MicroRNA在肝癌基因治療中的研究進展

張新杰，饒智國

MicroRNA在肝癌基因治療中的研究進展

張新杰，饒智國

肝腫瘤；MicroRNA；基因療法；文獻綜述

原發(fā)性肝癌是指發(fā)生在肝細胞或肝內(nèi)膽管細胞的癌腫，其中肝細胞癌約占原發(fā)性肝癌的90%[1]。在全球范圍內(nèi)，肝細胞癌居惡性腫瘤死亡的第2位，僅次于肺癌[2-3]。我國為肝癌大國，每年新發(fā)肝癌人數(shù)占全球50%以上[4]。雖然目前肝癌的治療方式很多，如外科手術(shù)(肝切除、肝移植)、肝動脈介入治療、局部消融治療、精準放療、全身治療(分子靶向治療、化療、生物治療、中醫(yī)藥和抗病毒治療等)以及對癥支持治療，但是由于其自身的局限性，難以獲得令人滿意的臨床效果[5]。近些年來，有研究發(fā)現(xiàn)通過調(diào)控體內(nèi)特定MicroRNA的表達，能抑制腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)，這或許能成為一個新興的腫瘤治療方向，為攻克肝癌難題帶來了新的曙光?，F(xiàn)本文對MicroRNA在肝癌基因治療中的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 MicroRNA結(jié)構(gòu)與功能

MicroRNAs是廣泛存在于真核生物細胞中的一類內(nèi)源性具有調(diào)控功能的非編碼RNA，長20～25個核苷酸。Lee和Ambros[6]首次在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)MicroRNA。到目前為止，越來越多的MicroRNA被發(fā)現(xiàn)，同時MicroRNA的功能和作用機制逐漸被揭示出來。MicroRNA具有物種間高度保守性、表達時序性以及組織特異性，在調(diào)節(jié)細胞生長和發(fā)育過程中起多種作用[7]。成熟的MicroRNAs首先組裝RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體，然后通過堿基互補配識別靶mRNA，從而調(diào)節(jié)靶mRNA的表達，參與各種細胞的生理病理過程[8]。

2 MicroRNA與肝癌發(fā)生發(fā)展

癌變是一個多基因參與、多步驟發(fā)展的極其復(fù)雜的過程，主要分子機制包括原癌基因激活、過度表達以及抑癌基因突變、丟失。目前越來越多的證據(jù)顯示異常表達的MicroRNA與腫瘤發(fā)生發(fā)展有著密切關(guān)系，并且不同腫瘤具有不同MicroRNAs表達特征譜。Yan等[9]通過大規(guī)模平行測序技術(shù)，系統(tǒng)揭示了腫瘤細胞內(nèi)各種MicroRNA表達，發(fā)現(xiàn)差異性表達及其變化趨勢。Thurnherr等[10]做了更深入的研究，測定肝癌組織MicroRNA的特異性表達，同時對其靶基因進行了進一步探索。MicroRNA在腫瘤轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)中起關(guān)鍵作用，作用機制可能與細胞周期、DNA損傷與修復(fù)及細胞凋亡相關(guān)。

在肝癌細胞中，一些MicroRNA的表達水平是上調(diào)的，研究表明這些MicroRNA在肝癌表達中可能起到類似癌基因的作用[11]。在眾多腫瘤細胞中，MicroRNA-21高表達，研究表明MicroRNA-21可以促進腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移[12-14]。Bao等[15]研究發(fā)現(xiàn)MicroRNA-21可能通過Akt/ERK通路激活和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化抑制肝癌細胞增殖。Wong等[16]研究證實MicroRNA-222過表達可能與肝癌患者無病生存期縮短相關(guān)，進一步研究表明MicroRNA-222過表達機制可能與AKT信號的激活有關(guān)，而AKT信號的激活可促進肝癌細胞的轉(zhuǎn)移。張彥兵等[17]發(fā)現(xiàn)MicroRNA-135b在侵襲性較高的肝細胞中相對表達量較高，通過構(gòu)建MicroRNA-135b干擾載體證實MicroRNA-135b的過表達能促進肝細胞的侵襲及轉(zhuǎn)移，反之，其受到明顯抑制。

