miRNAs在肝細胞癌中的功能及應用前景

陳彩霞 蘇秀蘭

[摘要] 肝細胞癌（HCC）是最常見的原發性肝臟惡性腫瘤，是全世界癌癥死亡的主要原因之一，其顯著特征是預后不良。因此，越來越多的研究集中于為HCC診斷和預后尋找新的分子標志物。microRNAs（miRNAs）是小的非編碼RNA。表達失調的miRNAs其本身充當癌基因或腫瘤抑制基因，參與癌癥的發生發展。新近研究發現，miRNAs的異常表達參與了HCC的許多生物過程，本文主要總結近年關于miRNAs在HCC腫瘤發生發展中作用的研究，為miRNAs用于HCC診斷、預后或作為治療靶點提供理論依據。

[關鍵詞] microRNAs；肝細胞癌；診斷；治療

[中圖分類號] R73 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）12（a）-0037-05

一直以來，癌癥危害著人類健康，人類也在不斷地打“抗癌戰”。在過去的三十年中，研究人員不斷開發靶向性強、毒副作用低的抗癌藥物，但是，與此同時，癌細胞也在不斷進化，不僅以各種途徑得以存活而且對目前的治療產生抗性。相關研究已經發現，小分子能夠通過影響癌細胞存活和增殖的信號轉導途徑，從而影響癌細胞存活[1]。其中，microRNA（miRNA）可以抑制或增強癌基因或腫瘤抑制基因的表達，從而影響參與癌癥發展和進展的關鍵調控蛋白轉錄和翻譯。miRNAs屬于一個龐大的非編碼RNA家族，一般由19～24個堿基的核苷酸序列組成，通常通過靶向特定的mRNA來控制基因表達。一個特定的mRNA可能被不同的miRNAs靶向，而一個miRNA可能有幾個mRNA靶點。miRNAs與人類癌細胞增殖、細胞代謝、基因不穩定性、腫瘤侵襲、轉移、血管生成、凋亡及免疫應答有關，已被用于多種惡性腫瘤的的臨床治療中，如肺癌、乳腺癌、血液惡性腫瘤、前列腺癌等，因此，miRNA可以用作癌癥的診斷、預后和預測性生物標志物[2]。

肝細胞癌（HCC）是最常見的原發性肝臟惡性腫瘤，是一種彌漫性的惡性腫瘤，是全球癌癥相關死亡的第五大原因[3]。一般來說，HCC的特點是預后不良，主要是由于HCC早期診斷難度較大且治療選擇有限。雖然手術和化療聯合治療能夠在一定程度上提高HCC患者的生存率，但是，腫瘤的侵襲和轉移是治療HCC的主要挑戰，尤其是惡性轉移的HCC仍具有不良預后。因此，尋找新的早期診斷方式及治療途徑，改善HCC患者現有的臨床治療效果迫在眉睫。miRNA在HCC的診斷和治療中的作用已經被廣泛研究。我們將討論關于miRNA在調節HCC生物學中作用的最新發現，并討論其在肝臟發育，HCC診斷、預后和治療方面的潛在作用。

1 miRNAs與肝臟發育

肝臟是哺乳動物中最大的腺體，具有多種內分泌和外分泌功能，包括碳水化合物、脂質和氨基酸代謝，尿素合成，藥物和毒性內源性化合物的解毒，膽汁產生和血漿蛋白質分泌。肝臟的發育包括細胞的增殖、分化及特定空間結構的形成等過程[4]。miRNAs參與幾種組織的發育和分化，miR-30a/30c參與膽管發育，miR-122、miR-127、miR-148a和miR-33等均參與肝發育和分化[5]。但是，miR-122較為特殊，它是一種肝臟組織特異性表達且表達豐度較高的miRNA，其在成年小鼠和人類中分別占總肝臟miRNA的70%和52%[6]。miR-122具有維持健康肝臟中的肝細胞分化、膽固醇和脂肪酸合成及代謝的穩態的作用[6]。

