文章信息
- 邹彬镔,石庆之. 2014.
- ZOU Binbin, SHI Qingzhi. 2014.
- 多发性骨髓瘤异常miRNAs表达的研究进展
- Advances of Aberrant miRNAs Expression in Multiple Myeloma
- 肿瘤防治研究, 2014, 41(10): 1139-1143
- Cancer Research on Prevention and Treatment, 2014, 41 (10): 1139-1143
- http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2014.10.018
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文章历史
- 收稿日期:2013-08-13
- 修回日期:2013-11-12
多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)是 一种浆细胞恶性克隆性疾病,分泌单克隆病变蛋 白,伴随器官功能障碍,以复杂、频繁发生的表 观遗传学异常为特征,发病率在肿瘤中将近1%, 占血液恶性肿瘤的13%[1]。miRNAs(microRNAs) 为一类新型内源性非编码小分子RNAs,由19~25 个核苷酸单链构成;可与miRNAs 3'端非翻译区 (3'-UTR)结合,引起翻译抑制或miRNA降解,调控 细胞周期进程,并在细胞增殖、转移、凋亡和分 化方面起着重要调节作用[2]。miRNAs的表达失控 促使肿瘤发生,通过激活致癌信号通路或下调抑 癌信号通路[3]。
1 miRNAs的生物学功能近来miRNAs在肿瘤中的生物学功能不断被 认知,通过调节基因表达的转录水平,参与调控 细胞增殖、分化、凋亡、转移和细胞存活等多重 信号通路。研究显示miRNAs在MM患者中异常 表达,并涉及浆细胞增殖、存活、归巢和骨髓瘤 细胞与骨髓微环境之间的相互作用[4]。例如,致 癌基因miR-21在MM患者中有意义的高表达,若 抑制miR-21表达可观察到骨髓瘤细胞生长受抑、 细胞周期静止和细胞凋亡增加。进一步研究发现 miR-21参与调控STAT3信号通路,抑制miR-21表 达可下调STAT3蛋白水平[5]。
此外,部分异常表达的miRNAs(如miR-15a、 miR-16、miR-21、miR-192、miR-181a、miR-221、 miR-222和miR-223等)在意义未明的单克隆丙种 球蛋白病(monoclonalgammopathy of undetermined significance,MGUS)与MM患者中相同,表明它 们发生在MM的前期,但还有一些(如miR-33、 miR129-2、miR-214、miR-373、miR-29b和miR- 520c等)主要出现在MM患者中,这提示不同 miRNAs的异常表达参与了MM的发病和进展[6]。
2 miRNAs在MM发病机制中的作用MM早期常观察到13号染色体(尤其13q14) 缺失,提示这个区域存在抑癌基因。研究发现miR15a/16-1位于13q14,miR-16抑制可促进MM细胞增 殖、侵袭、浸润,并增加骨髓瘤异基因移植成瘤 鼠的肿瘤负荷及血管新生,缩短生存期[7]。此外, 在合并IgH易位或超二倍体染色体异常的MM患 者中,一些miRNAs的差异表达直接参与MM的发 生,尤其hsa-miR-425、hsa-miR-152和hsa-miR-24 的表达下调会引起致癌基因CCND1、TACC3、 MAFB、FGFR3和MYC过度表达,可能是这部分 MM患者发病机制的关键[8]。
