MicroRNAs在肝細(xì)胞癌中的作用機(jī)制及臨床應(yīng)用研究進(jìn)展

劉昊天 徐劍鋒 潘立鑫 王秋雁 向邦德 鐘鑒宏

作者單位：南寧 530021 1廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院肝膽外科/區(qū)域性高發(fā)腫瘤早期防治研究教育部重點實驗室（廣西醫(yī)科大學(xué)）/廣西區(qū)域性高發(fā)腫瘤早期防治研究重點實驗室；2廣西醫(yī)科大學(xué)基因組與個體化醫(yī)學(xué)研究中心/廣西基因組與個體化醫(yī)學(xué)研究重點實驗室/廣西基因組與個體化醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心

肝細(xì)胞癌（以下簡稱肝癌）是最常見的原發(fā)性肝臟惡性腫瘤，發(fā)病率在全球多個地區(qū)呈增長趨勢，也是全球第二大腫瘤死亡病因［1］。肝癌的發(fā)生由環(huán)境、遺傳和表觀遺傳等因素相互作用引起，慢性病毒性肝炎感染、飲酒、黃曲霉毒素暴露和代謝性疾病等是肝癌發(fā)生的主要危險因素［2］。近年來，盡管肝癌早診早治的比例升高、手術(shù)與圍手術(shù)期護(hù)理技術(shù)提高，以及晚期肝癌靶向和免疫治療的興起與普及等提高了患者的生存時間，但由于肝癌的高發(fā)病率、高復(fù)發(fā)率以及有限的治療策略，其總體生存率仍不理想。因此，進(jìn)一步探索肝癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，對防治肝癌及改善患者預(yù)后具有重要意義。

隨著醫(yī)學(xué)及生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，microRNAs（miRNAs）逐漸成為腫瘤領(lǐng)域研究的熱點之一。miRNAs主要參與介導(dǎo)蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，在細(xì)胞生長、凋亡、分化以及免疫中發(fā)揮重要作用［3］。目前已有研究表明，miRNAs可作為致癌或抑癌基因參與肝癌相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)控，進(jìn)而影響細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和耐藥性等［4］。本文就近年來miRNAs在肝癌中的作用機(jī)制及其臨床應(yīng)用研究進(jìn)展作一綜述。

1 miRNAs與肝癌的關(guān)系

miRNAs是一類序列較短的非編碼單鏈RNA（長度為19～25個核苷酸），首次發(fā)現(xiàn)于1993年，主要通過調(diào)控基因表達(dá)和細(xì)胞過程而在腫瘤中發(fā)揮重要作用［5］。研究顯示，單個 miRNAs可靶向多個mRNAs，而多個miRNAs也可共同靶向一個mRNA，miRNAs還能調(diào)節(jié)包括多種與腫瘤相關(guān)的致癌或抑癌基因［6］。miRNAs在基因組上主要定位于與腫瘤相關(guān)的脆性位點和斷裂位點。而編碼與功能障礙相關(guān)的miRNAs的基因組區(qū)域可能發(fā)生突變、擴(kuò)增、缺失或插入等遺傳學(xué)改變，從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生［7］。多項研究表明miRNAs在包括肝癌在內(nèi)的腫瘤發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用［8-9］。部分miRNAs的轉(zhuǎn)錄受到致癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的激活，例如c-Myc，一種調(diào)節(jié)10%～15%人類基因的原癌基因，可通過與E-box結(jié)合激活miR-17-92的轉(zhuǎn)錄而在肝癌中發(fā)揮促癌作用［10］。部分miRNAs的轉(zhuǎn)錄受DNA甲基化和組蛋白乙?；缺碛^遺傳水平調(diào)控，例如在肝癌中，組蛋白去乙?；竿ㄟ^抑制miR-449的表達(dá)發(fā)揮促癌作用［11］。此外，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控也是控制miRNAs表達(dá)的重要方式。有研究表明，miRNAs加工成熟過程中 Drosha、DGCR8、Exportin-5、Dicer、TRBP 和 Ago等關(guān)鍵酶/蛋白的減少或缺失會減少成熟miRNAs的合成，從而導(dǎo)致肝癌的發(fā)生發(fā)展［12］。還有研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs與不同的疾病狀態(tài)如病毒性肝炎、脂肪性肝炎、肝纖維化、肝硬化等慢性肝病相關(guān)［13］。綜上認(rèn)為，miRNAs與肝癌密切相關(guān)，在肝癌的早期診斷、治療及預(yù)后等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

