【摘要】 化疗是恶性肿瘤综合治疗的一个重要方面，但在化疗的同时，肿瘤细胞对某一种或多种化疗药物产生耐药性，是化疗失败的主要原因之一。耐药机制在细胞学上十分广泛，包括各种途径。这些途径中的关键基因在遗传学水平的变异可以导致肿瘤细胞耐药现象的发生，其中，microRNA是这些关键基因之一。本文简要综述了miRNA与肿瘤细胞耐药性的相关研究进展。
【关键词】 肿瘤； miRNA； 耐药机制
doi：10.3969/j.issn.1674—4985.2012.29.103
MicroRNA（miRNA）是一类长度为18～25个核糖核苷酸的非编码内源性单链小分子RNA，由基因组DNA编码，通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译，从而对基因进行转录后表达的调控[1]。microRNA在多种生理和病理过程中发挥作用。大约50%的microRNA位于肿瘤相关的基因组区[2]。据研究肿瘤细胞对抗肿瘤药物产生耐药，是导致肿瘤化学治疗失败的常见因素，肿瘤细胞耐药性机制相当复杂，近来有研究发现microRNA通过调节一些相关的基因可以导致肿瘤细胞耐药现象的发生。
1 microRNA的功能
miRNA可参与生命过程中的一系列重要进程，包括早期胚胎发育、细胞周期、细胞凋亡、细胞分化调控、伤口愈合和免疫系统等。miRNA序列结构和表达方式的多样性，在基因表达调控领域中起着非常重要的作用。
近年研究不断发现具有致癌或抑癌作用的miRNA的表达谱在不同类型的肿瘤中存在显著差异。Let—7 miRNA家族是是目前研究最为详细的miRNA之一，Johnson等[3]发现，肺癌中Let—7的表达水平降低，而其靶点癌基因Ras表达增加，从而导致肿瘤细胞增值，患者预后差；Lawrie等[4]研究发现，弥漫性B细胞淋巴瘤患者血清中的miR21的表达水平升高并且与无病生存期相关；Iorio和Michael等[5—6]发现，miR—143、miR—145在结、直肠癌中表达下调，miR—141在前列腺癌患者血浆中表达水平很高；Ciafre和Chan等[7—8]研究发现，具有致癌活性的miR—21在恶性胶质瘤和乳腺癌中的表达上调，而miR—145在乳腺癌中表达下调；He等[9]研究发现，miR—221/222/146在乳头状甲状腺癌中显著上调。
2 miRNA与肿瘤细胞的耐药
miRNA发挥重要的基因表达功能，其表达水平的异常可能引起细胞增殖、分化、凋亡等生物学过程的紊乱，促进肿瘤的发生和发展。肿瘤产生耐药性也会涉及这些生物学行为的改变，miRNA参与肿瘤细胞耐药的机制十分复杂。目前比较明确的主要有以下几种。
2.1 参与细胞凋亡的miRNA与肿瘤耐药 大多数化疗药物的抗肿瘤效应最终是通过引起细胞凋亡来实现的，因此，miRNA通过与凋亡抑制因子作用或其他途径参与肿瘤细胞内凋亡通路的异常，影响药物作用的发挥，导致耐药的产生。
Bcl—2（B cell lymphoma/lewkmia—2）是调节肿瘤生长发育的重要因子及抗凋亡蛋白，在Bcl—2过度表达的细胞，药物虽然仍可以进入细胞内诱导细胞损伤，但这种损伤却不能非常有效地转换成细胞凋亡的信号，以致在化疗期间那些表达Bcl2的肿瘤细胞又能以较快的速率重新迅速生长，降低细胞对放化疗的敏感性，导致耐药现象的产生。因此，抑制Bc12的过表达很有可能会克服肿瘤细胞的耐药性，提高疗效。靶向凋亡抑制Bcl—2基因的miR—15和miR—16在CLL患者中经常被清除，转染miR—15和miR—16表达载体后导致Bcl—2蛋白水平的降低从而使肿瘤细胞凋亡率增高，导致肿瘤的发生和耐药性出现。Xia等[10]发现胃癌耐药株SGC7901/VCR与亲本株SGC7901相比，miR—15b和miR—16显著下调，与此同时Bcl—2水平却明显上调，这就增加了SGC7901/VCR细胞株对长春新碱、阿霉素、依托泊苷和顺铂的耐药性。miR—21的靶基因也是BCL—2，Si等[11]的研究表明，经典的癌基因miR—21过表达不仅增高乳腺癌细胞的增殖和成瘤能力，而且可以增强MCF7细胞对拓扑替康的耐药性，因此，通过反义核酸技术下调miR—21造成其靶基因Bcl2蛋白的低表达，从而抑制细胞增值，促进细胞凋亡。
Caspase（天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶）在凋亡过程中起着必不可少的作用。Chan等[8]的研究表明，在胶质瘤细胞组织中miR—21过度表达，敲除掉miR—21基因可引起caspases的活化，致使细胞的凋亡。这就提示miR—21的异常表达可抑制细胞的凋亡，甚至可能引起耐药的发生。Casp3是细胞凋亡过程中的的启动酶，Tsang等[12]发现Let—7a表达上调负向调控抑制肿瘤细胞分化凋亡从而增强肿瘤对阿霉素、紫杉醇的耐药性。