肝基因表達受肝臟富集轉錄因子（LETFs）網絡的調控，其中包含肝細胞核因子（HNF）1α、FOXA2、HNF4β、HNF6、FOXA1和HNF4α肝受體同系物（圖1）。HNF6能夠直接刺激miR-122基因表達，miR-122也能直接或間接刺激HNF6表達[7]。HNF6和miR-122都可刺激其他LETFs的表達，而HNF6和其他LETFs共同協調肝細胞特異性基因的表達，HNF6能夠參與肝芽的形成，其與miR-122之間的正反饋環路驅動肝細胞分化，miR-122對肝細胞分化的影響取決于HNF6，隨著轉錄因子濃度的逐漸升高，該網絡的穩定性和復雜性在肝細胞成熟期間增加[7]。HNF6和miR-122之間的正反饋環路能驅動肝細胞特異性基因適當的表達，所以，監測或控制miR-122的表達水平可能有助于體外進行干細胞向肝細胞的程序性分化以用于肝疾病的再生治療。在成人肝細胞中，維持該反饋回路的效率可能有助于防止去分化和惡性轉化。此外，miR-122也能與FOXA1和HNF4α形成正反饋回路，HNF4α能夠介導卵原細胞的增殖以及向肝細胞分化，通過此回路適當地調節肝細胞特異性基因表達從而調節肝細胞成熟[8]。與此同時，在小鼠胚胎生長過程中，miR-122在小鼠胚胎肝臟中的表達逐漸上調，通過抑制其下游靶基因調節肝細胞的增殖和分化，從而保障肝臟發育順利進行[5]。細胞增殖、分化、上皮-間質轉換（EMT）和間質-上皮轉換（MET）在胚胎發育過程中起著關鍵作用，miR-122的過表達能夠有效調節肝臟細胞增殖和分化之間的平衡以及EMT和MET之間的平衡，miR-122/FoxA1/HNF4α陽性反饋環路有效參與了這些平衡的調節[9]。所以，miR-122不僅是調節肝臟生長發育的關鍵因子，還是維持肝臟增殖與分化平衡狀態的關鍵支點。

2 miRNAs與HCC發生發展、診斷及預后

乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV）慢性感染是HCC發生的主要危險因素。目前發現，miR-155、miR-21、miR-146a、miR-224均參與肝炎的發生，且影響著HCC發展的關鍵過程[10-13]。它們不僅是HBV或HCV病毒復制的調節劑，也是連接肝炎和HCC的關鍵紐帶。同時，還有不少miRNAs參與肝炎向HCC轉化這一復雜的病理變化過程，詳細了解HCC相關miRNAs的發病機制不僅有助于防止HCC的發生，還有助于HCC相關分子靶向藥物及通路抑制劑的研發，為HCC的預防與治療提供新思路。

HCC屬于預后最差的實體瘤之一，其早期診斷與患者的良好預后息息相關。近些年，一些治療研究中心在HCC早期診斷方面取得一定的進展，一定程度上有助于改善HCC患者的預后。miR-9在肝癌的形成、發展和遠端轉移中起重要作用，可作為預后的有價值的腫瘤標志物[14]。人們最初認為，miR-124是調節神經發育的腦特異性miRNA，能夠抑制多形性成膠質細胞瘤細胞的增殖并誘導腦腫瘤干細胞的分化[15]。近期，有學者研究了miR-124在HCC中的作用，并且已經證實了miR-124能夠通過許多靶點發揮抑制腫瘤的作用[16]。此外，最新報道提及，miR-124還參與包含其他miRNA和轉錄因子的炎癥反饋環路，其能夠在HCC中擴增致瘤信號（圖2）[17-18]。首先，HNF4α通過包括HNF4α、miR-124、白細胞介素（IL）-6、信號轉導與轉錄激活因子3（STAT3）、miR-24和miR-629的網絡瞬時抑制起初的惡性轉化，由HNF4α、miR-124、miR-7、NF-κB（p65）和miR-21組成的通路調節HCC發生和發展，它們可能有助于預測HCC患者的預后。

甲胎蛋白（α-fetoprotein，αFP或AFP）是目前臨床診斷HCC最常用的診斷指標。近期有研究表明，使用miR-122、miR-885-5p和miR-29b表達譜與AFP聯合在正常人群中早期檢測HCC，其診斷準確性遠遠高于AFP單獨檢測，同時使用miR-122、miR-885-5p、miR-221和miR-22表達譜與AFP聯合對肝硬化的HCC患者進行早期診斷，診斷精確性和準確性極高[19]。這有助于肝硬化患者向HCC早期轉變的發現與治療，在一定程度上能夠提高HCC患者的生存率。此外，Okajima等[20]觀察到miR-224在HCC組織和血漿中高度表達，但手術后水平明顯下降，這表明miR-224手術前后發生明顯的動態變化。所以，通過監測miR-224表達的動態情況來判斷HCC的預后情況存在一定可能。

總之，這些miRNAs及miRNA表達譜有助于HCC的早期診斷及預后，且miRNA表達譜比單個miRNA對HCC的診斷更精確。盡管研究HCC生物標志物的研究數不勝數，但大多數研究仍處于早期階段，后續還需更多驗證數據支持。未來很可能將這些生物標志物中的一些單獨使用或與其他現有診斷因子（如AFP）組合使用，以提高診斷醫療實踐的準確性。

