HanahanとWeinberg65は、ヒト癌の特徴は、増殖シグナル伝達の維持、成長抑制因子の回避、細胞死の抵抗、複製不死の可能性、浸潤と転移の活性化、血管新生の誘導など、腫瘍発生中に獲得された六つの生物学的能力を含むことを提案している。 腫瘍におけるその異常なｍｉＲＮＡ発現を考えると、調節不全ｍｉＲＮＡは、腫瘍の開始および進行のための癌の特徴の１つまたはいくつかに影響を及ぼし得ると考 それらの標的遺伝子に依存して、miRNAは、特定の状況下で癌遺伝子または腫瘍抑制剤のいずれかとして機能することができる。
成長抑制因子を回避し、増殖シグナル伝達を維持する
細胞増殖は癌の最も重要な特徴であり、その異常は腫瘍形成の主要な原因である。 詳細には、細胞周期の進行は、細胞内プログラムおよび細胞外シグナル分子によって制御され、細胞増殖を促進し、それを抑制するバランスに達する。 細胞の増殖または分裂が制御不能であるとき、細胞は癌性になる。 研究の長年にわたって、それはいくつかのmirnaが機能的に複数の重要な細胞増殖経路に統合し、これらのmirnaの調節不全は、成長抑制因子を回避し、癌細胞
転写因子のファミリーであるE2Fタンパク質は、細胞周期依存的に細胞増殖の重要な調節因子である。 一連の研究により、miRNAがE2F発現の調節に関与することが実証されている。 E2Fメンバー E2F1は、G1からSへの移行の間に標的遺伝子転写を誘導し、e2F1欠損マウスが多種多様な癌を発症したため、腫瘍抑制因子と定義されている66。 O’Donnell et al.図２ ８は、ｍｉＲ−１ ７−９ ２がｃ−Ｍｙｃによって活性化された後にＥ２Ｆ１翻訳を阻害することを示した。 C-Mycはまた、直接E2F1発現を誘導することを考慮すると、miR-17–92クラスターは、E2F1タンパク質レベルがc-myc活性化に応答して急激に上昇しないこまた、miR-17–92クラスターは、E2F2およびE2F3翻訳を調節することも見出され、68、E2F転写因子は、miR-17-92クラスターの発現を誘導することができる。したがって、miR-17–92クラスターとE2Fとの間のフィードバックシステムは、通常の条件下で規則的な細胞周期の進行を維持する機構を提供する。 しかし、いくつかの腫瘍の間で一般的であるmiR-17–92の過剰発現は、細胞増殖を促進するためにフィードバックループを破壊する。70
細胞周期の進行は、mirnaによって広く調節されている異なるサイクリン、サイクリン依存性キナーゼ（Cdk）およびそれらの阻害剤に依存する。 ハットフィールド他71は、Dicer-1ノックアウトを有するショウジョウバエ生殖系列幹細胞がG1/S移行においてブロックされているという最初の証拠を提供し、mirnaが正常なG1/S また、ダイサー欠損生殖細胞系幹細胞は、このタンパク質が負に細胞周期の進行を促進するためにmirnaによって調節されていることを意味し、Dacapo、Cdk阻害剤のp21/p27ファミリーのメンバーの発現の増加を示した。 実際に、ｍｉＲ−２ ２ １／２ ２ ２は、グリア芽細胞腫細胞においてＣｄｋ阻害剤Ｐ２ ７Ｋｉｐ１を直接標的とすることが同定されており、これは他の癌細胞株および原発腫瘍試料73-75miR-221/222の異所性発現は、細胞増殖を加速したが、それらの抑制は、癌細胞におけるG1細胞周期停止を誘導した。 さらに、ｍｉＲ−２ ２ １／２ ２ ２の発現は、種々のヒト腫瘍において上方制御されることが見出され、ｐ２ ７Ｋｉｐ１のｍｉＲ−２ ２ １／２ ２ ２の調節が善意の発癌経路であることを実証する。 