miR-455-5p在恶性肿瘤中作用机制的研究进展

曾蒙颖 雷鸣 易碧云 左建宏

microRNA（miRNA）属于短的非编码RNA，在细胞生理、病理过程中具有重要作用，人类许多类型的肿瘤均存在miRNA 表达异常，说明深入研究miRNA 及其调控靶基因的分子机制，将有助于临床在分子水平上加深对癌症的理解[1]。miR-455-5p为miRNA 家族的一员，miR-455-5p 与多种人类疾病有关，尤其在多种恶性肿瘤（如结直肠癌、乳腺癌等）中通过靶基因表达的转录后调控参与肿瘤的发生、进展和转移。现就miR-455-5p 与肿瘤相关性进行梳理。

1 miRNA

1.1 概述miRNA 于1993年首次在线虫体内被发现。目前的miRBase（22.1 版）报告了2 654 个成熟的miRNA，然而，关于其中有多少是假阳性仍存在争议，最近的一项研究证实约存在2 300 个人类miRNA[2]。

1.2 结构与功能在细胞核内，首先一个大小为300～1 000nt 具有茎环结构的pri-miRNA 通过RNA聚合酶Ⅱ被转录产生，然后该pri-miRNA 在一种RNAse Ⅲ内切酶（DROSHA）的作用下被加工成一个大小约60～70nt 的pre-miRNA。随后pre-miRNA出核通过Dicer 酶剪切转化为成熟的miRNA，其中一条链进入RNA 诱导沉默复合体（RISC）发挥识别作用，RISC 由Argonaute 蛋白（AGO）、TRBP、PACT、TNRC6 等组成，其核心成分为AGO，该链被称为引导链（guide strand）；另一条链也可以被整合到RISC 中或被降解，称之为乘客链（passenger strand）[3]。

miRNAs 是进化相对保守的、短的、单链RNA(约22nt),结合于目标miRNA 的3'-非编码区（3'-UTR）的miRNA 能够导致翻译抑制和退化。miRNA 估计有调节超过60%的人类蛋白质编码基因的潜力[4]，一个miRNA 可以直接或间接靶向数百个mRNA，从而形成一个miRNA-mRNA 网络来调节细胞的各项生命活动。在这个复杂的网络中，还存在一类竞争内源性RNA，目前研究最多的包括长链非编码RNA、环状RNA,他们之间存在复杂的互作机制，共同调控基因的表达。

2 miR-455-5p 与肿瘤

miR-455 是一类高度保守的miRNAs，在从脊索动物到哺乳动物的大多数物种中均有表达。miR-455 位于人类9 号染色体9q32 位点上，由人类COL27A1 基因(第XXⅦ型α1 胶原链)编码。MiR-455 与非常有限的人类疾病有关，特别是癌症和软骨形成[5]。在人类中，miR-455 以两种形式存在，即miR-455-5p 和miR-455-3p。研究表明，miR-455-5p 在多种癌症中具有不同的表达水平，其可通过上调或下调相关靶基因促进或阻止肿瘤的发生，同时也是抗癌治疗干预的潜在靶点。

2.1 miR-455-5p 与消化系统肿瘤

2.1.1 miR-455-5p 与结直肠癌 结直肠癌是世界上第三大常见癌症，对肿瘤免疫治疗有反应的患者预后较好，生活质量也较好。有研究发现结直肠癌组织中miR-455-5p 比癌旁正常组织中水平更低。在SW-480、HT-29 和HCT-116 结直肠癌细胞中，miR-455-5p 抑制细胞增殖和迁移，与此同时也促进细胞凋亡。癌基因磷酸肌醇-3 激酶调节亚基1（PIK3R1）是结直肠癌细胞miR-455-5p 的重要靶基因之一。RT-qPCR 和Western 印迹证实了这种关联。进一步的体外研究表明miR-455-5p 可能通过下调癌基因PIK3R1 来阻止结直肠癌的发生[6]。Yang 等[7]研究发现miR-455-5p 直接靶向其3'-UTR，降低了结肠癌细胞半乳糖凝集素-9 的表达，因此miR-455-5p 发挥着潜在抑癌作用。

