RNA干扰在肿瘤基因治疗方面的研究进展
2023-12-04
来源:易榕旅网
RNA干扰在肿瘤基因治疗方面的研究进展马天仲,陈海滨(汕头大学医学院组织学与胚胎学教研室,广东汕头515041)【摘要]RNA干扰作为一项特异性基因沉默的有效工具正以前所未有的速度发展,仅用lo年的时间就从低等生物领域进军到哺乳动物领域。以后可能会用于人类各种疾病的预防,成为人类最有前景的生物治疗手段。[LNA干扰通过在转录水平调控基因的表达来实现x,tJl中瘤的治疗。现就RNA干扰基本原理以及在肿瘤基因治疗的应用进展方面作一综述。[关键词]RNA干扰;肿瘤;基因治疗[中图分类号]R73[文献标识码]A[文章编号]10T/-4716(2009)02—0122.03RNA干扰依靠序列的特异性能有效的抑制基因表达。因其具有特异性和高效性,已被广泛用于人类基因功能研究与基因治疗。尤其在抗恶性肿瘤方面的研究更是当前热点。研究者利用RNA干扰技术设计针对肿瘤发病机制各个环节的靶点来治疗肿瘤,包括信号转导通路、细胞周期、癌基因、血管生成和细胞凋亡等方面。RNA干扰技术开辟了人类肿瘤基因治疗的新天地,很有可能成为攻克肿瘤的有效手段。现就RNA干扰基本原理以及在肿瘤基因治疗的应用进展方面作一综述。理,在此过程中有多种信号转导通路调控着肿瘤细胞的生长、分化、迁移和凋亡。针对肿瘤信号转导通路中关键分子进行靶向治疗有望成为攻克恶性肿瘤的有效手段。2.1.1核因子KB(NF.KB)信号通路NF-KB是一组广泛存在于哺乳动物细胞中的转录因子,激活的NF一.cB诱导细胞恶化并构建肿瘤生存的微环境,其中TLR.TRAF6一NF.kB信号通道发挥一个关键性作用,NF-KB的激活产生了很多的细胞因子,而它们又反过来作用恶变前的细胞。导致其异常生长和恶变基因的激活表达。CHEN等【4J通过RNA干扰骨髓瘤细胞系RPMI8226的TRAF6表达,阻断了II厂l介导的NF-xB通道和c.Jtm/AP-I的激活,抑制了骨髓瘤细胞生长。siRNA.TRAF6C被注射到小鼠体内能观察到骨髓瘤细胞增殖减少,凋亡增加。2.1.21础蛆干扰基本原理RNA干扰是大多数真核细胞的一种调控机制,是利用有同源依赖性21—22bp双链RNA(dsI州A)来调控基因的激活…1。这些小干扰RNA(siI姒)在37端有2个特殊的核苷酸,它们能被RNA干扰酶机制辨认结合并最终导致同源依赖性靶标mRNA的降解。在哺乳动物细胞siRNA片段是由RNaseⅢ酶Dicer切割加-I-较长dsRNA前体后生成的【2J。Dicer和TAR.RNA绑定蛋白一起切割dsRNA为siRNA片段,后者能被RNA诱导沉默复合物(RISC)辨认识别。RISC的切割蛋白Ago-2能把靶标mRNA反义链5’端第10到11个碱基切开。早期的双链siRNA与RISC结合后。Ago-2能切开双链释放过客链并激活RISC结构,使引导链RNA分子通过碱基配对特异性识别靶标mR_NA[3]。mI州A分子能通过特异性配对来引导RNA被Ago-2识别而切割。由于siRNA和靶标mRNA有部分互补性,那么这些微小RNA与靶点的相互作用就可能抑制翻泽或使转录本不稳定。22.1Wn∥p-catenin信号通路Wnt信号途径是影响遗传发育和肿瘤生长最重要的通路之一,经典Wnt通路通过调节T细胞因子/淋巴样增强因子.1家族的DNA结合蛋白的转录活性来调控细胞行为,其核心是胞质内p-catenin浓度的水平,当p-catenin水平下降时,Wnt通路关闭,反之开启。Wnt/8-catenin信号转导途径的多个靶基因已被确定,与细胞生长、分化和生存有关。HUANG等【5J通过RNA干扰特异下调HeLa细胞t3-catenin的表达后阻断了Wn泖.catenin通路的转录激活后,微阵列数据分析表明。许多促凋亡基因被活化增强了细胞的凋亡,这些促凋亡基因参与了许多重要的凋亡通路(PTEN.P13K.AKT、NF.KB和p53等)。