miRNAs在肝细胞癌中的功能及应用前景

陈彩霞 苏秀兰

[摘要] 肝细胞癌（HCC）是最常见的原发性肝脏恶性肿瘤，是全世界癌症死亡的主要原因之一，其显著特征是预后不良。因此，越来越多的研究集中于为HCC诊断和预后寻找新的分子标志物。microRNAs（miRNAs）是小的非编码RNA。表达失调的miRNAs其本身充当癌基因或肿瘤抑制基因，参与癌症的发生发展。新近研究发现，miRNAs的异常表达参与了HCC的许多生物过程，本文主要总结近年关于miRNAs在HCC肿瘤发生发展中作用的研究，为miRNAs用于HCC诊断、预后或作为治疗靶点提供理论依据。

[关键词] microRNAs；肝细胞癌；诊断；治疗

[中图分类号] R73 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）12（a）-0037-05

一直以来，癌症危害着人类健康，人类也在不断地打“抗癌战”。在过去的三十年中，研究人员不断开发靶向性强、毒副作用低的抗癌药物，但是，与此同时，癌细胞也在不断进化，不仅以各种途径得以存活而且对目前的治疗产生抗性。相关研究已经发现，小分子能够通过影响癌细胞存活和增殖的信号转导途径，从而影响癌细胞存活[1]。其中，microRNA（miRNA）可以抑制或增强癌基因或肿瘤抑制基因的表达，从而影响参与癌症发展和进展的关键调控蛋白转录和翻译。miRNAs属于一个庞大的非编码RNA家族，一般由19～24个碱基的核苷酸序列组成，通常通过靶向特定的mRNA来控制基因表达。一个特定的mRNA可能被不同的miRNAs靶向，而一个miRNA可能有几个mRNA靶点。miRNAs与人类癌细胞增殖、细胞代谢、基因不稳定性、肿瘤侵袭、转移、血管生成、凋亡及免疫应答有关，已被用于多种恶性肿瘤的的临床治疗中，如肺癌、乳腺癌、血液恶性肿瘤、前列腺癌等，因此，miRNA可以用作癌症的诊断、预后和预测性生物标志物[2]。

肝细胞癌（HCC）是最常见的原发性肝脏恶性肿瘤，是一种弥漫性的恶性肿瘤，是全球癌症相关死亡的第五大原因[3]。一般来说，HCC的特点是预后不良，主要是由于HCC早期诊断难度较大且治疗选择有限。虽然手术和化疗联合治疗能够在一定程度上提高HCC患者的生存率，但是，肿瘤的侵袭和转移是治疗HCC的主要挑战，尤其是恶性转移的HCC仍具有不良预后。因此，寻找新的早期诊断方式及治疗途径，改善HCC患者现有的临床治疗效果迫在眉睫。miRNA在HCC的诊断和治疗中的作用已经被广泛研究。我们将讨论关于miRNA在调节HCC生物学中作用的最新发现，并讨论其在肝脏发育，HCC诊断、预后和治疗方面的潜在作用。

1 miRNAs与肝脏发育

肝脏是哺乳动物中最大的腺体，具有多种内分泌和外分泌功能，包括碳水化合物、脂质和氨基酸代谢，尿素合成，药物和毒性内源性化合物的解毒，胆汁产生和血浆蛋白质分泌。肝脏的发育包括细胞的增殖、分化及特定空间结构的形成等过程[4]。miRNAs参与几种组织的发育和分化，miR-30a/30c参与胆管发育，miR-122、miR-127、miR-148a和miR-33等均参与肝发育和分化[5]。但是，miR-122较为特殊，它是一种肝脏组织特异性表达且表达丰度较高的miRNA，其在成年小鼠和人类中分别占总肝脏miRNA的70%和52%[6]。miR-122具有维持健康肝脏中的肝细胞分化、胆固醇和脂肪酸合成及代谢的稳态的作用[6]。

