综述 | 国人作品:microRNAs与人类三阴性乳腺癌的发生、预后、治疗耐药及应用进展

编译:杨峰,编辑:十九、江舜尧。

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导读

几十年来,随着早期检测的不断进步,个体化治疗的发展,化疗的改善,乳腺癌患者的生存率显著提高。然而,乳腺癌仍然是全世界妇女癌症死亡率的主要原因。乳腺癌被认为是一种异质性肿瘤疾病,包括多种致癌生物途径和(或)基因改变。根据综合基因表达谱,乳腺癌可分为5个主要亚型:Luminal A 型 (ER+/PR+,HER-2-) 、Luminal B 型 (ER+/PR+,HER-2+)、HER-2+ 型 (ER-/PR-/HER-2+)、Basal-like型 (ER-/PR-/HER-2-)和正常乳腺样癌。基底样(Basal-like型)乳腺癌约占乳腺癌的15-20%,因其无复发时间短、生存率低而备受关注。许多研究表明,基底样乳腺癌与三阴性乳腺癌(TNBC)有许多重叠的特征,其特征是ER、PR和HER2受体的表达缺乏,表现为早期复发、肿瘤生长旺盛、对治疗无反应、远处复发和最低生存率。TNBC约占乳腺癌诊断的15~25%,抗雌激素治疗和单克隆抗体治疗效果差,对非TNBC患者有效。目前,细胞毒素化疗和放射治疗仍是TNBC早期或晚期患者的最佳治疗方案。因此,寻找新的靶向TNBC细胞生长和癌变的分子标志物,是提高临床诊断和治疗水平的迫切需要。
表观遗传改变和microRNA(miRNA)失调在TNBC相关基因表达沉默中起着重要作用,并在转录前和转录后水平分别抑制或激活多个基因。miRNA是内源性的,约19~25个核苷酸的非编码RNA,并负调控特定mRNA靶基因的表达。大多数miRNAs位于核内非编码区,如蛋白质编码基因的内含子;然而,miRNAs也被发现可以存在于基因的外显子中。大量已知的人类miRNA编码于脆弱的染色体区域,这些区域在癌症发生和发展过程中对扩增、缺失或易位等非常敏感。前体miRNAs在细胞核中涉及一个复杂的过程,然后被输出到细胞质中,进一步形成成熟的miRNAs(图1A)。简言之,miRNA是由RNA聚合酶II酶(pol II)从不同的基因组位置转录而成的一种长的原始转录本(pri miRNA),并被Drosha(RNase III家族)及其辅因子DiGeorge综合征(DGCR8)在基因8中的关键区域(DGCR8)裂解,从而在细胞核中产生前体miRNA(pre miRNA)。以Ran GTP依赖的方式由Exportin-5(XPO5)转入细胞质后,Dicer结合反式激活反应RNA结合蛋白(TRBP)或干扰素诱导蛋白激酶EIF2AK2(PACT,又称PRKRA)的蛋白激活剂,进一步将前miRNA加工成miRNA:miRNA*双链。然后,双链展开和成熟的单株miRNA随后结合到RNA诱导沉默复合物(RISC)中,与Argonaute(Ago)家族蛋白形成miRNA诱导沉默复合物(miRISC)。如图1B所示,miRISC复合物以完美或不完美的方式在3'-未翻译区(3'-UTR)的mRNA上与其互补的靶识别配对,因此,它通过mRNA切割或翻译抑制沉默靶mRNA的表达。最近,一些研究者指出miRNAs可以上调而不是抑制靶mRNA的翻译,但这是少数。此外,肿瘤的表观遗传改变可能是可逆的,这为TNBC的肿瘤临床治疗提供了新的机会,因为它不同于突变表观遗传学改变集中在CpG岛、组蛋白和核小体定位的改变上。尤其是DNA启动子区二核苷酸序列CpG岛上的胞嘧啶碱基上加甲基引起的异常DNA甲基化,通常与沉默基因相关。此外,组蛋白可以经历许多修饰,如赖氨酸乙酰化、赖氨酸和精氨酸甲基化、丝氨酸苏氨酸和酪氨酸磷酸化以及赖氨酸泛素化。DNA、组蛋白修饰酶和多种miRNA积极参与表观遗传修饰。
每个miRNA都有多个靶点,而同一个基因也可能受到多个miRNA的影响。到目前为止,已经有900多个被确认的人类miRNAs被转录成独立的单元、多顺反子或与蛋白质编码的宿主基因一致。miRNAs的失调与实体肿瘤的不同发病机制有关,如凋亡、炎症、应激反应、细胞周期、增殖等;肿瘤微环境促进肿瘤的发生、分化、形态发生、发展和转移,并起显性或隐性作用,包括乳腺癌。体外和体内相关研究的出现开辟了一个新的领域,即miRNAs有潜力成为诊断和开发新型抗癌药物中的很有前景的生物标记物。本文就miRNAs在TNBC发病机制中的作用,如表观遗传机制的调控、上皮细胞向间质细胞的转化、干细胞的维持、增殖、转移和凋亡等方面的研究进展作一综述。此外,研究者还总结了他们在TNBC的分类、预后和治疗耐药中的作用、miRNAs作为相关药物靶点的潜在应用、可能的治疗候选药物和挑战。

论文ID

原名:MicroRNAs Involved in Carcinogenesis, Prognosis, Therapeutic Resistance and Applications in Human Triple-Negative Breast Cancer

译名:microRNAs与人类三阴性乳腺癌的发生、预后、治疗耐药及应用进展

发表时间:2019年11月22日

发表期刊:Cells

IF:5.656

通讯作者:崔清华

作者单位:云南省教育厅分子癌生物学重点实验室、云南大学生命科学学院生物化学与分子生物学实验室

综述内容

TNBC中改变miRNA表达的相关机制
 
许多研究表明miRNA表达失调在TNBC中是一种规律而不是例外。由于少量miRNAs的异常表达或缺失降低了对细胞中大量靶基因表达的控制,miRNAs在生理或病理调节回路中的紧密结合可能成为一个问题。在TNBC的发生发展过程中,miRNA的表达受到多种机制的影响,肿瘤常表现为改变了成熟miRNA的表达水平。

TNBC中miRNA表达的遗传变化
 
基因组和表观遗传学的改变通常导致miRNA的解除调控,这常涉及染色体异常,与miRNA的缺失、扩增或移位有关,并可能导致癌症的发生和发展。表观共价修饰通常在根本上影响染色质纤维的密度,从而决定染色质是处于可接近状态(常染色质)还是处于不可接近状态(异染色质)。Calin等研究表明,约一半以上(186个中的98个)的人类miRNA基因位于肿瘤相关的基因组脆弱区,以及基因组中杂合性缺失最小区、扩增最小区(最小扩增区)或共同断裂点和重新编排区。许多miRNA家族位点与肿瘤发展中的其他miRNA非常接近。因此,它们在单个转录单元中被转录为多顺反子的信息或在宿主转录中重叠。例如,一些let-7家族成员,连同miR-125b-1、miR-100和miR-34a-1/2,被发现位于与乳腺癌miRNA异常表达相关的人类染色体(11q23-q24-D)的脆弱部位。Cascione等研究表明,在初级TNBC和正常组织中116个解除调控的miRNAs中,miR-17/92和miR-200基因簇表达上调,而let-7家族的两个成员(let-7b和let-7c)表达下调。Chang等发现7个多顺反子miRNA簇在TNBC中优先表达失调,经层次聚类分析,其中两个(miR-143/145在5q32和miR-497/195在17p13.1)明显下调,而其他五个miRNA簇(miR-17/92在13q31.3处,miR-182/183在7q32.2处,miR-200/429在1p36.33处,miR-301b/130b在22q11.21处,miR-532/502在Xp11.23处)明显上调。Cantini及其同事发现miR-199/214和miR-532/502簇通过抑制TNBC的增殖和EMT而促进TNBC的表型。

