Lin28信号通路与肿瘤*

荚耘路 吕可真 林 娜 胡文献

·国家基金研究进展综述·

Lin28信号通路与肿瘤*

荚耘路①吕可真②林 娜①胡文献①

Lin28是一种结构上高度保守的RNA结合蛋白，其在机体正常生长发育代谢及某些疾病状态，如肿瘤发生发展中有重要作用。近年的研究发现，Lin28在机体中的过表达能够抑制let-7 miRNA的功能，并上调某些细胞周期相关基因如cyclin A、cyclin B等的表达，从而促进干细胞的增殖。在人类恶性肿瘤细胞中，Lin28的激活能选择性地阻断原始let-7 miRNA的加工成熟并最终促进肿瘤的发生；Lin28在肿瘤疾病进程中的其他作用机制包括：通过抑制肿瘤相关microRNA的分化成熟、上调细胞周期相关基因的表达影响肿瘤的发展及预后。另外，Lin28在肿瘤放化疗耐受相关研究中的重要作用日益凸显。为此，本文对Lin28的相关生理功能和其在肿瘤发生发展的相关机制及治疗前景做一综述。

Lin28 miRNA 肿瘤 治疗

1Department of Surgical Oncology,Sir Run Run Shaw Hospital,College of Medicine,Zhejiang University,Hangzhou 310016,

China;2Department of General Surgery,The First Affiliated Hospital,College of Medicine,Zhejiang University,Hangzhou

310004,China

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(No:81000996)and Qianjiang Talents Scheme

(No:2010R10065)

Lin28是一种高度保守的RNA结合蛋白，在个体生长代谢、组织发育、体细胞重编程和肿瘤发生中发挥重要作用［1］。近些年来，Lin28在抑制let-7 miRNA表达和作为肿瘤干细胞标记物的作用被广泛研究，其与恶性肿瘤的密切关系也受到越来越多的重视。因而，研究Lin28与肿瘤的关系成为当前分子生物学的热点之一，其对阐明细胞癌变机制、肿瘤演进的机理和肿瘤的诊断、治疗及预测疗效有重要的意义。

1 Lin28的生理功能

Lin28（即Lin28A）是一个进化上保守的小RNA结合蛋白，主要在细胞浆中表达，少数也可出现在细胞核内［2］。在哺乳动物中，Lin28仅表达于胚胎干细胞和胚胎形成早期的细胞中，而在胚胎形成晚期以及绝大多数的成熟体细胞中表达明显下降［3］。目前已有研究证实Lin28与Nanog、Oct-4和Sox2等基因联合导入可将人纤维母细胞等成熟体细胞诱导成为具有胚胎干细胞特性的多能干细胞，可以分化成为包括所有3个胚层的细胞［4］。因此，Lin28被认为是一个鉴定干细胞的重要特异性指标。

尽管Lin28的生理功能尚不确切，但有理由推测，Lin28的表达与动物的正常发育及干细胞的增殖、分化密切相关。Zhu等［5］研究小组构建了表达Lin28A的转基因鼠，发现该鼠体型增大、顶臀（crown-rump）长度增长、发情期延迟；并发现它们的糖代谢及对胰岛素的敏感性增高。

近来研究发现，Lin28与miRNA加工成熟密切相关，而miRNA在动物发育过程中发挥着重要作用。Lin28是原始let-7 miRNA剪接的分子基础，Lin28激活后可抑制干细胞中原始let-7 miRNA加工为成熟的let-7 miRNA［6］（Lin28/let-7调节作用见图1［7］）。此外，已有研究发现Lin28通过直接作用于Cyclin A、Cyclin B和Cdk4的3'UTRs以增加其翻译，而达到促进鼠胚胎干细胞的增殖作用［8］。由此推测，Lin28可通过两条途径促进干细胞的增殖：1）抑制let-7的生成；2）上调细胞周期相关基因的表达。

