胞外囊泡携带的非编码RNA在肝癌发生、发展中的作用

陈 鹏 综述 李 涛 审校

（上海交通大学医学院附属瑞金医院外科，上海 200025）

肝细胞肝癌简称肝癌，是全球范围常见的恶性肿瘤，死亡率较高。我国恶性肿瘤死亡率中肝癌列第三位。虽然近年来手术切除、化疗及靶向治疗等提高肝癌的治疗效果，但5年总生存率并无明显改善，对于进展期肝癌病人更是收效甚微。探索肝癌的发生、发展机制，寻找新型肿瘤标志物，有助于早期诊断、早期治疗，提高病人生存率。

胞外囊泡及其携带的非编码RNA

胞外囊泡（extracellular vesicle，EV）是从细胞膜上脱落或由细胞分泌双层膜结构的囊泡状小体，主要包括外泌体、微囊泡和凋亡小体组成[1-2]。外泌体直径30～100 nm，由细胞内的多泡小体与细胞膜融合后，以外分泌形式释放到细胞外。其过程为质膜内芽形成早期内体，进一步发育可形成胞内囊泡。大量胞内囊泡融合形成多泡小体[3]。微囊泡是细胞激活或损伤后以出芽方式从细胞膜脱落的小囊泡，直径在100～1 000 nm。凋亡小体则更大，直径＞1 000 nm，伴随细胞凋亡而产生。本质上，EV可看作溶酶体的流动、囊泡内容物的降解而产生。这些EV带有表面分子标志，可靶向受体细胞。一旦与受体细胞接触，EV可通过受体-配体结合激活信号通路或内吞、吞噬或膜融合的方式输送内部成分，影响受体细胞的生理状态[2]。

EV广泛存在于细胞培养上清液以及各种体液中，携带细胞来源相关的多种蛋白质、DNA、RNA等[2，4]。 EV 可通过所携带的RNA等成分在细胞间传递生物信息并调节受体细胞的功能[4-7]。已有研究证实肝癌来源的EV有助于肝癌细胞的扩散、肝内转移以及多灶性生长[8]。EV通过传递内含的活性RNA[包括非编码 RNA（non-coding RNA，ncRNA）]和蛋白质，使肝癌细胞微环境受到影响，增强细胞增殖与上皮细胞-间充质转化，增加肿瘤的血管生成，且具有逃避免疫监视的能力[9-10]，促进肝癌进展及转移[11]。ncRNA指RNA不具有编码RNA的功能，但通过多种途径参与基因的转录与转录后的修饰过程，从而影响细胞的生物学行为[12]。这些RNA成分包括信使 RNA （messenger RNA，mRNA）、 微小 RNA（microRNA，miRNA）、长链非编码 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）、PIWI相互作用 RNA （piwi-interacting RNA）、小核仁 RNA（small nu-cleolar RNA，snoRNA）、 小核 RNA （small nuclear RNA，snRNA）等[4]。不同的ncRNA发挥不同的作用。如snoRNA是介导RNA化学修饰的关键，参与转运RNA（transfer RNA，tRNA）与mRNA的修饰，而后者是蛋白质合成必不可少的部分[12]。

本文综述EV中的miRNA和lncRNA在肝癌发生、发展中的重要作用。

EV携带的miRNA促进肝癌发生、发展

miRNA是包含20～22个核苷酸的ncRNA，不具有编码蛋白质的功能，但可通过RNA沉默和转录后的调控来影响基因表达，从而在分子水平通过多种机制影响肿瘤的发生和发展[13]。

