MiRNAs在胶质瘤传统治疗抵抗中的作用

MiRNAs在胶质瘤传统治疗抵抗中的作用

夏建梅1 ,张鹏2,通信作者

(1如皋市人民医院超声科 2如皋市人民医院神经外科，江苏 如皋 226500 )

摘要：胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，尽管进行了手术联合同步放化疗的多模式治疗，但是胶质瘤患者的预后依然很差，因此，深入挖掘胶质瘤发生和进展的分子机制，并以此为基础开发新型靶向治疗药物显得尤为重要。MicroRNAs是指长度约17-22个核苷酸的非编码RNAs，具有高度保守序列[1]。MicroRNAs发挥生物学功能主要是转录基因沉默（post-transcriptional gene silencing，PTGS）。其主要与靶信使RNA（message RNAs，mRNA）的3’端非翻译区（3’-untranslated regions，3’-UTR）结合，miRNA与mRNA依据其结合程度的不同（部分互补或完全互补），发挥转录降解或者是翻译抑制的作用。最新研究表明，部分miRNA能够通过与靶mRNA的5’端非翻译区（5’-untranslated regions，5’-UTR）结合，从而增强mRNA的稳定性[2]。

关键词：胶质瘤；miRNAs；传统治疗；抵抗

胶质瘤是中枢神经系统中最常见的一种原发性肿瘤，约占中枢神经系统恶性肿瘤的80%[3,4]。目前，临床中针对胶质瘤的各种治疗手段均取得了一定的进展，但恶性胶质瘤的5年生存率仍然很低[5]。因此，研究和探索胶质瘤发病机制和有效治疗方法是神经外科领域的前沿课题。目前认为，胶质瘤的发病机制本质上是一种多基因、多个分子信号通路调节异常，从而使得肿瘤细胞表现出各种恶性表型[6,7]。

对传统治疗的抵抗

肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）是癌细胞相关的一个亚群，具有自我更新能力并且能够像正常干细胞一样多向分化，种植到动物模型时甚至可以显示出肿瘤起始特性。有报道表明，即使通过手术明显成功地缩小了肿瘤，CSCs不仅可以赋予癌细胞化疗/放射性耐药性，也可以导致肿瘤复发。在胶质细胞来源的肿瘤中，也检测到肿瘤干细胞的存在，这些被称为胶质瘤干细胞GSCs。GSCs在胶质瘤的研究中越来越重要，有趣的是，它们的生物学表型也受到miRNAs的调控。与GSCs和miRNAs直接相关的胶质瘤治疗策略较少。除了能够更新并分化成多个方向，GSCs也被报道具有高度侵袭性。2012年Wang等人进行了使用miR-106a及其抑制剂作为GSCs调节剂的研究[8]。他们构建了一个由miR-106a过表达因子参与组成的GSCs侵袭模型，发现了一种靶向miR-106a的抑制剂，该抑制剂具备胶质瘤治疗的潜力。具体机制是miR-106a抑制GSCs中组织抑制酶2（Metalloproteinases 2，TIMP2）的表达，而TIMP2是MMP2（matrix metallopeptidase 2）和MMP9（matrix metallopeptidase 9）的抑制剂。因此，过表达miR-106a增加了MMPs的活性，从而重塑胶质瘤微环境中的细胞外基质，进而促进GSCs的侵袭；而miR-106a抑制剂的抑制作用导致MMPs的活性下调，从而抑制GSCs的侵袭能力增加。2014年Chiou等人发现了一个有趣的现象，在CD133+胶质瘤细胞中，miR-145的水平与SOX2（SRY-box transcription factor 2）和OCT4（POU class 5 homeobox 1）的水平呈负相关[9]。使用聚氨酯-短分支聚醚酰亚胺（Polyurethane-short branch polyetherimide，PU-sbPEI）聚合物将一定数量的miR-145过表达载体传递到胶质瘤细胞中，可以抑制胶质瘤干细胞的干细胞性和放化疗的抵抗性10]。有鉴于此，他们获得了一项应用miR-145抑制胶质瘤干细胞的干性的专利。2015年Ting等人指出，miR-153可以通过Nrf2/GPx1/ROS信号通路增加胶质瘤干细胞对放射治疗的敏感性，并基于此发现申请了使用miR-153制备胶质瘤干细胞放射性增敏剂的专利[11]。来自新加坡的科学与技术研究院的研究人员发现，与正常神经干细胞相比，从恶性胶质瘤患者瘤组织中分离出的胶质瘤干细胞中miR-138的表达显著增加。在此基础上，他们开发了一种由miR-138的寡核苷酸抑制剂组成的药物组合物用于抑制胶质瘤干细胞的增殖或诱导其凋亡[12]。该寡核苷酸是由2’-O-甲氧基、2’-O-甲氧基或硫代基修饰的发夹结构组成。进一步的研究提示，上述基于寡核苷酸的制剂可用于胶质瘤的治疗，并可延长恶性胶质瘤患者的生存期。Advanced Accelerator Applications公司在2017年发现miR-199b-5p可以用于治疗干细胞标记物CD133高表达的肿瘤，如胶质母细胞瘤、髓母细胞瘤、淋巴瘤、结肠癌和乳腺癌。他们将含有成熟 miR-199b-5p 序列的寡核苷酸以脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸形式通过腺病毒或稳定核酸脂质颗粒（stable nucleic acid lipid particle，SNALP) 等载体递送至肿瘤细胞。深入研究发现，miR-199b-5p通过靶向转录因子HES1（hes family bHLH transcription factor 1）调节Notch信号通路，从而抑制髓母细胞瘤细胞的增殖和锚定独立性。过表达miR-199b-5p抑制了多种肿瘤干细胞基因的表达，并损害了癌细胞形成异种移植物的能力。2018年中国大连大学的研究人员申请了使用miR-874治疗胶质瘤的专利。他们发现，与正常神经干细胞和瘤旁脑组织相比，胶质瘤干细胞和胶质瘤组织中的miR-874水平均较低，使用适当的药物载体将miR-874传递到细胞中能够抑制胶质瘤干细胞和胶质瘤细胞的生长，并导致胶质瘤干细胞和胶质瘤细胞的凋亡[13]。机制研究发现，miR-874通过靶向STAT3（signal transducer and activator of transcription 3）来行使上述功能。虽然肿瘤细胞的干性在放化疗的抵抗中起着至关重要的作用，但它并不是抵抗增加的唯一因素。来自首尔国立大学R&DB基金会的Kim等人确定了一组miRNAs与胶质瘤放化疗抵抗具有密切的相关性。他们发现，miR-7、miR-26b、miR-203、miR-200c通过延迟由于辐射引起的DNA损伤后的DNA修复，使癌细胞对放射治疗敏感性增加[14]。随即他们在于2015年申请的专利中声称，以成熟或前体形式向神经胶质瘤细胞递送治疗量的上述 miRNAs，可以显著提高胶质瘤放射治疗的敏感性。来自韩国国家癌症中心的Park等人发现，miR-21与胶质瘤放疗抵抗密切相关。与正常的胶质瘤细胞相比，miR-21在放疗抵抗的胶质瘤细胞中表达上调[15]；在8Gy单位的辐射下，用miR-21抑制剂处理的胶质瘤细胞的细胞周期阻滞在G2/M期，这提示使用有效剂量的miR-21抑制剂可以提高癌细胞对放射治疗的敏感性。此外，miR-21抑制剂处理的胶质瘤细胞的存活率低于未经放射治疗或对照组接受放射治疗的细胞。

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基金项目 2020年江苏卫生健康职业学院校级课题面上项目JKC202022