文摘
乳腺癌是一个复杂的表型多样性遗传疾病,涉及多种基因表达和结构的变化。最近的分子分析技术的发展取得了很大的进步在瓦解的分子分类学乳腺癌,已做了新的阐述疾病的病因学,也预示着潜力巨大的发展新型生物标志物和治疗目标。Mi (cro) RNA是一种当代的小非编码内源性RNA分子,产生伟大的兴奋在临床和科学社区。最近发现,microrna的表达通常是癌症中发现了一个全新的特异表达的基因表达的分子因素上游,权证大规模调查,进一步阐明其在恶性肿瘤精确的作用。我们提出一个全面和及时的审查microrna在癌症中的作用:解决microrna的功能,作为公认的致癌基因或肿瘤抑制的作用,特别强调乳腺癌。我们讨论最近发现的可量化的癌症相关的microrna流传,这预示着巨大的潜力作为小说微创乳房和其他癌症的生物标志物。最后,我们评论microrna在乳腺癌的潜在角色管理,特别是在当前改善预后的工具和实现个性化的癌症治疗的目标。
1。介绍
恶性肿瘤的分子生物学是多样的,复杂的,仍然知之甚少。恶性肿瘤如乳腺癌的发病率不断增加,和乳腺癌已经成为女性恶性肿瘤中最常见的形式在女性中几乎所有的欧洲和北美。每年有超过130万妇女将在全球范围内被诊断出患有乳腺癌,约4652 000将死于这种疾病1)尽管乳腺癌是高度可治愈的如果在早期正确诊断和治疗。在爱尔兰,每年的发病率目前超过2300和上升2]。目前组织学的价值在预测疾病的预后指标疲软,许多乳腺癌进展的分子机制仍知之甚少。这种赤字导致显著的兴趣追求小说预测乳腺癌的标志物。
Mi (cro) RNA是一种当代的小非编码内源性RNA分子,只有年龄在18岁至25岁之间核苷酸长。自1993年发现以来,这些小分子发挥重要的监管作用在多种生理和病理过程。阐明其作用机制仍处于起步阶段。尽管如此,工作在这一领域迄今为止表明microrna可能调节细胞基因表达在转录和转录后的级别;通过抑制蛋白质编码基因的翻译,或裂开目标mrna诱导降解,通过与目标不完全配对mrna的蛋白质编码基因(3]。microrna的生物起源的人类细胞是一个多步骤的复杂过程。一个简化的表示如图1(4]。microrna的重要信使rna目标识别的特定地区位于成熟的microrna的序列,从基地2到8。这通常被称为“种子序列”(5]。计算目标预测算法开发识别假定的mRNA的目标,这些相当重视这个种子序列,用它来寻找互补的序列-UTRs已知的基因表现出保护跨物种。这些算法预测,每一个microrna可能绑定到多达200目标和估计,microrna控制至少三分之一的人类mrna的表达,进一步突出关键作用作为基因表达的监管机构(6]。
在撰写本文时,8 273成熟的microrna的序列中所描述的灵长类动物,啮齿动物、鸟类、鱼类、病毒和蠕虫,苍蝇,植物,(7]。这代表了一个增长超过200小分子核糖核酸在过去的2年。在人类基因组中,超过600个成熟microrna迄今已报告;然而,计算预测估计,这可能会增加1000年(8]。很明显,微故事才刚刚开始。
2。实验技术microrna的分析
爆炸的兴趣microrna在过去的两年里需要有效的工具来检测他们的存在,量化和功能分析。高通量分析技术如microrna的基于微球微阵列和microrna分析促进microrna的表达分析,也就是说,远优于现有的低吞吐量Northern和克隆等技术,并为微阵列数据的验证是至关重要的。Castoldi et al。9)描述了一种新颖的microrna的微阵列平台使用锁核酸酸改性捕获探针。锁核酸修饰改善探测热稳定性和提高特异性,从而使microrna与单核苷酸差异discriminated-an重要考虑sequence-related家庭成员可能参与不同的生理功能10]。另一种高通量microrna测定技术是bead-based流仪方法由陆et al。11];一个方法提供高特异性microrna在溶液中由于杂交发生密切相关。实时定量PCR方法已经广泛应用于microrna的研究。到目前为止,最成功的方法的特异性和灵敏度是一个两步的方法使用循环miRNA-specific逆转录引物和TaqMan调查从应用生物系统公司12]。