已有学者证实miRNA的异常表达与肝癌增殖、转移、化疗药物耐药等肿瘤特有的生物学行为密切相关。Zhang等[13]发现miR-196b-5p在肝癌的高水平表达促进肿瘤的发生和发展，具体体现在增大肿瘤体积、促进肿瘤的血管和神经侵袭等方面。Xu等[14]发现肝癌组织的miR-885-5p表达下调，而此ncRNA直接作用于己糖激酶2(HK2)的3'-未翻译区。MiR-885-5p/HK2轴与需氧糖酵解密切相关，从而抑制Warburg效应，促进肿瘤细胞的增殖。Xu等[15]发现肝细胞来源的miR-122水平下调，通过靶向调控IGF-1R作用于RAS/RAF/ERK信号通路，导致肝癌细胞对索拉非尼耐药。Hu等[16]发现miR-26b直接抑制人含锌带状蛋白-1(zinc ribbon domain containing protein 1，ZNRD-1)转录活性，后者促进 Wnt/β-catenin 信号通路激活而促进肿瘤增殖。因此，miR-26b可能作为一种潜在的肿瘤治疗靶点来指导相关药物研究，改善病人预后。Gao等[17]发现肝癌组织中异常升高的miR-26a通过靶向抑制人肝癌的Mcl1，诱导p53介导的线粒体凋亡。此研究具有重大意义，可能为IFN-α1b和5-FU在肝癌病人的联合应用提供指导。

此外，肝癌细胞通过分泌EV来参与细胞活动调控或改变肿瘤生长的微环境，为肿瘤的发生和发展提供便利。Lin等[18]发现肝癌细胞分泌的EV内miR-210水平上调，可诱导内皮细胞分化，增加局部血管密度，从而促进肝癌细胞增殖。Shi等[19]发现肝癌病人体内EV来源的 miR-638水平下调，有望成为肿瘤标志物，预示预后较差。Ke等[20]发现一条新的miR-148b-CSF1-巨噬细胞信号通路。其中EV来源的miR-148b通过抑制肿瘤中CSF1产生和释放，抑制巨噬细胞向肿瘤组织浸润。通过改变肿瘤细胞所处的微环境免疫状态来促进肝癌发生、发展。Zhou等[21]发现肝癌来源的EV携带miR-21，可靶向作用于PTEN，激活PDK1/AKT信号通路。肝细胞星形细胞转化为癌相关成纤维细胞而促进肿瘤进展，可作为潜在的药物靶点。Liu等[22]发现，肝癌来源的EV内异常表达的miR-25-5p促进肿瘤细胞自播散，可下调LRRC7蛋白的表达来增强肿瘤细胞的跨内皮运动能力，这解释了肝癌的高度侵袭性。

EV携带的lncRNA促进肝癌发生、发展

lncRNA是一类＞200个核苷酸、无长阅读框架、通常有mRNA结构特征的RNA。lncRNA在基因组中普遍存在转录现象，其表达水平也受转录及转录后调控机制的严密调节。lncRNA不编码蛋白质，但参与调节多种重要的细胞生物学行为，如基因表达、招募染色质修饰物、调节X染色体失活、基因组印记、蛋白质折叠和蛋白质活性等。相对于mRNA与miRNA，对lncRNA在疾病发展中作用的了解还很有限[23]。

