综述：双重调控作用的miRNAs：骨转移性乳腺癌中的主调控因子和治疗靶点

《Frontiers in Molecular Biosciences》：Dual-regulatory miRNAs: master regulators and therapeutic targets in bone-metastatic breast cancer

乳腺癌骨转移涉及转录调控网络的动态重编程及细胞稳态失衡，当前治疗以姑息为主，亟需新型靶向策略。微小RNA（miRNA）作为内源性非编码RNA，通过特异性结合靶mRNA的3’UTR调控基因表达，在乳腺癌骨转移中发挥关键作用，部分miRNA（如miR-21、miR-10b）促进转移（oncomiRs），而miR-30家族等则抑制转移（tsmiRs）。研究揭示了miRNA通过调控骨代谢相关基因（如Runx2、c-Myc、Cyclin D1）及骨微环境信号通路（如Wnt、RANK/RANKL/OPG）影响骨转移进程，并发现miRNA可作为液体活检的生物标志物。靶向miRNA递送系统（如纳米颗粒载体）在抑制肿瘤生长和骨破坏中展现出潜力。

　　乳腺癌骨转移是一个复杂的病理过程，涉及转录调控网络和细胞稳态的动态变化。当前，乳腺癌骨转移的主要治疗手段仍以姑息治疗为主，旨在缓解症状和改善患者生活质量，而寻找有效的治疗靶点仍然是一个重要的挑战。随着研究的深入，科学家们发现微小RNA（miRNA）在这一过程中扮演了关键角色。miRNA是一类内源性非编码RNA分子，长度约为19至25个核苷酸，它们通过与目标mRNA的3′非翻译区（UTR）发生特异性结合，从而精准调控基因表达。越来越多的证据表明，miRNA不仅是乳腺癌发生发展的关键调控因子，也在其骨转移过程中发挥重要作用。根据它们对目标基因的作用，miRNA可以分为促癌miRNA（oncomiR）和抑癌miRNA（tsmiR），并且具有作为诊断和预后标志物的潜力。本文系统分析了关键miRNA及其目标基因在乳腺癌骨转移中的调控机制，为早期诊断和靶向治疗策略提供了新的思路。

乳腺癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤之一，而骨转移则是其最常见的远处转移部位。流行病学数据显示，约90%的乳腺癌相关死亡是由转移性疾病引起的并发症导致的，其中约70%的晚期乳腺癌患者会发生骨转移。这些骨骼病变常常引发严重的骨骼相关事件，如剧烈的骨痛、脊髓或神经压迫、高钙血症、排尿和排便功能障碍，甚至瘫痪，从而显著提高患者的死亡率。目前的治疗策略包括系统性治疗，如化疗和内分泌治疗，旨在抑制肿瘤细胞的增殖，以及针对骨骼的药物，如双膦酸盐和抗RANKL抗体denosumab，这些药物可以抑制肿瘤细胞诱导的过度骨破坏。然而，尽管这些干预措施在一定程度上缓解了症状，但它们仍属于姑息治疗，无法从根本上阻止骨转移的发生，因此亟需新的治疗或诊断手段以预防骨转移的形成。

近年来，骨转移的分子机制成为研究的热点，越来越多的证据支持“种子与土壤”假说，即肿瘤细胞只能在适合其生长的微环境中存活和增殖。乳腺癌骨转移是一个多步骤的复杂过程，通常从临床难以检测的微转移开始，随后发展为可见的骨病变。这个过程包括原发乳腺肿瘤的形成与侵袭、肿瘤细胞沿转移途径的存活，以及它们在骨组织中的定植和增殖。因此，对这一过程的及时监测和早期干预至关重要。然而，目前尚缺乏可靠的临床标志物来监控和治疗乳腺癌骨转移，这凸显了基础研究的重要性，以阐明其背后的机制和分子网络。

