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RNA干扰技术在宫颈癌治疗中的研究进展

来源:九壹网
维普资讯 http://www.cqvip.com ・28・ 里堕塑 兰垄查 ! 月第35卷第1期 J Int Obstet Gynecol,Feb.2008,Vo1.35,No.1 RNA干扰技术在宫颈癌治疗中的研究进展 郑州大学第一附属医院妇产科(450052)王巍综述摘 要史惠蓉审校 RNA干扰(RNA interference,RNAi)是由外源性双链RNA诱发的转录后基因沉默机制(post— transcriptional gene silencing,PTGS),能高效特异性抑制突变基因表达,恢复正常基因功能。综述RNA干扰作用机制 以及RNA干扰技术在官颈癌治疗研究中抑制人乳头状瘤病毒、抗凋亡基因、生长因子、酶和蛋白等方面现状、进展及 其应用前景。 关键词RNA干扰小干扰RNA短发夹RNA宫颈癌基因治疗 宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤。在全球女性 切酶 ̄icer从siRNA反义链3’末端结合部位开始降 解mRNA,从而阻止目的基因的表达。 恶性肿瘤中其发病率仅次于乳腺癌。在发展中国家 则居首位,严重威胁妇女生命。近年来通过宫颈癌脱 落细胞学筛查的逐渐开展,有效提高了宫颈癌的检 RNAi技术在宫颈癌治疗中的研究 一、RNAi抑制HPV 出率和早期宫颈癌的手术治愈率,但对于进展期宫 颈癌(FIGO,11I或Ⅳ期),由于手术切除率低,化疗和 生殖道HPV感染在宫颈癌病因中起着重要的 作用,是宫颈癌的主要危险因素。其中的高危型 HPV一16和一18与宫颈癌发生密切相关。流行病学调 查显示,90%以上宫颈癌肿瘤组织中存在HPV一16或 HPV一18的核酸序列。HPV一16和HPV一18的活性变化 依赖于E6和E7病毒基因的功能。在宫颈癌的发生 发展、维持肿瘤恶性表型中起重要作用,E6和E7基 因在HPV感染所致宫颈癌细胞中过表达。导致P53 及Rb蛋白持续失活,严重干扰P53和Rb蛋白对细 胞周期激活一停滞状态的调控。使P53蛋白介导的细 放疗的毒副作用大,疗效仍难令人满意。近期研制的 预防宫颈癌的人乳头状瘤病毒(HPV)疫苗也仅适用 于尚未感染HPV病毒者,甚至尚无性生活经历的年 轻人群,因此,寻找一种新的治疗方法已成为目前宫 颈癌治疗中的一个重要课题。RNA干扰(RNA interference。RNAi)是由外源性双链RNA(double— stranded RNA,dsRNA)诱发的转录后基因沉默(post— rtnscriaptional gene silencing,PTGS)机制,能高效特 异性地抑制突变基因表达而对正常基因功能无影 胞凋亡降低,细胞进入S期并活跃增殖。Yamato等[ ] 构建了以HPV一18 E6为靶点的siRNA。分别转染 HPV一18阳性宫颈癌HeLa和SW756细胞系。使E6 基因表达抑制。诱导了肿瘤细胞凋亡。Fujii等[4]在体 外将以HPV一18 E6和E7基因为靶点的siRNA转染 响,有望为肿瘤基因治疗带来新希望。 RNAi作用机制 RNAi是一种在动植物中广泛存在的由外源性 双链RNA分子(double—standed RNA。dsRNA)诱导 同源序列mRNA的特异性降解,导致基因沉默(gene silencing)的现象。即PTGS。RNAi诱导基因沉默的机 制为:导人生物体内的dsRNA在ATP供能下被细胞 内的多结构的RNase 111蛋白(Dicer ribbonuclease。 Dicer RNase)[1 切割成21nt~23nt的小干扰RNA (small interfering RNA,siRNA)片段,转染至靶细胞 后与细胞内的一些蛋白和酶如MUT一7。RED一1,PAZ 宫颈癌细胞,使E6和E7 mRNA表达水平降低,Rb 蛋白、B一半乳糖苷酶表达增加,肿瘤细胞生长抑制; 在体内将以靶向HPV一18 E6及E7基因的HPV一18 E6和E7 siRNA瘤内注射成功地抑制了肿瘤细胞的 生长。肿瘤体积明显缩小。Kuner等 应用RNAi技 术沉默感染HPV宫颈癌细胞中的HPV E6和E7基 因。在分子水平分析了参与宫颈癌细胞凋亡调控,纺 锤体构成,细胞周期调节等多个基因的功能。Vogt 等_6]用RNAi技术靶向作用于HPV一16阳性宫颈癌 细胞中的E6基因。抑制E6基因表达,可激活线粒 体膜表面促凋亡基因Bax活性。使线粒体膜通透性 增加,释放细胞色素C(cytochrome C)人胞质,激活 caspase 3。恢复肿瘤细胞凋亡表型。Lea等[ 构建了 针对HPV一18 E7基因的siRNA。转染HPV 18阳性 蛋白。DNA和RNA螺旋酶结合形成RNA诱导沉默 复合体(RNA induced sillencing complex,RISC)口], RISC是一种核糖核蛋白。含有1个解旋酶和1个核 酸内切酶slicer。受ATP激活后。其中的解旋酶将 siRNA双链解开活化。