范芙蓉

黑素瘤（melanoma）又称恶性黑素瘤（malignant melanoma，简称恶黑）是最具侵袭性的一种高度恶性、易远处转移的皮肤肿瘤[1]，起源于黑素细胞，多发生于皮肤，亦可见于皮肤黏膜交界处、眼球脉络膜和软脑膜等处，死亡率高。早期恶黑以手术治疗为主，预后较好，晚期转移性恶黑因对放疗，化疗及生物治疗均不甚敏感，其中位生存期6～9个月，5年生存率<5%[2]，预后差。近几年来，其发病率逐年升高，年增长率约3%[3]。MicroRNA（miRNA）是一类长约18～22个核苷酸（nt）的非编码单链小分子RNA，参与生物体一系列生物学过程，在细胞生成、繁殖、代谢、凋亡和肿瘤生成等方面广泛、精确地调控靶基因并影响其表达。miRNA在人体最大的器官——皮肤中也起着重要作用[4]。miRNA的异常表达，被认为与恶黑的发生、发展等密切相关。Worly等[5]在研究葡萄膜恶黑中认为，miRNA的表达有可能成为预测其转移风险的生物学指标。

1 miRNA的生物学特征及其生成与作用机制

近年来，miRNA已成为生命科学研究的热点，自1993年在果蝇中发现第一个miRNA以来，迄今已有15 172个miRNA相继在脊椎动物、蠕虫、果蝇、植物和病毒等142个物种被发现，通过克隆技术（cloning technology）、深度测序（deep sequencing） 以及复杂的生物信息学和遗传筛选等方法，发现并鉴定人类基因组织中可能存在约1000个miRNA，调节人类近30%基因表达。约有超过50%的miRNA定位于肿瘤相关的脆性位点（fragile site）[6-7]。参与生命过程中一系列重要进程，包括发育、繁殖、分化和凋亡等。

1.1 miRNA的生物学特征 （1）是一组内源性非编码，长度为18～22 nt的单链小分子，广泛存在于动、植物及病毒等的真核细胞中，具有高度保守性，其本身不具有开放阅读框架。（2）结构上，miRNA为单链结构，在3’端有1～2个碱基的长度变化，5’端有一磷酸基团，3’端为羟基，该结构所具有的特点使其与功能RNA的降解片段和大多数寡核苷酸保特区别。（3）miRNA具有较强的同源性，来自不同基因簇的RNA同源性较弱，其表达具有组织特异性和时序特异性[7]。

1.2 miRNA的生成及作用机制 MiRNA的生成过程包括转录、加工成熟及功能复合体装配等主要程序。近期研究表明，miRNA的生成和作用大致经历两个阶段[8]，即RNA聚合酶2作用于miRNA基因，转录生成初级miRNA（pri-miRNA），再由RNA聚合酶3-Dorsha-DGCR8复合体切割形成前体miRNA（pri-miRNA），在细胞内完成；聚合酶3、旋解酶及核酸酶Dicer（属于Rnase3家族）共同作用于pre-miRNA，将其剪切为双链miRNA，随后双链miRNA被降解，一条5’端不稳定的链被结合到核蛋白复合体并参与形成由RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing compley， RLSC）[9]，另一条链随即被降解，进入RLSC的miRNA直接与Ago（Argonaute）家族的蛋白质结合，作为“向导”分子介导RLSC剪切靶基因mRNA使其降解或结合到靶基因mRNA的3，UTR（3’端非翻译区）翻译，从而在生物学过程中发挥多种功能[7]。

