曾蒙穎 雷鳴 易碧云 左建宏
microRNA(miRNA)屬于短的非編碼RNA,在細(xì)胞生理、病理過程中具有重要作用,人類許多類型的腫瘤均存在miRNA 表達(dá)異常,說明深入研究miRNA 及其調(diào)控靶基因的分子機(jī)制,將有助于臨床在分子水平上加深對癌癥的理解[1]。miR-455-5p為miRNA 家族的一員,miR-455-5p 與多種人類疾病有關(guān),尤其在多種惡性腫瘤(如結(jié)直腸癌、乳腺癌等)中通過靶基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控參與腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移?,F(xiàn)就miR-455-5p 與腫瘤相關(guān)性進(jìn)行梳理。
1.1 概述miRNA 于1993年首次在線蟲體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)。目前的miRBase(22.1 版)報(bào)告了2 654 個(gè)成熟的miRNA,然而,關(guān)于其中有多少是假陽性仍存在爭議,最近的一項(xiàng)研究證實(shí)約存在2 300 個(gè)人類miRNA[2]。
1.2 結(jié)構(gòu)與功能在細(xì)胞核內(nèi),首先一個(gè)大小為300~1 000nt 具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的pri-miRNA 通過RNA聚合酶Ⅱ被轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生,然后該pri-miRNA 在一種RNAse Ⅲ內(nèi)切酶(DROSHA)的作用下被加工成一個(gè)大小約60~70nt 的pre-miRNA。隨后pre-miRNA出核通過Dicer 酶剪切轉(zhuǎn)化為成熟的miRNA,其中一條鏈進(jìn)入RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(RISC)發(fā)揮識別作用,RISC 由Argonaute 蛋白(AGO)、TRBP、PACT、TNRC6 等組成,其核心成分為AGO,該鏈被稱為引導(dǎo)鏈(guide strand);另一條鏈也可以被整合到RISC 中或被降解,稱之為乘客鏈(passenger strand)[3]。
miRNAs 是進(jìn)化相對保守的、短的、單鏈RNA(約22nt),結(jié)合于目標(biāo)miRNA 的3'-非編碼區(qū)(3'-UTR)的miRNA 能夠?qū)е路g抑制和退化。miRNA 估計(jì)有調(diào)節(jié)超過60%的人類蛋白質(zhì)編碼基因的潛力[4],一個(gè)miRNA 可以直接或間接靶向數(shù)百個(gè)mRNA,從而形成一個(gè)miRNA-mRNA 網(wǎng)絡(luò)來調(diào)節(jié)細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動。在這個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中,還存在一類競爭內(nèi)源性RNA,目前研究最多的包括長鏈非編碼RNA、環(huán)狀RNA,他們之間存在復(fù)雜的互作機(jī)制,共同調(diào)控基因的表達(dá)。
miR-455 是一類高度保守的miRNAs,在從脊索動物到哺乳動物的大多數(shù)物種中均有表達(dá)。miR-455 位于人類9 號染色體9q32 位點(diǎn)上,由人類COL27A1 基因(第XXⅦ型α1 膠原鏈)編碼。MiR-455 與非常有限的人類疾病有關(guān),特別是癌癥和軟骨形成[5]。在人類中,miR-455 以兩種形式存在,即miR-455-5p 和miR-455-3p。研究表明,miR-455-5p 在多種癌癥中具有不同的表達(dá)水平,其可通過上調(diào)或下調(diào)相關(guān)靶基因促進(jìn)或阻止腫瘤的發(fā)生,同時(shí)也是抗癌治療干預(yù)的潛在靶點(diǎn)。
2.1 miR-455-5p 與消化系統(tǒng)腫瘤
2.1.1 miR-455-5p 與結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌是世界上第三大常見癌癥,對腫瘤免疫治療有反應(yīng)的患者預(yù)后較好,生活質(zhì)量也較好。有研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌組織中miR-455-5p 比癌旁正常組織中水平更低。在SW-480、HT-29 和HCT-116 結(jié)直腸癌細(xì)胞中,miR-455-5p 抑制細(xì)胞增殖和遷移,與此同時(shí)也促進(jìn)細(xì)胞凋亡。癌基因磷酸肌醇-3 激酶調(diào)節(jié)亞基1(PIK3R1)是結(jié)直腸癌細(xì)胞miR-455-5p 的重要靶基因之一。RT-qPCR 和Western 印跡證實(shí)了這種關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的體外研究表明miR-455-5p 可能通過下調(diào)癌基因PIK3R1 來阻止結(jié)直腸癌的發(fā)生[6]。Yang 等[7]研究發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 直接靶向其3'-UTR,降低了結(jié)腸癌細(xì)胞半乳糖凝集素-9 的表達(dá),因此miR-455-5p 發(fā)揮著潛在抑癌作用。