另外有学者结直肠癌中环状RNA 或lncRNA竞争性结合miR-455-5p 的机制进行了相关研究。Wen 等[8]研究了环状RNA 与miR-455-5p 在结直肠癌中的互相作用机制，发现Circ_0007142 和糖皮质激素诱导的蛋白激酶1（SGK1）水平在结直肠癌中明显升高，沉默Circ_0007142 引发细胞凋亡、干扰细胞增殖以及迁移和侵袭，而miR-455-5p 抑制剂部分消除了Circ_0007142 的作用。Circ_0007142可作用于miR-455-5p，调节SGK1 表达。Circ_000 7142/miR-455-5p/SGK1 轴可调控结直肠癌细胞的增殖、凋亡、迁移和侵袭。Zhang 等[9]研究显示长链非编码RNA（lncRNA）PVT1 基因rs1252200336位点缺失突变（D）可能影响hsa-miR-455-5p 与lncRNA PVT1 的结合。

在治疗方面，贝伐珠单抗是一种VEGF 抑制剂，其联合化疗在结直肠癌靶向治疗中有广泛应用。针对治疗难度很大的转移性结直肠癌，Boisen 等[10]使用聚合酶链反应（PCR）阵列分析验证了癌组织中miRNAs 的表达可以预测贝伐单抗联合奥沙利铂和卡培他滨有效的假说。结果显示miR-455-5p 的低表达预示着CAPEOXBEV 队列的预后改善，并显示出与贝伐单抗疗效的显著交互作用。miR-455-5p 有可能成为贝伐单抗疗效的潜在预测性miRNAs之一。

2.1.2 miR-455-5p 与肝癌 Hu 等[11]发现miR-455-5p 无论是在肝癌患者肿瘤组织还是在体外实验细胞系中的表达均显著降低，这种表达降低与患者预后较差有关。而在肝癌细胞系（Huh7 和HepG2）中过度表达miR-455-5p 时，增殖受损、集落形成、细胞系迁移和侵袭能力增强。miR-455-5p 能够直接结合胰岛素生长因子受体（IGF-1R）3'-UTR，从而抑制肝癌细胞中IGF-1R 的表达。另外，miR-455-5p 的过度表达与葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）的表达降低有关，而GLUT 1 的表达又反过来抑制了肝癌细胞摄取葡萄糖、生成乳酸和ATP 的过程。这些结果均表明miR-455-5p 能够通过损害HCC 细胞的糖酵解来抑制肿瘤细胞功能，miRNA 有望成为抗癌治疗干预的新靶点。

谭宇棋[12]研究证实了miRNA-455-5p 通过抑制CD47 从而抑制HepG2 细胞侵袭转移的能力，而HINT1 则是通过介导miR-455/CD47 信号通路起作用。Sheng 等[13]不再局限于肿瘤组织的研究，而是致力于肝癌无创性诊断新工具的开发，其研究发现血液中的外泌体miR-455-5p 高表达与肿瘤患者的总生存率显著相关，但肿瘤分期和饮酒习惯可能影响其准确性。然而血液中的外泌体miRNA 能否直接应用于临床还需要更多的证据。

2.1.3 miR-455-5p 与食管癌 Wang 等[14]通过分析119 例患者238 对冰冻组织中产生的非编码RNA图谱GSE43732，确定并证明了hsa-miR-455-5p 与食管鳞癌的预后相关，miR-455-5p 是一种新的抑瘤miRNA，其可能参与了食管鳞癌的监管。而Liu等[15]从组织和细胞检测了miR-455-5p 水平，发现miR-455-5p 在食管鳞癌中的表达降低，并且miR-455-5p 与淋巴结的转移和分化呈负相关。miR-455-5p 作为一种抑癌因子，通过抑制Rab31 的表达，抑制ESCC-Eca109 细胞的增殖、迁移和侵袭。