肿瘤坏死因子相关诱导凋亡配体（tumor necrosis factor—related apoptosis—indlucing ligand，TRAIL）参与肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡。有研究表明，miRNA也影响TRAIL的敏感性。Garofalo等[13]发现，miR—221和miR—222在TRAIL耐药的非小细胞肺癌中过表达抑制了TRAIL介导的细胞凋亡信号通路。
2.2 参与细胞增殖的miRNA与肿瘤耐药 P13K/Akt信号通路是一条重要的信号转导通路，参与调控诸多重要的生物学过程，与肿瘤的发生转移，耐药机制密切相关。研究发现，如果PI3K/Akt信号通路过度激活，就会造成细胞的无限增殖，促进肿瘤进展，进而使肿瘤细胞对抗肿瘤药物敏感性降低[14]。PTEN（phosphatase tension homolog deleted on chromosome ten）是近年来新确定的继p53基因之后最重要的抑癌基因。PTEN同时具有磷酸酯酶活性强和蛋白磷酸酶活性，在PI3K/Akt信号途径中起重要的抑制作用，即对PI3K/Akt途径有负调节作用，其突变或者缺失可导致P13K/Akt信号通路活化，促进与细胞的恶性转化和肿瘤的耐药[15—16]。因此，众多的研究表明PI3K/Akt通路的过度激活是肿瘤细胞对顺铂、紫杉醇、多柔比星等抗肿瘤药物耐药的关键因素之一[15—17]，PTEN基因是PI3K/Akt通路的拮抗剂，增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，诱导恶性细胞凋亡，发挥抗肿瘤作用[18—20]。
Yang等[20]在研究卵巢癌miRNA表达框架改变时研究发现，miR—214通过与PTEN的3’UTB区发挥作用进而下调PTEN蛋白的表达，过度激活Akt路径从而使细胞无限增殖并获得对顺铂的耐药性。Meng等[21]发现在肝外胆管癌表达上调miR—21可通过抑癌基因PTEN使P13K信号通路激活，调节抗肿瘤药物吉西他滨诱导的细胞凋亡，反义抑制miR—21可提高高度耐药的胆管癌细胞对吉西他滨的敏感性，减轻肿瘤耐药。
2.3 药物转运分布相关miRNA与肿瘤耐药 药物在细胞内蓄积及分布的异常使药物不能有效的作用于细胞内的靶分子导致肿瘤细胞的耐药。这也是目前研究比较明确的肿瘤多药耐药（MDR）的主要机制。
药物从细胞内排出是细胞内药物蓄积减少的主要原因。药物外排主要在于细胞膜上的一组ATP—依赖的药物泵，即ABC（ATP—binding cassette）转运子家族。每个ABC转运子都包含了1或2个ATP—结合结构域，根据其序列同源性及结构域组织方式分为7个亚家族（ABCA—G）。分别编码p—gp、BCRP的ABCB1、ABCG2是最基本的肿瘤多药耐药基因。这些特殊的跨膜蛋白通过三磷酸腺苷分解提供能量，逆浓度梯度将化疗药物从细胞内泵出，从而降低肿瘤细胞内药物的蓄积，产生耐药性。研究表明，这类ABC超家族成员在人类许多肿瘤细胞表面过度表达，导致一部分肿瘤细胞在化疗后仍然存活，这可能是肿瘤耐药、复发转移的重要机制[22—23]。
To等[24]研究表明，在S1结肠癌耐药细胞株中，ABCG2的3’UTR区域正好包含miR—519c的作用结合位点，若该区域发生突变，miR—519c则无法与之结合，从而导致ABCG2的高表达，进而导致肿瘤耐药的产生。Pan等[25]的研究发现，在耐药细胞系MCF7/MX100中miR—328的表达会受到抑制，而被抑制的miR—328是无法下调BCRP/ABCG2蛋白水平，从而导致BCRP/ABCG2蛋白过度表达，促进药物的外运，导致对化疗药物的不敏感。
Zhu等[26]研究结果显示，人类卵巢癌A2780DX5耐药细胞株中miR—27a及miR—451的表达明显增加，进一步研究提示miR—27a及miR—451可以直接诱导耐药蛋白MDR/p—gp的表达。Kovalehuk等[27]的研究也证实miR—451可以调节mdrl基因的表达，MCF—7/DOX细胞株的p—gp表达受miR—451的调节，miR—451表达的上调可以提高其对阿霉素的敏感性。
