MicroRNA在肝癌基因治疗中的研究进展

张新杰，饶智国

MicroRNA在肝癌基因治疗中的研究进展

张新杰，饶智国

肝肿瘤；MicroRNA；基因疗法；文献综述

原发性肝癌是指发生在肝细胞或肝内胆管细胞的癌肿，其中肝细胞癌约占原发性肝癌的90%[1]。在全球范围内，肝细胞癌居恶性肿瘤死亡的第2位，仅次于肺癌[2-3]。我国为肝癌大国，每年新发肝癌人数占全球50%以上[4]。虽然目前肝癌的治疗方式很多，如外科手术(肝切除、肝移植)、肝动脉介入治疗、局部消融治疗、精准放疗、全身治疗(分子靶向治疗、化疗、生物治疗、中医药和抗病毒治疗等)以及对症支持治疗，但是由于其自身的局限性，难以获得令人满意的临床效果[5]。近些年来，有研究发现通过调控体内特定MicroRNA的表达，能抑制肿瘤细胞增殖、转移及复发，这或许能成为一个新兴的肿瘤治疗方向，为攻克肝癌难题带来了新的曙光。现本文对MicroRNA在肝癌基因治疗中的研究现状进行综述。

1 MicroRNA结构与功能

MicroRNAs是广泛存在于真核生物细胞中的一类内源性具有调控功能的非编码RNA，长20～25个核苷酸。Lee和Ambros[6]首次在秀丽隐杆线虫中发现MicroRNA。到目前为止，越来越多的MicroRNA被发现，同时MicroRNA的功能和作用机制逐渐被揭示出来。MicroRNA具有物种间高度保守性、表达时序性以及组织特异性，在调节细胞生长和发育过程中起多种作用[7]。成熟的MicroRNAs首先组装RNA诱导的沉默复合体，然后通过碱基互补配识别靶mRNA，从而调节靶mRNA的表达，参与各种细胞的生理病理过程[8]。

2 MicroRNA与肝癌发生发展

癌变是一个多基因参与、多步骤发展的极其复杂的过程，主要分子机制包括原癌基因激活、过度表达以及抑癌基因突变、丢失。目前越来越多的证据显示异常表达的MicroRNA与肿瘤发生发展有着密切关系，并且不同肿瘤具有不同MicroRNAs表达特征谱。Yan等[9]通过大规模平行测序技术，系统揭示了肿瘤细胞内各种MicroRNA表达，发现差异性表达及其变化趋势。Thurnherr等[10]做了更深入的研究，测定肝癌组织MicroRNA的特异性表达，同时对其靶基因进行了进一步探索。MicroRNA在肿瘤转移及复发中起关键作用，作用机制可能与细胞周期、DNA损伤与修复及细胞凋亡相关。

在肝癌细胞中，一些MicroRNA的表达水平是上调的，研究表明这些MicroRNA在肝癌表达中可能起到类似癌基因的作用[11]。在众多肿瘤细胞中，MicroRNA-21高表达，研究表明MicroRNA-21可以促进肿瘤增殖、转移[12-14]。Bao等[15]研究发现MicroRNA-21可能通过Akt/ERK通路激活和上皮间质转化抑制肝癌细胞增殖。Wong等[16]研究证实MicroRNA-222过表达可能与肝癌患者无病生存期缩短相关，进一步研究表明MicroRNA-222过表达机制可能与AKT信号的激活有关，而AKT信号的激活可促进肝癌细胞的转移。张彦兵等[17]发现MicroRNA-135b在侵袭性较高的肝细胞中相对表达量较高，通过构建MicroRNA-135b干扰载体证实MicroRNA-135b的过表达能促进肝细胞的侵袭及转移，反之，其受到明显抑制。