图1:  miRNAs生物发生和发挥功能的相关步骤

miRNA生物发生途径中的基因缺陷
 
除基因组和表观遗传学改变外,miRNA生物发生途径中的基因缺陷还可以在整体上改变miRNA的表达,使细胞适合于癌基因的改变。例如,Dicer和Drosha的表达减少与乳腺癌的级别和较短的无转移生存期或无病生存期相关;尤其是Dicer的表达与TNBC表型有关。在乳腺癌中,核仁蛋白(NCL)直接与细胞核中的DGCR8和Drosha微处理器复合体相互作用,影响miR-15a/16在加工初期至前体阶段的生物生成。Pichiorri等人研究表明NCL,Drosha/DGCR8微处理器复合体的一个组成部分,在转录后调节一系列促进转移的成熟miRNAs表达(miR-21、miR-221/222簇和miR-103),参与乳腺癌的发生、发展和耐药。此外,miRNA生物发生基因XPO5的高表达,是一种关键蛋白,负责通过核膜向细胞质输出前miRNA,影响乳腺癌发生的风险。Lin等研究表明,Dicer稳定蛋白TARBP2在TNBC中高表达,无病生存率低,总生存率低,预后不良。
另一方面,鉴于许多转录因子在miRNAs的基本生物学过程中发挥作用,许多肿瘤相关基因作为转录因子发挥作用并不奇怪,它们主要通过激活pri-miRNAs的转录来影响miRNAs的表达水平。许多证据表明miRNA的生物发生途径和转录因子协同作用形成一个功能反馈回路,miRNA在其中表达水平可以影响转录因子的表达,反之亦然。例如,SMAD蛋白,p53蛋白家族,共济失调毛细血管扩张突变(ATM),c-myc,和E2F进一步讨论。在乳腺癌中,抑癌基因乳腺癌1(BRCA1)参与Drosha微处理机复合体的组装,并与Smad3、p53和DHX9 RNA螺旋酶的转录因子相互作用,调节pri-miRNAs let-7a-1、miR-16-1、miR-145和miR-34a的加工,这表明BRCA1在miRNA的发生和维持基因组稳定性中起着重要作用。此外,EGFR的缺氧转录因子通过参与调节RISC的AgO2的磷酸化抑制特定的肿瘤抑制样miRNA成熟,从而提高细胞存活率和侵袭力,并与乳腺癌患者较差的总体生存率相关。
在TNBC中的miRNA异常表达(失调)
在全血、血浆和血清标本中发现miRNAs是稳定的,并且很容易被检测到;它们被认为是TNBC患者潜在的诊断、预测和预后的生物标志物。miRNA的表达水平将有助于从正常组织分离出乳腺癌标本,并将TNBC与非TNBC类型进行准确区分。
带miRNA标记的其他乳腺癌亚型TNBC的鉴定分类
 
约75%的TNBC表达基本标志物,因此,TNBC经常被误认为是基底样亚型乳腺癌的替代物。TNBC与核分级、组织学分级和基因组不稳定性有关。在TNBC患者中,miR-17-92簇显示出显著的上调,显示出一个稳定的诊断标记物与其他肿瘤亚型的分布有适度变化。Savad等人对59例乳腺癌患者miR-21、miR-205和miR-342的表达进行分析,结果显示,与其他乳腺癌亚型相比,TNBC组miR-205和miR-342的表达均显著下调,提示miR-205和miR-342可作为诊断TNBC的潜在生物标志物。此外,miR-342在ER阳性和HER2/neu阳性的luminal B型乳腺癌中表达上调,在TNBC中表达下调。Gasparini等确定了根据miR-155、miR-493、miR-30e和miR-27a的表达水平给出的一组4-miRNA标记,将TNBC分为CB亚型、5NP亚型和CB亚型(与5NP相比,倾向于预测的不良结果)。Calvano Filho等表明miR-17-5p、miR-18a-5p和miR-20a-5在TNBC中的表达水平较luminal A乳腺癌亚型增强。此外,Thakur等证实:一组由三个致癌miRNA(miR-21,miR-221,miR-210)和抑癌miRNA(let-7a)组成的基因表达显著过度,而两个抑癌miRNA(miR-195和miR-145)在TNBC患者中较三阳性乳腺癌(TPBC)患者中表达下调。这一由6个miRNA组成的标记可能是TNBC患者早期可靠诊断的一个潜在的无创生物标记物。总之,这些发现阐明了这些异常表达的miRNAs作为TNBC的候选诊断生物标记物。
miRNAs标记对非TNBC中TNBC的鉴定分类
已有多个研究表明miRNA表达异常表达与TNBC相关,尝试通过miRNA谱与基因组分类的关联来反映肿瘤的组织病理学特征(表1)。miR-21、miR-146a和miR-182在TNBC中的表达明显过表达。miR-10b、miR-21和miR-182与TNBC淋巴结转移发生显著相关,miR-10b与III级发生显著相关。TNBC患者血清miRNA表达谱显示,miR-190a、miR-136-5p、miR-126-5p、miR-135b-5p和miR-182-5p相对于健康人表达下调,与TNBC的发生发展有关。Yang等总结发现6个miRNA(miR-146a、miR-100、miR-125b、miR-29a、miR-222和miR-221)在TNBC中表达上调,而5个miRNA(miR-200a、miR-200c、miR-141、miR-375和miR-203)在TNBC中表达下调。此外,他们还发现,与非TNBC细胞株(MCF-7和SK-BR-3)相比,在TNBC细胞株(MDA-MB-231和Hs578T)中,4个miRNA(miR-138-5p,miR-4324,miR-4800-3p,和miR-6836-3p)上调,8个miRNA(miR-363-5p,miR-182-5p,miR-141-3p,miR-339-5p,miR-4655-3p,miR-4784,miR-664b-5p,miR-6787-5p表达下调。在最近的一项研究中,Paszek等揭示了miR-190a、miR-136-5p和miR-126-5p的表达显著减少,而miR-135b-5p和miR-182-5p的表达显著增加,与正常乳腺组织相比,TNBC患者的肿瘤大小与miR-126-5p和miR-135b-5p的表达水平呈线性相关。对人TNBC细胞株miRNA的表达谱进行评估,并通过miRNA微阵列分析,与非TNBC细胞相比,在TNBC细胞中鉴定出107个差异表达的miRNA(57个上调,50个下调)。Yang等发现circAGFG1作为miR-195-5p的海绵,通过调节细胞周期蛋白E1(CCNE1)的表达促进TNBC的进展,并作为新的诊断标志物或靶点用于治疗TNBC患者。Naorem等获得了4个上调(miR-135b-5p,miR-18a-5p,miR-9-5p,miR-522-3p)和2个下调(miR-190b,miR-449a)的miRNA,它们与TNBC的发展相关,通过meta-analysis方法识别TNBC和非TNBC样本具有较高的诊断敏感性和特异性。Hu等的研究显示miR-93在TNBC组织中的表达水平明显高于非TNBC组织。
总之,miRNAs表达失调可能是鉴别TNBC患者关键生物标志物的重要工具。此外,还有大量其他失调的miRNAs,作为癌基因或肿瘤抑制因子,已被证实能够参与TNBC的表观遗传学改变、EMT、肿瘤干细胞(CSC)维持、侵袭,转移、增殖、凋亡、预后、化疗和放疗耐药及临床治疗。这些变化在调节基因表达和几乎所有“癌症特征”相关途径中起着重要作用。在这种情况下,miRNAs不仅可以作为鉴别TNBC与其他乳腺癌的潜在标志物,而且可以作为参与肿瘤发生、预测预后和治疗反应以及表观遗传控制的易检测生物标志物。
miRNA在TNBC发生中的作用(致癌作用)
 