P27kip1と同様に、p21cip1およびp16ink4aは、miR-663、miR-302ファミリーおよびmiR-24.76などのmiRNAによっても調節され、77miR-663は鼻咽頭癌において上方制御され、p21cip1を直接標的とすることにより、in vitroおよびin vivoで細胞G1/S移行を促進する癌遺伝子として作用することが見出された。 したがって、miR-663/p21cip1軸は、鼻咽頭癌細胞増殖の分子機構を明らかにする。Ｃｄｋ阻害剤の発現に影響を及ぼすことに加えて、ｍｉＲＮＡは、Ｃｄｋおよびサイクリンの発現のための調節因子でもある。 例えば、miRNA-545は、サイクリンD1およびCDK4.79の発現を抑制することにより、肺癌細胞における細胞周期停止につながる
Mirnaは、細胞周期成分を標的とするだけでなく、複数のシグナリング経路を広範囲に調節することによって、細胞増殖に関与する。 例えば、非小細胞肺癌において有意にダウンレギュレートされたmiR-486は、IGF1、IGF1Rおよびp85aを標的とすることにより、インスリン成長受容体（IGF）およ80
細胞死に抵抗する
アポトーシスの回避は、mirnaによって調節されると考えられている腫瘍進行のもう一つの重要な特徴である。81,82腫瘍細胞は、アポトーシスを制限または回避するための様々な戦略を進化させます。 その中で、p53腫瘍抑制機能の喪失が最も一般的である。 アポトーシスを回避するための別の方法は、抗アポトーシス調節因子のアップレギュレーション、アポトーシス促進因子の抑制および外因性リガンドによ 抗アポトーシスに関与する成分は、mirnaによって広く阻害または活性化される。いくつかのp53調節miRNAがp53機能に関与していることが同定されており、これらのmiRNAのいくつかは、フィードバック様式でp53レベルおよび活性を調節することができる。
例えば、Ｐｉｃｈｉｏｒｒｉ ｅ ｔ ａ ｌ．多発性骨髄腫において、３つのｍｉＲＮＡ（ｍｉＲ−１ ９ ２、ｍｉＲ−１ ９ ４およびｍｉＲ−２ １ ５）がｐ５ ３によって転写活性化され、そのｍＲＮＡに直接結合することを介してＭｄｍ２発現を抑制し、それによ これらのmiRNAはp53の正の調節因子であり、それらのダウンレギュレーションは多発性骨髄腫の発症において重要な役割を果たす。 MiR-122とp53の間で発生する別の負帰還調節があります。 MiR-122は、サイクリンG184と細胞質ポリアデニル化要素結合タンパク質を標的とすることによりp53活性を促進し、85は薬物ドキソルビシンに対する細胞感受性を増加させ、肝細胞癌に対する化学療法とmiRNAベースの併用療法の開発に向けた基礎を確立する。
他のp53調節mirnaの調節不全はまた、アポトーシスに抵抗性の癌細胞を付与します。
例えば、ｍｉＲ−１ ７−９ ２クラスターは、低酸素下でのｐ５ ３媒介転写抑制のための新規な標的である。 そのダウンレギュレーションは、その過剰発現はアポトーシスを阻害するのに対し、低酸素誘発性アポトーシスに細胞を感作します。 したがって、増加したmiR-17–92発現を有する腫瘍細胞は、低酸素誘発性アポトーシスを逃れることができる。上記のすべての結果は、p53およびその調節されたmiRNAが、正常条件下で細胞の運命を精巧に決定するためのネットワークを形成することを示した。 しかし、調節不全のp53またはその標的miRNAを有する癌細胞は、細胞死に抵抗する能力を有する可能性がある。抗アポトーシス調節因子（Bcl-2およびBCL-xL）およびアポトーシス促進因子（Bax、BimおよびPuma）は、細胞死において重要な役割を有するいくつかのmiRNAの潜在的な標的である。