2 Lin28与肿瘤

大量的研究表明，Lin28能阻断多种miRNA（如let-7 miRNA）的生物合成［2］。miRNA是一组短小的非编码RNA，它们可以通过抑制多个基因的转录后翻译来调节基因的表达，进而调控细胞功能。miRNA不仅在发育过程中发挥着重要作用，而且其表达异常同人类一些恶性肿瘤的发生有关［9-11］。Kumar等［12］研究发现敲低miRNA加工过程中微处理器的Drosha组分可抑制miRNA的加工，进而促进了细胞的转化和肿瘤的形成，而且他们认为上述机制与成熟let-7 miRNA表达缺失密切相关。Let-7是肿瘤抑制因子，通过与其3'非翻译端互补位点的结合，抑制一系列肿瘤基因及细胞周期激活基因（包括Cyclin D1、c-Myc、k-Ras和Hmga 2）的表达，在转录后水平发挥作用［13］。Viswanathan等［6］研究发现Lin28的激活能选择性地阻断胚胎干细胞中原始let-7 miRNA的加工成熟过程，进一步的机制研究发现 Lin28是原始 let-7 miRNA剪接的分子基础。Lin28激活后导致的原始let-7加工成熟的功能丧失最终能促进肿瘤的发生。Yu等［14］发现在乳腺癌干细胞中let-7 miRNA的表达明显下降；用let-7慢病毒感染乳腺癌肿瘤干细胞能抑制细胞增殖和非黏附球形集群细胞形成，减少未分化细胞的百分比，并且能减少NOD/SCID小鼠体内肿瘤的形成和转移的发生；而用反义寡核苷酸拮抗let-7则能增强乳腺癌肿瘤干细胞在体外的自我更新。

3 Lin28与肿瘤的发生发展及预后的关系

Lin28除了能抑制microRNA的生成外，还能与IGF-2、Oct-4、BMP4以及一些细胞周期相关基因的miRNA相结合而影响其翻译［15-16］。Lin28的上述作用机制提示其与肿瘤的发生发展及预后有关，该结论也得到国内外相关研究的进一步证实。

Lin28在多数实体肿瘤细胞及血液系统恶性肿瘤中表达升高［17-18］，并且其表达水平常与肿瘤的高侵袭性、低分化、早期远处器官转移及高复发率和较差预后等不良指标相关。Visawanathan等［18］对527株人类肿瘤细胞株的分析发现Lin28的表达率为3.2%；Lin28在人肿瘤组织中的表达率约为15%，其中在结肠癌、乳腺癌、肺癌、宫颈癌、恶性生殖细胞肿瘤［17］等组织中的表达明显增高；对CML患者的研究发现急性期患者Lin28的表达率明显高于缓解期的患者，可见Lin28的表达与CML疾病进展密切相关；对89例肝癌（HCC）患者的研究显示，血清AFP增高的患者Lin28的表达率也显著增高，Lin28表达的肿瘤多为进展期，Lin28表达率与肝癌的早期复发呈正相关。该研究还发现，在卵巢癌和生殖细胞肿瘤中，Lin28的表达多见于晚期肿瘤及分化差的肿瘤。Wang等［19］的研究发现，Lin28B通过促进肝癌细胞（HCC）中c-myc、IGF1R、HMGA等的表达以及增强上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）而促进肿瘤细胞的增长、增强肿瘤细胞的致瘤性并增加肿瘤的侵袭性。Ma等［20］在对来自耶鲁大学肿瘤研究中心的343例卵巢癌患者的研究中发现，在卵巢上皮性癌细胞中，Lin28促进BMP4的表达，从而对肿瘤细胞微环境产生影响，进一步影响肿瘤的发生发展；Lin28和Oct-4的高水平协同表达与肿瘤预后不良密切相关。Lin28/let-7/Myc信号轴在前列腺癌发生发展中发挥重要作用，并且Lin28能够促进雄激素受体（AR）及其下游基因如PSA及NKX3.1的表达，从而为肿瘤提供了新的治疗靶点［21］。同时，研究发现Lin28与其他因子对肿瘤细胞具有协同作用。在乳腺癌细胞中，Lin28B与癌蛋白 HBXIP［22］、Lin28与HER2［23］共同作用机制得到进一步的阐述研究。

