明miRNA可以通過DNA甲基化和組蛋白修飾兩種方式參與腫瘤耐藥。

3.5 miRNA參與治療靶點的改變

某些藥物針對癌細胞的特異性靶點起作用，殺滅腫瘤細胞，如他莫昔芬、氟維司群對ER陽性的乳腺癌細胞。Zhao等［31］的研究顯示ER-α36是let-7的靶基因，let-7的敲除的他莫昔芬耐藥細胞株可以表現出對他莫昔芬治療敏感，這說明let-7可以通過改變他莫昔芬的治療靶點（ER）促進耐藥。另外還有研究證明MicroRNA-101、MicroRNA-221/222可能是通過調控ER來促進乳腺癌細胞對內分泌治療藥物的耐藥［32］。所以，miRNA可以通過改變這些治療靶點的表達使腫瘤出現耐藥。

4 血清中miRNA的特點和應用

既往對miRNAs的研究主要集中在細胞內的活動。第一個對血清miRNA的研究始自2008年，Lawrie等［33］發現血清中含有miR-21，且其高表達與彌散性B細胞淋巴瘤患者的存活率呈負相關。血液中的循環miRNA可以免受血液核酸酶的破壞，這是血清miRNA的一個重要特點。血清中的miRNA主要存在于微小囊泡（microvesicles，MV，＞1 μm）和胞外小泡（exosome）中，正是由于MV和exosome的保護，使血清miRNA避免核酸酶的破壞。Zomer等［34］的研究證明血液中的microvesicles和exosome可以作為miRNA的穩定載體，通過將某種細胞產生的miRNA轉運至另一種細胞內，調控其靶mRNA的表達，實現體內的細胞間通訊。

目前很多研究證明患有疾病的的患者血清內的miRNA表達譜與正常人不同，包括腫瘤、糖尿病、肝炎、妊娠等。Zhu等［35］在乳腺癌患者血清中檢測出miR-155，并發現PR陽性的乳腺癌患者血清中的miR-155明顯高于PR陰性的患者。Schrauder等［36］通過基因芯片比對正常女性與早期乳腺癌患者的血液miRNA，發現miR-202，miR-718可能成為早期乳腺癌的潛在標記物。這些研究提示我們血清miRNA是細胞間通訊的重要媒介，在腫瘤細胞的發生、侵襲和轉移中起重要作用。而血清miRNA與乳腺癌化療耐藥的研究可能成為乳腺癌耐藥領域的新熱點。

5 化療耐藥研究展望

現有的研究證明miRNA與乳腺癌的化療耐藥密切相關，但其作用和機制尚不清楚，對其作用和機制的進一步研究可能成為逆轉化療耐藥的關鍵，這將成為乳腺癌化療耐藥研究的熱點。

血清miRNA的發現和穩定檢測開辟了一條關于miRNA研究的新途徑，血清miRNA在惡性腫瘤和其他疾病診斷中的作用已經證實了它的價值，但血清miRNA與乳腺癌化療耐藥關系的研究鮮見報道，深入研究血清miRNA在乳腺癌耐藥中的作用和機制，必將為乳腺癌的靶向治療掀起一個新的篇章。

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（2013-08-27收稿）

（2013-10-24修回）

（本文編輯：周曉穎）

Function of MiRNAin the chemotherapy resistance of breast cancer

Xi GU,Wenhai ZHANG
Correspondence to:Wenhai ZHANG;E-mail:zhangwh@sj-hospital.org

Department of Breast Surgery,Shengjing Hospital,China Medical University,Shenyang 110004,China

This work was supported by the Scientific and Technological Planning project of Liaoning Province(No.2012225026)

This study aimed to review the research progress on the contribution of microRNA(miRNA)to the chemotherapy resistance of breast cancer.With“miRNA,”“breast cancer,”and“chemotherapy resistance”as key words,the literature was searched in Pubmed and CNKI databases between 01-2000 and 10-10-2012.We described the characteristics and mechanisms of breast cancer chemotherapy resistance and focused on the contribution of miRNAs in the chemotherapy resistance of breast cancer.MiRNA participate in chemotherapy resistance of breast cancer through different ways.This article summarizes different miRNAs that participate in chemotherapy resistance and identifies their specific pathways in drug resistance.The potential clinical utilization of the serum miRNA as a tumor marker is also discussed.Further research on the effect and mechanism of serum microRNA in chemotherapy resistance will bring a new chapter in the targeted therapy of breast cancer.

breast cancer,chemotherapy resistance,MiRNA

10.3969/j.issn.1000-8179.20131269

顧璽 講師，主治醫師。研究方向為乳腺惡性腫瘤的綜合治療及化療耐藥機制研究。

中國醫科大學附屬盛京醫院乳腺外科（沈陽市110004）

*本文課題受遼寧省科學技術計劃項目（編號：2012225016）資助

張文海 zhangwh@sj-hospital.org

E-mail：gux1@sj-hospital.org