上述のように、ｍｉｒ−１ ５ａおよびｍｉＲ−１ ６−１は、慢性リンパ球性白血病において有意に下方制御され、それらの発現は、Ｂｃｌ−２発現と反比例する。ｍｉＲ−１ ５ａおよびｍｉＲ−１ ６−１は、 さらなる研究は、これら二つのmirnaはBcl-2発現を抑制し、アポトーシスを誘導することを示した。 また、ｂｃｌ−２は、ｍｉＲ−２ ０ ４，８ ７ｍｉＲ−１ ４ ８ａ８ ８およびｍｉＲ−３ ６ ５．その結果、ｍｉＲ−４ ９ １−５ｐは、ｂｃｌ−ＸＬ発現を直接阻害し、Ｂｉｍ蓄積を誘導することによって、卵巣癌細胞におけるアポトーシスを効率的に誘導することを見出した。 MiR-221/222は、ヒト神経膠腫細胞におけるアポトーシス前遺伝子PUMAを標的とすることにより、細胞アポトーシスを阻害する。 そして、miR-221/222のノックダウンは、MIR-221/222が神経膠芽腫の介入のための潜在的な治療標的であり得ることを示唆し、PUMA発現および細胞アポトーシスを誘導91
Mirnaはまた、Fasリガンド/Fas受容体などの外因性アポトーシス経路の成分を調節することによって細胞死に抵抗することに関与している。 MiR-21は、頻繁に癌の様々なupregulatedは、apaf-1、固有のミトコンドリアのアポトーシス経路の重要なコンポーネントの発現を阻害し、Fasリガンド、外因性アポトーシス経路のキーイニシエータのタンパク質レベルを減少させることにより、k-Ras依存性肺腫瘍における抗アポトーシス機能を発揮します。92miR-21の機能は、miR-21の異所性発現がゲムシタビン誘導アポトーシスから癌細胞を保護することを観察することによってさらに確認された。93Shaffiey et al.94は、miR-590がamlにおけるFasリガンド発現を抑制して細胞生存を促進することを同定した。 リガンド発現を調節することに加えて、dysregulated mirnaはまた、死受容体の発現を調節することを介して細胞死に抵抗する。 例えば、Ｒａｚｕｍｉｌａｖａ ｅ ｔ ａ ｌ．95は、悪性胆管癌細胞で過剰発現miR-25は、死受容体-4（DR4）を標的とすることにより、TNF関連アポトーシス誘導リガンド誘導アポトーシスから細胞を保護す
浸潤および転移を活性化する
転移は、複雑で多段階かつ動的な生物学的事象である。 上皮間葉転換（EMT）は、e-カドヘリンの抑制と運動性と浸潤に関連付けられている遺伝子の活性化を介して細胞接着の損失によって特徴付けられる転移カスケードの早期かつ重要なステップと考えられています。 EMTは、形質転換成長因子（TGF）-βなどの様々なシグナル伝達経路によって調節されると考えられており、これらはすべてZEB、SNAIL、TWISTなどの重要な転写因子に収96
成長する証拠は、mirnaがEMTおよび癌metastasisにおいて重要な役割を有することを示している。 ＴＧＦ-β調節ｍｉＲＮＡはＴＧＦ-βシグナル伝達に関与してＥＭＴを誘導し，進行悪性腫瘍における転移を促進することが分かった。 MiR-155は、この調節プロセスに関与するmiRNAの1つである。 それはいくつかの悪性腫瘍で過剰発現し、TGF-β/SMAD4シグナル伝達によって転写活性化される。 機構学的研究は、miR-155はRhoA Gtpアーゼ、細胞極性とタイトな接合形成と安定性の重要なレギュレータを標的とすることによってEMTを促進することを明らかにした。 MiR-155のノックダウンは、TGF-β誘導EMTとタイトな接合溶解だけでなく、細胞の遊走と浸潤を抑制します。