2.1.3转化生长因子(TGF)信号通路TGF-13对肿收稿日期:2009—0l一0r7基金项目:国家自然科学基金资助项目(30370786)作者简介:马天仲(1982一).男。山西省文水县人,汕头大学医学院在读硕士生。通信作者:脓海滨E-mail:chenhb@slu.。du.∞RNA干扰的抗肿瘤研究RNA干扰在肿瘤信号转导通路上的研究肿瘤细胞是一个有机的微观系统,各个功能部分通过复杂的信号通路相互连接起作用。肿瘤细胞接收外部信号后会通过一系列信号途径做出应答处万方数据筮2塑旦丞鲑笠:墅坠王煎垄壁擅薹固渔痘友亘丝受塞遂垦瘤细胞和微环境有自分泌与旁分泌效应,可同时对肿瘤生长起正、负性调节作用。TGF.p受体包含I、Ⅱ型亚基。它们是丝氨酸苏氮酸激酶,通过蛋白家族来传递信号。TGF-t3与其细胞表面的受体结合后通过Ⅱ型亚基促使I型亚磷酸化。后者进一步磷酸化并激活Smad2蛋白。Smad2、4蛋白结合并转移到细胞核内,激活的Smad复合物可补充其它转录因子的作用,激活TGF-13介导的靶基因表达。异常"I'GF-t3活化对靶基因的激活可刺激肿瘤的生长、浸润、血管生成和免疫抑制。WESOLOWSKA等【6J研究通过shRNA—TGF-ff2质粒转染人类恶性胶质瘤细胞后下词TGF-解受体的表达,有效抑制了细胞因子介导的信号转导和转录反应,阻止了TGF-p介导的恶性胶质瘤细胞的浸润和迁移。而稳定表达shRNA—TGF.口的人类恶性胶质瘤细胞被移植到裸鼠后其致瘤性也下降了50%。2.2RNA干扰在细胞周期调控上的研究细胞周期是细胞生命活动的基本过程。近年来对细胞周期的研究取得了突破性进展,发现了具有调节所有真核细胞周期的关键分子。包括细胞周期蛋白(cyclin)、细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(CI(I)。细胞周期的内源性调控主要是通过磷酸化和去磷酸化来调控cyclin-CDKs-CKI途径实现的。cyclin和CDKs是细胞周期内源性调控的核心因子,其中cyclin的周期性积累与降解对细胞周期的进程起着关键性作用。CKI能与CDKs、cyclin或cyclin—CDKs复合物结合而抑制CDKs的催化活性,cyclin和CKl分别对CDKs进行正负调控。Cyclin.CDKs—CKI形成的调控网络可以精细地调节细胞周期的运行,如果这种正负调控的平衡被打破,细胞就可能发生异常增殖而形成肿瘤。KOSLOWSKI等[7]研究发现,胎盘特异性基因蹦Cl在人类正常组织中无表达,但在许多肿瘤组织高表达或频繁激活,特别是在乳腺癌。他们在人乳腺癌MCF-7和BT-549细胞系通过RNA干扰沉默PLACl后,发现cyclinDl和AKT激酶的磷酸化减少。肿瘤细胞的迁移侵袭活力受到很大程度的抑制,且使细胞周期停止在G1期.使细胞增殖几乎完全停止。p53基因在大多数肿瘤中都处于失活状态,它主要对应激信号做出应答,通过监测细胞周期中DNA复制、染色体分离和细胞分裂来维持细胞内环境的稳定.而癌细胞则可通过分泌一系列蛋白来对抗p53的作用使其失活而导致细胞增殖异常。研万方数据究表明,HPV病毒的E6、7蛋白有结合、失活和降解p53的作用。YAMATO等[8]研究通过局部注射去端肽胶原和siRNA到HPVl6阳性的子宫癌NOD/SCID小鼠后,发现能阻断E6、7对p53的下调作用,伴随p53、2l(WAFl/CIPl)的积累,肿瘤的生长得到抑制,细胞表现出典型的衰老形态学和细胞化特征。2.3RNA干扰在癌基因上的研究细胞癌基因激活被认为是肿瘤发生的根本原因之一,各种癌基因可作为基因治疗的有效靶标。Ras癌基因家族包括皿、尽和N-ras,其编码产物Ras蛋白是一类膜相关的G蛋白,对细胞生长、增殖、分化调控以及细胞恶性转化都具有重要作用。在多种肿瘤组织中都能检测到该基因的突变。Ras癌基因家族在大多数永生化细胞系中发生突变,大约30%的人类肿瘤发生瑚基因突变。人类胰腺癌中发现95%的胰腺癌组织存在着K-ras基因第12密码子点突变。