3 miRNAs與HCC的治療

目前，HCC的治療方法包括肝切除術、移植、經皮消融、化療栓塞和全身治療。miRNAs在HCC中可作為腫瘤抑制基因或者癌基因。因此，這些miRNAs的靶點可能為HCC的新型療法的研究提供思路。目前，miRNA的治療應用主要包括以下兩種：miRNA抑制療法及miRNA替代療法。miRNA抑制療法的目的是使用miRNA拮抗劑抑制致癌的miRNA，通常涉及一些化學變化以促進結合，降低核酸酶抗性和促進細胞攝入。有研究表明，miR-146a、miR-182、miR-184和miR-190b可以作為HCC的治療靶點[21]。miRNA替代療法的目的是恢復腫瘤抑制的miRNA水平。miR-26a/b恢復能夠增加HCC細胞系化學敏感性，這有利于HCC的靶向分子治療[22]。miR-34a是用于臨床的第一種miRNA模擬物，它能夠誘導索拉非尼在治療HCC中的抗腫瘤效應的敏感性[23]。miRNA相關療法對于治療HCC有一定的應用前景。然而，眾所周知，一種miRNA可調節多種靶基因，并且，人為地上調或下調miRNA的水平，可能會導致一些不期望出現的脫靶效應。因此，miRNA用于HCC治療仍然有待于進一步臨床試驗來驗證。

放射技術的快速發展已導致放射治療成為HCC的主要治療方式。然而，一些HCC患者對常規放射治療存在先天性或獲得性的抗性，這明顯影響治療效果以及患者的預后。因此，腫瘤學家和放射科醫生對尋找改善放射治療效果的方法頗有興趣。最近的研究結果表明，miRNA能夠影響放射敏感性[24]。一些miRNA可以作為預測放射治療的細胞敏感性的生物標志物，而其他miRNA能夠增強或降低體外和體內的放射敏感性。例如，miR-381能夠促進食管鱗狀細胞癌（ESCC）的放射敏感性，且它的表達起到了至關重要的作用[25]。此外，miR-25在放射抗性非小細胞肺癌（NSCLC）患者中過表達，在NSCLC細胞中，miR-25通過直接調節BTG2影響放射敏感性。miR-145過表達促進宮頸癌的放射敏感性，并且是宮頸癌放射敏化治療的潛在的新生物標志物[26]。因此，miRNA在癌癥的放射敏感性中起關鍵作用。然而，目前還沒有miRNA和HCC放射敏感性之間關系的相關報道。

外泌體miRNAs也能夠介導HCC進展和轉移，如參與細胞增殖、轉移、免疫逃逸與腫瘤微環境的相互作用等[27]。由于AFP等常見指標的準確性無法滿足HCC早期診斷的要求，所以，大多數HCC患者在晚期才被診斷出來。因此，迫切需要發現能夠早期診斷HCC的高靈敏度、高特異性的新型非侵入性生物標志物，特別是對于高風險患者頗有意義。外泌體中miRNA受脂質雙分子層的保護可防止RNase導致的活性降解，因此miRNA在血清外泌體中更穩定。因此，應用外泌體miRNA作為診斷HCC的潛在生物標志物更有意義。外泌體miRNA含量可用于肝臟疾病的鑒別診斷。研究發現，HCC患者血清中含有miR-18a、miR-221、miR-222和miR-224的外泌體的數量顯著高于肝炎和肝硬化患者，而miR-101、miR-106b、miR-122和miR-195在HCC中顯著降低[28]。血清外泌體miRNA作為非侵入性生物標志物，用于診斷和評估HCC預后的作用一直在研究人員討論的議題中。

4 展望

miRNA廣泛用于癌癥的許多領域，特別是在HCC中，包括早期診斷、預后、預測、隨訪監測和靶向治療。如上所述，已經發現許多miRNA與炎癥相關的HCC相關。選擇性地調節這些miRNA可能會減弱癌細胞的侵襲性或防止其向遠端器官轉移；miRNA失調與惡性轉化和腫瘤發展相關，許多miRNA在HCC中失調，并且這些miRNA的表達水平也受HCC進展的影響。因此，可以使用幾種miRNA預測HCC的結果并根據腫瘤淋巴結轉移（TNM）分期、腫瘤浸潤和轉移監測腫瘤進展。然而，由于種種挑戰，miRNA的研究還不能用于臨床。因此，需要更精心設計的研究以關注他們未來的應用價值。另外，在不久的將來，HCC中最具臨床意義的候選生物標志物需要通過HCC中表達的miRNA的薈萃分析來鑒定，且有必要進行更大規模的隨機前瞻性臨床試驗，以評估miRNAs在HCC中的潛在作用，擴展我們的抗癌武器，從而拯救HCC患者的生命。

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（收稿日期：2018-07-04 本文編輯：羅喬荔）