有研究[9]显示,25%MGUS、23.6%新诊断MM 和21.1%复发MM患者中存在miR-203甲基化;地 西他滨可使miR-203启动子去甲基化再表达,伴随 癌蛋白CREB1下调,MM细胞增殖受抑。这提示 miR-203为抑癌基因,可靶向作用CREB1 mRNA 抑制MM细胞增殖,其甲基化发生率在MGUS与 新诊断或复发MM中类似,表明miR-203甲基化 可能是MM发病的一个早期事件,而不是在疾病 发展过程中获得。此外,还发现miR-34b/c高度甲 基化常发生在MM患者的疾病复发或进展期,而 不在诊断时;吉西他滨可使miR-34b/c启动子去 甲基化再表达,引起MM细胞增殖受抑、凋亡增 加[10]。这提示miR-34b/c亦为抑癌基因,其甲基化 与MM复发/进展关系密切。近期研究[11]又发现, 27.5%MGUS患者出现miR129-2甲基化,相比之 下,MM患者为49.5%,复发或进展期MM患者为 41.5%(P=0.023)。这提示miR129-2甲基化可能是 在MGUS进展至有症状的MM期间后天获得,涉及 MM疾病进展。
对比健康人群,研究[12]发现miR-92a表达在有 症状的MM患者中明显下调(P<0.0001),并与疾病 分型、分期无关;在治疗达完全缓解的MM患者 中,miR-92a表达恢复正常水平,但在治疗获部 分缓解的MM患者中,miR-92a表达仍低于正常水 平。这些研究结果表明miR-92a的表达水平与MM 疾病状态有关,可能直接参与MM发病,具体机制 有待进一步研究。
在许多MM患者中,发病与癌蛋白c-MYC高 表达有关;t(4;14)染色体易位常引起组蛋白甲基 转移酶 (MMSET)过度表达,促进MM细胞增殖。 然而,MMSET刺激肿瘤形成的机制尚不明确。有 研究[13]发现,miR-126特异性靶向作用于致癌基因 c-MYC 3'-UTR,抑制翻译下调c-MYC蛋白水平, 从而减少t(4;14) MM细胞增殖;MMSET与miR-126 启动子结合,伴随KAP1辅助阻遏和组蛋白去乙酰 化(H3K9三甲基增加、H3乙酰化降低),可导 致miR-126抑制。这提示t(4;14)染色体易位患者中 MMSET的高表达可能通过抑制miR-126表达引起 MM发生。
最近研究[14]显示,MM患者中有36种miRNAs (57%)表达上调、27种miRNAs (43%)表达下 调,尤其let-7c和miR-16呈现显著不同的异常表 达,很可能成为预测MM发病的肿瘤生物学标志。
上述研究表明miRNAs大多位于恶性肿瘤相关 基因区域或断裂点,其表达异常与MM发病及疾病 进展关系密切。
3 miRNAs在MM治疗中的潜在临床意义糖皮质激素(GC)是治疗MM的一线药物,但单 独使用并不能诱导显著的MM细胞凋亡。研究[15]发 现miR-130b、miR-181a和miR-636在GC敏感与GC 耐药的MM细胞系中呈现不同程度的表达,miR- 130b过度表达导致内源性糖皮质激素受体下调, 减弱GC诱导的细胞凋亡。此外,还发现地塞米松 诱导miRNA-125b表达增强通过调控p53/miR-34a/ SIRT1信号通路网起显著抗凋亡作用,致使MM细 胞对地塞米松的耐药性增加[16]。
骨髓微环境在调节骨髓瘤细胞增殖、分化和 黏附介导耐药、存活方面起重要作用。研究[17] 发现,黏附骨髓基质细胞(BMSCs)的MM细胞 通过核转录因子-κB (NF-κB)信号通路部分上调 miR-21表达;抑制miR-21与地塞米松、阿霉素 或硼替佐米联合呈现协同抗骨髓瘤细胞作用。研 究[18, 19, 20]还发现MM患者BMSCs中的IL-6、VEGF分 泌水平相对健康者升高(P<0.05);马法兰和硼 替佐米可诱导MM细胞中miR-15a/-16的表达上调 (P<0.05),但MM-BMSCs共培养时这种反应受 抑制,促MM细胞耐药、存活,同时IL-6、VEGF 分泌水平有所上升;BMSCs分泌的IL-6以时间-剂 量依赖方式抑制miR-15a/16表达,且抑制miR-15a 更有意义;转染miR-15a的MM细胞出现细胞周期 G1/S期静止和VEGF分泌减少,并细胞生长受抑、 存活减少。