由于miRNAs是一类重要的基因表达调控因子,如图2所示,它们在表观遗传调控中具有重要作用,促进肿瘤和抑制肿瘤。肿瘤抑制基因主要参与抑制TNBC的内源性抑癌基因,而抑制肿瘤的miRNAs则以癌基因为靶点。miRNA表达的改变与TNBC的表观遗传调控、细胞存活、转移,通过EMT、干性、增殖、分化、凋亡、自噬和许多其他生物学途径的调节有关。

图2miRNAs在TNBC中的多重作用

在TNBC表观遗传机制中的miRNAs
表观遗传TNBCs的特征是广泛的低水平DNA甲基化,导致全基因组不稳定性增加。许多与miRNAs生物发生相关的关键蛋白可以被甲基化并影响转录的miRNAs的产生,或者启动子CpG岛区甲基化的异常改变了影响转录的miRNAs的数量。此外,miRNAs可以靶向DNA甲基转移酶(DNMT)或组蛋白去乙酰化酶(HDACs),从而影响DNA甲基化或组蛋白乙酰化过程,从而改变其表达。
miRNAs是TNBC异常表观遗传调控的靶点(原文表2)。异常的表观遗传调控,特别是启动子CpG岛区的DNA甲基化,导致许多抑癌基因失活。大部分miRNAs位于蛋白质编码基因的内含子区,因此它们可以被共同调节。不过,有些miRNA基因在基因组中有自己的启动子CpG岛区,为其甲基化介导的沉默调控奠定了坚实的基础,具有抑癌基因的特性。例如,miR-31是从人类9号染色体上一个新的长非编码(lnc)RNA的第一个内含子LOC554202转录的,其转录活性的调节受LOC554202的控制。Augoff等人在miR-31基因上游的LOC554202的第一个外显子上发现了一个主要的CpG岛,这表明miR-31及其宿主基因的甲基化可以引起表观遗传调控。miR-31和宿主基因LOC554202在TNBC细胞系中的下调表达很可能是由其启动子相关的CpG岛的高甲基化引起的,从而导致TNBC进展。许多研究表明miR-200家族成员的抑制是通过TNBC启动子的DNA甲基化来调控的。Pang等人的研究表明MYC原癌基因、BHLH转录因子(myc)相互作用并招募DNMT3A到miR-200 b的启动子,导致近端CpG岛的高甲基化和随后的miR-200 b抑制。同时,miR-200b直接抑制DNMT3A的表达,提示miR-200b与表观遗传分子之间存在反馈调节机制。下调miR-200b可协同增强靶基因,如ZEB1、SOX2和CD133,以抑制TNBC细胞的迁移、侵袭和乳腺形成的能力。Wee等人还报道了不同BC亚型miR-200b簇启动子甲基化的不同模式与转移或激素受体状态相关。miR-200c的低表达与miR-200c/miR-141位点甲基化水平高有关,可导致淋巴结转移。miR-200c/miR-141基因座甲基化与高表达ZEB1的肿瘤显著相关,ZEB1基因表达的降低可降低miR-200c/miR-141基因座的DNA甲基化,降低组蛋白H3K9三甲基化,导致细胞可塑性。Taube等人发现,和在高分化、上皮性、管腔性癌细胞系中相比,miR-203的表达通过表观遗传调控(启动子DNA甲基化)在低分化和间充质的EMT/CSC富集的claudin low型TNBC细胞系中被下调。miR-34a启动子的CpG甲基化在乳腺癌中增加,导致转录沉默,即使在DNA损伤后p53的正常反式激活下,转录沉默仍占主导地位[58]。Lehmann研究小组的一份报告显示,miR-9-1、miR-124a3、miR-148、miR-152和miR-663是通过启动子的异常甲基化而表观失活的。值得注意的是,miR-9-1在乳腺癌细胞系中经去甲基化剂5-aza-2-脱氧胞苷(5-aza)治疗后,其甲基化程度降低,同时表达重新激活,但在其他四个miRNA基因中没有明确的上调。Hoffman等人的研究提示miR-196a-2前体上游富含CpG区域的高甲基化与乳腺癌风险降低有关。
miRNA也是TNBC异常表观遗传调控的调节因子(原文表2)。DNA甲基化主要由DNMTs的三种主要形式催化:DNMT1(维持DNMT)、DNMT3a和DNMT3b(从头DNMTs)。组蛋白乙酰转移酶催化乙酰化过程,HDACs催化乙酰基的去除。在TNBC中,miRNAs可以通过调节DNMTs、组蛋白的表达直接或间接地控制表观遗传机制甲基转移酶(HMTs),或10-11个转运(TETs),称为Epi-miRNAs。例如,Fabbri等研究发现miR-29家族的表达与肺癌组织中的DNMT3A/B呈负相关,这与3'-UTRs的互补性密切相关,后者与预后不良相关。有趣的是,肿瘤抑制基因,如脆性组氨酸三联体二腺苷三磷酸酶(FHIT)和含有WW结构域的氧化还原酶(WWOX),通过启动子高甲基化表观沉默(甲基化沉默),并作为其启动子CpG岛去甲基化的结果而重新表达,从而导致癌细胞凋亡,生长抑制和抑制肿瘤发生。DNMT3B的表达也受到miR-148的控制,它与编码序列区域(不是3'-UTR)中的一个不寻常位点结合,导致DNA甲基化水平降低,并且它负责DNMT3B的几种不同的剪接变体(DNMT3B1、DNMT3B2和DNMT3B4,但不是DNMT3B3)。另一方面,miR-148a也通过其启动子从自扩增的表观遗传反馈环高度甲基化进行表观遗传调控。另一项研究表明miR-143的异位表达可以直接靶向DNMT3A,从而减少PTEN基因启动子上的高甲基化DNA,并增加TNBC细胞中TNF受体超家族成员10c(TNFRSF10C)的甲基化。除DNMT蛋白水平受miRNAs调控外,HDAC蛋白的表达也受miRNAs调控。miR-200可直接靶向HDAC4 mRNA的3'-UTR,抑制HDAC4的表达。反过来,HDAC蛋白质表观遗传下调miR-200的表达,提示HDAC4和miR-200之间存在表观遗传反馈调节回路。Tryndyak等人的研究表明miR-200家族介导的TNBC细胞株E-cadherin转录上调与ZEB1的翻译抑制直接相关,间接增加了E-cadherin启动子处组蛋白H3的乙酰化,导致ZEB1和HDAC之间的抑制复合物的断裂,抑制sirtuin-1(SIRT1)。所有这些都会影响TNBC细胞系的间充质表型和耐药表型。总之,这些研究提供了一个更好的理解对于miRNAs表观遗传机制和甲基化或乙酰化,这提高了对TNBC的发生、发展、诊断和预测的了解。
miRNAs在TNBC上皮间充质转化(EMT)中的作用
 
