miR-18b-3p通过靶向PTEN促进骨肉瘤增殖与转移的机制研究

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：MiR-18b-3p promotes cell proliferation and metastasis by directly inhibiting PTEN expression in osteosarcoma

本研究聚焦骨肉瘤治疗难题，通过系统探究miR-18b-3p的致癌机制，发现其通过直接抑制PTEN表达促进肿瘤恶性进展。研究人员结合生物信息学分析、细胞实验及动物模型，证实miR-18b-3p/PTEN轴在调控骨肉瘤增殖、迁移和侵袭中的关键作用，并揭示该miRNA可能通过旁分泌方式重塑肿瘤微环境。该研究为骨肉瘤的靶向治疗提供了新策略。

　　

在青少年常见的恶性骨肿瘤中，骨肉瘤（Osteosarcoma, OS）以其高侵袭性和易转移特性成为临床治疗的重大挑战。尽管目前通过新辅助化疗和手术切除等综合治疗手段已取得一定进展，但局部病变患者的5年生存率仍停滞在60%-70%，而一旦发生转移或复发，生存率将骤降至30%以下。这种严峻的预后状况迫使科学家不断深入探索骨肉瘤发生发展的分子机制，以期发现新的治疗靶点。

近年来，微小RNA（microRNA, miRNA）——一类长度约21-25个核苷酸的内源性非编码RNA——在肿瘤调控网络中的作用日益凸显。它们通过特异性结合靶基因mRNA的3'-非翻译区（3'-UTR），介导转录降解或翻译抑制，从而参与细胞增殖、凋亡、侵袭等多种生物学过程的调控。在骨肉瘤中，已发现多个miRNA扮演着癌基因或抑癌基因的角色，但miR-18b-3p在这一疾病中的功能仍属未知。有趣的是，miR-18b-3p在不同癌症中表现出完全相反的作用：在鼻咽癌、肝癌和结直肠癌中它促进肿瘤发展，而在黑色素瘤和乳腺癌中却抑制肿瘤进展。这一背景促使Xiaofei Shen、Guoyou Zou、Zhengchun Cao和Huanxiang Bao团队在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》上发表研究，系统揭示了miR-18b-3p在骨肉瘤中的致癌机制。

为明确miR-18b-3p的作用，研究人员首先通过生物信息学分析筛选出在骨肉瘤中异常表达的miRNA，发现miR-18b-3p是显著上调的分子之一。临床样本验证显示，miR-18b-3p在骨肉瘤组织中的表达水平明显高于癌旁正常组织，且其高表达与肿瘤体积增大、TNM分期进阶以及肺转移显著相关，提示miR-18b-3p可能作为骨肉瘤的不良预后指标。在功能实验中，抑制miR-18b-3p可显著降低骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力；而在动物模型中，敲低该miRNA也能明显抑制移植瘤的生长。

进一步机制研究表明，PTEN（第10号染色体上缺失的磷酸酶和张力蛋白同源物）是miR-18b-3p的直接作用靶点。PTEN作为一种重要的抑癌蛋白，可通过去磷酸化PIP3抑制AKT/mTOR信号通路，从而遏制肿瘤发展。双荧光素酶报告基因实验证实，miR-18b-3p能够结合PTEN基因的3'-UTR区域，负调控其表达。在回复实验中，同时抑制miR-18b-3p和PTEN，发现PTEN的下调可逆转由miR-18b-3p抑制所带来的抗肿瘤效果，说明miR-18b-3p主要通过靶向PTEN发挥其促癌作用。

此外，研究还发现骨肉瘤细胞可分泌miR-18b-3p至细胞外环境，单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析显示PTEN在肿瘤微环境内的多种基质和免疫细胞中广泛表达。这提示miR-18b-3p可能通过旁分泌方式影响肿瘤微环境，例如调节巨噬细胞极化或成纤维细胞活化，从而间接促进肿瘤进展。尽管该假设尚需进一步实验验证，但为理解miRNA在肿瘤-微环境交互作用中的功能提供了新视角。

在方法学上，本研究整合了生物信息学分析、体外细胞实验与动物模型验证。通过GEO数据库筛选差异表达miRNA；利用RT-qPCR和Western blotting检测基因和蛋白表达；采用双荧光素酶报告系统验证靶向关系；并通过CCK-8、划痕愈合和Transwell实验评估细胞功能；最后借助裸鼠移植瘤模型进行体内验证。临床样本来源于盐城第一医院26对骨肉瘤及癌旁组织。

MiR-18b-3p在骨肉瘤中上调并与疾病进展相关

通过芯片数据分析和临床样本验证，发现miR-18b-3p在骨肉瘤组织和细胞系中显著高表达，且与患者总体生存期缩短及肿瘤恶性特征正相关。

miR-18b-3p在骨肉瘤发生发展中的功能表征

功能实验表明，抑制miR-18b-3p可显著降低骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力，在动物实验中也验证了其促瘤作用。

系统生物信息学方法鉴定PTEN是miR-18b-3p的关键功能靶点

联合TargetScan、miRDB数据库预测及蛋白互作网络分析，锁定PTEN为miR-18b-3p的高置信度靶标，其在骨肉瘤中低表达且与miR-18b-3p水平负相关。

验证PTEN是miR-18b-3p在骨肉瘤中的直接靶标

实验证实miR-18b-3p抑制可上调PTEN表达，荧光素酶报告基因实验进一步说明二者存在直接结合关系。

PTEN敲低显著逆转miR-18b-3p抑制子在骨肉瘤中的抑制作用

回复实验表明，PTEN的下调可抵消miR-18b-3p抑制带来的抗肿瘤效果，确认PTEN是miR-18b-3p发挥作用的关键介质。

miR-18b-3p/PTEN轴可能调控骨肉瘤的肿瘤微环境

骨肉瘤细胞分泌miR-18b-3p，且PTEN在肿瘤微环境各类细胞中广泛表达，提示该轴可能通过旁分泌方式参与微环境重塑。

本研究首次阐明miR-18b-3p通过直接靶向PTEN促进骨肉瘤恶性进展的分子机制，不仅深化了对非编码RNA在骨肉瘤中作用的理解，也为开发以miR-18b-3p为靶点的治疗策略提供了理论依据。尽管其在临床转化中仍面临递送系统等挑战，该发现无疑为骨肉瘤的精准治疗开辟了新的研究方向。