以其负链为模版通过碱基互 补配对识别并结合至靶mRNA后。RISC中的核酸内 收稿日期:2o07-05—29 修回日期:2007-07—19 维普资讯 http://www.cqvip.com 国际妇产科学杂志2008年2月第35卷第l期 J Int Obstet Gynecol,Feb.2008,Vo1.35,No.1 ・29・ 宫颈癌HeLa和C4I细胞系,不仅能使E7基因沉 默.还能使E6基因表达抑制,P53蛋白表达增强,Rb 蛋白磷酸化受阻,肿瘤生长显著抑制。 二、抑制抗凋亡基因的表达 survivin是凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis Drotein,Iap)家族成员,具有抑制细胞凋亡,参与细胞 周期调控,促进肿瘤血管形成的功能,其在肿瘤组织 中表达水平升高可降低肿瘤细胞对放、化疗的敏感 性.并与肿瘤的发展和预后密切相关 j。survivin在 宫颈癌组织中呈现过表达,可通过其含有半胱氨酸/ 组氨酸的杆状病毒IAP重复序3 ̄]i(baculoviral IAP repeats.BIRs)结构域直接或间接干预caspase功能 而发挥其抗凋亡作用。Uchida等 构建针对survivin 基因的siRNA表达载体.转染宫颈癌Hela细胞,使 survivin mRNA表达水平降低,在体内和体外均显著 抑制了肿瘤细胞增殖,促进了肿瘤细胞凋亡。Zaffa. roni等_lO 设计合成了以survivin和端粒酶基因为靶 点的siRNA表达载体,体外细胞培养和动物肿瘤模 型实验研究均显示.survivin和端粒酶基因表达抑 制.肿瘤细胞凋亡增加,肿瘤体积显著缩小。Huynh 等Ⅲ构建了survivin启动子肿瘤特异性siRNA质粒表 达载体.在不同肿瘤细胞株中显著抑制了癌基因的 表达,且对正常细胞基因无抑制作用。 三、抑制肿瘤血管生成 血管内皮生长因子(VEGF)在肿瘤血管生成中 有重要作用.其高水平表达不仅诱导肿瘤血管增生 促进宫颈癌的发生发展.增加宫颈癌的转移潜能,还 与宫颈癌的预后较差有关。在RNAi抗血管生成的 研究中,Yoo等n 构建了以溶瘤细胞腺病毒为基础 的靶向作用于VEGF的短发夹RNA(short hairpin RNA. shRNA)表达载体,体内和体外实验均显示VEGF表 达水平降低,肿瘤血管生成抑制。Tang等_l3 用RNAi 技术成功抑制了宫颈癌C.33A.Hela细胞株中 VEGF和乏氧诱导因子.1 (HIF.1 )的表达.显著抑 制了肿瘤血管的生成。 四、抑制癌症高表达蛋白(highly expressed in cancer,Hec1) Hec1是一种丝氨酸磷酸化蛋白.因在癌症中表 达高于正常组织而命名,是纺锤丝检查点复合物的 重要组分,通过与调控GJM期的蛋白间相互作用 在染色体分离中起重要作用,Hec1基因表达抑制, 可使细胞有丝分裂阻滞在中期,Gurzov等_l4 构建了 靶向Hec1基因的shRNA表达载体,转染宫颈癌 HeLa细胞和恶性胶质瘤U.373.MG细胞.成功抑制 了目的基因的表达,使细胞周期停滞在有丝分裂中 期.诱导了肿瘤细胞凋亡。此外,转染Hec1 shRNA 的腺癌裸鼠模型组与对照组相比,肿瘤体积明显 缩小。 五、抑制hWAPL基因表达 hWAPL(human wings apart like)是果蝇wapl (wings apart.1ike)基因同系物,编码调节异染色质结 构的蛋白.hWAPL mRNA在宫颈癌组织中过表达, 在其他癌组织及正常组织中呈现弱表达,可能在宫 颈癌发生发展,促进肿瘤细胞增殖中起重要作用。 Kuroda等_15 将靶向作用于hWAPL的siRNA转染宫 颈癌SiHa细胞,诱导肿瘤细胞死亡,肿瘤生长 抑制。 六、增强放疗、化疗敏感性 放射治疗是晚期宫颈癌患者的主要治疗手段, 可达到与手术类似的治疗效果,可减少高危患者术 后局部复发.但随着放疗疗程增加,其放疗敏感性逐 渐降低。葡萄糖调节蛋白94(glucose—regulated protein.GRP94)属于热休克蛋白90家族,是一种高 度保守的内质网驻留糖蛋白.肿瘤细胞接受放射线 照射后大量合成。GRP94蛋白高水平表达导致肿瘤 细胞抵抗放射线的杀伤。Kubota等口 将针对GRP94 的siRNA转染宫颈癌Hela细胞.抑制了GRP94蛋 白的表达.增强了肿瘤细胞对放疗的敏感性。 多药耐药(muhidrug resistance,MDR)是宫颈癌 患者术前化疗缩小癌灶及术后化疗消除残存癌灶的 主要障碍,MDR1编码P糖蛋白(P—gP),是化疗药物 产生耐药最主要的基因.其功能如同泵.把药物从细 胞内排到细胞外。Pichler等 构建了靶向作用于 MDR1的shRNA,抑制了MDR1 mRNA及P.gP蛋白 表达,MDR1转染细胞对长春新碱、紫杉醇、阿霉素 化疗的敏感性增强。 簇集蛋白(clusterin,CLU)是异源二聚体硫酸糖 蛋白(sulfatealglycoprotein,SGP22),具有植物血凝素 样促悬浮细胞聚集作用,可能参与凋亡组织的调控、 修复等.其异常表达在肿瘤的发生发展过程中起重 要作用。Park等H。 的研究显示.CLU在宫颈癌组织中 呈过表达,在正常宫颈组织中呈现低表达(4.08对 1-35,P<0.05),且宫颈癌组织中CLU过表达与宫颈 癌细胞对紫杉醇的耐药有关,将CLU的siRNA转染 宫颈癌HeLaS3细胞,逆转了肿瘤细胞对紫杉醇的耐 药性。 端粒酶(telomerase)是一种依赖RNA的DNA 聚合酶和逆转录酶,通过添加(TI'AGGG)n重复序列 维普资讯 http://www.cqvip.com