EMT是癌细胞早期局部侵袭和远处转移的关键步骤,使肿瘤细胞中促进上皮表型的基因表达降低,如细胞-细胞之间的接触,并增加间充质标志物的表达以获得更多的成纤维细胞样特征,且改变上皮细胞和细胞骨架的极化使其侵入邻近组织。EMT级联由多种细胞外信号和胞内信号触发,包括TGF-β、Wnt/β-catenin蛋白、HIF1/2、Notch、NF-κB和ERK1/2通过EMT相关转录因子,如Src、Ras、ETS,整合素,Snail1/2、SLUG、Twist1、ZEB1/2、Sox9、E47和KLF8进行调节。
在TNBC中,越来越多的miRNAs作为癌基因参与EMT(表3)。miR-9在TNBC患者中的高表达与EMT和乳腺癌干细胞(BCSC)表型相关,后者直接靶向CDH1激活β-catenin和血管内皮生长因子(VEGF),导致细胞运动性、侵袭性和肿瘤血管生成增加。Stinson等人的研究显示miR-221/222降低了上皮特异性基因的表达,但使间充质特异性基因的表达增加,对EMT的调控至关重要。此外,miR-221/222直接受到转录因子FOSL1的刺激,通过靶向TRPS13'-UTR,降低RAS通路中有丝分裂原激活或细胞外信号调节蛋白激酶(MEK)的抑制,抑制ZEB2的表达进而下调E-cadherin蛋白。Hwang等研究发现miR-221/222的另一个靶点ADIPOR1的缺失可激活NF-κB和随后的NF-κB、IL-6和JAK2/STAT3信号轴,并诱导EMT和增加细胞侵袭。最近的研究也表明,癌基因miR-181a在更具侵袭性的乳腺癌中过度表达,尤其在TNBC中高表达。miR-181a的上调通过抑制促凋亡蛋白Bim的表达,来增强TGF-β介导的EMT和侵袭表型。miR-155介导C/EBPβ的缺失,并通过将TGF-β反应从生长抑制转移到EMT、侵袭和转移来促进TNBC的发展。另外,另一种靶向TGF-β1的致癌miR-10b在TNBC细胞系中上调。抑制其表达可增加E-cadherin的表达,降低波形蛋白的表达,部分逆转TGF-β1诱导的乳腺癌细胞EMT、侵袭和增殖。此外,miR-103/107降低Dicer酶的表达,来促进细胞在体外的迁移和侵袭。在细胞水平上,miR-103/107通过下调miR-200水平(靶向E-cadherin负调节因子ZEB1/2)促进乳腺癌的EMT。
相反,各种抑癌miRNA与TNBC的EMT特性相关(原文表3)。例如,miR-200家族由miR-200a/b/c、miR-141和miR-429组成,是一个在分化上皮细胞中与EMT相关的抑瘤调节因子。转移性TNBC各家族成员的表达均明显低于其他乳腺癌的类型。这些miRNAs(miR-141除外)在TGF-β1诱导的EMT小鼠乳腺上皮细胞中表达显著下调。miR-200家族miRNAs的过度表达通过直接靶向E-cadherin转录抑制因子ZEB1和ZEB2来增强E-cadherin的表达,从而阻碍EMT的发生。miR-200家族miRNAs的异位表达显著提高了4TO7小鼠TNBC细胞系的E-cadherin水平,并将细胞形态逆转为上皮表型。此外,Gregory等人的研究发现miR-200家族在具有间充质表型的浸润性乳腺癌细胞系中缺失。具体来说,Howe等人发现miR-200c不仅通过靶向ZEB1/2维持上皮细胞表型,而且通过抑制大量的基因,如FN1、MSN、NTRK2或TrkB,LEPR和ARHGAP19。尤其是MSN和/或FN1的抑制足以介导miR-200c抑制细胞迁移。miR-200b下调可通过靶向ZEB1/2和抑制PKCα提高TNBC细胞EMT能力。最近,Soung等人研究发现miR-200b是ARRDC3的一个主要靶基因,在介导TNBC细胞的ARRDC3依赖性EMT表型逆转中起重要作用,提示两个分子之间存在正反馈调节。miR-141在TNBC细胞中下调,发现在乳腺癌上皮表型维持中有积极作用。伴随和miR-200家族一起,通过直接靶向ZEB1/2,在TGF-β诱导的细胞进行EMT时,负调控因子miR-205显著减少。miR-199a-5p在TNBC中表达下调,miR-199a-5p在TNBC细胞中的过度表达通过靶向PIK3CD显著改变EMT相关基因的表达,如CDH1、ZEB1和TWIST,降低了细胞的运动性和侵袭性,以及抑制肿瘤细胞生长。同样,miR-3178在TNBC中显著减少,miR-3178的异位过度表达通过靶向TNBC中的notch-1抑制EMT,从而抑制细胞增殖、侵袭和迁移。miR-212-5p和miR-655在TNBC中下调,并通过靶向Prrx1/2与EMT表型相关。最近的一项研究表明miR-199/214 miRNAs簇在TNBC细胞中表达较少,miR-199/214簇的上调通过调控Col1的沉积,抑制细胞增殖和EMT,进而降低TNBC表型。
miRNAs 在TNBC中维持细胞干性上的作用
CSCs或肿瘤起始细胞(TICs)是肿瘤细胞的一个小亚群,通过分化为异质性的肿瘤细胞后代而具有自我更新和肿瘤起始能力。CSCs显示干细胞特性,细胞表面标记有上皮特异性抗原(ESA+)和CD44(CD44+),而没有标记CD24(CD24−/low)。TNBC患者中高比例的CSCs与预后不良和复发相关,可能对化疗和放疗更具抵抗力。目前的研究已证实了EMT与获得干细胞样特性之间的直接联系。
一些致癌的miRNAs被证明参与了TNBC的CSC调节(原文表4)。靶向PTEN的miR-21在TNBC中的上调与预后不良相关。Han等人研究发现miR-21拮抗剂逆转HIF-1α下调的EMT表型,抑制BCSC样细胞迁移和侵袭。此外,TGF-β可能通过增加乳腺癌细胞的数量诱导悬浮成球体而诱导干细胞表型,刺激可上调癌细胞miR-21的表达,增加HIF-1α的表达和EMT过程,引起BCSC样表型。此外,miR-181家族成员miR-181a、-b、-c和-d在TNBC中的过度表达受到TGF-β在转录后水平通过靶向丝氨酸/苏氨酸激酶ATM诱导的悬浮液中的干细胞和球体形成的正调控,提示TGF-β途径和miR-181家族相互作用在CSC表型调控中起关键作用。另一种致癌的miRNA miR-495直接被转录因子E12/E47调节,在TNBC干细胞中CD44+/CD24−/low 和 PROCR+/ESA+上调,提示它可能对维持干细胞样特征、促进细胞侵袭、调节细胞凋亡等具有重要意义,通过在缺氧条件下,直接抑制E-cadherin的表达、调节发育和ReDd1,来增强细胞增殖。Li等人研究发现miR-221/222在高侵袭性TNBC细胞中过度表达,通过下调PTEN促进BCSC的特性和肿瘤的生长,进而维持COX-2的激活。Cuiffo等人发现miR-199a增强BCSC的特性,聚集并抑制转录因子FOXP2的表达,并促进与低生存率显著相关的乳腺癌转移。此外,异常表达的致癌miR-20a下调MICA/B,刺激NK细胞受体NKG2D的两个配体,增强BCSC对NK细胞的毒性,促进肺转移。
各种miRNAs通过多种机制参与TNBC中的BCSCs而具有抑癌特性(表4),特别是miR-200家族和let-7家族。miR-200家族在干细胞中下调,对维持BCSC的形成和生长至关重要;miR-200c的过度表达通过下调Bmi-1的表达,抑制正常乳腺干细胞形成乳腺导管和肿瘤的能力。miR-200b与CSC形成的增加以及Suz12表达的增加有关,Suz12是PRC2的亚单位,也是MiR-200b的直接靶点。Rokavec等人发现MCP-1通过短暂激活MEK/ERK、IKK/NF-κB和IL6信号通路,诱导乳腺上皮细胞向永生细胞转化,并通过组成性激活由miR-200c、p65、Mapk9/JNK2、HSF1和IL-6组成的前向炎症信号通路维持转化状态。在机制上说,IL6介导的miR-200c抑制激活JNK2和p65/RelA的表达,然后,HSF1的JNK2依赖性激活通过促进IL-6启动子的去甲基化促进IL-6的表达,从而促进p65和c-Jun的结合和IL-6的转录。这种信号通路在上皮细胞转化和乳腺癌发生中起着推动作用。此外,let-7家族对TNBC细胞的转移和生长具有抑制作用。研究显示,Src癌蛋白的短暂激活导致从永生化乳腺细胞到含有肿瘤干细胞的乳腺球体通过触发NF-κB介导的炎症反应,直接激活miRNA处理抑制剂Lin28B,降低let-7的表达。然后,let-7通过直接结合IL-6的3'-UTR和间接与Ras相互作用抑制IL-6的表达,从而抑制NF-κB的活性。另一方面,IL-6通过NF-κB抑制let-7的表达,表明let-7a和IL6之间存在负反馈回路,受NF-κB控制,这是维持转化表型和干细胞群体所必需的。Yu等人研究表明,let-7在乳腺肿瘤起始细胞(BT-ICs)中呈下降趋势,降低let-7可维持乳腺球的增殖,但通过靶向H-RAS和HMGA2调节BT-ICs的多干细胞样特性而抑制分化。也就是说,let-7抑制自我更新,但部分通过调节H-RAS对分化没有影响,而沉默HMGA2导致分化,但不影响自我更新。与let-7类似,miR-30与靶基因Ubc9和ITGB3呈负相关,增强miR-30的表达通过减少Ubc9抑制BT-ICs的自我更新,并通过ITGB3和Ubc9上调触发BT-ICs的凋亡。Guo等研究显示let-7和miR-200抑制STAT3激活或异位表达逆转了乳腺癌细胞的间充质表型,并通过Lin28-let-7-HMGA2和miR-200-ZEB1信号通路参与细胞因子介导的CSCs自我更新和分化的重编程。Sun等人研究发现let-7d通过抑制细胞周期蛋白D1/Akt1/Wnt1信号通路,使TNBC干细胞对辐射诱导的自我更新抑制敏感。除了miR-200和let-7家族外,miR-15/16和miR-103/107家族以及miR-145,miR-335和miR-128b也通过调节共同靶基因Bmi-1、Suz12、ZEB1/2和Klf4,抑制CSC的生长并在CSC中下调,在TNBC中这些miRNAs的水平与其各自的靶点之间形成负相关关系。MiR-203在TNBC的干细胞和EMT中均起关键作用;异位MiR-203诱导EMT逆转,间质向上皮细胞转化(MET),丧失自我更新能力,通过抑制乳腺上皮中的原代TP63亚型(ΔNp63α),抑制TNBC细胞增殖和集落形成,在乳腺干细胞(MaSCs)中大量表达,对维持多种上皮结构的自我更新能力至关重要。miR-205在TNBC癌细胞中下调,通过靶向Notch-2促进EMT,阻断上皮细胞极性,扩大乳腺干细胞和肿瘤干细胞的数量。此外,miR-205缺陷小鼠自发发展的乳腺病变通过激活miR-205显著降低乳腺癌细胞的干细胞。此外,miR-137的增加通过整合素β3/Wnt信号或干扰BAF染色质重塑复合亚基BCL11A(BCL11A)-DNMT1相互作用,显著抑制TNBC细胞的干细胞,降低FSTL1的表达。miR-223高表达通过靶向HAX-1诱导TNBC干细胞对TRAIL诱导的细胞凋亡。miR-4319通过2f2抑制TNBC干细胞的自我更新和恶性。Huang等人发现IMP3通过miRNA-34a调控在维持干细胞特性和促进TNBC干细胞生长方面起重要作用。此外,通过靶向SETDB1,miR-7通过下调STAT3途径抑制TNBC细胞的侵袭和转移,减少BCSC的数量,部分逆转其EMT。Lin等人研究发现miR-33b通过靶向HMGA2、SALL4和Twist1作为乳腺癌细胞干度和转移的负调控因子。
 
