miR-455-5p在惡性腫瘤中作用機制的研究進展

曾蒙穎 雷鳴 易碧云 左建宏

microRNA（miRNA）屬于短的非編碼RNA，在細胞生理、病理過程中具有重要作用，人類許多類型的腫瘤均存在miRNA 表達異常，說明深入研究miRNA 及其調控靶基因的分子機制，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，尤其在多種惡性腫瘤（如結直腸癌、乳腺癌等）中通過靶基因表達的轉錄后調控參與腫瘤的發生、進展和轉移。現就miR-455-5p 與腫瘤相關性進行梳理。

1 miRNA

1.1 概述miRNA 于1993年首次在線蟲體內被發現。目前的miRBase（22.1 版）報告了2 654 個成熟的miRNA，然而，關于其中有多少是假陽性仍存在爭議，最近的一項研究證實約存在2 300 個人類miRNA[2]。

1.2 結構與功能在細胞核內，首先一個大小為300～1 000nt 具有莖環結構的pri-miRNA 通過RNA聚合酶Ⅱ被轉錄產生，然后該pri-miRNA 在一種RNAse Ⅲ內切酶（DROSHA）的作用下被加工成一個大小約60～70nt 的pre-miRNA。隨后pre-miRNA出核通過Dicer 酶剪切轉化為成熟的miRNA，其中一條鏈進入RNA 誘導沉默復合體（RISC）發揮識別作用，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 是進化相對保守的、短的、單鏈RNA(約22nt),結合于目標miRNA 的3'-非編碼區（3'-UTR）的miRNA 能夠導致翻譯抑制和退化。miRNA 估計有調節超過60%的人類蛋白質編碼基因的潛力[4]，一個miRNA 可以直接或間接靶向數百個mRNA，從而形成一個miRNA-mRNA 網絡來調節細胞的各項生命活動。在這個復雜的網絡中，還存在一類競爭內源性RNA，目前研究最多的包括長鏈非編碼RNA、環狀RNA,他們之間存在復雜的互作機制，共同調控基因的表達。

2 miR-455-5p 與腫瘤

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物種中均有表達。miR-455 位于人類9 號染色體9q32 位點上，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，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水平，其可通過上調或下調相關靶基因促進或阻止腫瘤的發生，同時也是抗癌治療干預的潛在靶點。

2.1 miR-455-5p 與消化系統腫瘤

2.1.1 miR-455-5p 與結直腸癌 結直腸癌是世界上第三大常見癌癥，對腫瘤免疫治療有反應的患者預后較好，生活質量也較好。有研究發現結直腸癌組織中miR-455-5p 比癌旁正常組織中水平更低。在SW-480、HT-29 和HCT-116 結直腸癌細胞中，miR-455-5p 抑制細胞增殖和遷移，與此同時也促進細胞凋亡。癌基因磷酸肌醇-3 激酶調節亞基1（PIK3R1）是結直腸癌細胞miR-455-5p 的重要靶基因之一。RT-qPCR 和Western 印跡證實了這種關聯。進一步的體外研究表明miR-455-5p 可能通過下調癌基因PIK3R1 來阻止結直腸癌的發生[6]。Yang 等[7]研究發現miR-455-5p 直接靶向其3'-UTR，降低了結腸癌細胞半乳糖凝集素-9 的表達，因此miR-455-5p 發揮著潛在抑癌作用。

另外有學者結直腸癌中環狀RNA 或lncRNA競爭性結合miR-455-5p 的機制進行了相關研究。Wen 等[8]研究了環狀RNA 與miR-455-5p 在結直腸癌中的互相作用機制，發現Circ_0007142 和糖皮質激素誘導的蛋白激酶1（SGK1）水平在結直腸癌中明顯升高，沉默Circ_0007142 引發細胞凋亡、干擾細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，調節SGK1 表達。Circ_000 7142/miR-455-5p/SGK1 軸可調控結直腸癌細胞的增殖、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位點缺失突變（D）可能影響hsa-miR-455-5p 與lncRNA PVT1 的結合。