・30・ 国际妇产科学杂志2008年2月第35卷第1期 J Int Obstet Gynecol,Feb.2008,Vo1.35,No.1 到染色体末端来延长端粒长度,阻止端粒丢失。使细 胞增殖过度。在宫颈癌及癌前病变中,端粒酶活性呈 不同程度升高,催化亚单位人端粒酶逆转录酶 (human telomemse l'evel ̄tmnscriptase,hTERT)mRNA tlleantiapoptoticfunction ofthe human papillomavirmE6oncoplO'- tein[J].Oncogene,2006,25(29):4009-4015. naga N,Sato M,et a1.Silencing of}if'V I8 0n。0pfo‘eiI18 [7] 1ea JS,Suwih RNA itnterference caIlse8 growth inhibition of cervical clnlcer cells [J].Reprod Sci,2007,14(1):20-28. 表达水平上调,并与高危型HPV感染密切相关。 [8] It0R,Asami S,Motosashi S,eta1.Signiifcanceof suⅣi峨(4):565—568. mRNA exo Kurvinen等[19J构建了靶向hTERT mRNA序列的发 夹状RNA表达载体,体外转染宫颈癌HeLa细胞,使 细胞中hTERT mRNA表达降低,端粒酶活性受抑。 从而抑制细胞生长,诱导细胞凋亡。Nakamura等 将靶向hTERT的siRNA表达质粒转染宫颈癌细胞。 抑制了端粒酶活性,缩短了端粒长度,细胞凋亡率明 显增加,肿瘤生长抑制,且hTERT表达抑制的肿瘤 细胞对化疗及放疗的敏感性增强。 展 望 precision in prognosis fneuraoblastoma[J].Bi0l Pharm Bull,2005,28 [9] Uc}ddaH,TanakaT,SasakiK,eta1.Adenovima—mediatedtl ̄erof siRNA against su_rviin ivnduced apoptosis and attenuated tumor cell growthinvitroandinvivo[J].MolTher,2004,10(1):162—171. Zaffaroni N,Pennafi M,F0lini M.Validation of telomerase and suro [10] ivvin a8 antieaneertherapeutictargets using ribozymes and small—in- teffering RNAs[J].Methods Md Biol,2O07,36(1):239~263. Huy ̄hT,Walchli S,Sioud M.Transcfiptionaltargeting ofsmallinter- feting RNAs into eflneer cells[J].Bichem Bieophys Res Conmmn, 2O06,350(4):854—859. 肿瘤的发生是一种多基因协同作用的结果。 RNAi技术可同时阻断多个癌基因转录表达。不干扰 正常基因功能,在研究原癌基因、抑癌基因功能方面 发挥了巨大作用。大量实验结果显示,HPV.16和 .[12] Yoo JY,Kim JH,KwonYG,et a1.VEGF-specific short hairpinRNA— expressing oncolytic adenovims elicis tpotent inhibiiton f oangingenesis nd atunlorgrowth[J].MolTher,2007,15(2):295—302. [13] TangX,ZhangQ,Nishitani J,et a1.Overexpressionofhuman - mavlms type 16 onceproteins enhance¥hypoxla-inducible factm"1 al— 18,survivin,VEGF,Hec1,hWAPL和端粒酶等肿瘤 相关基因的RNAi,能抑制宫颈肿瘤细胞增殖,阻遏 phaprotein accumulation and vascular endothelial growth factor ・ pression in human cervical carcinoma cells[J].CAin Cancer lies, 2oo7,13(9):2568-2576. 