2 miRNAs在肝癌中的作用機(jī)制

由于肝癌的高度異質(zhì)性，以及由不同病因引起的肝癌復(fù)雜多變的免疫微環(huán)境，目前肝癌發(fā)生發(fā)展的確切機(jī)制仍未明確。研究表明miRNAs失調(diào)幾乎涉及肝癌發(fā)生的全過程，其中大多靶向與肝癌癌變過程密切相關(guān)的基因和信號通路，見表1。即使在早期階段，與健康人群相比，肝癌患者的miRNAs水平也表現(xiàn)出明顯差異［14-15］。因此，研究miRNAs在肝癌中的作用機(jī)制能為肝癌的臨床診療策略提供重要依據(jù)。

表1 miRNAs在肝癌中的作用機(jī)制

2.1 促癌作用

miRNAs可通過增強肝癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力而在肝癌的發(fā)生發(fā)展過程中起促癌作用。目前多種miRNAs被發(fā)現(xiàn)在肝癌中發(fā)揮促癌作用，在調(diào)控細(xì)胞增殖方面，CHEN等［23］發(fā)現(xiàn)miR-155-5p可通過靶向抑制CTHRC1的表達(dá)來激活Wnt/β-catenin信號通路，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖。在調(diào)控細(xì)胞凋亡中，LIU等［17］研究報道，miR-103a可通過靶向調(diào)控ATP11A和EIF5的表達(dá)，促進(jìn)糖酵解代謝途徑并抑制肝癌細(xì)胞凋亡，從而導(dǎo)致肝癌進(jìn)展。WANG等［16］研究也顯示，miR-21可在體外通過靶向KLF5 3′-UTR區(qū)抑制其表達(dá)從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲。還有研究［30］報道，miR-145-5p可直接靶向結(jié)合SPATS2，從而抑制肝癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。

2.2 抑癌作用

在尋找肝癌致癌基因的同時，抑癌基因也成為研究的重點，目的是在肝癌進(jìn)程中甚至在發(fā)生前抑制其發(fā)生發(fā)展。ZHANG等［24］研究發(fā)現(xiàn)miR-199a可通過負(fù)調(diào)節(jié)HK2和PKM2兩個糖酵解關(guān)鍵因子抑制肝癌細(xì)胞中的糖酵解代謝，從而抑制肝癌細(xì)胞增殖。LI等［25］發(fā)現(xiàn)miR-199a-3p在不同類型的細(xì)胞中發(fā)揮不同的作用，其中可通過靶向抑制PDCD4進(jìn)而抑制肝細(xì)胞凋亡和肝損傷，同時抑制肝癌細(xì)胞的生長。WANG等［26］報道，miR-195可通過靶向負(fù)調(diào)節(jié)VEGF、VAV2和CDC42的表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞的血管生成及轉(zhuǎn)移。XU等［31］研究表明miR-195-5p可通過抑制PHF19的表達(dá)水平，從而抑制肝癌細(xì)胞增殖、遷移及侵襲?？傊?，miRNAs主要通過參與調(diào)控細(xì)胞增殖、侵襲轉(zhuǎn)移、凋亡和自噬等途徑對肝癌的惡性進(jìn)程發(fā)揮抑制作用。