在治療方面，貝伐珠單抗是一種VEGF 抑制劑，其聯合化療在結直腸癌靶向治療中有廣泛應用。針對治療難度很大的轉移性結直腸癌，Boisen 等[10]使用聚合酶鏈反應（PCR）陣列分析驗證了癌組織中miRNAs 的表達可以預測貝伐單抗聯合奧沙利鉑和卡培他濱有效的假說。結果顯示miR-455-5p 的低表達預示著CAPEOXBEV 隊列的預后改善，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測性miRNAs之一。

2.1.2 miR-455-5p 與肝癌 Hu 等[11]發現miR-455-5p 無論是在肝癌患者腫瘤組織還是在體外實驗細胞系中的表達均顯著降低，這種表達降低與患者預后較差有關。而在肝癌細胞系（Huh7 和HepG2）中過度表達miR-455-5p 時，增殖受損、集落形成、細胞系遷移和侵襲能力增強。miR-455-5p 能夠直接結合胰島素生長因子受體（IGF-1R）3'-UTR，從而抑制肝癌細胞中IGF-1R 的表達。另外，miR-455-5p 的過度表達與葡萄糖轉運蛋白1（GLUT1）的表達降低有關，而GLUT 1 的表達又反過來抑制了肝癌細胞攝取葡萄糖、生成乳酸和ATP 的過程。這些結果均表明miR-455-5p 能夠通過損害HCC 細胞的糖酵解來抑制腫瘤細胞功能，miRNA 有望成為抗癌治療干預的新靶點。

譚宇棋[12]研究證實了miRNA-455-5p 通過抑制CD47 從而抑制HepG2 細胞侵襲轉移的能力，而HINT1 則是通過介導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性診斷新工具的開發，其研究發現血液中的外泌體miR-455-5p 高表達與腫瘤患者的總生存率顯著相關，但腫瘤分期和飲酒習慣可能影響其準確性。然而血液中的外泌體miRNA 能否直接應用于臨床還需要更多的證據。

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 與食管鱗癌的預后相關，miR-455-5p 是一種新的抑瘤miRNA，其可能參與了食管鱗癌的監管。而Liu等[15]從組織和細胞檢測了miR-455-5p 水平，發現miR-455-5p 在食管鱗癌中的表達降低，并且miR-455-5p 與淋巴結的轉移和分化呈負相關。miR-455-5p 作為一種抑癌因子，通過抑制Rab31 的表達，抑制ESCC-Eca109 細胞的增殖、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]研究報道miR-455-5p 在胃癌細胞和組織中的表達較相應的正常對照組明顯降低，miR-455-5p 的低表達與胃癌臨床晚期有關，miR-455-5p 的再表達可抑制人胃癌細胞的增殖和侵襲，miR-455-5p 的過表達也促進GC 細胞凋亡。此外，還發現RAS 癌基因家族成員RAB18 是miR-455-5p 的候選靶點。miR-455-5p 的再表達可抑制RAB18 蛋白水平。miR-455-5p 靶向RAB18 可能成為胃癌的一個新的生物標志物。

2.1.5 miR-455-5p 與其他消化系統腫瘤 Deng 等[17]研究證實，miR-455-5p 在膽管癌組織中的表達降低，并確定miR-455-5p 通過靶向蛋白磷酸酶1 調節亞單位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 細胞的存活和轉移。

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]發現乳腺癌中miR-455-5p的表達與Her2 顯著相關。Aili 等[19]通過比較70例乳腺癌患者組織標本和鄰近的正常組織miR-455-5p 表達水平和功能發現，在乳腺癌組織和細胞系中，miR-455-5p 的表達水平顯著上調，這表明miR-455-5p 可能在乳腺癌中充當癌基因。腫瘤分化差的惡性腫瘤更易于出現更多的淋巴結轉移和晚期TNM 分期，這導致腫瘤轉移和侵襲的趨勢增加。本研究表明miR-455-5p 與淋巴結轉移、TNM分期和腫瘤分化密切相關，同時還通過生物信息學工具確定了PDCD4 是miR-455-5p 的潛在下游靶標。還發現乳腺癌中PTEN 是 miR-455-5p 的直接靶標。周瑜輝等[20]研究發現并證明miR-455-5p可促進MCF-7 細胞增殖、遷移、侵襲,抑制其凋亡,可能是其抑制了PTEN,并進一步激活PI3K/AKT 信號通路有關。

