Searching for the ‘melano-miRs’: miR-214 drives melanoma metastasis  The EMBO Journal (2011) 30, 1880 - 1881 doi:10.1038/emboj.2011.132 | |
|
Since the beginning of micro-RNA (miR) research, several attempts have been made to identify the ‘melano-miRs’, which are involved in melanoma progression. Indeed, a small number of miRs have been identified to regulate some genes involved in melanogenesis. However, the miRs that control the pathway to the malignant phenotype are yet undescribed. In this issue of the EMBO Journal, Penna et al (2011) demonstrate that miR-214 is overexpressed in metastatic melanoma cell lines and tumour specimens. miR-214 regulates the expression of two transcription factors AP-2α (directly) and AP-2α (indirectly). These transcription factors, particularly AP-2α, have been previously shown to play major roles in melanoma metastasis via regulation of genes involved in extravasation, invasion and angiogenesis. As such, this study has identified miR-214 as a driver of melanoma metastasis.
 Рис.1. | Proposed model for how miR-214 drives melanoma metastasis. A microRNA regulon that mediates endothelial recruitment and metastasis by cancer cells
Метастатическое прогрессирование рака является сложным и клинически обескураживающим процессом1, 2, 3, 4. Ранее мы идентифицировали ряд microRNAs (miRNAs) человека, которые мощно супрессировали метастазирование рака груди в легкие и кости5, 6 и которые обнаруживают уровни экспрессии, которые предсказывают метастазирование у человека. Хотя эти находки выявили miRNAs в качестве супрессоров клеточно автономных метастатических фенотипов, роль некодирующих РНК в процессах клеточно неавтономного прогрессирования рака остаются неизвестными. Здесь мы установили, что эндогенная miR-126, замалчиваемая miRNA в разных широко распространенных раковых опухолях человека7, 8, регулирует клеточно неавтономно рекрутирование эндотелиальных клеток в метастатические клетки рака груди in vitro и in vivo. Она супрессирует рекрутирование метастатических эндотелиальных клеток, метастатический ангиогенез и метастатическую колонизацию посредством скоординированной доставки IGFBP2, PITPNC1 и MERTK-новых про-ангиогенных генов и биомаркеров метастазов у человека. Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP2), секретируемый метастатическими клетками рекрутирует эндотелий путем модуляции IGF1-обеспечиваемой активации IGF type-I рецептора на эндотелиальных клетках; тогда как c-Mer tyrosine kinase (MERTK) рецептор, отщепляемый от метастатических клеток способствует рекрутированию эндотелия за счет конкурентного противодействующего связывания его лиганда GAS6 с эндотелиальными MERTK рецепторами. Совместная инъекция эндотелиальных клеток с клетками рака груди устраняет клеточно неавтономно их miR-126-индуцированный метастатический дефект, выявляя новую и важную роль эндотелиальных взаимодействий при инициации метастазов. Посредством экспериментов по потере функции и эпистазу мы выявили miRNA регуляторные сети индивидуальных компонентов в качестве новых и внешних для клетки регуляторов рекрутирования эндотелия, ангиогенеза и метастатической колонизации. Мы также идентифицировали IGFBP2/IGF1/IGF1R и GAS6/MERTK сигнальные пути в качестве регуляторов раком обусловленного рекрутирования эндотелия. Это подтверждает, что рекрутирование эндотелия и эндотелиальные взаимодействия в микроокружении опухоли является критическим свойством метастатического рака груди. Nature 481, 190–194 (12 January 2012) doi:10.1038/nature10661 |
Доступны ограниченные данные об изменениях в уровнях экспрессии микроРНК в злокачественной меланоме. Первое сообщении Bemis et al (2008) связало экспрессию одиночной микроРНК, miR-137,с экспрессией MITF, 'основного регулятора' меланогенеза. MITF, однако, как было установлено, регулируется также с помощью miR-182 (Segura et al, 2009). Избыточная экспрессия miR-182 была ассоциирована с повышенными свойствами жизнеспособности и инвазивности клеток меланомы посредством регуляции как MITF, так и FOX03. miR-182, как было установлено, усиливает инвазивную способность клеток меланомы in vitro и увеличивает их метастатический потенциал in vivo в экспериментальной модели легочных метастазов. Однако эти исследования не идентифицировали 'метастатических' генов мишеней, участвующих в этом процессе. Др. микроРНК с известными генами мишенями с меланоме это miR-221 и miR-222, которые регулируют экспрессию как p27 , так и в особенности c-KIT, которые подавляются в метастатических клетках меланомы. Ген c-KIT регулируется в основном с помощью AP-2α транскрипционного фактора (vide infra). Более того, обработка с помощью antagomiRs против miR-221/222 ингибировали пролиферацию и инвазивность меланомы in vitro и рост меланомы in vivo (Felicetti et al, 2008). Первой из открытых микроРНК, участвующих в формировании рака, была микроРНК let-7. Семейство микроРНК let 7a и let 7b было позднее описано, как участвующее в туморогенезе меланомы. Напр., let 7b действует как негативный регулятор пролиферации клеток меланомы посредством регуляции cyclin D1, тогда как let 7a регулирует экспрессию integrin-α3 и Ras онкогена (reviewed in Mueller and Bosserhoff, 2009).
