Hanahan e Weinberg65 têm proposto que as marcas do humano do câncer incluem seis biológica capacidades adquiridas durante o desenvolvimento do tumor, incluindo sustentar proliferativa de sinalização, fugindo de crescimento supressores, resistindo a morte da célula, permitindo a replicação imortalidade, a ativação de invasão e metástase, e a indução de angiogênese. Dada a expressão anormal de miRNA em tumores, acredita-se que as miRNAs disreguladas podem afetar um ou vários dos marcos do câncer para a iniciação e progressão do tumor. Dependendo de seus genes alvo, miRNA pode funcionar como oncogeno ou supressor de tumor em certas circunstâncias.

evading growth supposors and sustaining proliferative signaling

Cell proliferation is the most important hallmark of cancer and its anormality is the leading cause of tumorigenesis. Em detalhes, a progressão do ciclo celular é controlada por programas intracelulares e moléculas de sinal extracelular, para alcançar o equilíbrio entre a promoção da proliferação celular e a sua supressão. As células tornam-se cancerosas quando o crescimento celular ou a divisão está fora de controlo. Ao longo dos anos de estudos, torna-se evidente que algumas miRNAs funcionalmente se integram em múltiplas vias críticas de proliferação celular, e a desregulação dessas miRNAs é responsável por evadir supressores de crescimento e sustentar sinalizações proliferativas em células cancerígenas.

As proteínas E2F, uma família de factores de transcrição, são reguladores críticos da proliferação celular de uma forma dependente do ciclo celular. Uma série de estudos demonstraram que os miRNAs participam na regulação da expressão E2F. O membro E2F e2f1 induz a transcrição do gene alvo durante a transição G1 para S,66 e é definido como um supressor do tumor porque os ratos com deficiência em E2F1 desenvolveram uma grande variedade de cancros. O’Donnell et al.28 demonstrou que a miR-17–92 inibe a tradução E2F1 após ter sido activada por C-Myc. Considerando que a C-Myc também induz diretamente a expressão E2F1, o aglomerado miR-17–92 pode atuar como um freio neste possível ciclo de feedback positivo para garantir que os níveis de proteína E2F1 não subam precipitadamente em resposta à ativação c-myc.67 o aglomerado miR-17–92 também foi encontrado para regular a tradução E2F2 e E2F3,68 e os fatores de transcrição E2F podem, por sua vez, induzir a expressão do aglomerado miR-17–92.Assim, o sistema de feedback entre o aglomerado miR-17–92 e o E2F fornece um mecanismo para manter a progressão regular do ciclo celular em condições normais. No entanto, a sobreexpressão do miR-17–92, que é comum entre vários tumores, interrompe o ciclo de feedback para promover a proliferação celular.70

a progressão do ciclo celular depende de diferentes ciclinas, cinases dependentes das ciclinas (Cdks) e dos seus inibidores, que são amplamente regulamentados pelas miRNAs. Hatfield et al.71 forneceu a primeira evidência de que as células estaminais germinativas de Drosophila com knockout Dicer-1 estão bloqueadas na transição G1/s, sugerindo que as miRNAs são necessárias para que as células estaminais germinativas passem o ponto de controlo normal de G1/S. Além disso, as células estaminais com deficiência em Dicer exibiram uma expressão aumentada de Dacapo, um membro da família p21/p27 de inibidores Cdk, implicando que esta proteína é negativamente regulada pelas miRNAs para promover a progressão do ciclo celular. De facto, o miR-221/222 foi identificado como sendo o alvo directo do inibidor Cdk P27kip1 nas células do glioblastoma,72 que foi confirmado noutras linhagens de células cancerígenas e em amostras primárias de tumores.73-75 expressão ectópica da proliferação celular acelerada miR-221/222, enquanto que a sua supressão induziu a paragem do ciclo celular G1 em células cancerígenas. Além disso, verificou-se que a expressão miR-221/222 é upregulada numa variedade de tumores humanos, demonstrando que a regulação miR-221/222 do p27Kip1 é uma via oncogénica de boa fé. Semelhante ao p27Kip1, p21CIP1 e p16INK4a também são regulados pelos miRNAs como o miR-663, miR-302 família e miR-24.76,77 miR-663 foi encontrado para ser upregulated no carcinoma da nasofaringe, e atua como oncogene para promover o celular G1/S de transição in vitro e in vivo, visando directamente o p21CIP1. Portanto, o eixo miR-663/p21CIP1 clarifica o mecanismo molecular da proliferação celular de carcinoma nasofaríngeo.Além de afetar a expressão de inibidores Cdk, miRNAs também são reguladores para a expressão de Cdk e cyclin. Para exemplos, miRNA-545 leva a célula-ciclo de prisão em células de câncer de pulmão e reprimindo a expressão de cyclin D1 e CDK4.79