miRNA在这一过程中起到了至关重要的作用，它们能够精准调控与肿瘤侵袭、骨定植和破骨细胞活化相关的基因表达。miRNA的调控机制涉及多个层面，包括在细胞内的相互作用和信号传导网络。研究发现，miR-20a-5p来源于MDA-MB-231细胞的外泌体，能够增强破骨细胞的活性，促进其增殖和分化，从而推动骨转移的发生。此外，miR-141和miR-219被证明能够减少破骨细胞的活性，降低乳腺癌骨转移的发生率。另一项研究指出，miR-218-5p直接靶向Wnt信号通路的两个关键抑制因子——Sclerostin和secreted frizzled-related protein 2，从而激活Wnt信号，促进乳腺癌细胞的转移特性，加剧肿瘤诱导的溶骨性疾病。同时，miR-218还通过双重机制破坏骨基质的稳态：一方面，癌细胞分泌的miR-218直接作用于成骨细胞，抑制I型胶原蛋白的表达；另一方面，细胞内的miR-218上调抑制素βA，进而干扰I型胶原蛋白的加工和沉积。这些直接和间接的作用共同加剧了溶骨循环，为乳腺癌细胞在骨组织中的定植创造了有利条件。

除了miR-218，还有其他促癌miRNA在乳腺癌骨转移中发挥作用。例如，miR-665在乳腺癌组织中显著上调，通过抑制NR4A3来激活MEK信号通路，从而促进癌细胞的增殖、侵袭和转移。在另一项研究中，miR-141被发现促进乳腺癌脑转移，这表明某些miRNA可能不仅在特定器官转移中发挥作用，也可能参与骨转移的初始阶段和进展。此外，miR-224的过表达增强了乳腺癌细胞的转移能力，通过沉默肿瘤抑制因子RKIP来激活促转移基因，如CXCR4、MMP1和OPN，这些基因通过增强侵袭性和破骨细胞活化来介导骨转移。miR-224还直接抑制caspase-9，通过靶向其mRNA，从而降低乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，这表明miR-224可能成为一种潜在的治疗靶点。

与此同时，抑癌miRNA在乳腺癌骨转移中也发挥着重要作用。例如，miR-30家族，包括miR-30a、miR-30b、miR-30c、miR-30d和miR-30e，被证明是乳腺癌骨转移的有效抑制因子。研究表明，miR-30a在三阴性乳腺癌患者中显著提高生存率。此外，p53通过激活miR-30a的表达，抑制乳腺癌细胞的侵袭和扩散。在乳腺癌干细胞的异种移植小鼠模型中，miR-30的过表达有效减少了骨转移的发生。这些发现表明，miR-30家族在乳腺癌骨转移中的调控作用涉及多个关键通路，为抑制乳腺癌骨转移提供了理论依据。

miR-429作为miR-200家族的一员，也表现出肿瘤抑制作用。在骨转移的乳腺癌组织中，miR-429的表达显著下调，这表明miR-429水平与骨转移之间存在负相关。然而，miR-429在某些情况下也可能在骨组织中高表达，进一步研究发现，miR-429在MDA-MB-231细胞中的过表达显著抑制了肿瘤细胞的侵袭能力。此外，miR-429直接抑制v-Crk sarcoma virus CT10 oncogene homolog-like（CrkL）的表达，从而抑制破骨细胞介导的骨破坏，减少局部和远处的骨转移。这些发现表明，miRNA在调节乳腺癌骨转移中的作用是多方面的，为未来的治疗策略提供了新的方向。

在乳腺癌骨转移过程中，miRNA还通过调控关键基因来影响骨微环境的动态变化。例如，Runx2在骨转移的肿瘤中异常表达，是骨生成和转移的关键调控因子。miR-135和miR-203通过直接靶向Runx2，降低其表达，从而抑制乳腺癌的骨转移。miR-3960通过靶向Hoxa2，抑制Runx2的表达，促进BMP-2诱导的成骨细胞分化。此外，miR-204和miR-211也直接靶向Runx2，抑制其表达，从而抑制骨生成。miR-153通过抑制Runx2，降低乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，这表明miR-153/Runx2调控轴可能成为一种潜在的治疗靶点。这些发现进一步确认了Runx2在乳腺癌骨转移中的关键作用。