Все упомянутые выше исследования сфокусированы на одиночных miRs и их индивидуальных ролях в прогрессировании меланомы. Были предприняты и др. попытки идентифицировать кластеры miRs, которые или участвуют в меланогенезе или жизнеспособности. Напр., Ozsolak et al (2008) осуществляли поиск miRs, которые специфичны для прогрессирования меланомы. С этой целью они проводили скрининг miRs, которые специфически регулируются c помощью MITF и идентифицировали miR-146a, miR-221/222 и miR-363. Др. подход, нацеленый на miRNAs, замалчиваемые c помощью метилирования CpG, выявил, что miR34a очень сильно метилирована в клеточных линиях меланомы и первичных опухолях. Др. роль miR-34a в прогрессировании меланомы также была выявлена, сообщалось, что miR-34a регулирует экспрессию MET. В то время как эти исследования были сконцентрированы на биологических функциях этих miRs и их вкладе в меланогенез, то др. исследования пытались идентифицировать характерные свойства miRNA с диагнотическими и прогностическими целями. В одном таком исследовании Segura et al (2010) анализировали экспрессию 611 miRs в 59 экземплярах метастазов с детальной клинической проверкой. Они оказались способны идентифицировать miRNA 6 miRs (miR-150, miR-342-3p, miR-455-3p, miR-145, miR-155 и miR-497), которые являлись предсказателями жизнеспособности после лечения с аккуратнростью в 80%. был предпринят Caramuta et al (2010). Эта группа анализировала профили экспрессии miR в метастазах в лимфатических узлах и описала уникальную сигнатуру, заключающуюся в подавлении miR-191, в комбинации с активацией miR-193a, miR-193b, miR-365, miR-338 и let-7. В целом эти кластеры служат как показатели кратковременной жизнеспособности пациентов с меланомой. Недавно предпринят более широкий подход, чтобы охарактеризовать miRNAome меланомы c помощью глубокого секвенирования. Однако идентификация в точности сигнатур одиночных miR или miRs, которые бы лучше предсказывали развитие метастазов, уже описана или рассмотрена. Одна такая miR описана в данном номере EMBO Journal by Penna et al (2011).
Чтобы идентифицировать miRs, которые специфически влияют на метастазирование меланомы, Penna et al (2011) использовали рдительскую A375P линию клеток и её метастатические варианты, которые были отобраны путем размножения у мышей nude . Среди miRs, которые дифференциально экспрессируются в этой модельной системе, miR-214 обнаруживала избыточную экспрессию в метастатических вариантах. Избыточная экспрессия miR-214 была далее оценена в метастатических повреждениях, с использованием набора меланомных тканей и тем самым была подтверждена её активация в 'реальной' жизни. Авт. затем повторно экспрессировали miR-214 в вариантах с низкой метастатической способностью (miR-214 негативных) или с замалчиванием её экспрессии, посредством antagomiR в высоко метастатические клетки, подтвердив тем самым, что участие в миграции, инвазии и проникновении в кровоток in vitro. In vivo, miR-214 не влияла на рост первичных опухоле, но увеличивала шансы метастатического потенциала клеток в экспериментальном подходе с метастазированием в легкие, т.о., указывая на участие miR-214 в точке перехода от RGP к VGP прогрессирования меланомы. Новизна этого исследования оказалась особенно впечатляющей, когда авт. идентифицировали нижестоящие гены мишени для miR-214. Сюда вошли транскрипционный фактор AP-2α и integrin-α3 (ITGA3). Важно, что др. член семейства, транскрипционный фактор AP-2α также затрагивался miR-214. Неясно, однако, на данном этапе неясно, является ли подавление AP-2α в метастатических клетках меланомы результатом непосредственного воздействия избыточной экспрессии miR-214 или за счет её регуляции c помощью AP-2α. Авт. в этом случае анализировали экспрессию AP-2α после избыточной экспрессии miR-214 в метастатических клетках меланомы, эндогенно обладающими низкими уровнями AP-2α.
Экспрессия транскрипционного фактора AP-2α, как было установлено, подавляется в линиях метастатических меланомных клеток и образцах опухолей (rev. Bar-Eli, 1999). Потеря AP-2α управляет меланомным метастатическим фенотипом за счет регуляции каскада генов, таких как c-KIT, MCAM/MUC18 (один из генов мишеней, идентифицированных Penna et al (2011)), HER-2, VEGF, MMP-2 и thrombin receptor PAR-1, каждый из которых, как было установлено, играет роль в метастазировании меланомы (Figure 1). Активация PAR-1 в свою очередь вызывает экспрессию и секрецию проангиогенных факторов, таких как IL-8, PDGF и VEGF. PAR-1 ,как было установлено, регулирует экспрессию гена опухолевого супрессора, Maspin, в меланоме (Villares et al, 2011). По существу AP-2α играет жизненно важную роль в метастазировании меланомы. Однако вплоть до этого момента механизм(ы) потери его экспрессии не были известны. Исследование Penna et al (2011) представляет отсутствующий кусочек головоломки: идентификация miR-214 как пост-транскрипционного регулятора AP-2α, для управления метастазированием меланомы. Оказывая воздействие на AP-2α и его нижестоящие гены мишени, miR-214 в основном участвует в модуляции микроусловий меланомной опухоли, чтобы повысить шансы инвазии и метастазирования. Было бы интересно теперь определить, может ли избыточная экспрессия miR-214 использоваться с прогностическими целями и что еще важнее может ли воздействие на неё стать новым способом лечения меланомы.
|