补充这些microrna的分析化验,并解决功能问题需要操纵microrna的表达方法的发展。2 -O甲基反义单链寡核苷酸和锁核酸酸改性寡核苷酸作为microrna的抑制剂,使抑制内源性microrna的活动及其下游影响mRNA表达实现体外和体内(13- - - - - -16]。目标影响的microrna的击倒在细胞形态和功能可以确定使用标准化验过程,如细胞增殖、迁移、入侵和血管生成。microrna的抑制可以在动物模型研究通过与肿瘤细胞转染治疗microrna的抑制剂(17]或静脉注射的(2 -“antagomirs”O-methyl-modified核苷酸与胆固醇的一部分端(18]。最近的发展领域的microrna的抑制,Naldini和同事领导的描述技术操纵microrna的表达体内通过慢病毒载体表达诱饵microrna的目标(19]。这种新方法检查功能丧失体内补充经典的基因敲除技术的结果如上所述。它允许抑制特定的microrna通过建立在多个不同的诱饵在同一个microrna的抑制剂。这激动人心的新发展应该导致有趣的功能问题的答案和临床治疗的相关性。例如,一个可能现在击倒的致癌礼节mir - 17 - 92 - 1集群是有据可查的参与人类癌症(20.]。这种技术也可以帮助一个检查let-7 microRNA供养大型知名肿瘤抑制microRNA的家庭(21)从而洞察推倒所有的功能结果let-7 microrna [22]。
microrna的模仿,上述microrna的抑制的互补技术,最近使用体外识别相关的细胞过程和表型变化与特定的microrna转染到细胞系(23]。功能分析(如扩散、迁移、入侵和血管生成)然后让我们确定的影响microrna upregulation肿瘤发生的或nontumorigenic细胞群。这些革命性的技术无疑将帮助我们揭示的功能角色microrna并持有巨大的应用潜力作为新药临床领域。
2.1。microrna与人类癌症
早期的实验工作的监管角色microrna发现他们重要的角色在不同的细胞过程,如分化,细胞生长和细胞死亡。这些过程在癌症特异表达,暗示microrna在致癌作用。第一个microrna参与恶性肿瘤的证据来自translocation-induced删除的识别在b细胞的染色体13 q14.3慢性淋巴细胞白血病(24]。miR-15a和miR-16-1从这个轨迹结果增加凋亡BCL2基因的表达。加强在这一领域的研究,使用一系列技术包括microrna的克隆、定量PCR微阵列和bead-based流仪microrna的表达分析导致microrna的表达异常的识别和确认的人类恶性肿瘤包括乳腺癌(表1)。microrna的表达被观察到的调节或下调肿瘤与正常组织相比,支持他们的双重作用,致癌作用分别为“Oncomirs”或肿瘤抑制(11]。
从人类肿瘤获得microrna的表达谱的能力导致了非凡的洞察力和知识有关肿瘤的发展谱系和分化状态。甚至在单一发展谱系已经表明,不同的microrna的表达模式,反映转换机制,进一步支持的想法,microrna的表达模式编码人类癌症的发展历史。与信使核糖核酸(mRNA)概要文件也可以使用这些新的成功低分化肿瘤分类microrna的表达谱(24,25]。这激动人心的临床意义,microrna的表达可以准确地诊断低分化组织样本被证明是不确定的组织学起源从而促进治疗计划。再次与mRNA,陆等人表明,即使是适度的许多microrna足以将人类肿瘤和microrna在定期收集基本上完好无损,formalin-fixed,临床组织石蜡包埋11]。这些信息将消除诊断的不确定性,以往存在于这个设置,将特别有用转移病灶不确定性的主要来源。
2.2。乳腺癌和基因签名
