【共享】OncomiR: microRNA在癌症中的重要作用

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【共享】OncomiR: microRNA在癌症中的重要作用

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2008-08-25 22:29

OncomiR: microRNA在癌症中的重要作用

microRNA（miRNA）是长度在18～25个核苷酸左右的内源性非编码小分子RNA。miRNA在进化上高度保守，具有转录后基因调控功能。它由基因组DNA编码，在RNA聚合酶II的作用下被转录。这些小分子通过RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC）靶向到达mRNA，进而行使阻遏翻译或引导酶切的功能。最近有研究表明，miRNA具有多种生物学功能，如调节细胞发育、分化、增殖、凋亡等。有研究人员发现线虫体内的异时性基因（见文后小词典1）lin-4编码的小RNA与lin-14反义互补。据估计，脊椎动物基因组编码多达1000种不同的miRNA，研究人员推测，这些miRNA可能调控至少30%的基因的表达。尽管研究人员目前已在人体内发现超过530种miRNA，但仍需进一步研究以了解这些分子的确切的细胞学功能，及其在疾病发生中所扮演的角色。最近有研究报道，miRNA具有肿瘤抑制因子及癌基因的作用。那些在癌症发生发展中发挥作用的miRNA被称作oncogenic miRNA，即oncomiR。

microRNA与癌症
oncomiR的失调与基因突变或表观遗传变异有关，这些变异包括缺失突变、扩增突变、点突变及DNA异常甲基化等。其表达情况与人类多种恶性肿瘤的发生、发展、诊断、预后相关（见表1）。

表1：microRNA在癌症中的作用
microRNA   肿瘤发生   诊断   预后
miR-9   神经母细胞瘤
miR-10b   乳腺癌
miR-15、miR-15a   白血病、垂体腺瘤
miR-16、miR-16-1   白血病、垂体腺瘤
miR-17-5p、miR-17-92  肺癌、淋巴瘤
miR-20a   肺癌、淋巴瘤
miR-21  乳腺癌、胆管腺癌、头颈癌、白血病、宫颈癌     胰腺癌

miR-29、miR-29b   白血病，胆管腺癌
miR-31   结肠直肠癌
miR-34a   胰腺癌      神经母细胞瘤
miR-96   结肠直肠癌
miR-98   头颈癌
miR-103   胰腺癌
miR-107   白血病、胰腺癌
miR-125a、miR-125b   神经母细胞瘤、乳腺癌
miR-128   胶质母细胞瘤
miR-133b   结肠直肠癌
miR-135b   结肠直肠癌
miR-143   结肠癌、宫颈癌
miR-145   乳腺癌、结肠直肠癌
miR-146   甲状腺癌
miR-155   乳腺癌、白血病、胰腺癌      肺癌
miR-181、miR-181a、
miR-181b、miR-181c  白血病、胶质母细胞瘤、甲状腺癌
miR-183   直肠结肠癌
miR-184   神经母细胞瘤
miR-196a-2         胰腺癌
miR-221   胶质母细胞瘤、甲状腺癌   胰腺癌
miR-222   甲状腺癌
miR-223   白血病
miR-301      胰腺癌
miR-376      胰腺癌
let-7、let-7a、 let-7a-1、
hsa- let-7a-2、let-7a-3  肺癌、结肠癌      肺癌

microRNA在肿瘤诊断中的作用
Lu等人采用串珠流式细胞miRNA表达谱分析技术对来自人恶性肿瘤组织的miRNA进行系统表达分析，其中包括结肠癌、肝癌、胰腺癌和胃癌。miRNA表达谱成功对低分化肿瘤进行了分类。研究揭示了miRNA表达水平在癌症诊断中的重要作用[1]。

Bottoni等人则采用芯片技术及RT-PCR分析了垂体腺瘤和正常垂体样本中的全部miRNA，结果发现miRNA表达水平可以区分垂体微腺瘤和垂体巨腺瘤，还有一些miRNA参与细胞增殖与凋亡的过程。miRNA可以作为有效的诊断标志，提高对垂体腺瘤的分类水平[2]。