3 miRNAs在肝癌中的臨床應(yīng)用

3.1 miRNAs與肝癌診斷

尋找有效的肝癌早期診斷生物標(biāo)志物一直是該領(lǐng)域?qū)W者努力的方向。目前，盡管臨床上常用的標(biāo)志物如甲胎蛋白（AFP）、異常凝血酶原（PIVKA-Ⅱ）等發(fā)揮了重要作用，但其敏感度和特異度仍不理想［32］。既往大量研究已顯示了miRNAs在肝癌中的診斷價值。此外，miRNAs具有可在包括血清、外泌體、凋亡小體等穩(wěn)定存在的特性，因此可能是早期肝癌較為理想的生物標(biāo)志物［33］。WANG等［34］研究發(fā)現(xiàn)，在肝硬化、早期肝癌和晚期肝癌患者的組織和血清中miR-21依次顯著上調(diào)，且在大鼠模型中發(fā)現(xiàn)血清miR-21的改變較AFP早，因此認(rèn)為miR-21具有成為肝癌早期診斷生物標(biāo)志物的潛力。FRüNDT等［18］通過檢測肝癌、肝硬化患者和健康個體血漿中的外泌體，發(fā)現(xiàn)miR-192、miR-146a和miR-16顯著失調(diào)，其中miR-146a診斷肝癌的受試者工作特征（ROC）曲線下的面積（AUC）為0.800，敏感度為81%，特異度為78%，也在肝癌和肝硬化患者的早期診斷中顯示了一定潛力。ZHANG等［19］研究發(fā)現(xiàn)，血漿中靶向TFF3的miR-203a-3p在肝癌患者中顯著上調(diào)，且miR-203a-3p在診斷肝癌中表現(xiàn)出了良好的效能，AUC為0.860，敏感度為77.3%，特異度為75.1%。WANG等［35］在肝癌患者血清中檢測miR-122和miR-148a的表達(dá)水平，也發(fā)現(xiàn)兩個指標(biāo)的表達(dá)水平均顯著高于肝硬化患者和健康個體，但與慢性乙肝患者相比無明顯差異。該研究還驗證了miR-122、miR-148a單獨和聯(lián)合甲胎蛋白在區(qū)分肝癌和肝硬化中的診斷能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三者組合的診斷效能最佳，AUC達(dá)0.931，敏感度和特異度分別為86.0%和87.5%。未來隨著研究的深入，相信越來越多血漿或血清中與早期肝癌相關(guān)的miRNAs會被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，成為無創(chuàng)、快捷的早期肝癌診斷生物標(biāo)志物。

3.2 miRNAs與肝癌治療和預(yù)后

目前肝癌的治療主要以手術(shù)切除、肝移植等根治性治療為主，然而由于肝癌的高度異質(zhì)性和免疫耐受，其總體療效仍不能令人滿意。既往研究發(fā)現(xiàn)與肝癌相關(guān)的miRNAs不僅可用于肝癌的預(yù)后預(yù)測，也可能是肝癌潛在的治療靶點［36］。多項研究已證實miRNAs療法能改變肝癌細(xì)胞中相應(yīng)的miRNAs表達(dá)，從而調(diào)控關(guān)鍵mRNA的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抑制肝癌細(xì)胞增殖或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［37-38］。因此，在肝癌中miRNAs靶向治療的研究越來越受關(guān)注。有研究顯示，約三分之一的肝癌患者存在β-catenin基因突變，miR-34a在肝癌組織和細(xì)胞中上調(diào)，且miR-34a在具有β-catenin基因突變的肝腫瘤中發(fā)揮了關(guān)鍵的致癌作用［20］。該研究還發(fā)現(xiàn)，鎖定核酸（locked nucleic acid，LNA）修飾后的miR-34a能在無明顯毒性的情況下，通過激活腫瘤抑制因子HNF-4α促進(jìn)Caspase-2和Caspase-3調(diào)控的凋亡信號來發(fā)揮抗腫瘤作用，說明miR-34a可能是肝癌潛在的治療靶標(biāo)。KOTA等［39］報道m(xù)iR-26a在肝癌組織中表達(dá)下調(diào)，且miR-26a可通過抑制肝癌細(xì)胞中的細(xì)胞周期蛋白D2和E2誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯從而發(fā)揮抑癌作用；而用腺相關(guān)病毒載體將已修飾的miR-26a注入肝癌小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)可以抑制肝癌發(fā)展，且無明顯毒副作用。說明腺相關(guān)病毒載體可用于輸送miRNAs抑制劑或miRNAs前體，從而促進(jìn)抑癌基因的表達(dá)或阻斷靶基因的致癌能力，為基因治療在實體瘤中的應(yīng)用提供了可能。在預(yù)后預(yù)測方面，CHANG等［21］報道m(xù)iR-487a在肝癌組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，且其高表達(dá)水平與肝癌患者的不良預(yù)后相關(guān)，在小鼠體內(nèi)經(jīng)靜脈注射miR-487a抑制劑可顯著抑制小鼠體內(nèi)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。CAO等［22］在肝癌組織和細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)miR-182-5p均異常過表達(dá)且與微血管侵犯和甲胎蛋白相關(guān)，可能是肝癌患者的獨立預(yù)后因子。還有研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)載藥微球經(jīng)肝動脈化療栓塞治療的肝癌患者中，血清中的miR-21、miR-122可能作為預(yù)后預(yù)測標(biāo)志物［40］。綜上，miRNAs已在肝癌治療和預(yù)后評估中顯示了良好的應(yīng)用前景，但不同腫瘤細(xì)胞、不同腫瘤發(fā)展階段中同一miRNAs可結(jié)合多個不同靶點，從而發(fā)揮不同乃至完全相反的作用，因此單一miRNAs在肝癌治療和預(yù)后預(yù)測中的價值仍需探索。