miRNAs在TNBC转移调控中的作用
转移是一个复杂的多步骤过程,在这个过程中,肿瘤细胞从原来的位置脱离,迁移到身体的其他部位,形成转移病灶和新的肿瘤。原发性乳腺癌的转移能力是判断肿瘤分级和分期的重要指标,也是通过病理学特征判断治疗方法的重要指标。癌基因miRNAs在细胞迁移、侵袭和转移中起重要作用(表5)。miR-182的表达通过负调控PFN1或FOXF2促进细胞增殖、侵袭和迁移。Chen等研究发现miR-10b和miR-33在乳腺癌淋巴结转移中的表达上调,尤其是miR-33通过乳腺癌中TXNIP-HIF1α-Twitter信号转导通路促进EMT的转化和转移。此外,有研究显示miR-10b被Twist诱导抑制HOXD10的翻译,导致RHOC的表达增加,侵袭性增强和转移。miR-21表达升高可能促进淋巴结转移,与PTEN表达呈负相关。另一项研究发现在TNBC中有71个miRNAs差异表达,包括miR-200家族成员和miR-17/92癌基因簇,其中27个miRNAs与淋巴结转移的生物学功能和途径分析有关。Jin等发现靶向与ECM相关的四个潜在基因:COL4A3、LAMA3和TIMP2/3,通过热量限制介导miR-17/92簇的减少,会使TNBC的转移潜能降低。miR-629-3p是通过调节已知的转移抑制基因LIFR,被认为是TNBC肺转移的危险因素。而miR-455-3p通过靶向TNBC中的EI24促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移。miR-125b也在人TNBC组织和细胞系中高表达,并通过结合APC的3'-UTR抑制肿瘤的增殖和转移,抑制细胞内Wnt/β-catenin通路和EMT的活性。此外,miR-181a通过Bim的高表达参与TNBC的转移。
抑癌miRNAs也参与TNBC转移的调节(表5)。miR-200家族、miR-205和miR-200c在肿瘤组织中表达下调,与TNBC的淋巴结转移密切相关。Aceto等研究发现SHP2激活ERKs,引起ZEB1和c-Myc的上调,导致let-7 的抑制,增加了let-7靶基因的表达,包括RAS和c-Myc的表达,形成了参与TNBC进程的关键正反馈信号回路。Ma等发现lincRNA ROR在TNBC中起着促进miR-145和MUC1表达,增加肿瘤侵袭转移的作用。miR-145通过靶向Arf6影响E-cadherin的定位和影响细胞与细胞的粘附而调节TNBC的侵袭和转移。最近的研究表明,miR-145的上调通过影响PODXL、SERPINE1、γ-肌动蛋白、transgelin蛋白和MYL9的表达,通过靶向JAM-A的3'-UTR,显著降低TNBC细胞的运动和侵袭性。miR-206的功能丧失与靶向CORO1C的3'-UTR增加转移潜能有关,同样,miR-30a的低表达与靶向ROR1的高组织学分级和更多淋巴结转移有关。miR-190a和miR-940在TNBC组织中也显著减少,以防止转移和细胞侵袭。另外,还有一些miRNA作为肿瘤抑制miRNA,如miR-33b、miR-146a-5p、miR-150、miR-124和miR-148a、miR-126-3p、miR-508-3p、miR-613、miR-519d-3p、miR-126-3p、miR-126-3p、miR-508-3p、miR-508-3p、miR-613、miR-519d-3p、miR-26a、miR-130a等,通过分别靶向HMGA2、sal4和Twist1、SOX5、HMGA2、ZEB2、WNT1、NRP1、 RGS3、ZEB1、 Daam1、LIMK1、MTDH、 FOSL1和 ZO-1,参与TNBC转移。
miRNAs在TNBC细胞增殖中的作用
 