这提示BMSCs分泌IL-6通过抑制miR- 15a/16表达,促进MM细胞耐药、存活。此外,研 究[21]发现MM细胞中miR-15a/16的表达明显下调, 尤其晚期MM患者;在MM细胞和正常浆细胞中, miR-15a/16表达与VEGF-A表达呈负相关,miR- 15a/16过度表达促血管生成活性降低;转染miR- 15a/16的MM异基因移植成瘤裸鼠出现肿瘤生长和 血管生成明显受抑。这些研究结果提示miR-15a/16 作为一种抑癌基因,通过靶向作用VEGF-A抑制肿瘤血管生成。
据研究[22]报道,MM细胞中miR-29b表达显著 下调,腺病毒转染介导miR-29b过度表达可增加 caspase-3激活促MM细胞凋亡,并拮抗IL-6作用。 研究[23]还发现,硼替佐米诱导MM细胞中miR-29b 表达上调,产生协同促凋亡效应;转染miR-29b的 MM细胞体外培养呈现生长抑制和细胞凋亡增加。 此外,研究[24]发现miR-29b通过靶向作用DNA甲基 转移酶(DNMT3A、DNMT3B)有效减少MM细胞 的DNA甲基化;体外转染miR-29b的MM细胞呈现 明显细胞周期进程受阻,同时增强地西他滨诱导 的细胞生长抑制;瘤内注射miR-29b还可显著降低 MM异基因移植成瘤鼠的肿瘤负荷。
骨骼内稳态取决于破骨细胞 (OCLs)介导的骨 吸收和成骨细胞(OBLs)介导的骨形成平衡。MM中 这种稳态失衡,表现为成骨细胞功能受损和破骨 细胞过度激活产生溶骨性病变。研究[25]发现,随 着破骨细胞不断分化,miR-29b表达逐渐减少;转 染miR-29b的破骨细胞与MM细胞共培养显示破骨 细胞活性受损(TRAcP表达下降、再生缺乏和胶 原蛋白降解),组织蛋白酶K/金属蛋白酶9/肌动蛋 白环重排破坏,同时还抑制C-FOS和金属蛋白酶 2,下调转录因子NAFTc-1。这提示miR-29b在调 节骨内稳态中起重要作用,miR-29b表达可阻碍破 骨细胞分化和抑制破骨细胞激活,为进一步研究 miR-29b治疗MM相关骨疾病提供了实验基础。
既往研究显示雷公藤甲素(TPL)和黄连素具有 体外抑制MM细胞增殖的作用。近期研究[26]发现, TPL抑制miR142-5p和miR181a的表达,后者下调 GR,与地塞米松协同诱导MM细胞凋亡;同时使 用miR142-5p和miR181a抑制剂,可明显增强细 胞凋亡协同效应。这提示miR142-5p和miR181a涉 及TPL治疗中对GR的调节作用。此外,研究[27]发 现黄连素以剂量-时间依赖方式抑制MM细胞增殖 及IL-6分泌,并诱导ROS生成、细胞周期G2/M期 静止及MM细胞凋亡,伴随miR-21、Bcl-2表达下 调;反之,miR-21过度表达则减弱该药的细胞毒 性作用。
研究新发现,miR-34a、miR33b和miR-214均 为抑癌基因,miR-221/222为致癌基因。MM细胞的 miR-214表达较正常浆细胞减少,转染miR-214可抑 制MM细胞生长、促细胞凋亡;miR-214直接下调 PSMD10表达(编码癌蛋白gankyrin、ASF1B),与 3'-UTR结合干扰DNA复制,抑制gankyrin伴随p53 mRNA增加,CDKN1A (p21Waf1/Cip1)和BAX转录 产物上调,从而起抗肿瘤作用[28]。转染miR-34a的 MM细胞出现增殖受抑、凋亡增加,伴随BCL2、 CDK6和NOTCH1下调;静脉推注miR-34a可使重 度免疫缺陷的骨髓瘤异基因移植成瘤鼠出现肿瘤 生长抑制,生存期延长,且无明显的不良反应[29]。 此外,MM患者中miR33b表达下降,蛋白酶体抑制 剂MLN2238可诱导miR33b表达上调,协同促细胞 凋亡和增强药物敏感度,并明显降低MM细胞的存 活、转移及集落形成能力;皮下注射或转染诱导 miR33b过度表达可抑制MM异基因移植成瘤鼠的 肿瘤生长和延长生存期[30]。MM细胞中miR-221/222 高表达,miR-221/222抑制剂可上调p27Kip1、 PUMA、PTEN和p57Kip2显著抑制MM细胞增殖, 并使MM异基因移植成瘤鼠(SCID/ NOD)的肿瘤 生长明显受抑;反之,转染miR-221/222的MM细胞 出现细胞周期S期增加,p27Kip1蛋白下调[31]。