肿瘤血管生成,逆转肿瘤细胞耐药性,增强放疗敏感 性,诱导肿瘤细胞发生凋亡,降低宫颈癌恶性表型。 [14] Gta'zov EN,h#erdo M.RNA interference against Heel inhibist tn- mot growthinvivo[J].GeneTher,2006,13(1):1_7. 目前,siRNA的具体作用机制尚未完全明了,如何使 RNAi抑制癌基因效果更稳定持久以应用于临床治 [15] Kurda M,Kioyono T,Oikawa K,et a1.The human papiUomavims E6 nd E7 ianducible oncogene,hWAPL,exhibis pottnteial as a herapeu- t疗还有待进一步研究。随着研究的深入,RNAi技术 将会为宫颈癌的基因治疗带来新希望。 参考文献 [1]TijstelⅡlarI M,Plasterk RH.Dicers at RISC;the mechanism ofRNAi [J].cel1,2oo4,117(1):1-3. itc target[J].BrJ Cancer,2005,92(2):290-293. [16] KubotaH,SuzukiT,Lu J,et a1.Increased expressionofGRP94pm- teinis associatedwith decreased sensiititvytoX-raysin cervical P ̄rlo eel"cell ilnes[J].Int J Radiat Bi0l,2oo5,81(9):701-709. erA,ZelcerN,Prior JL,eta1.InvivoRNAinterference-mediated [17] Hehl[2] Y,Du T,Haley B,et a1.RIsC assembly defctes in the DrosophilaRNAimutant amritge[J].Celnl,2004,116(6):831—841. ablation of MDR 1 P-glycoprotein[J].Cain Cancer Res,2OO5,l1 (12):4487-4494. k DC,Yeo SG,Shin EY,et a1.Clusterin confers paclitaxd resis- [18] Par[3]YamatoK,Fen J,KobuchiH,eta1.Induction of cell deathin human papillomavims 18-positive cervical cancer ceils by E6 siRNA[J]. CaI er Gene Ther,2006.13(3):234—241. tanee in cervical cancer[J].Gynecol Oncol,2OO6,103(3):96-100. [19] Kurvinen K,SDj[inen S,Johansson B.Long-team suppression of telomerase expressioninHdacel clones,tmmfectedwith an expre ̄ E4]ruja Saito M,1wasaki E,et 1a.Intratumo injection of small intefrering RNA-targeting human papillomavims 18 E6 and E7 successfully inhibis tsion vector carrying siRNAtargeting hTERTmRNA[J].Int JOncol, 2006,29(1):279—288. omiK,Kyo S,eta1.Hlidentinhibiitonofhuman [20] NakamuraM,Masuttelomerase D ̄versetranscrlptase expression"byRNAinterference semi- the fcerviocl aeall ̄[J].IntJOncol,2OO6,29(3):541-548. [5]Kuner R,VogtM,SuhmanH.Identiifcation of cellulartargesftorthe humanpapillomavimsE6 andE7 oncegenes byRNAinterferenceand transcriptomo analyses[J].J Mol Med,2007,85(1 1):1253—1262. tizes oalleer cells to ionizing radiation and chemotherapy[J].Hum Gene Ther,20o5,16(7):859-868. [6]vogtM,ButzK,nyinalla S,eta1.Inhibition ofBax activityis crucial 

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