MiRNAs tomar parte na proliferação celular, não só através da segmentação da célula-ciclo de componentes, mas também por extensivamente regulação de várias vias de sinalização. Por exemplo, o miR-486, significativamente reduzido em câncer de pulmão de não-pequenas células, foi encontrado para afetar a proliferação celular e migração através do receptor de crescimento de insulina (IGF) e vias de sinalização PI3K, visando IGF1, IGF1R e p85a.80

resistência à morte celular

Evasão à apoptose é outra marca significativa da progressão tumoral, que se acredita ser regulada por miRNAs.81,82 células tumorais desenvolvem uma variedade de estratégias para limitar ou contornar a apoptose. Entre eles, a perda da função supressora do tumor p53 é mais comum. As formas alternativas de evitar a apoptose incluem a regulação dos reguladores anti-apoptóticos, a supressão dos factores proapoptóticos e a inibição da via da morte induzida pelos ligantes extrínsecos. Os componentes envolvidos na Anti-apoptose são geralmente inibidos ou activados pelo miRNAs.

um número de miRNAs regulamentadas p53 foram identificadas como estando envolvidas em funções p53, e algumas destas miRNAs podem modular o nível e a actividade p53 de uma forma de feedback. Por exemplo, Pichiorri et al.No mieloma múltiplo, três miRNAs (miR-192, miR-194 e miR-215) são transcritivamente ativadas pelo p53 para suprimir a expressão Mdm2 através da ligação direta ao seu ARNm, protegendo assim o p53 da degradação. Estes miRNAs são reguladores positivos do p53 e a sua redução tem um papel fundamental no desenvolvimento do mieloma múltiplo. Há outra regulação de feedback negativo, que ocorre entre miR-122 e p53. O MiR-122 promove a actividade p53 através do direccionamento da cyclin G184 e da proteína de ligação do elemento de poliadenilação citoplásmica,85 que aumenta a sensibilidade celular ao medicamento doxorrubicina, estabelecendo uma base para o desenvolvimento de uma terapêutica combinada à base de quimio e miRNA para o carcinoma hepatocelular.a desregulação de outras miRNAs regulamentadas pela p53 também confere células cancerígenas resistentes à apoptose. Por exemplo, mir-17–92 cluster é um novo alvo para a repressão transcritional mediada por p53 sob hipóxia. A sua sub-regulação sensibiliza as células à apoptose induzida pela hipoxia, enquanto a sua sobre-expressão inibe a apoptose. Assim, as células tumorais com expressão aumentada de miR-17–92 podem escapar à apoptose induzida por hipoxia.Todos os resultados acima mostraram que o p53 e seus miRNAs regulados formam uma rede para determinar elaboradamente o destino celular em condições normais. No entanto, as células cancerígenas com p53 desregulada ou o seu alvo miRNAs podem ter capacidade para resistir à morte celular.os reguladores anti-apoptóticos (Bcl-2 e Bcl-xL) e os factores proapoptóticos (Bax, Bim e Puma) são alvos potenciais de algumas miRNAs, que têm um papel importante na morte celular. Como discutido acima, miR-15a e miR-16-1 são significativamente reduzidos na leucemia linfocítica crônica e sua expressão inversamente correlaciona-se com a expressão Bcl-2. Um outro estudo demonstrou que estas duas miRNAs reprimem a expressão Bcl-2 e induzem a apoptose. Bcl-2 também foi regulado por outras miRNAs, como miR-204,87 miR-148a88 e Mir-365.89 Denoyelle et al.Verificou-se que o miR-491-5p induz de forma eficiente a apoptose nas células cancerosas do ovário inibindo directamente a expressão Bcl-xL e induzindo a acumulação do Bim. O MiR-221/222 inibe a apoptose celular ao visar o gene proapoptótico PUMA nas células do glioma humano. E a queda do miR-221/222 induz a expressão PUMA e apoptose celular, sugerindo que o miR-221/222 pode ser alvos terapêuticos potenciais para a intervenção do glioblastoma.As MiRNAs também estão envolvidas na resistência à morte celular, regulando Componentes da via apoptótica extrínseca, como o receptor Fas ligand/Fas. O MiR-21, frequentemente re-regulado numa variedade de cancros, exerce uma função anti-apoptótica nos tumores pulmonares dependentes do K-Ras, inibindo a expressão do Apaf-1, Um componente importante da via apoptótica mitocondrial intrínseca, e diminuindo os níveis proteicos do ligando Fas, um iniciador chave da via apoptótica extrínseca.A função de miR-21 foi ainda confirmada pela observação de que a expressão ectópica das células cancerígenas protegidas da Mir-21 a partir da apoptose induzida pela gemcitabina.93 Shaffiey et al.O miR-590 suprime a expressão do ligando Fas na LMA para promover a sobrevivência celular. Além de modular a expressão ligando, miRNAs desreguladas também resistem à morte celular através da regulação da expressão de receptores de morte. Por exemplo, Razumilava et al.Verificou-se que o miR-25, sobreexpressado em células malignas de colangiocarcinoma, é capaz de proteger as células contra a apoptose induzida pelo ligando induzida pelo TNF, visando o receptor-4 (DR4).