4 Lin28与肿瘤治疗耐受

尽管目前临床上各种新的抗肿瘤药物及治疗方法层出不穷，但是肿瘤放、化疗耐受的现象也日益严重，肿瘤的死亡率仍然居高不下。近年来人们针对肿瘤的异质性及治疗耐受性的现象提出了肿瘤干细胞假说。肿瘤干细胞假说认为肿瘤由少数缓慢分裂的肿瘤干细胞、快速分裂的扩增细胞以及分化的肿瘤细胞构成［24］。肿瘤干细胞是指生长不受控制，能自我更新并在一定条件下可多向分化，在肿瘤组织内数量较少的一类细胞。肿瘤干细胞不仅是肿瘤的起源，而且与肿瘤的进展、转移、治疗耐受以及肿瘤复发有关。上述假说已经得到了很多研究成果的验证［24］。基于上述假说，有学者认为肿瘤放化疗耐受与肿瘤干细胞有关。前文已提到，Lin28的表达随着干细胞的分化而逐步减少；相反，let-7的表达却随着干细胞的分化逐步增高（干细胞与Lin28/let-7的表达见图2）［13］。基于以下几点，推测Lin28基因与肿瘤细胞放化疗耐受有关：1）肿瘤干细胞可以引起肿瘤细胞对放化疗耐受，从而导致肿瘤复发和转移；2）let-7 miRNA具有肿瘤抑制基因的作用，其表达的缺失能促进细胞的转化和肿瘤的形成；3）let-7 miRNA在肿瘤干细胞中表达明显下降；4）Lin28可以阻断原始let-7 miRNA加工成熟，进而促进肿瘤的发展；5）Lin28作为干细胞的一个重要指标，与Nanog、Oct-4和Sox2等基因联合导入可将人纤维母细胞等成熟体细胞诱导成为具有胚胎干细胞特性的多能干细胞，并可以分化成为包括所有三个胚层的细胞［4］。Oh等［25］的研究发现Lin28表达的抑制可通过下调k-Ras的表达而提高A549肺癌细胞株和ASPC1胰腺癌细胞株的化疗敏感性。我们的一项关于Lin28介导肿瘤放化疗抵抗性的最新研究发现，在乳腺癌细胞中，高表达Lin28的细胞系在暴露于放射线时存活率较高，机制可能是Lin28通过调节H2A.X和蛋白酶依赖的信号通路抑制放疗诱导的细胞凋亡［26］；同时，Lin28的高表达可通过诱导p21、Rb的表达及降低let-7 miRNA的水平诱导乳癌细胞对多烯紫杉醇的耐药［27］。目前有关Lin28与肿瘤化疗耐受的的研究不断出现新的进展。Feng等［23］的研究发现，在某些条件下，乳腺癌细胞中Lin28的表达会降低曲妥珠单抗治疗的有效性。另一项对于47例接受新辅助化疗的胃癌术后患者研究显示，Lin28可作为预测化疗后肿瘤病理反应的重要指标，高表达Lin28蛋白的患者对化疗病理反应及化疗敏感性差或无反应［28］。随着人们对于Lin28在肿瘤治疗耐受中作用机制的研究深入，为寻找能有效遏制肿瘤治疗耐受的临床诊治方案提供了新的思路，为进一步提升恶性肿瘤的治疗效果、改善患者生存预后奠定了基础。

5 展望

越来越多的研究发现干细胞的一些相关基因，如OCT-4、SOX2、KLF4、C-MYC、NANOG等均与肿瘤的发生发展密切相关［6］。Lin28作为一个重要的干细胞指标，其与肿瘤的关系也日益受到人们的重视。此外，Lin28作为许多miRNA的调控因子，尤其是与let-7的相互调节作用，更激起了人们进一步研究其对肿瘤的调控机制的兴趣。目前，Lin28与肿瘤发生发展及预后的关系研究仅局限于一个较浅表的层面，其更深层的作用机制有待我们进一步研究探讨。此外，Lin28与干细胞的密切相关性也提示我们Lin28与肿瘤治疗耐受关系的研究会是一个很好的研究方向。随着研究的深入，我们希望在不久的将来，Lin28可作为肿瘤治疗的一个靶点，为人类攻克癌症提供一个新的武器。

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（2014-01-08收稿）

（2014-03-15修回）

（本文编辑：郑莉）

The signal pathway of Lin28 and tumor

Yunlu JIA1,Kezhen LV2,Na LIN1,Wenxian HU1,2
Correspondence to:Wenxian HU;E-mail:hwx2206@hotmail.com

Lin28 is a highly conserved RNA-binding protein that has an important role in human body development,metabolism, and tumorigenesis.Previous studies have found that the activation of Lin28 can suppress the maturity of let-7 miRNA in stem cells and promote the proliferation of stem cells by upregulating cell-cycle related genes,such as cyclins A and B.Other mechanisms underlying the activation of Lin28 can selectively block the processes of pre-let-7 miRNA in embryonic stem cells and ultimately promote tumorigenesis.In addition,Lin28 affects the occurrence,development,and prognosis of cancer by inhibiting the differentiation and maturation of miRNA and by moderating the expression of some cell-cycle related genes.Lin28 has an important function in the tumor's tolerance of chemotherapy and radiotherapy.We review the physiological function of Lin28 in tumors and its function in tumor treatment.

Lin28,miRNA,neoplasms,therapy

10.3969/j.issn.1000-8179.20140062

荚耘路 在读研究生。研究方向为肿瘤发病的分子机制及靶向治疗。

①浙江大学医学院附属邵逸夫医院肿瘤外科（杭州市310016）；②浙江大学医学院附属第一医院普外科

*本文课题受国家自然科学基金项目（编号：81000996）和钱江人才计划（编号：2010R10065）资助

胡文献 hwx2206@hotmail.com

E-mail：yunluj@gmail.com