2.1.4 miR-455-5p 与胃癌 胃癌是全球第五大常见癌症和第三大癌症死亡原因，其危险因素包括幽门螺杆菌感染、年龄、高盐摄入以及低水果和蔬菜摄入。Liu 等[16]研究报道miR-455-5p 在胃癌细胞和组织中的表达较相应的正常对照组明显降低，miR-455-5p 的低表达与胃癌临床晚期有关，miR-455-5p 的再表达可抑制人胃癌细胞的增殖和侵袭，miR-455-5p 的过表达也促进GC 细胞凋亡。此外，还发现RAS 癌基因家族成员RAB18 是miR-455-5p 的候选靶点。miR-455-5p 的再表达可抑制RAB18 蛋白水平。miR-455-5p 靶向RAB18 可能成为胃癌的一个新的生物标志物。

2.1.5 miR-455-5p 与其他消化系统肿瘤 Deng 等[17]研究证实，miR-455-5p 在胆管癌组织中的表达降低，并确定miR-455-5p 通过靶向蛋白磷酸酶1 调节亚单位12A（PPP1R12A），这种作用抑制丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和PI3K/AKT 通路的活化，从而控制CCA 细胞的存活和转移。

2.2 miR-455-5p 与乳腺癌乳腺癌是女性最常见恶性肿瘤，Jamalzei 等[18]发现乳腺癌中miR-455-5p的表达与Her2 显著相关。Aili 等[19]通过比较70例乳腺癌患者组织标本和邻近的正常组织miR-455-5p 表达水平和功能发现，在乳腺癌组织和细胞系中，miR-455-5p 的表达水平显著上调，这表明miR-455-5p 可能在乳腺癌中充当癌基因。肿瘤分化差的恶性肿瘤更易于出现更多的淋巴结转移和晚期TNM 分期，这导致肿瘤转移和侵袭的趋势增加。本研究表明miR-455-5p 与淋巴结转移、TNM分期和肿瘤分化密切相关，同时还通过生物信息学工具确定了PDCD4 是miR-455-5p 的潜在下游靶标。还发现乳腺癌中PTEN 是 miR-455-5p 的直接靶标。周瑜辉等[20]研究发现并证明miR-455-5p可促进MCF-7 细胞增殖、迁移、侵袭,抑制其凋亡,可能是其抑制了PTEN,并进一步激活PI3K/AKT 信号通路有关。

三阴性乳腺癌（TNBC）是一种特殊的乳腺癌亚型，因其三种受体（雌激素受体、孕激素受体和人表皮生长因子受体）阴性表达而得名。Bao 等[21]通过对肿瘤基因组图谱数据库的数据挖掘，筛选出4 种在TNBC 肿瘤细胞和正常细胞之间差异表达的miRNAs，其中一个就是miR-455-5p。它们与TNBC 的预后密切相关，而与非TNBC 无关。

外泌体可以携带 miRNAs 随血液运行到未恶变的细胞从而诱导转移。Xin 等[22]利用基因表达综合数据库中的微阵列数据（GSE83669 和GSE50429），以及来自人类乳腺癌细胞（MCF7，MDA-MB-231）和正常乳腺上皮细胞系（MCF10，MCF-10A）的外泌体样本以及原始细胞样本，鉴定乳腺癌的关键外泌体miRNAs。研究还显示miR-455-5p 在外泌体中特异性表达，miR-455-5p 可与CDKN1B 相互作用影响细胞周期进程，miR-1255a可调控SMAD4 参与TGF-β信号通路。高表达miR-455-5p（基底样）和miR-1255a（总体）与总体生存率低相关，而其靶基因的高表达与总体生存率高、无复发或无远处转移相关。

