CELL: 肿瘤细胞内microRNA表达降低的原因以及生物学
肿瘤细胞microRNA的表达多有异常,虽然少数microRNA表达增高,但大部分microRNA的表达还是较正常细胞明显偏低,其机制和生物学意义还不得而知。近期Cell上的一篇文章(Martello G, Rosato A, Ferrari F, et al. A MicroRNA targeting dicer for metastasis control[J].Cell,2010,141(7):1195-1207)以乳腺癌为例,解释了肿瘤细胞内microRNA表达降低的原因以及生物学意义。
作者首先假设:Dicer是microRNA合成的关键酶,因此肿瘤细胞中microRNA表达普遍降低的现象可能是由Dicer表达下调所致,而Dicer表达下调可能又受某个microRNA的调控,这种micorRNA与Dicer之间的反馈(feedback)失衡可能是肿瘤细胞microRNA表达普遍偏低的原因。通过生物信息学分析,作者发现miR-103/107可能就是调控Dicer表达的microRNA,随后的生物学实验也印证了生物信息学推测,且miR-103/107抑制Dicer表达确实可以引起乳腺癌细胞株内microRNA表达普遍降低。此外,在临床病人中开展的研究也表明,乳腺癌患者miR-103/107表达增高,且miR-103/107表达越高,肿瘤转移风险越高、患者预后越差。
紧接着,作者进行了功能实验,试图阐明肿瘤细胞内miR-103/107表达增高的意义。体外结果表明:上调miR-103/107的表达,可以使转移能力原本不强的乳腺癌细胞株168FARN和SUM149获得转移(migration)能力,这与miR-103/107抑制Dicer的表达密切相关;动物实验结果也表明:外源性地调高miR-103/107的表达会增强肿瘤细胞的转移能力,而下调肿瘤细胞内源性miR-103/107的表达可以显著抑制肿瘤细胞的转移。
最后,作者进一步研究了miR-103/107促进肿瘤转移的机制。发现miR-103/107可以促进上皮细胞向间质细胞转化,其分子机制在于:miR-103/107通过抑制Dicer的表达而间接下调miR-200,因此促进上皮细胞向间质细胞转化。
综上,作者发现miR-103/107可以抑制Dicer的表达,Dicer表达降低又引起miR-200合成减少,引起上皮细胞向间质细胞的转化,这是乳腺癌转移的重要机制。
评价:
microRNA几年来成为肿瘤研究的热点,如基因诊断、基因治疗及疾病相关性方面的研究均取得了一定的成果。本文以乳腺癌为例,阐释了肿瘤细胞内microRNA表达改变的原因以及生物学意义。
个人认为,该文有一定的提示作用,在使用microRNA表达谱芯片寻找表达差异时,上调和下调的microRNA之间可能是存在某种联系的。就如本文中肿瘤细胞内miR-103/107表达增高,Dicer的表达受到抑制,从而造成肿瘤细胞中microRNA表达普遍降低。如此,是否可以推测,在microRNA表达谱芯片检测中出现了同时上调和下调的microRNA,可能是上调的microRNA通过抑制酶活从而产生下调的microRNA的现象。那么在开发基因治疗药物的时候,应考虑从源头着手,通过调整上调的microRNA从而恢复酶活性进而调整下调microRNA的表达。
而基因表达谱的改变而进行的microRNA、 甲基化、LOH、拷贝数变异的研究是肿瘤功能学研究最重要的4个方面,我们的客户可以参考这个思路对肿瘤发病和转移机制进行功能研究。如果能在几个层面上得到阳性结果,那么一定是一篇好文章。