2.4 酶相关的miRNA与肿瘤耐药 肿瘤细胞的耐药性还与很多酶类相关，如谷胱甘肽S—转移酶（GST）、拓扑异构酶Ⅱ（topoII）、蛋白激酶C（PKC）、二氢叶酸还原酶（DHFR）等。
目前研究发现，二氢叶酸还原酶（DHFR）导致的对甲氨蝶呤的耐药与miRNA有关。DHFR为甲氨蝶呤药物作用的关键酶。正常情况下，miR—24可下调二氢叶酸还原酶（DHFR）的表达，使细胞对甲氨蝶呤敏感。Mishra等[28]发现miR—24结合位点的单碱基突变导致细胞对甲氨蝶呤的敏感性发生改变。即DHFR基因的3’UTR区靠近miR—24结合区的一个单核苷酸多态性（SNP）位点处发生829C→T的单碱基突变，干扰miR—24与DHFR的mRNA正常配对，DHFR的mRNA半衰期延长为原来的两倍，mRNA及蛋白水平均升高。药物作用酶的积聚导致相同剂量的甲氨蝶呤对肿瘤细胞起不到应有的作用，即产生了耐药现象。
3 展望
近几年，对miRNA的研究取得了很大的进展，特别是对miRNA的作用机制和在恶性肿瘤中的应用前景。miRNA参与多种生物学过程及多种疾病的调节，但要想完全阐明miRNA的机制还需要更进一步的研究。
许多实验已经证实，miRNA在肿瘤细胞生物学及对抗肿瘤药物的敏感性及耐受性中发挥重要作用。目前，化疗仍然是治疗肿瘤的主要手段，耐药机制也是化疗失败的主要原因，而miRNA与肿瘤耐药机制的研究为肿瘤化疗提供了新的途径。但是miRNA在肿瘤耐药性中的研究尚处于起步阶段，大多数耐药基因还未被发现，功能还不清楚，其在发育和疾病中的作用，很多还处于假设推论阶段。因此，可以找到影响药物反应程度的关键miRNA，这不仅有利于肿瘤细胞耐药机理的的深入分析，更有利于寻找新的药物作用靶标及个性化用药。miRNA在肿瘤的研究中具有广阔的前景，将成为今后更好地认识和攻克人类肿瘤的一个重要突破口，为人类攻克肿瘤开辟新的视野。相信随着肿瘤耐药机制的研究深入，逆转耐药的药物将不断涌现，肿瘤耐药问题也会得到逐步解决。
参考文献
[1] Donnell K A，Wentzel E A，Zeller K I，et al.C—Myc—regulated micorRNAs modulate E2Fl expression[J].Nature，2005，435（7043）：839—843.
[2] Makarova J A，Kramerov D A.Noncoding RNAs[J].Biochemistry（Mosc），2007，72（11）：1161—1771.
[3] Johnson S M，Grosshans H，Shingara J，et al.RAS is regulated by the let—7 microRNA family[J].Cell，2005，120（5）：635—647.
[4] Lawire C H，Gal S，Dunlop H M，et al.Detection of elevated levels of tumour—associated microRNAs in serum of patients with diffuse large B—cell lymphoma[J].Br J Haematol，2008，141（5）：672—675.
[5] Lorio M V，Ferracin M，Liu C G，et al.MicroRNA gene expression deregulation in human breast cancer[J].Cancer Res，2005，65（16）：7065—7070.
[6] Michael M Z，Connor S M，Van Holst Pellekaan N G，et al.Reduced accumulation of specific microRNAs in colorectal neoplasia[J].Mol Cancer Res，2003，1（12）：882—891.
[7] Ciafre S A，Galardi S，Mangiola A，et al.Extensive modulation of a set of microRNAs in primary glioblastoma[J].Biochem Biophys Res Commun，2005，334（4）：1351—1358.
[8] Chan J A，Krichevsky A M，Kosik K S.MicroRNA—21 is an Antiapoptotic factor in human glioblastoma cells[J].Cancer Res，2005，65（14）：6029—6033.