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）陰性表達而得名。Bao 等[21]通過對腫瘤基因組圖譜數據庫的數據挖掘，篩選出4 種在TNBC 腫瘤細胞和正常細胞之間差異表達的miRNAs，其中一個就是miR-455-5p。它們與TNBC 的預后密切相關，而與非TNBC 無關。

外泌體可以攜帶 miRNAs 隨血液運行到未惡變的細胞從而誘導轉移。Xin 等[22]利用基因表達綜合數據庫中的微陣列數據（GSE83669 和GSE50429），以及來自人類乳腺癌細胞（MCF7，MDA-MB-231）和正常乳腺上皮細胞系（MCF10，MCF-10A）的外泌體樣本以及原始細胞樣本，鑒定乳腺癌的關鍵外泌體miRNAs。研究還顯示miR-455-5p 在外泌體中特異性表達，miR-455-5p 可與CDKN1B 相互作用影響細胞周期進程，miR-1255a可調控SMAD4 參與TGF-β信號通路。高表達miR-455-5p（基底樣）和miR-1255a（總體）與總體生存率低相關，而其靶基因的高表達與總體生存率高、無復發或無遠處轉移相關。

2.3 miR-455-5p 與口腔癌口腔鱗狀細胞癌屬于頭頸部鱗狀細胞癌的一種，發病率高，生存率低。Troiano 等[23]將來自亞洲符合納入標準的1 200個口腔鱗癌樣本進行薈萃分析，發現預后不良與miR-455-5p 上調相關。Cheng 等[24]進一步研究了40 對口腔鱗狀細胞癌標本及其配對的非腫瘤上皮組織中miRNAs 的表達譜，發現miR-455-5p 在腫瘤組織中的表達比在正常組織中高，泛素結合酶E2B 是miR-455-5p 的靶點，miR-455-5p 的表達依賴TGF-β 途徑調節，隨后導致UBE2B 下調并促進口腔癌發生。Wu 等[25]研究了lncRNA-HCG11與miR-455-5p 在口腔鱗癌中的互作機制發現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，調節PTPRS 的活性和下游通路，進一步影響口腔鱗癌的進展。Yu 等[26]最新研究發現在舌鱗狀細胞癌中PARVA 是miR-455-5p 的靶基因，而circCLK3 作為miR-455-5p 的作用靶點，通過結合miR-455-5p上調PARVA，對舌鱗狀細胞癌的進展產生作用。

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量和臨床治療具有重要意義，Baber 等[27]采用RT-PCR 和t檢驗，檢測50 例患者（25 例口腔鱗狀細胞癌和25 例健康人）血液樣本中miR-455-5p 的表達，發現患者外周血miR-455-5p 水平較健康人高，血清中miR455-5p有望成為口腔鱗狀細胞癌早期診斷的篩選指標。

2.4 miR-455-5p 與膀胱癌2018年全球范圍內報告膀胱癌新發病例549 393 例。這種疾病可以表現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移形式。Tsai 等[28]利用生物信息學方法發現，miR-455-5p 通過直接靶向膀胱癌細胞中TJP1 的3'-UTR 來抑制TJP1 的表達。而miR-455-5p 的表達使得膀胱癌細胞的侵襲和增殖受到明顯抑制。miR-455-TJP1 軸的功能失調與膀胱癌細胞的生長和轉移有關。

不同的研究中miR-455-5p 的靶基因有所不同，不同的竟爭內源性RNA 可作用于miR-455-5p 對應不同的靶基因，形成不同的信號軸從而對膀胱癌的進展、藥物敏感性進行調節。Bi 等[29]在SOX11 基因的3'-UTR 中發現了miR-455-5p的結合位點，并且miR-455-5p 的過表達抑制了SOX11 水平。而lncRNA RNF144A-AS1 可以通過RNF144A-AS1/miR-455-5p/SOX11 軸促進膀胱癌進展。而Chen 等[30]則發現miR-455-5p 與JAK1 3'-UTR 的結合，可以在蛋白質水平調節JAK1 的表達，名為OXCT1-AS1 的lncRNAs 是通過抑制miR-455-5p 以減少其與JAK1 3'-UTR 的結合，從而在蛋白質水平上調JAK1 的表達，最終促進膀胱癌進展。Chen 等[31]證實長的非編碼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；還發現轉染miR-455-5p 的膀胱癌細胞可以減輕HOXA-AS3 對順鉑耐藥和腫瘤發生的抑制作用，HOXA-AS3 可能作為miR-455-5p 的競爭內源性RNA 調控Notch1，在膀胱癌細胞的化療藥物敏感性調控中發揮重要作用。