肝基因表达受肝脏富集转录因子（LETFs）网络的调控，其中包含肝细胞核因子（HNF）1α、FOXA2、HNF4β、HNF6、FOXA1和HNF4α肝受体同系物（图1）。HNF6能够直接刺激miR-122基因表达，miR-122也能直接或间接刺激HNF6表达[7]。HNF6和miR-122都可刺激其他LETFs的表达，而HNF6和其他LETFs共同协调肝细胞特异性基因的表达，HNF6能够参与肝芽的形成，其与miR-122之间的正反馈环路驱动肝细胞分化，miR-122对肝细胞分化的影响取决于HNF6，随着转录因子浓度的逐渐升高，该网络的稳定性和复杂性在肝细胞成熟期间增加[7]。HNF6和miR-122之间的正反馈环路能驱动肝细胞特异性基因适当的表达，所以，监测或控制miR-122的表达水平可能有助于体外进行干细胞向肝细胞的程序性分化以用于肝疾病的再生治療。在成人肝细胞中，维持该反馈回路的效率可能有助于防止去分化和恶性转化。此外，miR-122也能与FOXA1和HNF4α形成正反馈回路，HNF4α能够介导卵原细胞的增殖以及向肝细胞分化，通过此回路适当地调节肝细胞特异性基因表达从而调节肝细胞成熟[8]。与此同时，在小鼠胚胎生长过程中，miR-122在小鼠胚胎肝脏中的表达逐渐上调，通过抑制其下游靶基因调节肝细胞的增殖和分化，从而保障肝脏发育顺利进行[5]。细胞增殖、分化、上皮-间质转换（EMT）和间质-上皮转换（MET）在胚胎发育过程中起着关键作用，miR-122的过表达能够有效调节肝脏细胞增殖和分化之间的平衡以及EMT和MET之间的平衡，miR-122/FoxA1/HNF4α阳性反馈环路有效参与了这些平衡的调节[9]。所以，miR-122不仅是调节肝脏生长发育的关键因子，还是维持肝脏增殖与分化平衡状态的关键支点。

2 miRNAs与HCC发生发展、诊断及预后

乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV）慢性感染是HCC发生的主要危险因素。目前发现，miR-155、miR-21、miR-146a、miR-224均参与肝炎的发生，且影响着HCC发展的关键过程[10-13]。它们不仅是HBV或HCV病毒复制的调节剂，也是连接肝炎和HCC的关键纽带。同时，还有不少miRNAs参与肝炎向HCC转化这一复杂的病理变化过程，详细了解HCC相关miRNAs的发病机制不仅有助于防止HCC的发生，还有助于HCC相关分子靶向药物及通路抑制剂的研发，为HCC的预防与治疗提供新思路。

HCC属于预后最差的实体瘤之一，其早期诊断与患者的良好预后息息相关。近些年，一些治疗研究中心在HCC早期诊断方面取得一定的进展，一定程度上有助于改善HCC患者的预后。miR-9在肝癌的形成、发展和远端转移中起重要作用，可作为预后的有价值的肿瘤标志物[14]。人们最初认为，miR-124是调节神经发育的脑特异性miRNA，能够抑制多形性成胶质细胞瘤细胞的增殖并诱导脑肿瘤干细胞的分化[15]。近期，有学者研究了miR-124在HCC中的作用，并且已经证实了miR-124能夠通过许多靶点发挥抑制肿瘤的作用[16]。此外，最新报道提及，miR-124还参与包含其他miRNA和转录因子的炎症反馈环路，其能够在HCC中扩增致瘤信号（图2）[17-18]。首先，HNF4α通过包括HNF4α、miR-124、白细胞介素（IL）-6、信号转导与转录激活因子3（STAT3）、miR-24和miR-629的网络瞬时抑制起初的恶性转化，由HNF4α、miR-124、miR-7、NF-κB（p65）和miR-21组成的通路调节HCC发生和发展，它们可能有助于预测HCC患者的预后。

甲胎蛋白（α-fetoprotein，αFP或AFP）是目前临床诊断HCC最常用的诊断指标。近期有研究表明，使用miR-122、miR-885-5p和miR-29b表达谱与AFP联合在正常人群中早期检测HCC，其诊断准确性远远高于AFP单独检测，同时使用miR-122、miR-885-5p、miR-221和miR-22表达谱与AFP联合对肝硬化的HCC患者进行早期诊断，诊断精确性和准确性极高[19]。这有助于肝硬化患者向HCC早期转变的发现与治疗，在一定程度上能够提高HCC患者的生存率。此外，Okajima等[20]观察到miR-224在HCC组织和血浆中高度表达，但手术后水平明显下降，这表明miR-224手术前后发生明显的动态变化。所以，通过监测miR-224表达的动态情况来判断HCC的预后情况存在一定可能。

总之，这些miRNAs及miRNA表达谱有助于HCC的早期诊断及预后，且miRNA表达谱比单个miRNA对HCC的诊断更精确。尽管研究HCC生物标志物的研究数不胜数，但大多数研究仍处于早期阶段，后续还需更多验证数据支持。未来很可能将这些生物标志物中的一些单独使用或与其他现有诊断因子（如AFP）组合使用，以提高诊断医疗实践的准确性。