ＭｉＲ−１ ５ ５とは対照的に、ｍｉＲ−２ ０ ０及びｍｉＲ−２ ０ ３は、ＴＧＦ−βによって阻害される。 MiR-200ファミリーは、E-カドヘリン転写抑制因子ZEB1およびZEB2.98の発現を阻害することによってEMTに影響を及ぼすことが示された。mir-200一次転写産物もまた、ZEB1およびZEB2,99によって抑制され、ZEB1/ZEB2とmiR-200ファミリーとの間の二重負帰還ループを形成する。 このループは、転移カスケードの我々の理解の中心的なジレンマを説明するために提案された: miR-200の発現が有意に間葉系の表現型を伝える増加転移性の可能性を有する浸潤性乳癌細胞でダウンレギュレートされています。 したがって、間葉系細胞におけるmiR-200cの強制的な過剰発現は、E-カドヘリンの発現を増加させ、METを誘導することによって上皮表現型を促進する。さらに、p53調節miRNA miR-200およびmiR-192は、p53調節EMTの重要なメディエーターであり、これらのmiRNAがp53によってトランス活性化され、ZEB1/2発現を抑制することを介してEMTプログラムを調節するという観察によって支持されている。102,103
ツイストとカタツムリは、特定のmirnaの発現を調節することにより、上皮の運動性、侵襲性および転移を促進するための他の二つの重要な転写因子 例えば、ｍｉＲ−１ ０ｂは、転移性乳癌細胞において高度に発現され、細胞の遊走および浸潤を積極的に調節し、これは、ｍｉＲ−１ ０ｂ遺伝子の推定プロモーターへのＴＩＳＴの直 また、非転移性SUM149およびSUM159ヒト乳癌細胞株におけるmiR-10bの異所性発現は、個々のmirnaの過剰発現がin vivoで転移形成に寄与することができる実験的検証を提供し、重度の複合免疫不全マウスモデルにおける積極的な侵入と微小転移形成を誘導しません。さらに、これらのＥＭＴ因子の発現を調節するｍｉＲＮＡもまた、転移を制御するために重要である。 例えば、miR-203は、転移性の高い乳癌細胞におけるそのプロモーターの過メチル化のために有意にダウンレギュレートされる。 乳癌細胞におけるmiR-203の回復は、SNAI2とmiR-203調節ループがEMTと腫瘍metastasisに重要な役割を持っていることを示唆し、SNAI2を抑制することにより、in vitroで腫瘍細胞の浸潤とin vivoでの肺転移性コロニー形成を阻害します。転移の調節に関与する他の重要なｍｉＲＮＡには、ｍｉＲ−９およびｍｉＲ−２ １ ２が含まれる。 ＭｉＲ−９発現は、ｃ−Ｍｙｃおよびｎ−Ｍｙｃによって活性化され、これらの両方は、ｍｉＲ−９−３遺伝子座に直接結合する。 MiR-9の発現レベルは、神経芽細胞腫腫瘍におけるMYCN増幅、腫瘍の悪性度および転移状態と密接に相関する。 転移性疾患を有する患者の原発性乳房腫瘍において、ｍｉＲ−９の発現は、転移性のない患者の発現よりもはるかに高く、ｍｉＲ−９が転移過程の潜在的調節因子で Ma et al. miR-9は、その3′-非翻訳領域に直接結合することを介して乳癌細胞におけるE-カドヘリンの発現を減少させることを同定した。 MiR-9によるE-カドヘリンダウンレギュレーションの結果は、β-カテニンシグナル伝達の活性化であり、下流発癌遺伝子の発現を誘発し、細胞の運動性および侵襲性の増加をもたらす。 さらに、mir-9の機能は、miR-9スポンジを用いたmiR-9の阻害が動物モデルにおける転移形成を抑制するという事実によって確認され、miR-9サイレンシングが転移形成を防止するための進行乳癌における新しい治療アプローチを表す可能性があることを意味する。