miR-21 и miR-155 в регуляции TGF-β1/SMAD-сигнального пути в линии клеток рака молочной железы с различным метастатическим потенциалом

Рак молочной железы (РМЖ) является одной из основных онкопатологий среди женщин. Метастазы – главная причина фатальных исходов при РМЖ. В этой связи особый интерес приобретает изучение молекулярных механизмов эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП). В механизмы ЭМП вовлечен TGF-β1/SMAD-сигнальный путь, через регуляцию которого можно воздействовать на процессы метастазирования при РМЖ. В данной работе была изучена экспрессия мРНК семейства SMAD, miR-21 и miR-155. Экспрессия miR-21 в опухолевых клетках линий MCF-7, ZR-75-1, BT-474 была увеличена. Уровень экспрессии miR-155 был значительно ниже уровня экспрессии miR-21. В опухолевых клетках РМЖ внутриклеточные механизмы регуляции SMAD2, SMAD4, SMAD7 были нарушены. 

Исследована корреляционная связь экспрессии miR-21 и miR-155 с регуляцией SMADs в TGF-β1/SMAD-сигнальном пути в 3 линиях карцином молочной железы человека c различным метастатическим потенциалом (MCF-7, ZR-75-1, BT-474). В клеточной линии MCF-7 значимая обратная корреляция наблюдалась между SMAD4 и miR-155. В клеточной линии BT-474 – между уровнями экспрессии SMAD2, SMAD4, SMAD7 и miR-155, miR-21. В клеточной линии ZR-75-1 была выявлена корреляция экспрессии мРНК SMAD2, SMAD4, SMAD7 как с miR-155, так и с miR-21. Результаты работы свидетельствуют о том, что miR-155 и miR-21 в различной степени влияли на экспрессию SMAD2, SMAD4, SMAD7, блокируя работу этих генов и усиливая прогрессию и степень злокачественности клеток РМЖ человека, а в некоторых случаях их эффект был кумулятивным. 

1. Greenlee R.T., Murray T., Bolden S., Wingo P.A. Cancer statistics. CA Cancer J Clin 2000;50(1):7–33.

2. Zavadil J., Haley J., Kalluri R. et al. Epithelial-mesenchymal transition. Cancer Res 2008;68(23):9574–7.

3. Sørlie T., Perou C.M., Tibshirani R. et al. Gene expression patterns of breast carcinomasdistinguish tumor subclasses with clinical implications. Proc Natl Acad Sci USA 2001;98(18):10869–74.

4. Rysman E., Brusselmans K., Scheys K. et al. De novo lipogenesis protects cancer cells from free radicals and chemotherapeutics by promoting membrane lipid saturation. Cancer Res 2010;70(20):8117–26.

5. Hugo H., Ackland M.L., Blick T. et al. Epithelial-mesenchymal and mesenchymalepithelial transitions in carcinoma progression. J Cell Physiol 2007;213(2):374–83.

6. Petersen M., Pardali E., van der Horst G. et al. Smad2 and Smad3 have opposing roles in breast cancer bone metastasis by differentially affecting tumor angiogenesis. Oncogene 2010;29(9):1351–61.

7. Pardali K., Moustakas A. Actions of TGFbeta as tumor suppressor and pro-metastatic factor in human cancer. Biochim Biophys Acta 2007;1775(1):21–62.

8. Tang J., Ahmad A., Sarkar F.H. et al. The role of microRNAs in breast cancer migration, invasion and metastasis. Int J Mol Sci 2012;13(10):13414–37.

9. Sundqvist A., Ten Dijke P., van Dam H. et al. Key signaling nodes in mammary gland development and cancer: Smad signal integration in epithelial cell plasticity. Breast Cancer Res 2012;14(1):204.

10. Wu Y., Zhou B.P. New insights of epithelial-mesenchymal transition in cancer metastasis. Acta Biochim Biophys Sin 2008;40(7):643–50.

11. Sun Y., Wang M., Lin G. et al. Serum microRNA-155 as a potential biomarker to track disease in breast cancer. PLoS One 2012;7(10):e47003.

12. Yan L.X., Huang X.F., Shao Q. et al. MicroRNA miR-21 overexpression in human breast cancer is associated with advanced clinical stage, lymph node metastasis and patient poor prognosis. RNA 2008;14(11):2348–60.

13. Zheng S.R. Clinical significance of miR155 expression in breast cancer and effects of miR-155 ASO on cell viability and apoptosis. Oncol Rep 2012;27(4):1149–55.

14. Stolfi C., Marafini I., De Simone et al. The dual role of Smad7 in the control of cancer growth and metastasis. Int J Mol Sci 2013;14(12):23774–90.

15. Aigner A. MicroRNAs (miRNAs) in cancer invasion and metastasis: therapeutic approaches based on metastasis-related miRNAs. J Mol Med (Berl) 2011;89(5): 445–57.

16. Chen L., Li Y., Fu Y. et al. Role of deregulated microRNAs in breast cancer progression using FFPE tissue. PLoS One 2013;8(1):e54213.

17. Zhu S., Wu H., Wu F. et al. MicroRNA-21 targets tumor suppressor genes in invasion and metastasis. Cell Res 2008;18(3):350–9.

18. Han M., Liu M., Wang Y. et al. Reexpression of miR-21 contributes to migration and invasion by inducing epithelialmesenchymal transition consistent with cancer stem cell characteristics in MCF-7 cells. Mol Cell Biochem 2012;363(1–2):427–36.

19. Lu Z., Ye Y., Jiao D. et al. miR-155 and miR-31 are differentially expressed in breast cancer patients and are correlated with the estrogen receptor and progesterone receptor status. Oncol Lett 2012;4(5):1027–32

20. Li Q., Zhang D., Wang Y. et al. MiR-21/ Smad7 signaling determines TGF-β1-induced CAF formation. Sci Rep 2013;3:2038.

21. Kong W., Yang H., He L. et al. MicroRNA-155 is regulated by the transforming growth factor beta/Smad pathway and contributes to epithelial cell plasticity by targeting RhoA. Mol Cell Biol 2008;28:6773–84.

22. Subik K., Lee J.F., Baxter L. et al.The expression patterns of ER, PR, HER-2, CK5/6, EGFR, Ki-67 and AR by immunohistochemical analysis in breast cancer cell lines. Breast Cancer (Auckl) 2010;4:35–41.

23. Liang Y., Benakanakere I., Besch-Williford C. et al. Synthetic progestins induce growth and metastasis of BT-474 human breast cancer xenografts in nude mice. Menopause 2010;17(5):1040–7.

24. http://www.lgcstandards-atcc.org/.

25. Lattrich C., Stegerer A., Häring J. et al. Estrogen receptor β agonists affect growth and gene expression of human breast cancer cell lines. Steroids 2013;78(2): 195–202.