另外有學(xué)者結(jié)直腸癌中環(huán)狀RNA 或lncRNA競爭性結(jié)合miR-455-5p 的機(jī)制進(jìn)行了相關(guān)研究。Wen 等[8]研究了環(huán)狀RNA 與miR-455-5p 在結(jié)直腸癌中的互相作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)Circ_0007142 和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的蛋白激酶1(SGK1)水平在結(jié)直腸癌中明顯升高,沉默Circ_0007142 引發(fā)細(xì)胞凋亡、干擾細(xì)胞增殖以及遷移和侵襲,而miR-455-5p 抑制劑部分消除了Circ_0007142 的作用。Circ_0007142可作用于miR-455-5p,調(diào)節(jié)SGK1 表達(dá)。Circ_000 7142/miR-455-5p/SGK1 軸可調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移和侵襲。Zhang 等[9]研究顯示長鏈非編碼RNA(lncRNA)PVT1 基因rs1252200336位點(diǎn)缺失突變(D)可能影響hsa-miR-455-5p 與lncRNA PVT1 的結(jié)合。
在治療方面,貝伐珠單抗是一種VEGF 抑制劑,其聯(lián)合化療在結(jié)直腸癌靶向治療中有廣泛應(yīng)用。針對治療難度很大的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌,Boisen 等[10]使用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)陣列分析驗(yàn)證了癌組織中miRNAs 的表達(dá)可以預(yù)測貝伐單抗聯(lián)合奧沙利鉑和卡培他濱有效的假說。結(jié)果顯示miR-455-5p 的低表達(dá)預(yù)示著CAPEOXBEV 隊(duì)列的預(yù)后改善,并顯示出與貝伐單抗療效的顯著交互作用。miR-455-5p 有可能成為貝伐單抗療效的潛在預(yù)測性miRNAs之一。
2.1.2 miR-455-5p 與肝癌 Hu 等[11]發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 無論是在肝癌患者腫瘤組織還是在體外實(shí)驗(yàn)細(xì)胞系中的表達(dá)均顯著降低,這種表達(dá)降低與患者預(yù)后較差有關(guān)。而在肝癌細(xì)胞系(Huh7 和HepG2)中過度表達(dá)miR-455-5p 時(shí),增殖受損、集落形成、細(xì)胞系遷移和侵襲能力增強(qiáng)。miR-455-5p 能夠直接結(jié)合胰島素生長因子受體(IGF-1R)3'-UTR,從而抑制肝癌細(xì)胞中IGF-1R 的表達(dá)。另外,miR-455-5p 的過度表達(dá)與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(GLUT1)的表達(dá)降低有關(guān),而GLUT 1 的表達(dá)又反過來抑制了肝癌細(xì)胞攝取葡萄糖、生成乳酸和ATP 的過程。這些結(jié)果均表明miR-455-5p 能夠通過損害HCC 細(xì)胞的糖酵解來抑制腫瘤細(xì)胞功能,miRNA 有望成為抗癌治療干預(yù)的新靶點(diǎn)。
譚宇棋[12]研究證實(shí)了miRNA-455-5p 通過抑制CD47 從而抑制HepG2 細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的能力,而HINT1 則是通過介導(dǎo)miR-455/CD47 信號通路起作用。Sheng 等[13]不再局限于腫瘤組織的研究,而是致力于肝癌無創(chuàng)性診斷新工具的開發(fā),其研究發(fā)現(xiàn)血液中的外泌體miR-455-5p 高表達(dá)與腫瘤患者的總生存率顯著相關(guān),但腫瘤分期和飲酒習(xí)慣可能影響其準(zhǔn)確性。然而血液中的外泌體miRNA 能否直接應(yīng)用于臨床還需要更多的證據(jù)。
2.1.3 miR-455-5p 與食管癌 Wang 等[14]通過分析119 例患者238 對冰凍組織中產(chǎn)生的非編碼RNA圖譜GSE43732,確定并證明了hsa-miR-455-5p 與食管鱗癌的預(yù)后相關(guān),miR-455-5p 是一種新的抑瘤miRNA,其可能參與了食管鱗癌的監(jiān)管。而Liu等[15]從組織和細(xì)胞檢測了miR-455-5p 水平,發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 在食管鱗癌中的表達(dá)降低,并且miR-455-5p 與淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移和分化呈負(fù)相關(guān)。miR-455-5p 作為一種抑癌因子,通過抑制Rab31 的表達(dá),抑制ESCC-Eca109 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。