107,108MiR-212が大幅にプロモーターの過メチル化とヘテロ接合性の損失の両方のためにヒトCRC組織でダウンレギュレートされています。 MiR-212の過剰発現は、上皮マーカーのダウンレギュレーションとCRC細胞における間葉系マーカーのアップレギュレーションのために必要とされるMnSODの発現をターゲ したがって、ｍｉＲ−２ １ ２は、ＣＲＣ患者がその生存を予測するための予後マーカーであり得、ｍｉＲ−２ １ ２およびＭｎｓｏｄの両方もまた、癌の治療標的である可能性がある。109
血管新生の誘導
血管新生は、腫瘍の成長および転移における食物および酸素のニーズを満たすために、既存の血管から新しい血管を開110腫瘍組織は周囲の正常組織よりも有意に低い酸素濃度を有するため、低酸素症は癌細胞の発生および維持を可能にすることによって腫瘍微小環境 低酸素誘導因子（HIF）は、mirnaを含む多くの遺伝子の発現に影響を与える低酸素症に応答する重要な転写因子である。 血管内皮増殖因子（VEGF）は、その受容体に結合すると、新しい血管を構築するために内皮細胞を指示する、極めて重要な血管新生因子である。したがって、ＨＩＦまたはＶＥＧＦシグナル伝達経路を標的とするｍｉＲＮＡは、血管新生に有意な影響を有する可能性がある。 血管新生のプロセスがｍｉＲＮＡによって精巧に調節されており、そのうちのいくつかが以下に詳細に記載されていることが現在十分に文書化されている。
MiR-210は、低酸素症の間に最も一貫して有意に誘導されるmiRNAである。
112二つの独立した研究は、正常酸素性ヒト臍帯静脈内皮細胞におけるmiR-210過剰発現は、毛細血管様構造およびVEGF依存性細胞遊走の形成を刺激するこ 対照的に、ｍｉＲ−２ １ ０遮断は、これらのプロセスに拮抗する。さらに、miR-210は、抗血管新生因子である受容体チロシンキナーゼリガンドephrin-A3を標的とするだけでなく、VEGFおよびVEGF受容体-2（VEGFR2）の発現を増強することによ115
MiR-424は、ユビキチンリガーゼの足場タンパク質であるcullin2を標的とすることにより、in vitroおよびin vivoで血管新生を促進するために内皮細胞の低酸素 このプロセスはHif1Aを安定化し、VEGF発現を転写活性化することを可能にする。血管新生を誘導する別のｍｉＲＮＡは、ｍｉＲ−２ １である。 これは、下流のＡｋｔ／ＥＲＫシグナル伝達経路を活性化するためにＰＴＥＮを標的とし、Ｈｉｆ１ＡおよびＶＥＧＦの高発現をもたらす。対照的に、ｍｉＲ−２ ０ｂおよびｍｉＲ−５ １ ９ｃは、ＶＥＧＦおよび／またはＨｉｆ１Ａを標的とすることによって、血管新生を負に調節する。118,119Hif1Aを調節することに加えて、miR-107はHif1Βの発現を阻害することができたので、miR-107のダウンレギュレーションは、低酸素条件下で腫瘍血管新生を促進120
最近の研究では、癌細胞からのエキソソームmiRNAが腫瘍微小環境を調節するのに役立つことが実証されています。 その証拠の一つは梅津らによって提供された。 彼らは、低酸素抵抗性多発性骨髄腫細胞からのエキソソームで過剰発現されているmiR-135bは、このようにHIF-FIHシグナル伝達経路を介して内皮管形成を促進し、内皮細胞における因子阻害HIF1(FIH-1)を抑制することを観察しました。 したがって、エキソソームmiR-135bは、多発性骨髄腫の血管新生を制御するための標的であり得る。121