不受控制的生长和增殖在TNBC中起着至关重要的作用。目前,越来越多的证据表明,许多miRNAs作为癌基因在TNBC的各个阶段促进细胞增殖(表6)。例如miR-182在TNBC组织中明显高表达,通过负性调节PFN1抑制miR-182的表达进而显著降低细胞增殖。上调miR-21可通过靶向PTEN的 3'-UTR促进TNBC细胞体外增殖,且预后不良。miR-21还可与miR-206协同作用,共同靶向RAS-ERK信号的两个抑制因子rasa1和SPRED1,以促进TNBC细胞的增殖。在TNBC细胞中的miR-146a、miR-146b-5p和miR-498过度表达对BRCA1的表达具有负调节作用。此外,miR-20a-5p、miR-25-3p、miR-135b和miR-502等上调miRNAs的其他片段通过靶向不同基因与TNBC和细胞系的增殖有关。miR-25-3p负调控BTG2的表达,间接激活AKT和ERK-MAPK信号通路,介导TNBC细胞的增殖。miR-20a-5p通过靶向RUNX3及其下游直接靶点Bim和p21促进TNBC细胞增殖。miR-135b在TNBC组织和细胞中的高表达可通过靶向APC的3'-UTR促进肿瘤的增殖和转移,并显著抑制APC的表达。此外,Cantini等还发现miR-532/502簇调控了细胞增殖和细胞周期从G期向M期的转变,miR-502直接靶向H4K20甲基转移酶SET8的表达,而该酶参与细胞增殖和细胞周期。

除了癌基因的作用外,miRNAs还可以在TNBC中发挥抑制作用(表6)。例如,miR-203在TNBC细胞中呈低表达,通过抑制BIRC5和LASP1来抑制细胞增殖和迁移。Wu等人研究发现miR-205的异位表达通过与erb3和VEGF-A的3'-UTR结合,显著抑制细胞增殖和生长以及细胞侵袭。miR-205也是p53的一个新的转录靶点,它通过靶向两个新发现的基因E2F1和LAMC1,通过调节细胞周期、克隆形成和体内肿瘤生长来抑制细胞增殖。Ren等发现miR-200c的过表达抑制TNBC细胞的增殖及通过靶向XIAP蛋白的表达诱导细胞凋亡。miR-34a是一种由p53调控网络的内源性肿瘤抑制因子,在TNBC中常显著下调。Deng等人发现miR-34a通过靶向Notch-1信号通路来抑制乳腺癌细胞的生长和迁移。此外,miR-34a的表达降低与乳腺癌中ErbB2的水平升高呈负相关。此外,Adams等研究发现miR-34a在TNBC中丢失,miR-34a在细胞中的表达,通过靶向原癌基因C-Src,并提高对达沙替尼的敏感性,可以抑制肿瘤的增殖和侵袭,这提示miR-34 a和c-SRC之间存在负反馈调节。另外两个miRNA,miR-940和miR-211-5p,在TNBC中被下调,与细胞增殖和迁移有关。miR-940对ZNF24的表达负调控,miR-211-5p的表达降低与TNBC中SETBP1的表达升高呈负相关。miR-1301的过表达通过与EZH2的3'-UTR结合在体内和体外外抑制TNBC细胞的增殖、迁移和集落形成。另外,一些具有抑癌特性的miRNA包括miR-146a-5p、miR-26a、miR-490-3p、miR-143-3p、miR-17-5p、miR-539、miR-125b、miR-217和miR-589,它们通过靶向不同的癌基因被下调并参与抑制TNBC中肿瘤细胞的增殖。