3.3 miRNAs與肝癌的耐藥性

肝癌治療藥物主要包括索拉非尼、侖伐替尼等分子靶向藥物，順鉑、5-氟尿嘧啶等化療藥物，以及免疫檢查點抑制劑在內(nèi)的免疫治療［41］。近年來，盡管肝癌的藥物治療取得了很大進(jìn)展，但在殺死癌細(xì)胞的同時，這些藥物也會通過激活Wnt/β-catenin等多個信號通路致使細(xì)胞對藥物產(chǎn)生抗性［42］。多項研究表明，miRNAs可通過影響與細(xì)胞增殖和凋亡相關(guān)的基因影響肝癌的耐藥性［43-44］。如ZHANG等［27］研究發(fā)現(xiàn)miR-374b通過拮抗PKM2介導(dǎo)的糖酵解途徑使肝癌細(xì)胞恢復(fù)對索拉非尼治療的敏感性。ZHAO等［28］也報道m(xù)iR-338-5p可直接抑制或通過EGFR/ERK1/2信號通路間接抑制ABCB1的表達(dá)，從而增強肝癌細(xì)胞對阿霉素和長春新堿治療的敏感性。近年來，放療在肝癌治療中也扮演了越來越重要的角色。SHAO等［29］研究發(fā)現(xiàn)miR-621能在體內(nèi)外通過直接抑制SETDB1的表達(dá)并激活p53信號通路，從而增強肝癌細(xì)胞對放療的敏感性。還有研究顯示，miRNAs可調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中的免疫檢查點分子的表達(dá)［45］，但miRNAs參與免疫檢查點抑制劑耐藥的具體機(jī)制尚不清楚。肝癌的耐藥性仍然是影響患者長期生存的重要因素，因此闡明miRNAs調(diào)控肝癌耐藥的機(jī)制將有助于預(yù)測和增強藥物敏感性以及開發(fā)克服耐藥性的治療策略，從而改善患者預(yù)后。

4 小結(jié)與展望

miRNAs作為表觀遺傳調(diào)節(jié)因子不僅在肝癌的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用，在肝癌早期診斷、耐藥性、治療及預(yù)后判斷中也表現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。未來隨著對miRNAs生物學(xué)功能及其與肝癌相關(guān)性研究的不斷深入，更多的miRNAs有望被挖掘，從而為開發(fā)更有效的肝癌治療策略提供新的靶點和思路。但是miRNAs與肝癌的研究也仍然面臨著多個亟待解決的關(guān)鍵問題，例如miRNAs的研究目前大多仍處于基礎(chǔ)研究階段，且多數(shù)研究著重探索單個miRNAs在肝癌發(fā)展過程中的作用，無法動態(tài)識別和分析肝癌不同進(jìn)展階段，尤其是癌前病變微環(huán)境中miRNAs的作用及變化。此外，盡管miRNAs在肝癌的早期診斷和治療中的地位與日俱增，但仍有部分miRNAs與肝癌缺乏相關(guān)性，因此仍需挖掘更可靠和敏感的肝癌相關(guān)miRNAs。同時，miRNAs治療在臨床應(yīng)用中還面臨著包括藥物遞送效率低、脫靶效應(yīng)、有效劑量的確定以及安全性等問題。因此，繼續(xù)深入探索miRNAs在肝癌發(fā)生發(fā)展中的具體分子機(jī)制，仍然是尋求新的治療靶點和方法以及提高患者預(yù)后的重要途徑。