與此同時，還有一部分MicroRNA的表達是下調(diào)的，有研究證實這些MicroRNA可能發(fā)揮著類似抑癌基因的作用[11]。另有研究發(fā)現(xiàn)MicroRNA-122在肝細胞癌中顯著降低，可能通過Cyclin G1等靶基因抑制肝癌的發(fā)生[18]。Simerzin等[19]研究發(fā)現(xiàn)，MicroRNA-122與鼠雙微體2同源物(mouse double minute 2 homolog， MDM2)呈顯著負相關(guān)，通過阻斷MicroRNA-122,使MicroRNA-122含量增高，抑制MDM2表達，從而使p53蛋白水平升高，進而發(fā)揮抑制肝癌作用。

3 MicroRNA與肝癌治療

目前，肝癌嚴重威脅著廣大人民群眾身體健康，雖然治療上強調(diào)綜合治療原則，但早期可采取手術(shù)切除或肝移植，中晚期盡量采取動脈栓塞、局部射頻消融、放療、化療及生物靶向治療等措施。盡管現(xiàn)擁有眾多治療方法，但當臨床確診肝癌時，患者常已達晚期，已喪失最佳手術(shù)時機，各種非手術(shù)治療手段雖有一定療效，但是總體效果仍不能令人滿意。有研究表明MicroRNA是基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的重要成分，參與信號通路傳導(dǎo)，調(diào)節(jié)體內(nèi)特定MicroRNA表達和MicroRNA表觀遺傳學(xué)修飾，通過調(diào)節(jié)MicroRNA，可以發(fā)揮類似抑癌基因作用，抑制原癌基因表達；同時許多MicroRNA都經(jīng)歷過表觀遺傳修飾，或許可以成為預(yù)防和治療肝癌新策略[20]。

3.1 下調(diào)MicroRNA表達水平 有研究發(fā)現(xiàn)某些MicroRNA在肝癌中表達增高，如MicroRNA-221、MicroRNA-21、MicroRNA-224、MicroRNA-9及MicroRNA-27a等，通過下調(diào)MicroRNA的表達，可以抑制肝細胞的生長[21-24]。肝癌中上調(diào)的MicroRNA-221通過抑制凋亡在肝癌發(fā)生和藥物抵抗中起重要作用，通過抑制MicroRNA-221表達可以誘導(dǎo)肝癌細胞發(fā)生凋亡，同時在原位肝癌小鼠中，加入膽固醇偶聯(lián)抗MicroRNA-221 核苷酸藥物，結(jié)果顯示肝癌細胞增殖明顯抑制，荷瘤小鼠生存期得到明顯延長[21]。還有研究表明MicroRNA-224在肝癌細胞中發(fā)揮促進肝癌細胞增殖、遷移和侵襲作用，Ma等[22]通過肝癌細胞系轉(zhuǎn)染MicroRNA-224和MicroRNA-224抑制劑，發(fā)現(xiàn)MicroRNA-224能夠造成AKT信號失活，導(dǎo)致肝癌發(fā)生。Sun等[23]研究發(fā)現(xiàn)在高轉(zhuǎn)移肝癌細胞系中，加入MicroRNA-9抑制劑，細胞株的侵襲能力明顯下降;進一步研究發(fā)現(xiàn)MicroRNA-9介導(dǎo)KLF-17蛋白的表達，從而促進肝癌細胞轉(zhuǎn)移，外源MicroRNA抑制劑也可以調(diào)節(jié)KLF-17 蛋白的表達，進而抑制肝癌細胞侵襲。Li等[24]研究發(fā)現(xiàn)MicroRNA-27a在肝細胞癌組織中表達異常增高，同時通過下調(diào)MicroRNA-27a表達水平，可以抑制肝細胞癌生長;進一步研究表明MicroRNA-27a可能通過上調(diào)PPAR γ的表達，進而抑制肝癌細胞增殖和誘導(dǎo)細胞凋亡，故調(diào)節(jié)MicroRNA-27a的表達水平可能提供一個潛在性的治療策略。由此，降低MicroRNA的表達水平，發(fā)揮著類似抑制原癌基因的作用，有助于抑制肝癌細胞的發(fā)生發(fā)展，從而有望成為肝癌治療的新靶點。