miRNAs在TNBC细胞凋亡调控中的作用
细胞凋亡是生物体内程序性细胞死亡(PCD)的一个众所周知的过程,是维持细胞集群的一种平衡机制,是一种通过有毒物质或疾病清除受感染细胞的防御机制。细胞凋亡不足常导致细胞增殖失控,然后就是肿瘤发生。一些miRNAs在TNBC中起癌基因抑制肿瘤细胞凋亡的作用(表7)。上述miR-21和miR-182抑制TNBC细胞凋亡。Song等人研究发现miR-301b在TNBC和细胞株中表达上调,并通过直接与CYLD的3'-UTR结合激活NF-κB p65抑制5-FU诱导的细胞凋亡。Wang等人研究发现miR-155-5p的过表达通过调节FOXO3A促进TNBC细胞增殖,减少布法林诱导的凋亡。Li等人的研究显示UPAR通过抑制TN-BC中的DR4/DR5途径抑制细胞凋亡。另外,miR-429在两个TNBC细胞株中的下调通过靶向XIAP部分挽救了δ-生育三烯酚诱导的TNBC细胞凋亡。
抑癌miRNAs在TNBC中下调,通过多种信号途径促进细胞凋亡,如表7所示。miR-200c通过靶向XIAP的表达诱导细胞凋亡。miR-31通过直接抑制Bcl-2蛋白激酶C ε的正调控因子,抑制癌基因NF-κB途径,诱导TNBC细胞凋亡,提高化疗敏感性和放射敏感性。Liu等研究发现miR-4458通过负调控SOCS1的表达,抑制细胞增殖,促进细胞凋亡。此外,miR-890抑制TNBC细胞的增殖和侵袭,通过负调控其靶基因CD147诱导凋亡。Zhang等发现miR-509的过度表达可能通过抑制TNBC细胞中的TNF-α而增加细胞凋亡和抑制侵袭。此外,还有其他具有肿瘤抑制特性的miRNAs与TNBC相关。例如,miR-145通过靶向TNBC细胞中的cIAP1,促进肿瘤坏死因子-α诱导的凋亡,并促进RIP1-FADD-caspase-8复合物的形成。Chen等发现揭示miR-199a-5p在TNBC中的抑瘤作用,通过调节TGF-β2和PIK3CD的下游靶点,抑制细胞增殖、细胞周期阻滞和增加细胞凋亡,在TNBC细胞中miR-1296的过度表达会抑制细胞增殖,带来细胞周期阻滞,并靶向细胞周期蛋白D1(CCND1)的表达来诱导凋亡。Ke等研究发现miR-10a在转录后水平通过抑制PIK3CA)的表达抑制PI3K/Akt/mTOR信号传导,抑制细胞增殖和迁移,促进细胞凋亡,诱导线粒体凋亡途径。
miRNAs在TNBC预后和治疗耐药中的作用

大多数TNBC患者的治疗方法包括手术联合化疗和放疗(单独或联合),然而TNBC患者容易发生预后较差和出现化疗耐药。因此,准确预测预后将有助于手术切除后化疗药物对TNBC的治疗。
miRNAs在TNBC预后的作用
 
随着人们对肿瘤生物学认识的加深,已有研究表明许多miRNAs与患者的总生存率、预后和复发有关,被认为是TNBC的潜在预后标志物。Jang等发现miR-9的高表达与TNBC患者的生存和远处转移密切相关。Song等发现低表达lncRNA-NEF和高表达miR-155的TNBC患者预后不良。Kong等发现miR-155高表达的患者通过靶向VHL会使预后较差。Toyama等人发现miR-210在日本TNBC患者中高表达,可以作为预测TNBC患者OS的一个相对独立的因素。Yao等人应用组织芯片技术(TMAs)对乳腺癌组织中miR-493的表达进行了研究,发现miR-493高表达的乳腺癌患者无病生存率较高。Son等人发现miR-374a-5p在TNBC患者中上调。miR-374a-5p能够靶向在TNBC患者中下调的ARRB1,ARRB1的表达与乳腺癌的组织学分级呈负相关,与TNBC患者的生存率呈负相关。Tormo等人发现miR-449主要通过调节TNBC对化疗药物阿霉素的反应来影响预后。GEO数据库显示miR-449a的高表达与预后显著相关,而miR-449b/c与预后无关。Tsiakou等人分析了miR-34的单核苷酸多态性,发现在rs4938723 C>T多态性中,TC/CC基因型的TNBC患者OS间期较短,预后较差。总之,这些研究已经确定了各种miRNAs的应用,它们可以作为TNBC患者的潜在预后标志物。
miRNAs在TNBC治疗中的耐药性
 
TNBC的抗药性和抗辐射性的发展仍然是TNBC治疗的一个重要障碍。抗药性通常是多因素的,包括CSCs的维持、DNA损伤修复能力的提高以及miRNAs诱导细胞凋亡(表9)。TNBC的抗药性和抗辐射性的发展仍然是TNBC治疗的一个重要障碍。研究表明miR-5195-3p、miR-18a和miR-1207-5p的上调是TNBC对紫杉醇或紫杉醇敏感性的潜在预测因子。WU等人发现miR-620的过表达可通过DCTD的表达促进TNBC患者对吉西他滨的耐药。Li等人发现miR-770的异常表达可抑制TNBC细胞对阿霉素的耐药性,主要通过调节细胞凋亡和肿瘤微环境来实现。此外,Rizzo等人发现在STS条件下,用多柔比星处理的TNBC细胞中miR-15b、miR-23a、miR-26a、miR-29a、miR-106b、miR-128、miR-149、miR-181a、miR-192、miR-193b、miR-195、miR-324-3p和miR-494的表达在药敏/耐药相关途径中被解除调控。Tang等人发现TUG1对miR-197有海绵效应,TUG1通过调节miR-197/NLK使Wnt信号通路失活,从而增加TNBC对顺铂的敏感性。Wang等人发现他莫昔芬逆转EMT,并通过在TNBC细胞中的miR-200启动子去甲基化来抑制细胞迁移。Li等人发现高水平miR-105和miR-93-3p通过Wnt/β-catenin信号转导,通过下调SFRP1促进TNBC细胞的干性、耐药性和转移,与TNBC患者的生存率低有关。此外,miR-21通过下调PTEN和PDCD4,将EMT和炎症信号(IL-6/STAT3/NF-κB介导的信号环和激活PI3K通路)连接起来,使HER2阳性乳腺癌患者对曲妥珠单抗和化疗产生抵抗。
与化疗相似,放疗敏感性也显示与TNBC治疗中miRNA水平有关(表9)。例如,miR-95在人乳腺癌中的表达增加,表明在TNBC细胞中通过靶向SGPP1发挥抗辐射作用。Liang等人发现miR-302照射后在乳腺癌中表达降低,与AKT1、RAD52呈负相关。miR-302的下调表达使TNBC细胞在体内外具有抗辐射能力,而替代疗法使TNBC细胞对放射治疗敏感。Ren等人的研究显示miR-27a通过直接靶向CDC27调节TNBC细胞的增殖和放射敏感性。此外,高表达的miR-155通过直接靶向RAD51的3'-UTR,降低了同源重组DNA修复的效率,提高了体内外对电离辐射的敏感性,提高了TNBC患者的整体生存率。另一方面,多药耐药(MDR)被认为是常规化疗和放疗治疗TNBC失败的主要障碍。例如,miR-638的过度表达增加了对DNA损伤剂(紫外线和顺铂)的敏感性,以降低DNA修复能力,从而通过UV/cisplatin暴露后靶向TNBC细胞中的BRCA1,降低增殖、侵袭能力和DNA修复能力。Deng等人研究发现miR-143-3p的过表达通过抑制TNBC中CIAPIN1的表达逆转MDR。
针对TNBC治疗的miRNAs
大量的致癌miRNA和抑癌miRNA参与细胞增殖、凋亡和转移,并与耐药相关。癌基因miRNAs和抑癌miRNAs均可作为诊断和治疗的候选基因。miRNAs作为抗TNBC药物有两种主要的开发途径:拮抗剂和模拟寡核苷酸。miRNA拮抗剂,又称为 antagomirs 或者 antimiRs,是单链 anti-miRNA寡核苷酸(AMOs),旨在直接补充成熟的miRNA并在TNBC(基因沉默治疗)中获得功能增益。miRNA模拟物,也称为miRNA替代治疗,用于恢复恶性细胞中的功能丧失或使用编码在表达载体中的miRNA(替代治疗)。
miRNA拮抗剂在TNBC治疗中的应用
 