除了Runx2，c-Myc也在乳腺癌骨转移中发挥重要作用。c-Myc在三阴性乳腺癌细胞系中高表达，参与调控乳腺癌细胞的生长、增殖和分化。Let-7a通过与c-Myc的3′UTR结合，降低其表达，从而抑制MDA-MB-231细胞的增殖、迁移和侵袭能力。此外，miR-3189-3p通过靶向转化调节蛋白，抑制c-Myc的翻译，从而抑制骨骼转移。这些研究进一步表明，miRNA在调控c-Myc表达方面具有重要的治疗潜力。

在乳腺癌骨转移的调控过程中，miRNA还通过影响Cyclin D1的表达来发挥作用。Cyclin D1在基因重排后异常表达，是乳腺癌发生发展的重要致癌基因。miR-373通过调控Cyclin D1的表达，影响患者的预后。此外，miR-425-5p的过表达上调了Cyclin D1的蛋白水平，并激活了PI3K/AKT信号通路，这在乳腺癌的发展中起到了关键作用。miR-17/20簇则与Cyclin D1的蛋白水平呈反比关系，通过3′UTR结合抑制其翻译，从而抑制癌细胞的增殖。此外，miR-1250-5p在三阴性乳腺癌细胞中显著下调，其表达的恢复能够降低Cyclin D1的水平，诱导细胞凋亡，并抑制上皮-间质转化（EMT），从而发挥肿瘤抑制作用。这些发现表明，通过调控特定miRNA的表达，可以有效调节Runx2、c-Myc和Cyclin D1的表达，为乳腺癌骨转移的治疗提供新的思路。

miRNA在乳腺癌骨转移中的作用不仅限于这些关键基因，还通过调控其他分子信号通路来影响骨转移的进程。例如，miRNA通过调控IL-11的表达来抑制骨转移。研究发现，miR-204、miR-211和miR-379能够抑制TGF-β诱导的IL-11产生，这些miRNA通过与IL-11的3′UTR结合，直接靶向其表达。此外，miR-124在乳腺癌骨转移中显著下调，其表达的恢复能够抑制破骨细胞的形成，从而减少骨转移的发生。这些研究进一步表明，miRNA通过调控IL-11等分子，影响骨转移的病理过程。

除了IL-11，miRNA还通过调控其他分子信号通路，如SOX9，影响乳腺癌的骨转移。SOX9在乳腺癌患者样本中显著上调，是乳腺癌细胞存活和转移的关键调控因子。研究发现，miR-134-3p和miR-224-3p的下调能够增加SOX9的水平，从而促进乳腺癌的进展。此外，miR-215-5p通过靶向SOX9，有效抑制乳腺癌细胞的侵袭、转移和疾病进展。这些发现表明，miRNA在乳腺癌骨转移中的作用是多方面的，涉及多个关键的调控因子和通路。

此外，miRNA还通过与长链非编码RNA（lncRNA）的相互作用来影响肿瘤的形成和进展。例如，lncRNA PANDAR的抑制能够减少乳腺癌细胞的增殖和侵袭，而lncRNA SPRY4-IT1则通过靶向miR-6882-3p，促进乳腺癌细胞的增殖和干细胞特性。另一项研究发现，lncRNA SNHG3通过miR-1273g-3p/BMP3轴，调控骨髓间充质干细胞的成骨分化，从而影响骨转移的进程。此外，lncRNA TRG-AS1通过竞争性结合miR-877-5p，上调WISP2的表达，从而抑制骨转移的发生。这些发现表明，miRNA与lncRNA之间的相互作用在乳腺癌骨转移的调控中具有重要作用。

