（青海大学附属医院肿瘤外科；青海西宁810000）
摘要：乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤。近年来对miRNA的研究提示，miRNA在乳腺癌的发生发展中起着重要的作用，miRNA在乳腺癌耐药中也有一定的作用。据统计，约有70%的乳腺癌患者在治疗期间出现化疗耐药。因此，乳腺癌的治疗亟需新的更有突破性的治疗手段。基于miRNA的基因治疗提供了一种非常具有吸引力的靶向肿瘤治疗方案。我们主要讨论了miRNA与乳腺癌化疗耐药的最新进展，以及基于miRNA治疗的前景，和miRNA在耐药中起到的作用进行了综述。
关键词： 乳腺癌 miRNA 化疗耐药
The mechanism of miRNA on Chemotherapy Resistance in Breast Cancer
Li Zitao，Shen Guoshuang1
（Affiliated hospital of qinghai university，Xining 80001，QingHai，China）
Abstact：
Breast cancer is the most common malignancy in women. Recent studies of miRNA point out，miRNA plays an important role in the development of breast cancer，miRNA also has a role in breast cancer drug resistance. According to statistics，about 70% of breast cancer patients appear chemotherapy resistant during treatment. New and more creative approaches are therefore required for the treatment of cancer. Therefore, miRNA-based gene therapy provides an attractive anti-tumor approach for integrated breast cancer therapy. Here, we will discuss the involvement of microRNAs in chemotherapy resistance and focus on recent advancements in the development and delivery of miRNA-based cancer therapeutics，and effects of miRNA on drug resistance are reviewed.
Keywords：miRNA；breast cancer；drug resistance
1.通讯作者 沈国双 guoshuangshen@126.com
2015年的统计数据显示，全球范围内每年乳腺癌的新发病例约达16万余，死亡人数约为44908人[1]。其中我国乳腺癌发病约占全世界范围总数的12.2%，死亡率约为9.6% [2]。目前乳腺癌的防治工作仍面临极大的挑战。目前乳腺癌的主要治疗手段是以手术、化疗、内分泌治疗以及靶向治疗联合的综合治疗。据统计，约有70%的乳腺癌患者对化疗耐药或很快出现化疗耐药[3] 。近年来的研究发现了miRNA在表观基因学中的重要作用，这个发现使学者们将miRNA与乳腺癌耐药联系在一起。有学者证明miRNA的异常表达可能与乳腺癌的耐药有关[4]。随着这方面的实验证据的不断增多，使得miRNA可能成为一个干预肿瘤耐药的新方法。关于miRNA调控肿瘤耐药的进一步研究将会成为乳腺癌耐药研究的新热点。下面就对这一研究的最新进展做一综述。