miRNA拮抗剂反义寡核苷酸作为miRNA的竞争性抑制剂,与靶MiRNA链完全或部分互补,通过退火作用导致功能性miRNA的降解或抑制。一个潜在的困难是拮抗剂与非靶向RNA结合,因此,拮抗剂miRNA与内源性miRNA的精确结合是关键因素。对miR-10b的拮抗剂显著降低miR-10b的水平,增加miR-10b靶基因HOXD10的表达。同时,在小鼠乳腺癌模型中,肿瘤转移明显受到抑制。靶向PTEN和PDCD4的mRNAs阻断小鼠原位TNBC的生长并引起肿瘤细胞凋亡。Yin等发现利用具有高特异性靶点的RNA纳米颗粒进行抗miR-21的递送在TNBC治疗中获得了很有希望的结果。此外,Devulapally等以PLGA-b-PEG聚合物纳米粒(NPs)为载体合成反义miR-21和反义miR-10b,有效阻断内源性miR-21和miR-10b的功能,抑制TNBC细胞的增殖和转移。Zhou等人使用新型磷酸钙-聚合物杂化纳米粒子系统,将具有不同物理化学性质的治疗剂(如miRNA-221/222抑制剂(miRi-221/222)和紫杉醇)的组合进行共包和共递送,抑制细胞的增殖,显著提高紫杉醇的治疗效果。此外,Ahir等发现修饰的CuO纳米粒子与叶酸修饰的线粒体ROS生成和miR425-PTEN轴偶联,可诱导TNBC细胞的凋亡和阻滞迁移,从而提供有效的抗癌活性。此外,另一种方法是miRNA海绵,它们是使用合成的mRNA的载体编码分子;它们同时包含强大的启动子、多个与多个感兴趣的miRNAs的串联结合位点。这些海绵也可以整合到基因组中,以建立稳定的细胞系或转基因动物。Huang等人研究的发现miR-150海绵通过增加TNBC细胞P2X7受体的结合,抑制TNBC细胞的生长和克隆形成,诱导细胞凋亡。
miRNA模拟物(miRNA替代)疗法在TNBC中的应用
 
miRNA模拟方法与传统的基因治疗一样,也被称为miRNA替代疗法,通过引入类似的miRNA分子,为替代无功能的抑癌基因提供了新的机会。miRNA模拟物被设计成易于与沉默复合物结合并精确靶向内源性miRNA。MRX34,脂质体miR-34a模拟物,miRNA的首次临床研究肿瘤治疗中的替代药物,用于晚期或转移性肝癌患者的静脉注射。结果表明,地塞米松预治疗MRX34对部分难治性晚期实体瘤具有抗肿瘤作用。然而,由于严重的副作用,本临床试验提前终止效果。Di等人的研究发现miR-34a的瞬时表达或慢病毒介导的miR-34a的稳定表达抑制了MM的生长并触发细胞凋亡,合成miR-34a在mRNA和蛋白水平下调了Bcl-2、CDK6和Notch-1的表达,而以慢病毒为基础的miR-34a可以使TP 53突变型MM异种移植小鼠体内抑制肿瘤生长及提高存活率。在TNBC中,Deng等发现miR-34a与阿霉素共包被透明质酸-壳聚糖纳米粒,并同步导入乳腺癌细胞,通过抑制Bcl-2增强抗肿瘤作用。miR-34a的恢复通过靶向Notch-1信号抑制细胞迁移。最近,Wang等人发现HA修饰的PEI-PLGA纳米颗粒体系可用于多柔比星和miR-542-3p对TNBC的共给药。miR-542-3p的恢复通过激活p53和抑制生存素的表达来触发TNBC治疗过程中的细胞凋亡。rAAV由于其低致病性和免疫原性,以及高转移能力和长期基因表达,目前已被用于癌症治疗。Kota等人发现通过AVV的miR-26a过表达通过抑制肝癌细胞增殖和诱导肿瘤特异性凋亡来抑制肿瘤发生,而在肝细胞癌(HCC)小鼠模型中无肝毒性或内源性miRNA的失调。Trepel等人发现一类治疗性自杀基因能够双靶向AAV载体系统传递对多灶性乳腺癌有明显的抑制作用,克服了侧支向性的副作用。
TNBC中miRNA治疗的挑战与展望
 
miRNA作为治疗增殖和转移的干预靶点的应用为开发TNBC更好的治疗提供了巨大的机会,毒性和耐药性都很低。然而,基于miRNA的TNBC治疗的主要挑战是设计有效的miRNA模拟物和合适的非靶向给药系统。miRNAs的低分子量和稳定性是其优点。改良的治疗性miRNAs,如AMOs、胆固醇结合拮抗剂、LNA-MOE-SRNA等,在临床上广泛应用。同时,新的有效的传递方法,防止miRNA降解和排出是必要的。这些传递方式应无毒,免疫原性低,效率高,以及高精度。研究总结了潜在给药系统的研究进展,包括中性脂肪乳剂、聚合物纳米粒子、固体脂质纳米粒、脂质体和病毒载体等。
TNBC是一种具有挑战性的肿瘤亚型,miRNA联合化疗可能提供全身治疗。Yang等发现miR-195与模拟寡核苷酸在MCF-7/ADR细胞(阿霉素耐药MCF-7亚系)中的上调,通过抑制Raf-1、Bcl-2和P-糖蛋白的表达,提高了乳腺癌对阿霉素治疗的敏感性,降低了肿瘤细胞存活率,促进了肿瘤细胞凋亡。Gong等人研究了采用反义寡核苷酸阻断miR-21的作用,通过靶向PTEN诱导TNBC细胞生长停滞、增殖抑制和细胞周期阻滞,可重新提高对曲妥珠单抗治疗的敏感性。Wang等人的结果表明:透明质酸包覆的PEI PLGA纳米粒介导阿霉素和miR-52-3p的联合递送,不仅增加了TNBC细胞的药物摄取和细胞毒性,而且通过激活p53和抑制生存素的表达进一步促进TNBC细胞凋亡。总之,miRNA治疗在TNBC中的理论应用前景十分广阔。

总结

TNBC是一种侵袭性很强的乳腺癌,由于缺乏针对性的药物治疗,预后差,癌症死亡率高。越来越多的证据支持miRNAs作为癌基因或肿瘤抑制因子参与TNBC的细胞增殖、凋亡和转移。miRNAs不仅是诊断的潜在标志物,而且是精确的靶向治疗。在这篇综述中,研究者总结了最近miRNAs参与TNBC癌变和进展的研究进展,并根据其通过EMT、干性、增殖和凋亡的调节机制,将其归类为TNBC患者预后和治疗的有希望的生物标志物。研究者还注意到一个miRNA可以影响多个基因,因此miR-200家族、miR-21和miR-182等miRNA在TNBC的诊断、预后和疗效预测中具有多重作用。因此,miRNA模拟物和拮抗剂的两种主要方式为anti-TNBC治疗带来了挑战。在miRNA生物学和miRNA传递系统创新方面的研究进展将有助于人们在不久的将来更好地理解、诊断和治疗TNBC。


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