2.1.4 miR-455-5p 與胃癌 胃癌是全球第五大常見癌癥和第三大癌癥死亡原因,其危險(xiǎn)因素包括幽門螺桿菌感染、年齡、高鹽攝入以及低水果和蔬菜攝入。Liu 等[16]研究報(bào)道m(xù)iR-455-5p 在胃癌細(xì)胞和組織中的表達(dá)較相應(yīng)的正常對照組明顯降低,miR-455-5p 的低表達(dá)與胃癌臨床晚期有關(guān),miR-455-5p 的再表達(dá)可抑制人胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲,miR-455-5p 的過表達(dá)也促進(jìn)GC 細(xì)胞凋亡。此外,還發(fā)現(xiàn)RAS 癌基因家族成員RAB18 是miR-455-5p 的候選靶點(diǎn)。miR-455-5p 的再表達(dá)可抑制RAB18 蛋白水平。miR-455-5p 靶向RAB18 可能成為胃癌的一個(gè)新的生物標(biāo)志物。
2.1.5 miR-455-5p 與其他消化系統(tǒng)腫瘤 Deng 等[17]研究證實(shí),miR-455-5p 在膽管癌組織中的表達(dá)降低,并確定miR-455-5p 通過靶向蛋白磷酸酶1 調(diào)節(jié)亞單位12A(PPP1R12A),這種作用抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和PI3K/AKT 通路的活化,從而控制CCA 細(xì)胞的存活和轉(zhuǎn)移。
2.2 miR-455-5p 與乳腺癌乳腺癌是女性最常見惡性腫瘤,Jamalzei 等[18]發(fā)現(xiàn)乳腺癌中miR-455-5p的表達(dá)與Her2 顯著相關(guān)。Aili 等[19]通過比較70例乳腺癌患者組織標(biāo)本和鄰近的正常組織miR-455-5p 表達(dá)水平和功能發(fā)現(xiàn),在乳腺癌組織和細(xì)胞系中,miR-455-5p 的表達(dá)水平顯著上調(diào),這表明miR-455-5p 可能在乳腺癌中充當(dāng)癌基因。腫瘤分化差的惡性腫瘤更易于出現(xiàn)更多的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和晚期TNM 分期,這導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲的趨勢增加。本研究表明miR-455-5p 與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期和腫瘤分化密切相關(guān),同時(shí)還通過生物信息學(xué)工具確定了PDCD4 是miR-455-5p 的潛在下游靶標(biāo)。還發(fā)現(xiàn)乳腺癌中PTEN 是 miR-455-5p 的直接靶標(biāo)。周瑜輝等[20]研究發(fā)現(xiàn)并證明miR-455-5p可促進(jìn)MCF-7 細(xì)胞增殖、遷移、侵襲,抑制其凋亡,可能是其抑制了PTEN,并進(jìn)一步激活PI3K/AKT 信號通路有關(guān)。
三陰性乳腺癌(TNBC)是一種特殊的乳腺癌亞型,因其三種受體(雌激素受體、孕激素受體和人表皮生長因子受體)陰性表達(dá)而得名。Bao 等[21]通過對腫瘤基因組圖譜數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)挖掘,篩選出4 種在TNBC 腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞之間差異表達(dá)的miRNAs,其中一個(gè)就是miR-455-5p。它們與TNBC 的預(yù)后密切相關(guān),而與非TNBC 無關(guān)。
外泌體可以攜帶 miRNAs 隨血液運(yùn)行到未惡變的細(xì)胞從而誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移。Xin 等[22]利用基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫中的微陣列數(shù)據(jù)(GSE83669 和GSE50429),以及來自人類乳腺癌細(xì)胞(MCF7,MDA-MB-231)和正常乳腺上皮細(xì)胞系(MCF10,MCF-10A)的外泌體樣本以及原始細(xì)胞樣本,鑒定乳腺癌的關(guān)鍵外泌體miRNAs。研究還顯示miR-455-5p 在外泌體中特異性表達(dá),miR-455-5p 可與CDKN1B 相互作用影響細(xì)胞周期進(jìn)程,miR-1255a可調(diào)控SMAD4 參與TGF-β信號通路。高表達(dá)miR-455-5p(基底樣)和miR-1255a(總體)與總體生存率低相關(guān),而其靶基因的高表達(dá)與總體生存率高、無復(fù)發(fā)或無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)。