越来越多的证据表明诱导抑癌miRNAs表达或 沉默致癌miRNAs很可能是未来成功治疗MM的新 策略。
4 miRNAs在MM诊断与预后评估中的参考价值MM是一种异质性疾病,临床表现多样,有时 诊断较困难。有研究[32]发现,miR-720、miR-1308 和miR-1246作为生物标志物在MM患者中有临床 诊断意义,即miR-720/miR-1308联合可以有效区 别健康人群与MM前期及MM患者,miR-1246/ miR-1308联合进一步把MGUS与MM患者区分开 来。这一发现为MM的诊断提供了新方法。
髓外浆细胞瘤( EMP)和MM都是浆细胞 (PC)的恶性肿瘤,通常根据临床表现和组织病 理学结果进行区别。有研究[33]发现,73%的EMP 患者CD19呈阳性,而MM患者呈阴性;miR-30a、 miR-93和miR-181b的表达水平在EMP和MM患者 中相似,但EMP患者不表达miR-223。由此推测, CD19阳性/miR-223阴性与EMP有关,CD19阴性 /miR-223阳性可用来诊断MM。
MM目前仍被认为是一种不可治愈的血液恶 性肿瘤,治疗有效的患者生存期4~10年不等。13 号染色体缺失(13q-)在超过50%的MM患者中 观察到,预后不良。研究[34, 35, 36]发现,miR-15a、 miR16-1和miR 17-92族位于13q,它们的表达不依 赖(13del),但它们的高表达与较短PFS相关(4.5月 vs. 14.0月,P=0.006)。研究[37]还发现,miR-148a、 miR-181a、miR-20a、miR-221、miR-625和miR- 99b表达在MM患者中较健康人群显著上调,其中miR-99b和miR-221的表达分别与t(4; 14)、13q- 相关,miR-20a、miR-148a高表达与较短的PFS相 关。此外,与新诊断MM相比,miR-21在复发/难 治MM患者中明显高表达,并与血浆β2-MG水平 及D-S分期呈正相关,且随着治疗有效逐渐下调 (P<0.05)[38]。这些研究结果提示部分miRNAs的异 常表达与MM不良预后有关,有望成为临床评估疾 病预后的生物学标志。
最近的研究[39]显示,以miR-17和miR 886-5p 为预后标志,可将MM患者分为3个风险组(两者 均高表达为高危组,其中任一高表达为中危组, 两者均低表达为低危组),中位OS分别为19.4、 40.6和65.3 月(P=0.001),与当前使用的预后评 估国际分期系统/荧光杂交(ISS/FISH)法相比,前者 可预测患者显著不同的OS,且不依赖基因表达谱 (P<0.002)。值得注意的是,若仅采用后者,对患 者OS的预后效力将明显下降(P=0.0004)。
5 结语与展望由此我们得出:不同miRNAs的异常表达与 MM发病及疾病进展关系密切,miRNAs在一些细 胞周期进程中起关键调控作用,参与调节MM细胞 的增殖、代谢、凋亡、分化、存活及转移。通过 激活抑癌miRNAs或下调致癌miRNAs影响多重肿 瘤信号通路发挥抗骨髓瘤作用,意味着一种成功 治疗MM的新疗法。部分miRNAs的异常表达亦有 助于MM的诊断及鉴别,并为MM不良预后的评估 提供了新型生物学标志。
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