Hanahan Og Weinberg65 har foreslått at kjennetegnene til menneskelig kreft omfatter seks biologiske evner som er oppnådd under tumorutvikling, inkludert opprettholdelse av proliferativ signalering, unngår vekstdempere, motstår celledød, muliggjør replikativ udødelighet, aktiverer invasjon og metastase og induserer angiogenese. Gitt at unormal miRNA uttrykk i svulster, er det antatt at de dysregulerte mirna kan påvirke en eller flere av kreft kjennetegnene for tumor initiering og progresjon. Avhengig av deres målgener, kan miRNA fungere som enten onkogen eller tumor suppressor under visse omstendigheter.

Unngå vekstsuppressorer og opprettholde proliferativ signalering

celleproliferasjon er det viktigste kjennetegn for kreft og dens abnormitet er den ledende årsaken til tumorigenese. I detaljer styres cellesyklusprogresjon av intracellulære programmer og ekstracellulære signalmolekyler, for å nå balansen mellom å fremme celleproliferasjon og undertrykke den. Celler blir kreft når cellevekst eller divisjon er ute av kontroll. I løpet av årene med studier blir det tydelig at noen mirnaer funksjonelt integreres i flere kritiske celleproliferasjonsveier, og dysreguleringen av disse mirnaene er ansvarlig for å unngå vekstdempere og opprettholde proliferativ signalering i kreftceller.E2F-proteinene, en familie av transkripsjonsfaktorer, er kritiske regulatorer av celleproliferasjon på en celle-syklusavhengig måte. En rekke studier har vist at miRNAs deltar i regulering AV e2f-uttrykk. E2f-medlemmet E2F1 induserer målgentranskripsjon under g1 Til s-overgangen, 66 og er definert som en tumorsuppressor fordi de E2F1-mangelfulle musene utviklet et bredt spekter av kreftformer. O ‘ Donnell et al.28 viste at miR-17-92 hemmer e2f1 oversettelse etter å ha blitt aktivert av c-Myc. Tatt i betraktning at c-Myc også direkte induserer e2f1-uttrykk, kan mir-17-92-klyngen fungere som en bremse på denne mulige positive tilbakemeldingssløyfen for å sikre AT e2f1-proteinnivåene ikke stiger bratt som svar på c-myc-aktivering.67 mir-17-92-klyngen ble også funnet å regulere e2f2 og e2f3 oversettelse, 68 OG e2f transkripsjonsfaktorene kan igjen indusere uttrykket av mir-17–92-klyngen.69 derfor gir tilbakemeldingssystemet mellom mir–17-92-klyngen OG E2F en mekanisme for å holde regelmessig cellesyklusprogresjon under normale forhold. Overuttrykk av miR-17-92, som er vanlig blant flere svulster, forstyrrer imidlertid tilbakemeldingsløkken for å fremme celleproliferasjon.70

cellesyklusprogresjon avhenger av forskjellige cykliner, cyklinavhengige kinaser (Cdks) og deres hemmere, som er bredt regulert av mirna. Hatfield et al.71 ga det første beviset på At Drosophila germline stamceller med Dicer – 1 knockout er blokkert I g1 / S-overgangen, noe som tyder på at mirna er nødvendig for at germline stamceller skal passere det normale g1/S-kontrollpunktet. Videre viste Dicer-mangelfulle germline stamceller økt ekspresjon Av Dacapo, et medlem av P21 / p27-familien Av Cdk-hemmere, noe som innebærer at dette proteinet er negativt regulert av mirna for å fremme cellesyklusprogresjon. Faktisk har miR-221/222 blitt identifisert for å målrette Cdk-hemmeren p27Kip1 direkte i glioblastomceller, 72 som ble ytterligere bekreftet i andre kreftcellelinjer og primære tumorprøver.73-75 ektopisk ekspresjon av miR-221/222 akselerert celleproliferasjon, mens deres undertrykkelse induserte g1 celle-syklus arrest i kreftceller. Videre har miR-221/222-uttrykk vist seg å være oppregulert i en rekke humane svulster, noe som viser at mir-221/222 regulering av p27Kip1 er en bona fide onkogen vei. I likhet med p27Kip1, er p21CIP1 og p16INK4a også regulert av mirna som mir-663, mir-302-familien og miR-24.76, 77 miR – 663 ble funnet å være oppregulert i nasofaryngeal karsinom, og fungerer som onkogen for å fremme den cellulære g1/s-overgangen in vitro og in vivo ved direkte å målrette p21CIP1. Derfor klargjør mir-663/p21CIP1-aksen den molekylære mekanismen for nasofaryngeal karsinomcelleproliferasjon.78 i tillegg til å påvirke ekspresjonen Av Cdk-hemmere, er mirna også regulatorer for ekspresjon Av Cdk og cyklin. For eksempel, miRNA-545 fører til celle-syklus arrest i lungekreftceller ved å undertrykke ekspresjon av cyclin D1 og CDK4.79