2.3 miR-455-5p 与口腔癌口腔鳞状细胞癌属于头颈部鳞状细胞癌的一种，发病率高，生存率低。Troiano 等[23]将来自亚洲符合纳入标准的1 200个口腔鳞癌样本进行荟萃分析，发现预后不良与miR-455-5p 上调相关。Cheng 等[24]进一步研究了40 对口腔鳞状细胞癌标本及其配对的非肿瘤上皮组织中miRNAs 的表达谱，发现miR-455-5p 在肿瘤组织中的表达比在正常组织中高，泛素结合酶E2B 是miR-455-5p 的靶点，miR-455-5p 的表达依赖TGF-β 途径调节，随后导致UBE2B 下调并促进口腔癌发生。Wu 等[25]研究了lncRNA-HCG11与miR-455-5p 在口腔鳞癌中的互作机制发现lncRNA-HCG11/miR-455-5p 轴可作为蛋白酪氨酸磷酸酶受体sigma 型（PTPRS）的上游信号通路，调节PTPRS 的活性和下游通路，进一步影响口腔鳞癌的进展。Yu 等[26]最新研究发现在舌鳞状细胞癌中PARVA 是miR-455-5p 的靶基因，而circCLK3 作为miR-455-5p 的作用靶点，通过结合miR-455-5p上调PARVA，对舌鳞状细胞癌的进展产生作用。

口腔是消化道的起始部分，口腔鳞癌的早期检测对于提高患者的生活质量和临床治疗具有重要意义，Baber 等[27]采用RT-PCR 和t检验，检测50 例患者（25 例口腔鳞状细胞癌和25 例健康人）血液样本中miR-455-5p 的表达，发现患者外周血miR-455-5p 水平较健康人高，血清中miR455-5p有望成为口腔鳞状细胞癌早期诊断的筛选指标。

2.4 miR-455-5p 与膀胱癌2018年全球范围内报告膀胱癌新发病例549 393 例。这种疾病可以表现为非肌肉浸润性膀胱癌和肌肉浸润性膀胱癌或作为疾病的转移形式。Tsai 等[28]利用生物信息学方法发现，miR-455-5p 通过直接靶向膀胱癌细胞中TJP1 的3'-UTR 来抑制TJP1 的表达。而miR-455-5p 的表达使得膀胱癌细胞的侵袭和增殖受到明显抑制。miR-455-TJP1 轴的功能失调与膀胱癌细胞的生长和转移有关。

不同的研究中miR-455-5p 的靶基因有所不同，不同的竟争内源性RNA 可作用于miR-455-5p 对应不同的靶基因，形成不同的信号轴从而对膀胱癌的进展、药物敏感性进行调节。Bi 等[29]在SOX11 基因的3'-UTR 中发现了miR-455-5p的结合位点，并且miR-455-5p 的过表达抑制了SOX11 水平。而lncRNA RNF144A-AS1 可以通过RNF144A-AS1/miR-455-5p/SOX11 轴促进膀胱癌进展。而Chen 等[30]则发现miR-455-5p 与JAK1 3'-UTR 的结合，可以在蛋白质水平调节JAK1 的表达，名为OXCT1-AS1 的lncRNAs 是通过抑制miR-455-5p 以减少其与JAK1 3'-UTR 的结合，从而在蛋白质水平上调JAK1 的表达，最终促进膀胱癌进展。Chen 等[31]证实长的非编码RNA HOXA-AS3 可以直接靶向miR-455-5p，而Notch1 则是一种潜在靶向基因 miRNA-455-5p 的靶点；还发现转染miR-455-5p 的膀胱癌细胞可以减轻HOXA-AS3 对顺铂耐药和肿瘤发生的抑制作用，HOXA-AS3 可能作为miR-455-5p 的竞争内源性RNA 调控Notch1，在膀胱癌细胞的化疗药物敏感性调控中发挥重要作用。