Lee等人采用原位RT-PCR技术，经分析发现miR-221、miR-301和miR-376a的异常表达只在胰腺癌细胞中出现，而没有在良性胰腺肿瘤及正常间质和导管处出现。miRNA的异常表达可以作为胰腺肿瘤发生的研究线索，同时也可能为胰腺癌诊断提供新的生物学标志[3]。

microRNA在癌症预后判断中的作用
Takamizawa等人报道指出，let-7 miRNA的表达往往在人肺癌中缺失，而let-7 miRNA表达的减少与术后生存期的减短显著相关。此外，let-7 miRNA在A549肺腺癌细胞株中的过表达可在体外抑制肺癌细胞的生长。他们的研究结果表明了let-7 miRNA表达水平的改变具有潜在临床和生物学作用[4]。

Yanaihara等人的研究可以区分肺癌组织和非恶性肿瘤组织的miRNA表达模式。前体miRNA hsa-miR-155的高表达和 hsa-let-7a-2的低表达与肺腺癌的低生存率相关。他们的研究表明，miRNA不仅可以作为肺癌的诊断学标志，还可以作为预后预测的标志[5]。

Roldo等人则发现，miR-21在胰腺肿瘤中的过表达与高Ki67增殖指数及出现肝转移高度相关。他们的研究结果表明，miRNA表达水平的改变与恶性肿瘤的进展状态相关[6]。
此外，Bloomston等人将胰腺癌细胞中的miRNA的表达水平与正常胰腺和慢性胰腺炎组织细胞的miRNA进行比较，结果发现，胰腺癌细胞中miRNA表达水平与后两者不同，可以有效区分开来。miR-196a-2的高表达可以用于预测不良预后[7]。

小结：

某些miRNA表达状态受到癌细胞中表观遗传学改变的控制，比如DNA甲基化和组蛋白修饰。采用染色质修饰药物激活肿瘤抑制因子miRNA可以调节靶向癌基因，这一策略也许能在不久的将来成为癌症的新型治疗方法。miRNA可以与基因组学、蛋白质组学中的生物学标志相结合，成为癌症诊断和判断预后的参考指标[8,9]。

尽管每个miRNA可以调控成百个靶向基因，但在癌症研究中鉴别出miRNA的准确靶点仍然是一大难题。此外，由于干细胞可以分化发育成为多种类型的细胞，因而成为研究者们瞩目的焦点。已有研究指出miRNA通路在干细胞分化中起调控作用，而其机制是否可用于癌症的预防与治疗还需要进一步研究[10]。

miRNA在多种病理过程中的功能的发现，使得对疾病进行分子水平的诊断和预后预测成为可能，对于癌症尤其如此。

2006年度的诺贝尔奖授予了Andrew Fire和Craig Mello。这两位科学家因为发现RNA干扰现象——双链RNA诱导的基因沉默而获此殊荣。自从在一些生物体内发现相互作用的反义RNA具有调控功能以来，转录后的基因调节便跻身于主要基因调控机制的行列。miRNA通过碱基互补诱导RNA干扰路径，从而抑制靶向mRNA。数以百计的miRNA的发现使我们对于RNA干扰现象的生物医学意义有了全新的认识。研究者的目光开始集中于利用反义寡核苷酸抑制miRNA功能，或者采用小干扰RNA类技术研究miRNA。科学家们致力于揭开miRNA生物学的神秘面纱，挖掘其在疾病治疗方面的应用潜力。对患者进行的有关oncomiR的大型高通量研究，可以对癌症进行新的分类，并对患者预后做出更为准确的预测。联合基因组学、微RNA组学（miRomics）以及蛋白质组学的高通量靶向分析，有助于我们进一步发现miRNA的调节靶点。对oncomiR功能的进一步认识，将给癌症生物学领域带来革命性突破，并为生物医药研究提供新的视点与方法。

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