2.3 miR-455-5p 與口腔癌口腔鱗狀細(xì)胞癌屬于頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的一種,發(fā)病率高,生存率低。Troiano 等[23]將來自亞洲符合納入標(biāo)準(zhǔn)的1 200個(gè)口腔鱗癌樣本進(jìn)行薈萃分析,發(fā)現(xiàn)預(yù)后不良與miR-455-5p 上調(diào)相關(guān)。Cheng 等[24]進(jìn)一步研究了40 對口腔鱗狀細(xì)胞癌標(biāo)本及其配對的非腫瘤上皮組織中miRNAs 的表達(dá)譜,發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 在腫瘤組織中的表達(dá)比在正常組織中高,泛素結(jié)合酶E2B 是miR-455-5p 的靶點(diǎn),miR-455-5p 的表達(dá)依賴TGF-β 途徑調(diào)節(jié),隨后導(dǎo)致UBE2B 下調(diào)并促進(jìn)口腔癌發(fā)生。Wu 等[25]研究了lncRNA-HCG11與miR-455-5p 在口腔鱗癌中的互作機(jī)制發(fā)現(xiàn)lncRNA-HCG11/miR-455-5p 軸可作為蛋白酪氨酸磷酸酶受體sigma 型(PTPRS)的上游信號通路,調(diào)節(jié)PTPRS 的活性和下游通路,進(jìn)一步影響口腔鱗癌的進(jìn)展。Yu 等[26]最新研究發(fā)現(xiàn)在舌鱗狀細(xì)胞癌中PARVA 是miR-455-5p 的靶基因,而circCLK3 作為miR-455-5p 的作用靶點(diǎn),通過結(jié)合miR-455-5p上調(diào)PARVA,對舌鱗狀細(xì)胞癌的進(jìn)展產(chǎn)生作用。
口腔是消化道的起始部分,口腔鱗癌的早期檢測對于提高患者的生活質(zhì)量和臨床治療具有重要意義,Baber 等[27]采用RT-PCR 和t檢驗(yàn),檢測50 例患者(25 例口腔鱗狀細(xì)胞癌和25 例健康人)血液樣本中miR-455-5p 的表達(dá),發(fā)現(xiàn)患者外周血miR-455-5p 水平較健康人高,血清中miR455-5p有望成為口腔鱗狀細(xì)胞癌早期診斷的篩選指標(biāo)。
2.4 miR-455-5p 與膀胱癌2018年全球范圍內(nèi)報(bào)告膀胱癌新發(fā)病例549 393 例。這種疾病可以表現(xiàn)為非肌肉浸潤性膀胱癌和肌肉浸潤性膀胱癌或作為疾病的轉(zhuǎn)移形式。Tsai 等[28]利用生物信息學(xué)方法發(fā)現(xiàn),miR-455-5p 通過直接靶向膀胱癌細(xì)胞中TJP1 的3'-UTR 來抑制TJP1 的表達(dá)。而miR-455-5p 的表達(dá)使得膀胱癌細(xì)胞的侵襲和增殖受到明顯抑制。miR-455-TJP1 軸的功能失調(diào)與膀胱癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移有關(guān)。
不同的研究中miR-455-5p 的靶基因有所不同,不同的竟?fàn)巸?nèi)源性RNA 可作用于miR-455-5p 對應(yīng)不同的靶基因,形成不同的信號軸從而對膀胱癌的進(jìn)展、藥物敏感性進(jìn)行調(diào)節(jié)。Bi 等[29]在SOX11 基因的3'-UTR 中發(fā)現(xiàn)了miR-455-5p的結(jié)合位點(diǎn),并且miR-455-5p 的過表達(dá)抑制了SOX11 水平。而lncRNA RNF144A-AS1 可以通過RNF144A-AS1/miR-455-5p/SOX11 軸促進(jìn)膀胱癌進(jìn)展。而Chen 等[30]則發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 與JAK1 3'-UTR 的結(jié)合,可以在蛋白質(zhì)水平調(diào)節(jié)JAK1 的表達(dá),名為OXCT1-AS1 的lncRNAs 是通過抑制miR-455-5p 以減少其與JAK1 3'-UTR 的結(jié)合,從而在蛋白質(zhì)水平上調(diào)JAK1 的表達(dá),最終促進(jìn)膀胱癌進(jìn)展。Chen 等[31]證實(shí)長的非編碼RNA HOXA-AS3 可以直接靶向miR-455-5p,而Notch1 則是一種潛在靶向基因 miRNA-455-5p 的靶點(diǎn);還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染miR-455-5p 的膀胱癌細(xì)胞可以減輕HOXA-AS3 對順鉑耐藥和腫瘤發(fā)生的抑制作用,HOXA-AS3 可能作為miR-455-5p 的競爭內(nèi)源性RNA 調(diào)控Notch1,在膀胱癌細(xì)胞的化療藥物敏感性調(diào)控中發(fā)揮重要作用。