2.5 miR-455-5p 与前列腺癌Xing 等[32]通过功能检测发现miR-455-5p 过表达可通过激活和切割caspase3 抑制细胞增殖，还可以通过下调CCR5 抑制肿瘤生长，并诱发细胞凋亡。miR-455-5p 可能被认为是一种新的前列腺癌治疗策略。Pudova 等[33]研究发现相较于淋巴结转移组，miR-455-5p 在淋巴结非转移组中表达更高。Arai 等[34]基于癌症基因组图谱中的大型患者队列研究发现了miR-455-5p/3p 存在8 个靶基因（PIR 等），其表达均与前列腺癌患者的不良预后显著相关；还重点研究了PIR，发现miR-455-5p/PIR 轴增强了癌细胞的侵袭性。

2.6 miR-455-5p 与肺癌miR-455-5p 在肺癌中的机制研究较少，仅有的几篇研究报道结果还存在差异。Wang 等[35]探讨了miR-455-5p 在非小细胞肺癌（NSCLC）中的作用，发现miR-455-5p 在NSCLC癌组织中的表达较相应的非癌组织上调，其表达与NSCLC 组织的转移和肿瘤淋巴结转移有关。还发现miR-455-5p 促进了NSCLC 细胞的侵袭和增殖。此外，研究还证实SOCS3 是miR-455-5p 的直接靶基因。在NSCLC 组织中，SOCS3 的表达与miR-455-5p的表达呈负相关。在NSCLC 中，miR-455-5p 的异常表达部分受活化ERK 信号的控制。因此，miR-455-5p 可通过抑制SOCS3 促进NSCLC 的生长和转移，为NSCLC 的治疗提供了一个潜在的分子治疗靶点。

另有研究显示miR-455-5p 在肺腺癌中下调，肺腺癌是NSCLC 中恶性程度最高的亚型，在肺腺癌发生机制的研究中发现miR-455-5p 与Linc00426存在联系，当miR-455-5p 被敲除时，Linc00426 和UBE2V1 显著上调。miR-455-5p 可以逆转Linc00426在A549 细胞中的生物学功能。Linc00426 可能作为一种竞争性内源性RNA（ceRNA）抑制miR-455-5p依赖的UBE2V1 的减少从而加速肺腺癌的进展[36]。

2.7 miR-455-5p 与其他肿瘤根据已有的文献报道，miR-455-5p 在人类恶性肿瘤中多数呈现低水平表达，充当一个潜在抑癌因子，如卵巢癌[37]、胶质母细胞瘤[38]、子宫内膜浆液性腺癌[39]、宫颈癌[40]、肾癌[41]、脊索瘤[42]、甲状腺髓样癌[43]。但miR-455-5p并非在所有恶性肿瘤中都呈低表达，有研究显示miR-455-5p 在皮肤基底细胞癌[44]、黑色素瘤[45]等肿瘤中表达水平升高，并起着致癌因子的作用。

3 展望

miR-455-5p 与结直肠癌、乳腺癌、肝癌、口腔癌、前列腺癌、膀胱癌等多种恶性肿瘤的进展密切相关，然而依然存在很多疑问，比如在有些肿瘤中呈现低表达，而在另一些肿瘤中却呈现高表达，由此说明人体内的miRNA-mRNA 是一个复杂的调节网络，而竞争内源性RNA 则使该网络更加复杂。另外，在不同的肿瘤中miR-455-5p 对应不同的信号通路调节肿瘤的进展，即使在同一种肿瘤中也发现多条信号通路对肿瘤的增殖、迁移等形成影响，相关信号通路的共通性和特异性尚未完全明确，进一步研究依然很有必要。最后，在不同肿瘤的外泌体、外周血中研究miR-455-5p 的变化，以及无创检查新工具的研究会成为一个趋势，将会在恶性肿瘤早期诊断、预后判断、靶向治疗等方面具有潜在的应用价值。