[9] He H，Jazdzewski K，Li W，et al.The role of microRNA genes in Papillary thyroid carcinoma[J]. Proc Natl Acad Sci USA ， 2005 ，102（52）： 19075—19080.
[10] Xia L， Zhang D， Du R， et a1. miR—15b and miR—16 modulate muhidrug resistance by targeting BCL2 in human gastric cancer cells[J].Int J Cancer，2008，123（2）：372—379.
[11] Si M L，Zhu S，Wu H，et a1.miR—21—mediated tumor growth[J].
Oncogene，2007，26（19）：2799—2803.
[12] Tsang W P，Kwok T T.Let—7a mieroRNA suppresses therapeutics—induced cancer cell death by targeting caspase—3[J].Apoptesis，2008，13（10）：1215—1222.
[13] Garofalo M，Quiutavalle C，Di—Leva G，et a1.MicroRNA signatures of TRAIL resistance in human nonsmall cell lung cancer[J].Oneogene，2008，27（1）：3845—3855.
[14] Stephens L，Williams R，Hawkins P.Phosphoinositide 3—kinasesas drug targets in cancer[J].Curr Opin Pharmaeol，2005，5（4）：357—365.
[15] Myers M P，Stolarov J P，Eng C，et al.PTEN，the tumor suppressor from human chromosome 10q23，is a dual—specificity phosphatase[J].Proc Nad Acad Sci USA，1997，94（17）：9052—9057.
[16] Li J，Yen C，Liow D，et a1.PTEN，a putative protein tyrosine phosphatase gene mutated in human brain，breast，and prostate cancer[J].Science，1997，275（5308）：1943—1947.
[17] Dahia P L，Aguiar R C，Alberta J，et a1.PTEN is inversely correlated with the cell survival factor Akt/PKB and is inactivated via multiple mechanisms in hematological malignancies[J].Hum Mol Genet，1999，8（2）：185—193.
[18] Bouali S，Chretien A S，Ramacci C，et al.PTEN expression controis cellular response to cetuximab by mediating PDK/AKT and RAS/RAF/MAPK downstream signaling in KRAS wild—type，hormone refractory prostate cancer cells[J].Oncol Rep，2009，21（3）：731—735.
[19] Lee S，Choi E J，Jin C， et al.Activation of P13K/Akt pathway by FFEN reduction and PIK3CA mRNA amplification contributes to cisplatin resistance in an ovarian cancer cell line[J].Gynecol Oncol，2005，97（1）：26—34.
[20] Yang H，Kong W，He L，et a1.MicroRNA expression profiling in human ovarian cancer：miR—214 induces cell survival and cisplatin resistance by targeting PTEN[J].Cancer Res，2008，68（2）：425—433.
[21] Meng F， Henson R， Lang M， et al. Involvement of human miRNAs in growth and response to chemotherapy in human cholangiocarcinoma cell lines[J].Gastroenterology， 2006，130（1）：2113—2129.
[22] Al—Hajj M，Wicha M S，Benito—Hernandez A，et al.Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells[J].Proc NatlAcad Sci USA，2003，100（1）：3983—3988.
[23] Dean M，Fojo T，Bates S.Tumour stem cells and drug resistance[J].Nat Rev Cancer，2005，5（4）：275—284.
[24] To K K，Zhan Z，Litman T，et a1.Regulation of ABCG2 expression at the 3 untranslated region of its mRNA through modulation of transcript stability and protein translation by a putative miemRNA in the SI colon cancer cell line[J].Mol Cell Biol，2008，28（17）：5147—5161.
[25] Pan Y Z，Morris M E，Yu A M.MicroRNA—328 negatively regulates the expression of breast cancer resistance protein（BCRP/ABCG2） in human cancer cells[J].Mol Pharmacol，2009，75（1）：1374—1379.
[26] Zhu H，Wu H，Liu XP，et a1.Role of MicroRNA miR—27a and miR—451 in the regulation oMDR1/P—glycoprotein expression in human cancer cells[J].Biochem Pharmacol，2008，76（5）：582—588.
[27] Kovalehuk O，Filkowski J，Meservy J，et a1.Involvement of microRNA—451 in resistance of the MCF—7 breast cancer cells to chemotherapeutic drug doxorubiein[J].Mol Cancer Ther，2008，7（1）：2152—2159.
[28] Mishra P J，Humeniuk R，Mishra P J，el a1.A miR—24 microRNA binding—site polymorphism in dihydrofolate raduetase gene leads to methotrexate resistance[J].Proc Natl Aead Sci USA，2007，104（33）：13513—13518.
（收稿日期：2012—05—31） （本文编辑：连胜利）