2 miRNA在肿瘤发生发展中的作用

miRNA通过靶基因3’UTR序列结合，以抑制翻译或降解miRNA的两种方式，在转录后水平调控基因表达，其与肿瘤的发生发展有着密切的关系。虽然大约逾半数的miRNA在基因组上定位于与肿瘤相关的脆性位点，但表观遗传学（epigenetics）的调控及miRNA的单核苷酸的多态性（SNP）均参与了肿瘤发生过程中miRNA的表达变化，亦是肿瘤发生发展的重要因素。研究表明，通过调控靶基因的表达，miRNA参与一系列生理病理过程，包括调节细胞自我更新、凋亡、干细胞分化和肿瘤的发生及转移等[10]。miRNA在肿瘤中的异常表达有两种表现，即上调和下调miRNA，从而发挥癌基因和抑癌基因的双重作用。Calin等[11]认为，miRNA可通过类似癌基因和抑癌基因的作用参与肿瘤发生发展和转归过程。具有癌基因作用的miRNA通常处于静止或低表达状态，其活化可导致癌变，在肿瘤组织中，某些miRNA表达水平明显上调表现出癌基因的特征，如miR-21、miR-221、miR-222类似癌基因的功能[12]；具有抑癌基因作用的miRNA可抑制细胞的过度生长和繁殖，遏制肿瘤形成，如miR-143、miR-145类似于抑癌基因的功能[13]，其失活亦可导致肿瘤的发生。let-7是最早被证实与肿瘤形成相关的miRNA。近期的研究表明，let-7家族为miRNA的一种，许多肿瘤往往丢失let-7的表达调控作用，故被视为抑癌基因，恢复let-7家族的表达在癌症治疗中具有重要意义[14]。Trang等[15]在非小细胞肺癌小鼠模型内导入外源性let-7结果中发现let-7可有效抑制肿瘤的发展。

3 miRNA在恶黑中的作用

3.1 恶黑与let-7 业已证实，let-7家族成员在恶黑发生发展中发挥了重要作用。研究发现，let-7家族中的5个成员在恶黑中显著下调，let-7b可能是通过抑制恶黑周期过程而发挥负向调节恶黑细胞生长和繁殖，其表达可下调细胞周期蛋白依赖激酶4（cdk4）和周期素D1、D3、A的表达，从而明显减少处于S期的恶黑细胞数量、增加处于G1期的恶黑细胞数量并减少恶黑细胞的依赖性增长[16]。Müller等[17]研究表明，整合素β3在恶黑进展浸润中具有重要作用，let-7通过与整合素β3的3’UTR结合而调节其表达，let-7a的表达缺失是调控整合素β3在恶黑细胞中表达增加的主要机制，而整合素β3表达增加可诱导恶黑进展浸润与侵袭。Let-7a的表达缺失通过增长整合素β3的表达参与了侵袭性恶黑的发生和发展。

3.2 恶黑与miR-221，miR-222 研究表明，在原代培养的恶黑细胞中，Dicer，Argo2及许多miRNA表达异常[18]。miR-221、miR-222在恶黑中均发挥类似癌基因作用[12]。它们可通过下调P27kip/cokNIB与C-KLT受体两条信号通路，间接调控小眼球相关转录因子（microphthalmia-associated transcription factor， MITF），保进黑素细胞的恶化，而MIFT与黑素细胞的增殖、凋亡、成熟、黑素生成等相关，并能调节恶黑细胞凋亡抑制因子（ML-IAP）[19]。Felicetti等[20]研究表明，miR-221与miR-222可下调早幼粒白血病锌指基因（premyelocytic leukemia zinc finger， PLZF）这个抑癌基因，该基因转录因子直接通过与miR-221与miR-222的调节区结合增加其下游的促癌因子如N-Ras、Ref、C-myc、cyclins D1/D3和cdk4的表达，促进恶黑的生成和发展。

3.3 恶黑与miR-137、miR-182 miR-137在恶黑细胞中可靶向调节MITF，并下调MITF的表达，并证实后者是miR-137的靶基因，miR-137能抑制MITF表达，而后者是黑素细胞发育成熟、细胞凋亡和黑素沉着的主要调节因子[21]。Segura等[22]研究发现，miR-152的异位表达能增强恶黑细胞的运动能力和转移性，其表达下调则可阻碍恶黑细胞的侵袭和诱导凋亡。miR-182过表达可直接抑制MITF和人叉头框蛋白03（FOX03），从而促进恶黑细胞的生存和运动，相反，后两者的增强表达可阻碍miR-182的作用。已经证实，MITF和FOXO3是miR-182调控的靶基因，在人类组织中，miR-182的表达水平随恶黑恶性程度增加而升高，而MITF和FOXO3水平则恰好相反。

目前，miRNAs在恶黑中的调控机制尚未完全阐明。与恶黑相关的主要表达谱及其靶基因与作用机理，通过基础和临床研究正在不断更新。未来，寻找和研究在恶黑中用于早期诊断和鉴别诊断的miRNAs生物学标志物将深入开展。Love等[23]指出，由于皮肤的易于吸收药物的特性，因此阐明miRNAs信号通路的途径必将开创下一个基于miRNAs药物治疗的新时代，可以相信，miRNAs做为恶黑诊断和治疗新靶标的前景将十分光明和诱人。

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