GAZIN等【9J9研究通过RNA干扰技术筛选了K-ras突变的小鼠成纤维细胞NIH.313中的许多基因,发现其中28个基因需通过K-ras介导的硒促凋亡的后生遗传沉默来发挥作用。2.4I龇干扰在细胞凋亡上的研究细胞凋亡与程序性死亡是多细胞动物生命过程中必不可少的正常生理过程,它与细胞增殖具有同等重要的意义。细胞凋亡与程序性死亡的失控不仅扰乱了正常发育,而且还促进了肿瘤发生,与肿瘤发展有着密切的联系。凋亡抑制基因家族是高度保守的内源性基因家族,它们能抑制肿瘤细胞的凋亡.阻断凋亡抑制基因能促进肿瘤的凋亡,针对这一靶点设计RNA干扰成为治疗肿瘤的可行策略。Survivin基因广泛表达于人类胚胎、胎儿和许多恶性肿瘤组织中。而在终末分化的成人组织(胸腺、生殖腺除外)则不表达,它是人类基因组中最具代表性的肿瘤基因之一。ZHEN等【10]研究通过把能稳定表达阻断survivin基因的shRNA质粒转染到人神经胶质瘤U25I细胞系,发现肿瘤细胞的增殖减少、细胞凋亡增多、有丝分裂危象和细胞周期停滞,同时移植了这种细胞的裸鼠形成肿瘤的能力减弱,肿瘤血管的生成也受到抑制。抗凋亡因子6止2能够通过各种分子机制对线粒体介导的细胞凋亡发挥重要的调控作用。60%-80%恶性肿瘤组织都大量表达bcl.2[u】,应用siR-NA对其特异阻断后肿瘤细胞有50%发生了凋亡,而shRNA.bcl.2表达载体在小鼠模型中抑制移植瘤筮全塑呈丞健笠:坠坠王垫垄壁疸基固煎痘直面丝受窒遭堡增殖的程度超过了60%。LIMA等[12]发现RNA干扰不仅可以下调bcl-2或别的抗凋亡基因如XIAP的表达,同时还增强了乳腺癌细胞MCF27对抗癌药物依托泊苷和阿霉素的敏感性。2.5RNA干扰在抗肿瘤血管生成方面的研究血管生成是实体肿瘤细胞的生长和转移的必要条件,在恶性组织和支持组织之间有大量靶点能被开发利用,通过阻止肿瘤血管网的形成使肿瘤体积变小,并能阻止肿瘤转移。D删U正R等u3J研究发现,把能稳定表达shRNA.血管内皮生长因子的HTl080纤维肉瘤细胞注射到大鼠皮下。发现其肿瘤体积和血管密度明显减小。2.6RNA干扰在肿瘤其它方面的研究肿瘤侵袭与转移有赖于肿瘤细胞的迁移能力与宿主微环境之间的相互作用,设计针对参与肿瘤细胞迁移的重要分子siI试A将有望成为肿瘤的一种治疗手段。CXCR4基因在乳腺癌的表达对于乳腺癌用siRNA下调人乳腺癌细胞的蚴4基因表达能的转移有很重要的作用。LIANG等【14]研究发现,有效抑制乳腺癌的转移。调控肿瘤细胞问的黏附对于控制肿瘤的侵袭、转移和血管生成有非常重要的意义。上皮细胞粘附分子是一种在细胞问起粘附作用的分子。它在结肠癌、乳腺癌和其它上皮细胞癌中都高表达。YANAMOTO等【15J研究发现,通过RNA干扰阻断4种人类舌癌细胞系SAS,HSC.2,OSCl9和0SC20的EpCAM表达能有效减小肿瘤体积、阻止局部淋巴结扩散。减弱肿瘤细胞浸润和增殖能力。肿瘤多耐药基因(MDR)的表达对肿瘤化疗耐药性的产生有很重要的作用。sTE矾等【16J研究通过局部注射抗MDRl的shRNA质粒到小鼠移植瘤上并联合静注阿霉素。发现耐药性完全被逆转。在放、化疗应激下。癌细胞会过表达与DNA修复相关的蛋白来修复因药物诱发的DNA损伤来对抗化疗药。CHANG等【17]研究发现,通过siRNA阻断人宫颈癌细胞HeLaS3内的切割修复交叉互补基因1的表达能有效减少顺铂诱导的DNA损伤修复,提高化疗药的敏感性。参考文献:[1]RALMEIDA,RcALI.SHIRE.RNAsilencingandgenomeI.eguLlfion[J].’№n(1sCellBiol,2005。15(5):251—258.[2]ZHA.NGH。KOLBFA,JASKIEWlCZL。eta1.Singlepro-cessingcentermodelsforhumanDicerandbacterialRNasem[J].Cell,2004,118(1):57—68.[3]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