Mirna ta del i celleproliferasjon, ikke bare gjennom målretting celle-syklus komponenter, men også ved omfattende regulering av flere signalveier. For eksempel ble miR-486, signifikant nedregulert i ikke-småcellet lungekreft, funnet å påvirke celleproliferasjon og migrasjon gjennom insulinvekstreseptor (IGF) og PI3K signalveier ved å målrette IGF1, IGF1R og p85a.80

Motstå celledød

Unnvikelse av apoptose er et annet signifikant kjennetegn for tumorprogresjon, som antas å være regulert av mirna.81,82 Tumorceller utvikler en rekke strategier for å begrense eller omgå apoptose. Blant dem er tapet av p53 tumor suppressor funksjon mest vanlig. De alternative måtene å unngå apoptose inkluderer oppregulering av anti-apoptotiske regulatorer, undertrykkelse av proapoptotiske faktorer og hemming av dødsvei indusert av ekstrinsiske ligander. Komponentene involvert i anti-apoptose er bredt hemmet eller aktivert av mirna.En rekke p53-regulerte mirnaer har blitt identifisert for å være involvert i p53-funksjoner, og noen av disse mirnaene kan modulere p53-nivå og aktivitet på en feedback-måte. For eksempel, Pichiorri et al.83 identifiserte at i multippelt myelom, tre mirna (miR-192, miR-194 og miR-215) er transkripsjonelt aktivert av p53 å undertrykke Mdm2 uttrykk via direkte binding til sin mRNA, og dermed beskytte p53 fra degradering. Disse mirna er positive regulatorer av p53 og deres nedregulering har en nøkkelrolle i utviklingen av myelomatose. Det er en annen negativ tilbakemeldingsregulering, som oppstår mellom miR – 122 og p53. MiR-122 fremmer p53 aktivitet via målretting cyclin G184 og cytoplasmatisk polyadenylering elementbindende protein,85 som øker celle følsomhet for stoffet doksorubicin, etablere et grunnlag mot utvikling av kombinert kjemo-og miRNA-basert terapi for hepatocellulært karsinom.

Dysregulering av andre p53-regulerte mirna gir også kreftceller resistente mot apoptose. For eksempel er mir-17–92-klyngen et nytt mål for p53-mediert transkripsjonell undertrykkelse under hypoksi. Dens nedregulering sensibiliserer celler til hypoksi-indusert apoptose, mens dens overuttrykk hemmer apoptose. Derfor kan tumorceller med økt miR-17-92-uttrykk unnslippe hypoksi-indusert apoptose.86 alle de ovennevnte resultatene viste at p53 og dets regulerte mirna danner et nettverk for å bestemme cellens skjebne under normale forhold. Imidlertid kan kreftceller med dysregulert p53 eller dets mål mirna ha kapasitet til å motstå celledød.

Anti-apoptotiske regulatorer (Bcl-2 og Bcl-xL) og proapoptotiske faktorer (Bax, Bim og Puma) er potensielle mål for noen mirna, som har viktig rolle i celledød. Som diskutert ovenfor, mir-15a og miR-16-1 er signifikant downregulated i kronisk lymfatisk leukemi og deres uttrykk omvendt korrelerer Med Bcl-2 uttrykk. En videre studie viste at disse to mirnaene undertrykker Bcl-2-uttrykk og induserer apoptose. Bcl-2 ble også regulert av andre miRNAs, slik som miR-204,87 miR-148a88 og miR-365.89 Denoyelle et al.90 fant at miR-491-5p effektivt induserer apoptose i eggstokkreftceller ved direkte å hemme Bcl-xL-ekspresjon og ved å indusere bim-akkumulering. MiR-221/222 hemmer celleapoptose ved å målrette det proapoptotiske genet PUMA i humane gliomceller. Og knockdown av miR-221/222 induserer PUMA uttrykk og celle apoptose, noe som tyder på at miR-221/222 kan være potensielle terapeutiske mål for glioblastomintervensjon.91

Mirna er også involvert i å motstå celledød ved å regulere komponenter av ekstrinsisk apoptotisk vei, slik Som Fas ligand / Fas-reseptoren. MiR-21, ofte oppregulert i en rekke kreftformer, utøver en anti-apoptotisk funksjon i k-Ras-avhengige lungesvulster ved å hemme ekspresjon Av Apaf-1, en viktig komponent i den indre mitokondrielle apoptotiske banen, og redusere proteinnivået Av Fas ligand, en nøkkelinitiator av den ytre apoptotiske banen.92 funksjonen til miR – 21 ble ytterligere bekreftet ved observasjonen at ektopisk ekspresjon av miR-21 beskyttet kreftceller fra gemcitabinindusert apoptose.93 Shaffiey et al.94 identifiserte at miR-590 undertrykker Fas-liganduttrykk I AML for å fremme celleoverlevelse. I tillegg til å modulere liganduttrykk, motstår dysregulerte mirnaer også celledød via regulering av uttrykket av dødsreceptorer. For eksempel Razumilava et al.95 fant at miR-25, overuttrykt i maligne kolangiokarsinomceller, er i stand til å beskytte celler mot TNF-relatert apoptoseinducerende ligandindusert apoptose ved å målrette dødsreceptor-4 (DR4).