研究表明lncRNA在肝癌组织中异常表达，在其发生、发展中起至关重要的作用。如HULC是最早证实在肝癌中表达显著上调的lncRNA[24]。HULC在产生HBx的细胞中表达上调，且上调的HULC抑制p18的活性，进而促进肝癌细胞增殖[25]。H19在HBV相关性肝癌中高表达，并通过IGF-2发挥促进肿瘤生长的作用[26-27]。lncRNA-ATB是TGF-β信号通路的介导物，在肝癌组织中高表达，可通过IL-11以及STAT3信号通路促进肿瘤侵袭转移[28]。HOTAIR是一种研究较广泛的lncRNA，在多种肿瘤组织中表达异常。其在肝癌组织及肝癌细胞系中明显过表达[29]。HOTAIR还与肝癌肝移植术后复发密切相关，可用来预测复发[30]。LncRNA-HEIH在HBV相关性肝癌的表达与肿瘤复发密切相关[31]。lncRNA-HEIH在HCV所致肝癌病人血浆和EV中的表达升高[32]，是预测生存的独立因素。该lncRNA与EZH2的增强子相互作用，抑制重要的细胞周期蛋白依赖蛋白激酶抑制剂EZh2目标基因p15、p16和p57的活性[31]。lncRNA-FAL1在肝癌组织上调，加速肿瘤细胞增殖与转移[33]。其还可作为分子海绵结合miR-1236，即lncRNA与对应mRNA竞争结合microRNA反应元件，抑制miRNA表达[34]。后者主要通过抑制 HDAC3与 SENP1的表达，调节缺氧导致的上皮细胞-间充质转化和细胞增殖[35]。其与门静脉癌栓、淋巴结转移、TNM分级、总体生存率等有明显的相关性[36]，可作为肝癌新型标志物。Lin等[37]发现在肝癌组织和癌旁组织中，lncRNA-UBE2CP3表达有差异，在肝癌中表达升高。进一步研究表明，其通过ERK1/2/HIF-1α/VEGFA通路促进VEGFA表达而增强肿瘤的血管侵袭性。此外，lncRNA OGFRP1通过下调AKT/mTOR信号通路抑制肝癌[38]。lncRNA PTTG3P则激活 PTTG1与PI3K/AKT信号通路调控肿瘤生长[39]。lncRNA-00364通过调整p-STAT3-AS1抑制肝癌[40]。Li等[41-42]对肝癌组织 lncRNA ZEB1-AS1与 lncRNA ZFAS1的表达进行研究，发现两者在肝癌细胞系及肝癌组织中表达均明显上调，通过不同分子机制参与肝癌侵袭转移，与预后密切相关，可作为预测肝癌预后的可靠指标。上述研究均表明，多种lncRNA参与肝癌的发生、发展，有望成为预测肝癌预后的生物学标志物。

表1 ncRNA在肝癌发生、发展中的作用

最近的研究证实肝癌来源的EV富含lncRNA，且影响肿瘤细胞的生物学行为。Kogure等[43]在肝癌来源的EV中鉴定出超保守的lncRNA-TUC339。其促进肝癌细胞的增殖，证实肿瘤细胞可通过EV介导lncRNA转移，进而调节肿瘤细胞的局部微环境并对其他细胞产生影响。Takahashi等[44]研究表明肝癌来源EV的lncRNA-linc-VLDLR有助于影响细胞内应激反应水平，与肝癌细胞化疗耐药相关。其还报道，同样源于肝癌EV的linc-RoR参与肝癌缺氧机制的信号调节[4]。这些lncRNA富集于EV中，可避免被机体降解，在细胞间传递lncRNA，发挥生理功能。Yang等[45]发现lncRNA CACNA1GAS1有望成为新的癌基因，其表达产物竞争性地与miR-2392结合，提升肝癌的转化。Yin等[46]发现EV来源的lncRNA MAGI2-AS3作为miR-374b-5p的互补双链，竞争性抑制miR-374b-5p的表达水平，阻断肝癌转化。Li等[47]发现肝癌细胞来源的lncRNA-SNHG5可作为内源性RNA竞争性结合miR-26a-5p，调节下游目标GSK3β的表达，并激活Wnt/βcatenin通路，诱导上皮细胞-间充质转化等机制促进肿瘤生长和转移。

综上所述，诸多miRNA与lncRNA参与肝癌发生、发展（见表1）。但对EV来源的miRNA与lncRNA在肝癌发生、发展中的作用尚未完全明确。借助目前二代测序等最新的检测手段，可检测EV来源miRNA与lncRNA的微量表达，深入研究其在细胞间信息传递等的作用。这将有助于发现肝癌的早期诊断、治疗效果及预后判断的新型血清标志物，为阐明肝癌发生、发展及转移机制提供新思路，寻找肝癌治疗的新靶点。