1、miRNA的结构和作用
1.1 miRNA是一类长约22个核苷酸(nucleotide，nt)的非编码RNA分子，它通过部分同源性序列与靶rnRNA的3’非翻译区(3’untranslated region 3’-uTR)结合，从而发挥生理功能。每一个miRNA都可能调节几百个靶基因。50％以上miRNA基因位于染色体的脆弱点、缺失区或扩增区，在人类发生癌症时出现变化[5]。与乳腺癌发生有关的miRNA主要分为促癌和抑癌两类。人类基因组中目前已被鉴定的miＲNA的数目在1000个以上，最近的许多研究发现miＲNA参与调控细胞增殖、分化以及凋亡，并且在人类肿瘤的形成发展及肿瘤耐药性调节方面也起着重要作用[6]。
1.2 抑制乳腺癌的miRNA
我们总结了文献报道中的数条抑制肿瘤进展的miRNA，它们大多在肿瘤中呈现低表达，通过参与调节不同的生物学过程和独特的细胞信号传导通路来抑制肿瘤的发展，从而提高乳腺癌患者的无病生存期和总生存期。它们作用于一些肿瘤抗凋亡因子，包括BCL-2（miR-143[6]，miR-195[7]）、生存素（Survivin）（miR-143[8]）、Bcl-w（miR-495[9]）。当然这些抑制肿瘤的miRNA也可以影响细胞周期，通过miR-143[12]而调节Cyclin D1的表达，还可以通过VEGF-A来影响血管内皮的生长（miR-145[10]、miR-185[11]），也有一些miR-22[12]调节TET1-3因子从表观遗传学方面调节肿瘤的进展，以及DNA甲基化（miR-185[13]）、PTKN（miR-145[14]）、侵袭蛋白ARF6（miR-145[15]）、CD147（miR-22[16]）、Six1（miR-204[17]）、Smad3（miR-489[18]）等方面调节肿瘤的发展。我们对几条常见抑制乳腺癌发展的miRNA进行了一个总结。
1.3 促进乳腺癌的miRNA
阅读相关文献后，发现一些miRNA在肿瘤中高表达，对肿瘤有促进作用。Jiang S等[19]发现miR-18a通过作用ATM基因，修复DNA的损伤，来下调ATM基因的表达，从而抑制肿瘤细胞的凋亡。Wang S等[20]研究发现miR-19a通过靶基因PTEM增加了乳腺癌化疗耐药作用，它主要是通过P13K-AKT通路来调节的。Zou C，Yang G，Zhao JJ等[20-23]研究中发现，miR-21在乳腺癌组织高表达，上游靶基因为PDCD4、PTEN、TIMP3、RECK，miR-21主要通过抑制细胞凋亡和激活P13K细胞通路来促进细胞生存和肿瘤的发生。Eades G，Spizzo R，Bronisz A等[24-26]研究中，验证了miR-96通过靶基因FOXO3a,
FOXO1,RECK能够促进细胞的增殖和生存。在相关的文献报道中，我们同时也发现miR-181b，miR-182，miR-183，miR-191，miR-365和miR-374a[25]对乳腺癌有促进作用，并且在乳腺癌组织中高表达。
1.4 乳腺癌转移相关的miRNA
转移是导致乳腺癌和其它肿瘤死亡的主要原因，但是目前的研究报道中，还没有特别敏感的因子来预测乳腺癌的转移，亟待探索新的细胞因子来预测肿瘤的转移，目前已经积累了大量的关于miRNA与乳腺癌的数据，为我们探索新的预测因子提供了方向。以往的研究中已经表明，肿瘤转移是一个多步骤的过程，基因和表观遗传学的功能异常是导致肿瘤转移的主要机制。但是，目前研究证实了一些代表性的miRNA同样对乳腺癌的转移起很重要的作用。下面是一些与乳腺癌转移关系密切的miRNA。Ma L等[26]研究表明，miR-10a是乳腺癌转移的推动者，通过作用靶基因HOXD10，miR-10a能够激活RhoC的表达，而RhoC是一个前转移因子，最后导致肿瘤的转移。Valastyan等[27]研究中同样报道了miR-335，miR-31通过激活肿瘤转移相关基因RhoA和ITGA5导致肿瘤转移，主要包括局部转移，溢出，早期转移，转移定植。Chou等[28]近期的研究表明miR-29b在腔面型乳腺癌中高表达，miR-29b的缺失会导致乳腺癌的转移。报道中，miR-200[29]家族和miR-708[30]同样与乳腺癌的转移关系密切。尽管目前的研究显示，多条miRNA与乳腺癌的转移关系密切，但是仍需要进一步的研究来证明和探索它们之间的关系。