miRNA不仅在乳腺癌骨转移的调控中发挥关键作用，还可能成为诊断和治疗的潜在标志物。研究表明，miRNA在生物流体中表现出相对的稳定性，其表达变化与疾病状态和临床结果密切相关，这使得它们成为“液体活检”中非侵入性标志物的有力候选者。通过比较健康个体和乳腺癌患者的血清miRNA表达谱，研究人员发现miR-1246、miR-1307-3p、miR-4634、miR-6861-5p和miR-6875-5p的组合能够高灵敏度、高特异性地检测乳腺癌。此外，多项临床研究支持miRNA在早期乳腺癌诊断中的潜力。例如，miR-129、miR-24-2-5p、miR-662和miR-10b在乳腺癌患者的血清中显示出作为骨转移早期诊断标志物的潜力。然而，miR-21作为非特异性分子，广泛参与系统性炎症反应和多器官转移过程，因此单独检测miR-21在体液中的水平可能缺乏器官特异性。结合miR-21的检测与骨特异性miRNA或反映成骨或溶骨过程的血清标志物，可能有助于更准确地评估乳腺癌骨转移的风险。此外，实验室研究和小规模临床验证的结果可能存在显著差异，因此需要在大规模、固定人群中进行miRNA筛查，并进行长期随访。临床有价值的诊断筛查应根据乳腺癌的亚型进行，并结合其他影像学手段和生物标志物，以更早发现转移性病变并实施更有效的治疗干预。

在治疗方面，miRNA的抑制或恢复也展现出巨大的潜力。两种主要的miRNA治疗方法包括：（1）miRNA替代疗法，利用miRNA模拟物来恢复或过表达抑癌miRNA的功能；（2）miRNA抑制疗法，使用抑制剂来降低促癌miRNA的表达。近年来，通过设计优化的载体，miRNA的递送障碍得到了克服，从而实现了高效的靶向递送，用于调控基因表达和治疗癌症。例如，研究人员开发了聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米颗粒载体，用于递送miR-21、miR-145和miR-9，实现了肿瘤的原位靶向递送，并有效抑制了肿瘤的生长。另一项研究设计了与抗miR-10b拮抗剂结合的超小铁氧化物纳米颗粒（MN-anti-miR10b），成功实现了局部淋巴结和远处转移病灶的完全和持续缓解，而不会引起明显的全身毒性。此外，miR-34a的靶向递送也通过修改的聚乙烯亚胺（PEI 25k）结合骨靶向基团（如alendronate），实现了显著的抗肿瘤效果。这些研究进一步表明，miRNA的靶向递送在乳腺癌骨转移的治疗中具有广阔的前景。

综上所述，miRNA在乳腺癌骨转移的调控中发挥着多方面的作用，包括影响基因表达、细胞信号通路和分子相互作用。随着RNA治疗领域的不断发展，miRNA作为非编码RNA的一部分，正在成为治疗开发的重要候选者。尽管目前还没有miRNA靶向药物获得临床批准，但已有多种miRNA相关化合物正在进行临床前研究和临床试验，显示出在癌症治疗中的积极进展。最新的转录组学研究进一步加强了miRNA在诊断和预后中的价值，特别是作为预测治疗反应和乳腺癌骨转移形成的标志物。随着乳腺癌研究的复杂性增加，对miRNA调控网络的深入研究揭示了与肿瘤生长和骨骼扩散相关的差异表达模式和机制。在转移性乳腺癌细胞中，miRNA的沉默、翻译阻断、修饰或过表达表明，通过调控这些关键的转移致癌基因，可能为未来的乳腺癌骨转移治疗提供新的方向。

然而，miRNA治疗仍然面临一些生物学挑战，包括脱靶效应、组织特异性限制和递送系统效率不足等问题。克服这些障碍对于推动miRNA相关治疗的发展至关重要，特别是对于尚未满足的临床需求，如转移性骨疾病。未来的研究应着重解决这些问题，将miRNA的研究成果转化为乳腺癌骨转移的临床可行治疗方案。通过进一步探索miRNA在生物流体中的稳定性及其在骨转移中的关键作用，当前研究正在探索通过调控乳腺癌来源的miRNA表达来改变肿瘤细胞的表型或破坏骨微环境的相互作用。这些方法可能为开发精准治疗和预防策略铺平道路。然而，要实现这一目标，仍需进一步研究以解决miRNA治疗中存在的各种挑战，从而推动其在乳腺癌骨转移治疗中的应用。