最新进展表现型和人类癌症的分子分析大大提高了诊断和生物分类的几个肿瘤,尤其是乳腺癌,这种技术增强了超出单基因疾病分类标记。在此之前一个非常有限的预后标记之外提供的组织病理学分析在临床领域。开创性工作由Sorlie et al。33- - - - - -35)确定microarray-generated基因表达特征的分层为内在的亚型乳腺癌主要基于ER,孕酮(PR)和HER2 /neu受体状态。子类型被指定鲁米那一个强烈的表达ER和/或公关,但被HER2 /neu消极的;腔的B,ER、PR和HER2 /neu(三)积极;基底肿瘤的ER、PR和HER2 /neu三重阴性;和一个HER2子集ER - ER但有多个基因的高表达HER2 /neu扩增子,包括HER2和GRB7。生存分析显示显著不同的结果取决于他们的患者肿瘤亚型,强调分层等分子分析的临床意义。这种疾病的新方法基于乳房肿瘤的分子分类分层预示着改善的承诺和有个性的病人的治疗方案36]。伟大的科学努力在这一领域的芯片的基因表达分析正在进行和加强,技术进步等翻译的目的临床领域,为我们提供一个准确的分子诊断乳腺癌的新工具(37]。这样一个应用程序最近已经被揍的发展等人服用它莫西芬的基因分析预测的复发,淋巴结阴性乳腺癌(Oncotype DX)[38]。这和其他类似的小说基因组测试(例如,住持,MammaPrint MapQuant Dx)证明的可行性加速实验和分子医学之间的过渡。类似的推导内在的乳腺癌亚型基因表达特征,据预测,在不久的将来microrna的签名,目前显示能力的准确分类根据目前肿瘤预后变量,将作为新型生物标志物和预后指标提供强大的个性化治疗的理由。另外据说microrna有可能大大提高精度的最近派生的基因签名,鉴于microrna的概要文件有优于mRNA分析在这方面的精度11]。乳腺癌的综合审讯子类通过microrna的表达分析可能会进一步描述这些亚型分子基础的底层,也许乳腺癌的定义更精确的子集,并提供新靶点的识别机会,可以利用靶向治疗。
2.3。microrna和乳腺癌
说明的分子机制参与乳腺癌近年来被广泛研究的主题,然而一些困境和主要挑战仍然在乳腺癌患者的管理,包括不可预测的响应和抗辅助疗法的发展。microrna基因表达的监管机构的出现将其标识为明显的新型候选诊断和预后指标,和潜在的治疗靶点。Calin et al。24)表明,一半以上的已知人类成熟的microrna位于癌症相关的基因组区域,或脆弱的网站,因此更容易在癌症中的作用。一个特定的例子就是polycistron集群mir - 17 - 92在c13orf25轨迹13号染色体上问。这个轨迹进行杂合性丢失在许多不同类型的癌症,包括乳腺癌[39]。其他一些microrna (mir - 196和miR-10a)位于同源框集群,这是被认为与乳腺癌的发展和相关的恶性肿瘤细胞的能力40]。
microrna的表达对乳腺癌的研究表明他们的重要性和潜力作为疾病分类和预后的工具。76年他们的分析乳腺肿瘤和34名正常标本,人工et al。26)确定29 microrna在乳腺癌组织差异表达与正常相比,和进一步的15个microrna能正确区分肿瘤和正常的。此外,microrna的表达与biopathological特性,比如ER和PR表达(miR-30)和肿瘤分期(mir - 213和mir - 203)。数的微分表达式let-7亚型与biopathologic特性包括公关状态(let-7c),淋巴结转移(let-7f-1、let-7a-3 let-7a-2),或高增殖指数(let-7c, let-7d)在肿瘤样本。玛蒂等人发现独特的microrna与乳腺癌HER2 /当前定义neu或ER /公关状态(27]。值得注意的是,之间有重叠在研究确定的microrna。在我们自己部门的初步研究中,我们已经表明,mir - 195的表达水平和mir - 154 ER阳性呈低度负相关,在一群早期乳腺癌41]。在另一个最近的出版物我们首先确定可靠的内生控制分析的microrna RQ-PCR在人类乳腺组织(42),后续的验证二基因正常化(MRPL19和PPIA)基因表达分析的主要乳腺组织(43]。
3所示。循环小分子核糖核酸:小说微创乳腺癌生物标记吗?