activar a invasão e metástase

metástase é um evento biológico complexo, multi-passo e dinâmico. A transição epitelial-mesenquimal (EMT) é considerada um passo inicial e fundamental na cascata metastática, caracterizada pela perda de adesão celular através da repressão da e-cadherina e ativação de genes associados à motilidade e invasão. Pensa-se que o EMT é regulado por uma variedade de vias de sinalização, tais como a transformação do factor de crescimento (TGF) – β, todos os quais convergem nos factores chave de transcrição, tais como ZEBE, caracol e torção.Evidências crescentes mostram que as miRNAs têm um papel importante na EMT e metástase cancerígena. Verificou-se que as miRNAs regulamentadas por TGF-β se envolveram na sinalização TGF-β para induzir EMT e facilitar a metástase na malignidade avançada. A MiR-155 é uma das miRNAs envolvidas neste processo de regulamentação. É sobreexpressado em várias neoplasias e transcripcionalmente ativado pela sinalização TGF-β/SMAD4. Estudos mecanísticos revelaram que o miR-155 promove a EMT, visando a RhoA GTPase, um importante regulador da polaridade celular e formação de junção apertada e estabilidade. The knockdown of miR-155 suppresses TGF-β-induced EMT and tight junction dissolution, as well as cell migration and invasion.Em contraste com o miR-155, o miR-200 e o miR-203 são inibidos pelo TGF-B. O miR-200 família foi mostrada para afetar a EMT, inibindo a expressão de E-cadherin transcricional repressors ZEB1 e ZEB2.98 por sua vez, o miR-200 primária transcrição também é reprimida por ZEB1 e ZEB2,99 formando um duplo ciclo de feedback negativo entre ZEB1/ZEB2 e miR-200 família. Este ciclo foi proposto para explicar um dilema central na nossa compreensão da cascata metastática: a expressão miR-200 é significativamente reduzida nas células invasivas do cancro da mama com potencial metastático aumentado que transmitem um fenótipo mesenchymal. Portanto, a sobreexpressão forçada do miR-200c nas células mesenquimais aumenta a expressão de e-cadherina e promove um fenótipo epitelial induzindo o MET.100.101 além disso, miRNAs mir-200 e miR-192 regulados por p53 são mediadores críticos da EMT regulada por p53, apoiados pela observação de que estas miRNAs são transativadas por p53 e modulam o programa EMT através da expressão reprimida de ZEB1/2.102,103

