肿瘤防治研究  2014, Vol. 41 Issue (10): 1139-1143
本刊由国家卫生和计划生育委员会主管,湖北省卫生厅、中国抗癌协会、湖北省肿瘤医院主办。
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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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收稿日期:2013-08-13
修回日期:2013-11-12
多发性骨髓瘤异常miRNAs表达的研究进展
邹彬镔1,2, 石庆之1    
1.330006 南昌,南昌大学第二附属医院血液科 2.南昌大学研究生院医学部
摘要:miRNAs (microRNAs)是一类短小的非编码RNAs,通过调节基因表达的转录水平,影响细胞周期进程并起关键作用,参与细胞的增殖、代谢、凋亡与分化。miRNAs的异常表达促进肿瘤发生,包括多发性骨髓瘤(MM)。本文就miRNAs在MM中的发病机制、诊断、治疗及预后评估的最新研究进展作一综述。
关键词miRNAs (MicroRNAs)     多发性骨髓瘤     表观遗传学     发病机制     诊断    
Advances of Aberrant miRNAs Expression in Multiple Myeloma
ZOU Binbin1,2, SHI Qingzhi1    
1.Department of Hematology, The Second Affiliated Hospital of Nanchang University,Nanchang 330006,China 2.Department of Medicine,Graduate School of Nanchang University
Abstract:miRNAs (microRNAs) are short non-coding RNAs that play critical roles in numerous cellular processes through post-transcriptional regulating functions, and participate in the regulation of cell proliferation, metabolism, apoptosis and differentiation. The dysregulation of miRNA expression contributes to tumorigenesis, including multiple myeloma (MM). In this review we summarize the current knowledge on roles of miRNAs in the pathogenesis, diagnosis, treatment and prognosis of MM.
Key words microRNAs     Multiple myeloma(MM)     Epigenetics     Pathogenesis     Diagnosis    
0 引言

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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