2、乳腺癌的化疗耐药
2.1 乳腺癌化疗耐药的概述
乳腺癌的多药耐药性(Multidrug Resistance, MDR)是导致化疗失败及复发的最主要原因。肿瘤细胞可随诱导药物、诱导方式、细胞分化阶段及所处微环境的不同而表现出不同的耐药表型。MDR是指肿瘤对一种化疗药物出现耐药的同时对其他结构和功能各异的药物亦产生交叉耐药现象。难以避免的化疗耐药一直是有效控制乳腺癌的关键瓶颈。因此深入的研究乳腺癌的耐药机制,寻找新的耐药相关生物学标志物对于有效逆转化疗耐药,提高乳腺癌的整体治疗水平具有非常重要的理论意义。迄今为止，乳腺癌耐药产生的潜在机制研究还不是很清楚，主要存在2种假说:先天性耐药和获得性耐药[5]。先天性耐药是指肿瘤细胞未接触化疗药物前已经具有的耐药性; 获得性耐药指肿瘤细胞反复与化疗药物接触后产生的对化疗药物的耐受性。
2.2 乳腺癌化疗耐药的机制
多药耐药的形成机制复杂，涉及多个因素、多个环节及多条途径。耐药的产生主要发生在以下几个方面，包括增加药物的排除，改变药物作用的靶点，DNA修复，细胞周期的调节和凋亡逃避。目前研究最深入的是ATP结合盒式（ATP binding cassette，ABC）超家族成员等膜转运蛋白表达增高而介导的多药耐药。BCRP是ABC超家族中的新成员，与典型的转运蛋白不同的是只含有一个结合结构域和一个疏水性的跨膜结构域，因此称其为半转运蛋白，主要通过水解ATP供能将细胞内的药物泵出，降低细胞内药物浓度从而导致耐药。张琼等[12]研究表明，42例乳腺癌中BCRP蛋白阳性表达14例，阳性表达率为33.33%,与孙宇萍等[25]检测60例临床乳腺癌标本组织中BCRP阳性表达率为35%基本相近。
3、miRNA参与乳腺癌化疗耐药的过程
3.1 miRNA参与药物转运和代谢
MiRNA主要通过调节ATP结合盒（ABC）的膜转运来导致化疗耐药的，Li等[17]研究发现在紫杉醇耐药的子代卵巢癌细胞系A2780中miR-27a和ABCB1呈现高表达，与父代细胞系A280比较。通过转染技术，使A2780/Taxol细胞系的miR-27a下调MDR1mRNA的表达，抑制P-gp 蛋白质水平，增加HIKP2蛋白的表达，可以提高A2780/Taxol细胞系对紫杉醇的敏感性。同源相互作用蛋白激酶-2（HIKP2）是丝氨酸-苏氨酸激酶家族，是一种转录阻遏蛋白。最近的研究显示，HIKP2能够下调低氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达，还能够在多种肿瘤中过量表达，通过激活ABCB1来增加化疗耐药，但是ABCB1在常氧下反而抑制HIF-1α的转录活性。异常表达的miR-27a参与化疗耐药，主要通过调节ABCB1的表达。Chen等[25]研究表明，miR-200c的上调能够增加MCF-7乳腺癌细胞系对阿霉素类化疗药物的敏感性，通过抑制ABCB1的表达，如果恢复miR-200c在MCF-7乳腺癌细胞系中的表达水平，细胞内阿霉素的含量会增加。因此，miR-200c极有可能一个治疗靶点，以此来提高乳腺癌化疗的敏感性。这些最新的研究证实，miRNA将成为一种潜在的生物标记物，可以预测肿瘤的系统治疗和患者的预后。
3.2 miRNA参与DNA甲基化和组蛋白修饰