3.2 上調(diào)MicroRNA 表達水平 肝細胞癌的發(fā)生發(fā)展還有可能與某些特定MicroRNA 不表達或低表達有關(guān)，如MicroRNA-122、MicroRNA-520及MicroRNA-451等。因此，臨床可利用病毒或脂質(zhì)體導(dǎo)入相應(yīng)的外源MicroRNA，從而上調(diào)MicroRNA表達。

MicroRNA-122為正常肝細胞中含量最高的MicroRNA，參與肝細胞多種生理功能，表達水平下調(diào)與肝臟疾病密切相關(guān)[25]。Ma等[26]用腺病毒作為載體，介導(dǎo)MicroRNA-122轉(zhuǎn)染到人肝癌細胞中，進而提高MicroRNA-122的表達水平，最終抑制肝癌細胞生長；進一步研究表明，在肝癌細胞中MicroRNA-122表達下調(diào)，與肝癌復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移及預(yù)后密切相關(guān)，故可以認為MicroRNA-122是腫瘤抑制因子，但其具體機制仍需進一步研究。Hsu等[27]完善動物實驗，將表達MicroRNA-122的腺病毒轉(zhuǎn)染到小鼠肝細胞，從而提高了MicroRNA-122的表達水平，實驗結(jié)果顯示腫瘤團塊明顯縮小。更進一步的研究表明，轉(zhuǎn)染MicroRNA-122能顯著下調(diào)Bcl-W蛋白，進而促進肝癌細胞凋亡[28]。還有研究表明，上調(diào)MicroRNA-122表達水平，不僅能促進肝癌細胞凋亡，更能增加肝癌細胞對化療藥物的敏感性[29]。Zhang等[30]研究發(fā)現(xiàn)，將MicroRNA-520e注入裸鼠移植瘤中，發(fā)現(xiàn)肝癌細胞增殖抑制。Li等[31]發(fā)現(xiàn)MicroRNA-451也可發(fā)揮類似MicroRNA-122的作用，提示MicroRNA-451可能在肝癌形成過程中發(fā)揮抑癌基因作用，這為肝癌的治療奠定基礎(chǔ)。在正常肝細胞中MicroRNA-141表達下降，通過上調(diào)其表達可抑制肝癌細胞增殖及遷移。有研究采用脂質(zhì)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)染方法分析MicroRNA-141在肝癌中惡性生物學(xué)表型，發(fā)現(xiàn)在肝癌發(fā)展過程中MicroRNA-141發(fā)揮著抑癌基因的作用[32]。

由此，我們可認為提高部分MicroRNA的表達水平，可發(fā)揮促進抑癌基因作用，從而有助于抑制肝癌細胞的發(fā)生發(fā)展，或許能成為肝癌治療的新策略。