2.5 miR-455-5p 與前列腺癌Xing 等[32]通過功能檢測發現miR-455-5p 過表達可通過激活和切割caspase3 抑制細胞增殖，還可以通過下調CCR5 抑制腫瘤生長，并誘發細胞凋亡。miR-455-5p 可能被認為是一種新的前列腺癌治療策略。Pudova 等[33]研究發現相較于淋巴結轉移組，miR-455-5p 在淋巴結非轉移組中表達更高。Arai 等[34]基于癌癥基因組圖譜中的大型患者隊列研究發現了miR-455-5p/3p 存在8 個靶基因（PIR 等），其表達均與前列腺癌患者的不良預后顯著相關；還重點研究了PIR，發現miR-455-5p/PIR 軸增強了癌細胞的侵襲性。

2.6 miR-455-5p 與肺癌miR-455-5p 在肺癌中的機制研究較少，僅有的幾篇研究報道結果還存在差異。Wang 等[35]探討了miR-455-5p 在非小細胞肺癌（NSCLC）中的作用，發現miR-455-5p 在NSCLC癌組織中的表達較相應的非癌組織上調，其表達與NSCLC 組織的轉移和腫瘤淋巴結轉移有關。還發現miR-455-5p 促進了NSCLC 細胞的侵襲和增殖。此外，研究還證實SOCS3 是miR-455-5p 的直接靶基因。在NSCLC 組織中，SOCS3 的表達與miR-455-5p的表達呈負相關。在NSCLC 中，miR-455-5p 的異常表達部分受活化ERK 信號的控制。因此，miR-455-5p 可通過抑制SOCS3 促進NSCLC 的生長和轉移，為NSCLC 的治療提供了一個潛在的分子治療靶點。

另有研究顯示miR-455-5p 在肺腺癌中下調，肺腺癌是NSCLC 中惡性程度最高的亞型，在肺腺癌發生機制的研究中發現miR-455-5p 與Linc00426存在聯系，當miR-455-5p 被敲除時，Linc00426 和UBE2V1 顯著上調。miR-455-5p 可以逆轉Linc00426在A549 細胞中的生物學功能。Linc00426 可能作為一種競爭性內源性RNA（ceRNA）抑制miR-455-5p依賴的UBE2V1 的減少從而加速肺腺癌的進展[36]。

2.7 miR-455-5p 與其他腫瘤根據已有的文獻報道，miR-455-5p 在人類惡性腫瘤中多數呈現低水平表達，充當一個潛在抑癌因子，如卵巢癌[37]、膠質母細胞瘤[38]、子宮內膜漿液性腺癌[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，有研究顯示miR-455-5p 在皮膚基底細胞癌[44]、黑色素瘤[45]等腫瘤中表達水平升高，并起著致癌因子的作用。

3 展望

miR-455-5p 與結直腸癌、乳腺癌、肝癌、口腔癌、前列腺癌、膀胱癌等多種惡性腫瘤的進展密切相關，然而依然存在很多疑問，比如在有些腫瘤中呈現低表達，而在另一些腫瘤中卻呈現高表達，由此說明人體內的miRNA-mRNA 是一個復雜的調節網絡，而競爭內源性RNA 則使該網絡更加復雜。另外，在不同的腫瘤中miR-455-5p 對應不同的信號通路調節腫瘤的進展，即使在同一種腫瘤中也發現多條信號通路對腫瘤的增殖、遷移等形成影響，相關信號通路的共通性和特異性尚未完全明確，進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，以及無創檢查新工具的研究會成為一個趨勢，將會在惡性腫瘤早期診斷、預后判斷、靶向治療等方面具有潛在的應用價值。