DNA甲基化目前在肿瘤特异性DNA甲基化过程中起重要作用的DNA甲基化转移酶(DNMT)主要有3种:DNMT1、DNMT3A和DNMT3B。尽管miＲNA提高DNMT表达水平的机制尚不清楚，但已有研究表明miＲ-29、miＲ-148、miＲ-152和miＲ-194[16-19]可以调控DNMT在耐乳腺癌细胞株中的表达。miＲ-148的低表达和乳腺癌肿瘤分期存在关联，低表达的miＲ-148将引起预示肿瘤进展的特异性甲基化。染色质修饰酶的异常表达在建立癌症表观基因组中起着关键作用。组蛋白乙酰转移酶和去乙酰化酶的不平衡表达，在某种程度上由许多miＲNA介导，其中有许多miＲNA在亲本的和耐药性乳腺癌细胞株中表达是有差异的。此外，靶向调控EZH2基因的miＲ-101的高表达将会导致细胞对三苯氧胺和氟维司群产生耐药性[20]。
3.3 miRNA参与DNA修复
一些报道表明，miRNA能够通过控制DNA修复来产生化疗耐药。Wang等[24]研究中发现，通过比较顺铂耐药的子代细胞系A549/DDP和父代A549细胞系miRNA差异，筛选出了14个异常表达的miRNA。其中在上调的miRNA中发现miR-138在体外能够增加顺铂的敏感性。更有趣的，当研究者切除DNA修复复合体1（ERCC1）后，发现miR-138的增敏作用消失了。这个发现也许能成为一个改变铂类耐药的靶点。Friedenson等[26]研究中，BRCA1基因编码Ⅰ型乳腺癌敏感蛋白，组成DNA双链修同源复合体。如果BRCA1基因因为突变或者启动子甲基化失去活性，导致损伤的DNA无法得到修复，最后会增加患癌的风险。Muelle和Roskelley等[27]研究中同样证实，在腔面型乳腺癌（basal-like breast cancer）患者中BRCA1基因常呈低表达，随访发现这类乳腺癌患者的预后不好。但是在这类乳腺癌患者里BRCA1低表达后的作用分子机制不明。Moskwa等[25]研究中发现，腔面型乳腺癌（basal-like breast cancer）患者中miR-182呈现高表达，也许BRCA1基因的低表达与miR-182的高表达有关，随后的试验证实，调控miR-182的表达后，在多种细胞株中都能影响BRCA1基因的表达。
3.4 miRNA参与细胞凋亡
Linag等[25]对紫杉醇、米托蒽醌和VP-16产生耐药的MCF-7细胞系及动物实验证明了miR-19通过抑制PTEN抑癌基因的表达从而参与调控乳腺癌细胞对上述药物的耐药。BRCA1基因缺陷的肿瘤有过敏反应DNA损伤化学治疗剂（如顺铂、丝裂霉素C等），基于“合成致死”的原则，BRCA变化相关癌症受损同源重组（HR）的DNA双链断裂介导的修复（DSB），都被有选择性地由DNA修复蛋白PARP1抑制剂抑制。Miller等[21]在原代人乳腺癌一个他莫昔芬耐药细胞系的 miRNA的表达谱中确定了他莫昔芬耐药乳腺癌的高度过表达miRNA 的靶蛋白，不同的miRNA表达谱伴有三苯氧胺抗性乳腺癌细胞株，以确定在他莫昔芬耐药乳腺癌差异表达的miRNA，比较了OHTR和他莫昔芬敏感的MCF-7乳腺癌细胞系的miRNA表达谱。
3.5 miRNA参与治疗靶点的改变
Wang等[26]研究中DNA拓扑异构酶（Top2）是一种非常重要的核酶，参与细胞中许多的生理过程。哺乳动物细胞内有两种亚型，分别为Top2α(170 kDa)和Top2β(180 kDa)。Top2-DNA二价共聚体是许多细胞毒性药物的作用靶点，如阿霉素，依托泊苷，替尼泊苷，吖啶类药物。发现DNA拓扑异构酶（Top2）的改变可能与miR-485-3p的上调有关。然而，我们使用Top2抑制剂来治疗肿瘤，并没有取得可喜的效果，这都是因为耐药的产生，这也促使我们亟待解决肿瘤化疗耐药的难题。Lobert等[24]研究中，在血液肿瘤和实体肿瘤治疗方面，抗有丝分裂药物是不可或缺的，紫杉类是其中一类常用药物，特别是乳腺癌治疗。紫杉醇能够结合微管蛋白异二聚体的β亚基，从而减少微管的活动，导致细胞停滞在G2/M期，起到抗肿瘤的作用。但是，紫衫类药物的疗效却因为耐药产生了极大限制。研究中发现，miR-100在加入紫杉醇的MCF-7乳腺癌细胞系中会下调表达，当我们上调MCF-7乳腺癌细胞系中miR-100的表达时，发现细胞内微管蛋白异二聚体的β亚基Ⅰ，ⅡA,ⅡB和ⅤmRNA会明显降低，miR-100也许会成为耐紫杉醇乳腺癌的一个治疗靶点。