当前挑战乳腺癌的管理包括持续搜索敏感微创标记可以利用检测早期肿瘤的变化从而促进乳腺癌的检测在早期阶段,以及监测乳腺癌患者的进步和他们对治疗的反应。现有的生物标记物对乳腺癌有很多固有的缺陷。乳房x光检查目前的金标准诊断工具但是它并非没有限制,包括其使用电离辐射和假阳性的8 - 10% [44]。到目前为止,只有两个标记已经建立了到目前为止在乳腺癌的常规评估:呃(预测响应内分泌疗法)和HER2(预测响应曲妥珠单抗)45]。虽然这些标记是目前,ER和HER2评估远非完美(46]。大量的循环肿瘤标记(例如,癌胚抗原(CEA)和碳水化合物抗原3 [CA 3])是临床上用于乳腺癌的管理,但这些标记的敏感性较低,所以他们不是有用的作为筛选工具(47]虽然他们一直在临床使用预后标记和监测疾病进展或复发。尽管他们频繁使用,CEA和Ca 15.3依旧贫穷标记在疾病早期阶段记录术前灵敏度只有9.11和5.36,分别记录的Uehara et al。48,49]。
理想的生物标志物应方便,这样它可以取样相对较早,敏感地检测肿瘤的早期出现在几乎所有的病人和缺失或最小的健康发表个人。
还有需要识别的敏感、可靠和可接受的应对新辅助标记和辅助疗法。microrna有巨大潜力作为一个想法类癌症生物标记物的原因如下。
(1)microrna的表达是异常的癌症(11,24]。(2)microrna的表达谱是特殊的,或者组织(11]。(3)microrna分子非常稳定,已被证明是保存完好的福尔马林固定,石蜡包埋组织以及新鲜的快速冷冻标本(50,51]。承认的特殊稳定microrna在内脏组织最近煽动努力建立如果microrna也保存,可检测、可量化的循环和其他体液(尿液、唾液等)。microrna的研究这个领域现在才出现,并在临床和科学界令人振奋,比如它的潜力。血清microrna在首次被描述在2008年3月,弥漫型大b细胞淋巴瘤患者(52]。随后,少量的研究报道同样,对流通中的microrna的存在及其潜力作为疾病和生理状态的新型生物标志物包括恶性肿瘤、糖尿病和妊娠53- - - - - -55]。然而这些研究仅限于小数字和不一致性方法(56]。这个概念需要广泛的调查来验证这个理论。迄今为止没有工作发表在循环microrna在乳房cancer-an领域,如果可行,使用新型微创生物标记物将是一个令人难以置信的突破在我们这种疾病的管理。
4所示。的治疗潜力
协会的异常的microrna的表达与肿瘤发生和特定microrna的功能分析说明利用microrna的可行性治疗干预的目标。Anti-miRNA 2 -O甲基或锁核酸寡核苷酸等用于灭活oncomirs miR-21在乳房肿瘤可能锥形肿瘤生长17]。Anti-miR-21-induced减少肿瘤的生长,有趣的是,也显示了Si等人强的化学治疗剂的topotecan, DNA拓扑异构酶的抑制剂的。这表明,抑制致癌miR-21可以提高肿瘤细胞对抗癌治疗,这是一个令人兴奋的前景患者出现不良反应主要化疗。相反,使用病毒诱导的肿瘤抑制microrna的表达或影响的组织肿瘤抑制脂质体交付组织可能导致预防进展,甚至萎缩,乳房肿瘤。肿瘤抑制microrna的感应也已被证明能够受到表观遗传控制。同时使用染色质重塑药物抑制DNA甲基化和组蛋白脱乙酰作用,在癌症表观遗传学改变和正常细胞被斋藤et al。57),表明某些microrna调节肿瘤细胞但不是在正常细胞。mir - 127,表现出减少75%的人类癌症细胞中表达测试,治疗后明显调节。感应的microrna的原癌基因的差别与对这些BCL6,暗示的防癌效果mir - 127和一种新型治疗恶性肿瘤的预防和治疗策略。诱导肿瘤抑制microrna的表达的概念被称为“microrna的替代疗法”;预期的有前途的临床潜力。
5。结论
microrna的参与在人类恶性肿瘤的发生和发展具有巨大的潜力为新的发展在当前诊断和治疗策略在乳腺癌患者的管理。在小分子核糖核酸的大部分工作仍处于起步阶段,需要进一步探索,这样我们可以更好地理解它们在肿瘤发生中的作用。这无疑会导致科学探索令人兴奋的发展在未来乳腺癌的管理。microrna的功能作用在癌症生物学进一步揭露了我们预测;循环microrna将作为小说微创为乳腺癌和其他癌症生物标记,改进的分层和subclassifying乳腺癌的方法将导致定制和个性化的治疗方案,因此不会让很多病人治疗的毒性作用,他们会得到任何好处。现在显然是伟大的需求进一步强化研究小说microrna的识别,说明他们的mRNA的目标,并了解其功能的影响,以提高我们的知识,这些小说在致癌作用和生物标志物的角色让他们作为治疗药物的真正潜力。