torção e caracol são os outros dois fatores chave de transcrição para promover a motilidade epitelial, invasividade e metástase através da regulação da expressão de certas miRNAs. Por exemplo, o miR-10b é altamente expresso em células cancerosas da mama metastáticas e regula positivamente a migração e invasão celular, que é induzida pela ligação direta do TWIST ao promotor putativo do gene miR-10b. Além disso, a expressão ectópica do miR-10b em linhagens celulares de cancro da mama humano não metastásicas de 149 e 159 induz uma invasão agressiva e a formação de micrometastase em modelos de ratinhos com imunodeficiência combinada grave, proporcionando validação experimental de que a sobreexpressão de miRNAs individuais pode contribuir para a formação de metástases in vivo.104 além disso, miRNAs regulando a expressão destes fatores EMT também são críticos para o controle de metástases. Por exemplo, o miR-203 é significativamente reduzido devido à hipermetilação do seu promotor em células cancerígenas da mama altamente metastáticas. A restauração do miR-203 em células do câncer de mama inibe a invasão de células tumorais in vitro e a colonização metastática do pulmão in vivo através da repressão do SNAI2, sugerindo que o ciclo regulatório do SNAI2 e do miR-203 tem um papel importante na EMT e metástase tumoral.Outras miRNAs importantes envolvidas na regulação da metástase incluem miR-9 e miR-212. A expressão MiR-9 é ativada por C-Myc e n-Myc, que se ligam diretamente ao Mir-9-3 locus. O nível de expressão do miR-9 está estreitamente correlacionado com a amplificação MICN, grau tumoral e estado metastático em tumores neuroblastoma. Em tumores mamários primários de pacientes com doença metastática, a expressão miR-9 é muito maior do que a dos pacientes sem metástase, implicando que miR-9 é um regulador potencial do processo metastático. Ma et al. identificado que o miR-9 reduz a expressão de e-cadherina nas células do cancro da mama através da ligação directa à sua região de 3′-não-transslados. A consequência da regulamentação DA e-cadherina pelo miR-9 é a activação da sinalização Da β-catenina para desencadear a expressão de genes oncogénicos a jusante, o que conduz a um aumento da motilidade celular e à inviabilidade. A função do miR-9 é ainda confirmada pelo facto de a inibição do miR-9 utilizando uma esponja miRNA suprimir a formação de metástases no modelo animal, implicando que o silenciamento miR-9 pode representar uma nova abordagem terapêutica nos cancros da mama avançados para prevenir a formação de metástases.107.108 MiR-212 é significativamente reduzido nos tecidos CRC humanos devido à hipermetilação do promotor e à perda de heterozigosidade. A sobreexpressão do miR-212 inibe a migração e invasão de células CRC in vitro e metástases pulmonares in vivo, visando a expressão do MnSOD, que é necessária para a redução da regulação dos marcadores epiteliais e para a regulação dos marcadores mesenquimais nas células CRC. Assim, o miR-212 pode ser um marcador de prognóstico para os doentes CRC preverem a sua sobrevivência, e tanto o miR-212 como o MnSOD podem também ser alvos terapêuticos para o cancro.A angiogénese é um processo altamente coordenado para desenvolver novos vasos sanguíneos a partir de vasos sanguíneos pré-existentes para satisfazer as necessidades de alimentos e oxigénio no crescimento tumoral e metástases.110 como os tecidos tumorais têm uma concentração significativamente menor de oxigênio do que os tecidos normais circundantes, a hipóxia tem um papel crítico no microambiente tumoral, permitindo o desenvolvimento e manutenção de células cancerosas. O fator indutível de hipoxia (HIF) é um fator chave de transcrição em resposta à hipoxia, que influencia a expressão de um número de genes, incluindo miRNAs. O Fator de crescimento endotelial Vascular (VEGF) é um fator angiogênico fundamental, direcionando as células endoteliais para construir novos vasos ao se ligarem aos seus receptores.Portanto, miRNAs que visam vias de sinalização HIF ou VEGF são susceptíveis de ter um impacto significativo na angiogênese. Está agora bem documentado que o processo de angiogênese é elaboradamente regulado por miRNAs, alguns dos quais são descritos em detalhes abaixo.MiR-210 é o miRNA mais consistentemente e significativamente induzido durante a hipoxia.Dois estudos independentes demonstraram que a sobreexpressão miR-210 nas células endoteliais da veia umbilical humana normóxica estimula a formação de estruturas capilares e a migração celular dependente do VEGF. Em contraste, o bloqueio miR-210 antagoniza estes processos.113,114 além disso, o miR-210 promove a angiogênese não apenas por direcionar o receptor tirosina ligando cinase efrina-A3,que é um fator anti-angiogênico, 113, mas também por melhorar a expressão do receptor VEGF e VEGF-2 (VEGFR2).O MiR-424 é induzido pela hipoxia nas células endoteliais para promover a angiogénese in vitro e in vivo, tendo como alvo a cullin 2, uma proteína do andaime para a ligase ubiquitina. Este processo estabiliza o HIF1a e permite-lhe ativar transcritivamente a expressão VEGF.116 outro miRNA que induz a angiogênese é miR-21. Ele visa PTEN para ativar as vias de sinalização AKT/ERK downstream, levando a alta expressão de HIF1a e VEGF.Em contraste, miR-20b e miR-519c regulam negativamente a angiogênese, visando VEGF e / ou HIF1a.118,119 além de regular o HIF1a, o miR-107 foi capaz de inibir a expressão do HIF1ß, de modo que a regulamentação do miR-107 promove a angiogênese tumoral sob condições hipóxicas.Pesquisas recentes demonstraram que o miRNA exossómico a partir de células cancerígenas pode ajudar a modular o microambiente tumoral. Uma das evidências foi fornecida pela Umezu et al. Observaram que o miR-135b, que é sobre-expresso em exossomas de células de mieloma múltiplo resistentes à hipoxia, suprime o HIF1 inibidor do factor (FIH-1) nas células endoteliais, promovendo assim a formação do tubo endotelial através da via sinalizadora HIF-FIH. Portanto, o mir-135b exosomal pode ser um alvo para o controlo da angiogénese do mieloma múltiplo.121