3.6 miRNA参与细胞周期的调节
Kansra等[22]研究中，氟维司琼是一种雌激素受体拮抗剂，能够下调和灭活雌激素受体，对他莫昔芬和芳香化酶抑制剂治疗失败的乳腺癌同样是高效的。然而，在氟维司琼的持续治疗中，研究者发现很快大多数乳腺癌患者会产生耐药，但是目前耐药的机制仍然不明确。Rao等[15]研究中，发现在氟维司琼耐药的MCF-7细胞与敏感细胞对比分析实验中，miR-221/222表达是上调的。进一步发现，miR-221/222导致耐氟维司琼产生耐药的靶点蛋白可能是细胞周期抑制蛋白P27（cell cycle inhibitor p27）。而且，miR-221/222过表达能够激活β-连环蛋白通路（β-catenin pathway）和促进转化生长因子调节因子（TGF-β-mediated growth）表达。因此，这两个靶点可能成为耐氟维司琼治疗乳腺癌新的作用位点。他莫昔芬也是一种雌激素受体抑制剂，已经成功治疗激素受体阳性乳腺癌数十年之久了，Miller等[13]研究中，采用基因芯片技术分析激素敏感型MCF-7细胞系和激素抵抗型MCF-7细胞系，最后同样发现miR-221和miR-222在激素抵抗型细胞上调表达。Kurokawa等[17]研究中，同样发现在抗5-FU的结肠癌细胞中miR-19b和miR-21是上调表达的。
4、乳腺癌化疗耐药的研究未来
尽管诸多体内外研究提示miRNA用于抗癌治疗具有较好的应用前景，但到目前为止仍是一个巨大的挑战。为了避免miRNA药物在体内的快速降解和排泄，寻找一种能稳定将药物送至靶组织的新的药物转运载体是必要的。近年研究表明[28]，纳米材料可作为新型药物载体,其具有高度靶向定位的优势，显著提高药物的利用率，减少药物用量，并且能实现对药物的释放控制。另外，以纳米颗粒作为药物载体还能降低药物对靶向位置的副作用，减小对其他非靶器官的毒性作用，并且成本较其他方法更低廉。Ekin[29] 等已成功运用纳米金作为载体，将miR-145寡核苷酸成功载入乳腺癌细胞株中。
5、miRNA在乳腺癌化疗耐药中的展望
miＲNA的表达和药物的流进流出、细胞周期停滞、DNA 损伤修复以及细胞凋亡联系密切，而这些因素又在肿瘤细胞的存活及进展中起调节作用。类似通路的紊乱将导致广泛的耐药性。现有的研究证明miRNA与乳腺癌的化疗耐药密切相关，但其作用和机制尚不清楚，对其作用和机制的进一步研究可能成为逆转化疗耐药的关键，这将成为乳腺癌化疗耐药研究的热点。但此方面的研究尚处于起步阶段，一些问题仍限制其应用和发展：如提高miRNA检测的灵敏度和特异性；准确预测miRNA的靶基因；利用miRNA表达谱为临床提供更准确的诊断和预后预测；特异有效地将miRNA或其抑制剂转入肿瘤细胞内等等。相信通过这一系列问题的解决，必将大大拓展miRNA在肿瘤预防、诊断和治疗中的作用。
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支持项目：青海省卫计委医药卫生指导性课题 项目编号：2017-wjzdx-60
论文作者:李自涛综述,, 沈国双 校审
论文发表刊物:《医师在线》2017年9月下第18期
论文发表时间:2017/12/7
标签：乳腺癌论文; 肿瘤论文; 细胞系论文; 药物论文; 细胞论文; 基因论文; 作用论文; 《医师在线》2017年9月下第18期论文;