Aktivering av invasjon og metastase

Metastase er en kompleks, multistep og dynamisk biologisk hendelse. Epitel-mesenkymal overgang (EMT) regnes som et tidlig og sentralt trinn i metastatisk kaskade, preget av tap av celleadhesjon gjennom undertrykkelse Av E-cadherin og aktivering av gener assosiert med motilitet og invasjon. EMT antas å være regulert av en rekke signalveier som transforming growth factor (tgf) – β, som alle konvergerer på de viktigste transkripsjonsfaktorene SOM ZEB, SNAIL og TWIST.96

Voksende bevis viser at mirna har en viktig rolle i EMT og kreftmetastase. TGF-β-regulerte mirna ble funnet å engasjere SEG I TGF-β-signalering for å indusere EMT og lette metastase ved avansert malignitet. MiR-155 er en av miRNAs involvert i denne reguleringsprosessen. Det er overuttrykt ved flere maligniteter og transkripsjonelt aktivert av tgf-β/SMAD4-signalering. Mekanistiske studier viste at miR – 155 fremmer EMT ved å målrette Mot RhoA GTPase, en viktig regulator for cellulær polaritet og tett kryssdannelse og stabilitet. Knockdown av miR-155 undertrykker TGF-β-indusert EMT og tight junction oppløsning, samt cellemigrasjon og invasjon.97 i motsetning til miR-155 hemmes miR-200 og miR-203 av TGF-β. Mir-200-familien ble vist å påvirke EMT ved å hemme ekspresjonen Av e-cadherin transkripsjonelle undertrykkere ZEB1 OG ZEB2. 98 I sin tur blir mir-200 primære transkripsjon også undertrykt av ZEB1 og ZEB2, 99 danner en dobbel-negativ tilbakemeldingssløyfe mellom ZEB1 / ZEB2 OG miR – 200-familien. Denne sløyfen ble foreslått for å forklare et sentralt dilemma i vår forståelse av metastatisk kaskade: mir-200-ekspresjon er signifikant nedregulert i invasive brystkreftceller med økt metastatisk potensial som formidler en mesenkymal fenotype. Påtvunget overuttrykk av miR – 200c i mesenkymceller øker ekspresjonen Av E-cadherin og fremmer en epitelial fenotype ved å indusere MET.100,101 i tillegg er p53-regulerte miRNAs miR-200 og miR-192 kritiske mediatorer av p53-regulert EMT, støttet av observasjonen at disse mirna er transaktivert av p53 og modulerer EMT-program via undertrykkende zeb1 / 2-uttrykk.102,103

TWIST og SNAIL ER de to andre viktige transkripsjonsfaktorene for å fremme epitelmotilitet, invasivitet og metastase ved å regulere uttrykket av visse mirna. For eksempel er miR-10b sterkt uttrykt i metastatiske brystkreftceller og regulerer positivt cellemigrasjon og invasjon, som induseres ved direkte binding AV VRIDNING til den antatte promotoren av mir-10b-genet. Ektopisk ekspresjon av miR – 10b i IKKE-metastatiske SUM149 og SUM159 humane brystkreftcellelinjer induserer aggressiv invasjon og mikrometastasedannelse i alvorlige kombinerte immunsviktmusmodeller, noe som gir eksperimentell validering av at overuttrykk av individuelle mirna kan bidra til metastasedannelse in vivo.104 i tillegg er miRNAs som regulerer uttrykket av DISSE EMT-faktorene også kritiske for å kontrollere metastase. For eksempel er miR-203 signifikant nedregulert på grunn av hypermetylering av promotoren i svært metastatiske brystkreftceller. Restaureringen av miR-203 i brystkreftceller hemmer tumorcelleinvasjon in vitro og lungemetastatisk kolonisering in vivo ved å undertrykke SNAI2, noe som tyder på AT SNAI2 og miR-203 reguleringssløyfen har en viktig rolle i EMT og tumormetastase.105,106