3.3 MicroRNA修飾 鑒于很多MicroRNA都經(jīng)歷過表觀遺傳修飾，比如DNA甲基化，那么兼有抗甲基化藥物和組蛋白去乙酰轉(zhuǎn)移酶(histone deacetylase, HDAC)的表觀遺傳治療將是一種重要的臨床抗癌療法。5-氮雜-2'脫氧胞嘧啶核苷和5-氮雜-胞苷是常用的DNA甲基化抑制劑。Saito等[33]發(fā)現(xiàn)，在絕大多數(shù)腫瘤細胞中MicroRNA-127表達水平下調(diào)，通過染色體重塑藥物可明顯上調(diào)MicroRNA-127表達水平，同時下調(diào)促癌基因BCL-6表達，這說明表觀遺傳處理方法也可調(diào)節(jié)MicroRNA的表達，從而為預(yù)防和治療肝癌提供新方法。Su等[34]發(fā)現(xiàn)MicroRNA-101 能促進腫瘤細胞凋亡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，肝癌細胞中甲基轉(zhuǎn)移酶(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)通過表觀遺傳學(xué)修飾，隨后沉默MicroRNA，造成肝癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移[35]。還有研究表明，MicroRNA -101還可以靶向作用于EZH2，從而增強對多柔比星的敏感性[36]。越來越多的證據(jù)表明表觀遺傳修飾是癌癥的潛在機制，HDAC的異常調(diào)節(jié)致使腫瘤發(fā)生，調(diào)節(jié)某些MicroRNA表達或可通過表觀遺傳調(diào)控HDAC家族，可抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展[37]。

3.4 MicroRNA調(diào)節(jié)劑 目前諸多研究提示MicroRNA可能是腫瘤分子靶向治療的潛在靶點，MicroRNA調(diào)節(jié)劑可以調(diào)節(jié)MicroRNA的表達，從而抑制腫瘤細胞生長，調(diào)節(jié)MicroRNA的表達或許能在腫瘤治療方面發(fā)揮作用[38-40]。有研究表明MicroRNA與三氧化二砷存在協(xié)同作用，Meng等[38]發(fā)現(xiàn)三氧化二砷作用于肝癌細胞后，MicroRNA表達水平發(fā)生改變，MicroRNA-29能明顯抑制肝癌細胞的生長，且與三氧化二砷具有協(xié)同作用，進一步研究其作用機制，推斷可能是MicroRNA-29調(diào)控p53上調(diào)，進而抑制腫瘤增殖作用。還有研究發(fā)現(xiàn)，通過轉(zhuǎn)染MicroRNA-29不僅可以減少三氧化二砷使用量，還能降低藥物不良反應(yīng)，更能提高藥物療效。Wang等[39]通過研究發(fā)現(xiàn)三氧化二砷可以經(jīng)脫甲基化，上調(diào)MicroRNA-491的表達水平，降低基質(zhì)金屬酶(matrix metalloproteinase, MMPs)表達水平，進而抑制肝癌細胞的轉(zhuǎn)移。Lu等[40]發(fā)現(xiàn)去甲斑蝥素可抑制肝癌細胞增殖，機制可能與調(diào)節(jié)MicroRNA-214的表達進而阻斷β-鏈蛋白通路有關(guān)。

4 展望

近年，MicroRNA在肝細胞癌發(fā)生發(fā)展中的作用機制研究越來越深入，MicroRNA與其靶基因共同構(gòu)成一個精細的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，在肝癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)過程中發(fā)揮的重要作用也逐漸被揭示出來。通過深入研究MicroRNA與肝癌的關(guān)系，繪制MicroRNA與肝癌的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，不僅能更好探索其作用機制，更能通過調(diào)節(jié)MicroRNA表達水平，抑制肝癌細胞生物學(xué)特性，從而為臨床治療肝癌提供更好策略。

然而，目前為止，尚有眾多MicroRNA及其靶基因未被發(fā)現(xiàn)，其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的組成關(guān)系尚未研究透徹。MicroRNA作為一種新的基因治療方式擁有良好的治療前景，但是如何選擇合適的切入時間、切入方式，及其安全性、長效性、治療特異性仍值得進一步研究，希望通過更深入研究，早日解決這些難題，為臨床肝癌治療帶來希望。

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湖北省自然科學(xué)基金資助項目(2011CDB017)

430070 武漢，解放軍武漢總醫(yī)院腫瘤科

饒智國，E-mail:raozhiguo@hotmail.com

R735.7

A

1002-3429(2017)05-0113-04

10.3969/j.issn.1002-3429.2017.05.034

2017-01-22 修回時間：2017-02-15))