3 miRNAs与HCC的治疗

目前，HCC的治疗方法包括肝切除术、移植、经皮消融、化疗栓塞和全身治疗。miRNAs在HCC中可作为肿瘤抑制基因或者癌基因。因此，这些miRNAs的靶点可能为HCC的新型疗法的研究提供思路。目前，miRNA的治疗应用主要包括以下两种：miRNA抑制疗法及miRNA替代疗法。miRNA抑制疗法的目的是使用miRNA拮抗剂抑制致癌的miRNA，通常涉及一些化学变化以促进结合，降低核酸酶抗性和促进细胞摄入。有研究表明，miR-146a、miR-182、miR-184和miR-190b可以作为HCC的治疗靶点[21]。miRNA替代疗法的目的是恢复肿瘤抑制的miRNA水平。miR-26a/b恢复能够增加HCC细胞系化学敏感性，这有利于HCC的靶向分子治疗[22]。miR-34a是用于临床的第一种miRNA模拟物，它能够诱导索拉非尼在治疗HCC中的抗肿瘤效应的敏感性[23]。miRNA相关疗法对于治疗HCC有一定的应用前景。然而，众所周知，一种miRNA可调节多种靶基因，并且，人为地上调或下调miRNA的水平，可能会导致一些不期望出现的脱靶效应。因此，miRNA用于HCC治疗仍然有待于进一步临床试验来验证。

放射技术的快速发展已导致放射治疗成为HCC的主要治疗方式。然而，一些HCC患者对常规放射治疗存在先天性或获得性的抗性，这明显影响治疗效果以及患者的预后。因此，肿瘤学家和放射科医生对寻找改善放射治疗效果的方法颇有兴趣。最近的研究结果表明，miRNA能够影响放射敏感性[24]。一些miRNA可以作为预测放射治疗的细胞敏感性的生物标志物，而其他miRNA能够增强或降低体外和体内的放射敏感性。例如，miR-381能够促进食管鳞状细胞癌（ESCC）的放射敏感性，且它的表达起到了至关重要的作用[25]。此外，miR-25在放射抗性非小细胞肺癌（NSCLC）患者中过表达，在NSCLC细胞中，miR-25通过直接调节BTG2影响放射敏感性。miR-145过表达促进宫颈癌的放射敏感性，并且是宫颈癌放射敏化治疗的潜在的新生物标志物[26]。因此，miRNA在癌症的放射敏感性中起关键作用。然而，目前还没有miRNA和HCC放射敏感性之间关系的相关报道。

外泌体miRNAs也能够介导HCC进展和转移，如参与细胞增殖、转移、免疫逃逸与肿瘤微环境的相互作用等[27]。由于AFP等常见指标的准确性无法满足HCC早期诊断的要求，所以，大多数HCC患者在晚期才被诊断出来。因此，迫切需要发现能够早期诊断HCC的高灵敏度、高特异性的新型非侵入性生物标志物，特别是对于高风险患者颇有意义。外泌体中miRNA受脂质双分子层的保护可防止RNase导致的活性降解，因此miRNA在血清外泌体中更稳定。因此，应用外泌体miRNA作为诊断HCC的潜在生物标志物更有意义。外泌体miRNA含量可用于肝脏疾病的鉴别诊断。研究发现，HCC患者血清中含有miR-18a、miR-221、miR-222和miR-224的外泌体的数量显著高于肝炎和肝硬化患者，而miR-101、miR-106b、miR-122和miR-195在HCC中显著降低[28]。血清外泌体miRNA作为非侵入性生物标志物，用于诊断和评估HCC预后的作用一直在研究人员讨论的议题中。

4 展望

miRNA广泛用于癌症的许多领域，特别是在HCC中，包括早期诊断、预后、预测、随访监测和靶向治疗。如上所述，已经发现许多miRNA与炎症相关的HCC相关。选择性地调节这些miRNA可能会减弱癌细胞的侵袭性或防止其向远端器官转移；miRNA失调与恶性转化和肿瘤发展相关，许多miRNA在HCC中失调，并且这些miRNA的表达水平也受HCC进展的影响。因此，可以使用几种miRNA预测HCC的结果并根据肿瘤淋巴结转移（TNM）分期、肿瘤浸润和转移监测肿瘤进展。然而，由于种种挑战，miRNA的研究还不能用于临床。因此，需要更精心设计的研究以关注他们未来的应用价值。另外，在不久的将来，HCC中最具临床意义的候选生物标志物需要通过HCC中表达的miRNA的荟萃分析来鉴定，且有必要进行更大规模的随机前瞻性临床试验，以评估miRNAs在HCC中的潜在作用，扩展我们的抗癌武器，从而拯救HCC患者的生命。

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（收稿日期：2018-07-04 本文編辑：罗乔荔）