2.5 miR-455-5p 與前列腺癌Xing 等[32]通過功能檢測發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 過表達(dá)可通過激活和切割caspase3 抑制細(xì)胞增殖,還可以通過下調(diào)CCR5 抑制腫瘤生長,并誘發(fā)細(xì)胞凋亡。miR-455-5p 可能被認(rèn)為是一種新的前列腺癌治療策略。Pudova 等[33]研究發(fā)現(xiàn)相較于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組,miR-455-5p 在淋巴結(jié)非轉(zhuǎn)移組中表達(dá)更高。Arai 等[34]基于癌癥基因組圖譜中的大型患者隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)了miR-455-5p/3p 存在8 個(gè)靶基因(PIR 等),其表達(dá)均與前列腺癌患者的不良預(yù)后顯著相關(guān);還重點(diǎn)研究了PIR,發(fā)現(xiàn)miR-455-5p/PIR 軸增強(qiáng)了癌細(xì)胞的侵襲性。
2.6 miR-455-5p 與肺癌miR-455-5p 在肺癌中的機(jī)制研究較少,僅有的幾篇研究報(bào)道結(jié)果還存在差異。Wang 等[35]探討了miR-455-5p 在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)中的作用,發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 在NSCLC癌組織中的表達(dá)較相應(yīng)的非癌組織上調(diào),其表達(dá)與NSCLC 組織的轉(zhuǎn)移和腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。還發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 促進(jìn)了NSCLC 細(xì)胞的侵襲和增殖。此外,研究還證實(shí)SOCS3 是miR-455-5p 的直接靶基因。在NSCLC 組織中,SOCS3 的表達(dá)與miR-455-5p的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。在NSCLC 中,miR-455-5p 的異常表達(dá)部分受活化ERK 信號的控制。因此,miR-455-5p 可通過抑制SOCS3 促進(jìn)NSCLC 的生長和轉(zhuǎn)移,為NSCLC 的治療提供了一個(gè)潛在的分子治療靶點(diǎn)。
另有研究顯示miR-455-5p 在肺腺癌中下調(diào),肺腺癌是NSCLC 中惡性程度最高的亞型,在肺腺癌發(fā)生機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)miR-455-5p 與Linc00426存在聯(lián)系,當(dāng)miR-455-5p 被敲除時(shí),Linc00426 和UBE2V1 顯著上調(diào)。miR-455-5p 可以逆轉(zhuǎn)Linc00426在A549 細(xì)胞中的生物學(xué)功能。Linc00426 可能作為一種競爭性內(nèi)源性RNA(ceRNA)抑制miR-455-5p依賴的UBE2V1 的減少從而加速肺腺癌的進(jìn)展[36]。
2.7 miR-455-5p 與其他腫瘤根據(jù)已有的文獻(xiàn)報(bào)道,miR-455-5p 在人類惡性腫瘤中多數(shù)呈現(xiàn)低水平表達(dá),充當(dāng)一個(gè)潛在抑癌因子,如卵巢癌[37]、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[38]、子宮內(nèi)膜漿液性腺癌[39]、宮頸癌[40]、腎癌[41]、脊索瘤[42]、甲狀腺髓樣癌[43]。但miR-455-5p并非在所有惡性腫瘤中都呈低表達(dá),有研究顯示miR-455-5p 在皮膚基底細(xì)胞癌[44]、黑色素瘤[45]等腫瘤中表達(dá)水平升高,并起著致癌因子的作用。
miR-455-5p 與結(jié)直腸癌、乳腺癌、肝癌、口腔癌、前列腺癌、膀胱癌等多種惡性腫瘤的進(jìn)展密切相關(guān),然而依然存在很多疑問,比如在有些腫瘤中呈現(xiàn)低表達(dá),而在另一些腫瘤中卻呈現(xiàn)高表達(dá),由此說明人體內(nèi)的miRNA-mRNA 是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò),而競爭內(nèi)源性RNA 則使該網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。另外,在不同的腫瘤中miR-455-5p 對應(yīng)不同的信號通路調(diào)節(jié)腫瘤的進(jìn)展,即使在同一種腫瘤中也發(fā)現(xiàn)多條信號通路對腫瘤的增殖、遷移等形成影響,相關(guān)信號通路的共通性和特異性尚未完全明確,進(jìn)一步研究依然很有必要。最后,在不同腫瘤的外泌體、外周血中研究miR-455-5p 的變化,以及無創(chuàng)檢查新工具的研究會成為一個(gè)趨勢,將會在惡性腫瘤早期診斷、預(yù)后判斷、靶向治療等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。