Andre viktige mirna involvert i regulering av metastase inkluderer miR-9 og miR-212. Mir-9-uttrykket aktiveres av c-Myc og n-Myc, som begge binder seg direkte til mir-9-3-lokusen. Ekspresjonsnivået for miR-9 korrelerer tett med mycn-amplifikasjon, tumorgrad og metastatisk status i nevroblastomtumorer. I primære brysttumorer hos pasienter med metastatisk sykdom er mir-9-uttrykk mye høyere enn hos metastasefrie pasienter, noe som innebærer at miR-9 er en potensiell regulator av metastatisk prosess. Ma et al. identifisert at miR-9 reduserer ekspresjonen Av E-cadherin i brystkreftceller via direkte binding til sin 3′ – uoversatte region. Konsekvensen Av e-cadherin-nedreguleringen ved miR-9 er aktiveringen av β-catenin-signalering for å utløse ekspresjonen av nedstrøms onkogene gener, noe som fører til økt cellemotilitet og invasivitet. Funksjonen til miR-9 er ytterligere bekreftet av det faktum at hemming av miR-9 ved bruk av en miRNA ‘svamp’ undertrykker metastasedannelse i dyremodell, noe som tyder på at mir-9 silencing kan representere en ny terapeutisk tilnærming i avansert brystkreft for å forhindre metastasedannelse.107,108 MiR-212 er signifikant nedregulert i humant CRC-vev på grunn av både promoter hypermetylering og tap av heterozygositet. Overuttrykk av miR-212 hemmer CRC – cellemigrasjon og invasjon in vitro og lungemetastase in vivo ved å målrette Ekspresjon Av MnSOD, som er nødvendig for nedregulering av epitelmarkører og oppregulering av mesenkymale markører I CRC-celler. Derfor kan miR – 212 være en prognostisk markør for CRC-pasienter for å forutsi overlevelse, og både miR-212 og MnSOD kan også være terapeutiske mål for kreft.109

Induserende angiogenese

Angiogenese Er en svært koordinert prosess for å utvikle nye blodkar fra eksisterende for å tilfredsstille behovene for mat og oksygen i tumorvekst og metastase.110 da tumorvev har betydelig lavere oksygenkonsentrasjon enn det omkringliggende normale vevet, har hypoksi en kritisk rolle i tumormikromiljøet ved å tillate utvikling og vedlikehold av kreftceller. Hypoksi-induserbar faktor (HIF) er en viktig transkripsjonsfaktor som respons på hypoksi, noe som påvirker uttrykket av en rekke gener, inkludert mirna. Vaskulær endotelvekstfaktor (VEGF) er en sentral angiogen faktor som styrer endotelceller for å bygge nye kar ved binding til reseptorene.111 mirnaer som er RETTET MOT HIF-eller VEGF-signalveier, vil derfor sannsynligvis ha betydelig innvirkning på angiogenesen. Det er nå godt dokumentert at prosessen med angiogenese er omhyggelig regulert av miRNAs, hvorav noen er beskrevet i detalj nedenfor.

MiR-210 er den mest konsekvent og signifikant induserte miRNA under hypoksi.112 to uavhengige studier viste at miR – 210 overuttrykk i normoksiske humane navlestrengendotelceller stimulerer dannelsen av kapillærlignende strukturer og VEGF-avhengig cellemigrasjon. I kontrast motvirker miR-210 blokkering disse prosessene.113,114 videre fremmer miR-210 angiogenese, ikke bare ved å målrette reseptortyrosinkinase ligand ephrin-A3,som er en anti-angiogen faktor, 113, men også ved å øke ekspresjonen AV VEGF og VEGF-reseptor – 2 (VEGFR2).115

MiR-424 induseres av hypoksi i endotelceller for å fremme angiogenese in vitro og in vivo ved å målrette cullin 2, et stillaseprotein for ubiquitinligase. Denne prosessen stabiliserer HIF1a og gjør det mulig å transkripsjonelt aktivere VEGF-uttrykk.116 en annen miRNA som induserer angiogenese er miR-21. DEN retter SEG MOT PTEN for å aktivere nedstrøms akt / ERK-signalveiene, noe som fører til høyt uttrykk For HIF1a og VEGF.117 derimot regulerer miR-20b og miR-519c angiogenesen negativt ved Å målrette VEGF og/eller HIF1a.118 119 Foruten regulering Av HIF1a var miR-107 i stand til å hemme ekspresjonen Av HIF1ß, slik at nedregulering av miR-107 fremmer tumorangiogenese under hypoksiske forhold.120

Nylige undersøkelser har vist at eksosomal miRNA fra kreftceller kan bidra til å modulere tumormikromiljøet. En av bevisene ble gitt Av Umezu et al. De observerte at miR-135b, som er overuttrykt i eksosomer fra hypoksi-resistente myelomceller, undertrykker faktorhemmende HIF1 (FIH-1) i endotelceller, og dermed fremmer endotelrørdannelse via HIF–FIH-signalveien. Derfor kan eksosomal miR – 135b være et mål for å kontrollere multippelt myelom angiogenese.121