与此同时，还有一部分MicroRNA的表达是下调的，有研究证实这些MicroRNA可能发挥着类似抑癌基因的作用[11]。另有研究发现MicroRNA-122在肝细胞癌中显著降低，可能通过Cyclin G1等靶基因抑制肝癌的发生[18]。Simerzin等[19]研究发现，MicroRNA-122与鼠双微体2同源物(mouse double minute 2 homolog， MDM2)呈显著负相关，通过阻断MicroRNA-122,使MicroRNA-122含量增高，抑制MDM2表达，从而使p53蛋白水平升高，进而发挥抑制肝癌作用。

3 MicroRNA与肝癌治疗

目前，肝癌严重威胁着广大人民群众身体健康，虽然治疗上强调综合治疗原则，但早期可采取手术切除或肝移植，中晚期尽量采取动脉栓塞、局部射频消融、放疗、化疗及生物靶向治疗等措施。尽管现拥有众多治疗方法，但当临床确诊肝癌时，患者常已达晚期，已丧失最佳手术时机，各种非手术治疗手段虽有一定疗效，但是总体效果仍不能令人满意。有研究表明MicroRNA是基因调控网络中的重要成分，参与信号通路传导，调节体内特定MicroRNA表达和MicroRNA表观遗传学修饰，通过调节MicroRNA，可以发挥类似抑癌基因作用，抑制原癌基因表达；同时许多MicroRNA都经历过表观遗传修饰，或许可以成为预防和治疗肝癌新策略[20]。

3.1 下调MicroRNA表达水平 有研究发现某些MicroRNA在肝癌中表达增高，如MicroRNA-221、MicroRNA-21、MicroRNA-224、MicroRNA-9及MicroRNA-27a等，通过下调MicroRNA的表达，可以抑制肝细胞的生长[21-24]。肝癌中上调的MicroRNA-221通过抑制凋亡在肝癌发生和药物抵抗中起重要作用，通过抑制MicroRNA-221表达可以诱导肝癌细胞发生凋亡，同时在原位肝癌小鼠中，加入胆固醇偶联抗MicroRNA-221 核苷酸药物，结果显示肝癌细胞增殖明显抑制，荷瘤小鼠生存期得到明显延长[21]。还有研究表明MicroRNA-224在肝癌细胞中发挥促进肝癌细胞增殖、迁移和侵袭作用，Ma等[22]通过肝癌细胞系转染MicroRNA-224和MicroRNA-224抑制剂，发现MicroRNA-224能够造成AKT信号失活，导致肝癌发生。Sun等[23]研究发现在高转移肝癌细胞系中，加入MicroRNA-9抑制剂，细胞株的侵袭能力明显下降;进一步研究发现MicroRNA-9介导KLF-17蛋白的表达，从而促进肝癌细胞转移，外源MicroRNA抑制剂也可以调节KLF-17 蛋白的表达，进而抑制肝癌细胞侵袭。Li等[24]研究发现MicroRNA-27a在肝细胞癌组织中表达异常增高，同时通过下调MicroRNA-27a表达水平，可以抑制肝细胞癌生长;进一步研究表明MicroRNA-27a可能通过上调PPAR γ的表达，进而抑制肝癌细胞增殖和诱导细胞凋亡，故调节MicroRNA-27a的表达水平可能提供一个潜在性的治疗策略。由此，降低MicroRNA的表达水平，发挥着类似抑制原癌基因的作用，有助于抑制肝癌细胞的发生发展，从而有望成为肝癌治疗的新靶点。

3.2 上调MicroRNA 表达水平 肝细胞癌的发生发展还有可能与某些特定MicroRNA 不表达或低表达有关，如MicroRNA-122、MicroRNA-520及MicroRNA-451等。因此，临床可利用病毒或脂质体导入相应的外源MicroRNA，从而上调MicroRNA表达。

MicroRNA-122为正常肝细胞中含量最高的MicroRNA，参与肝细胞多种生理功能，表达水平下调与肝脏疾病密切相关[25]。Ma等[26]用腺病毒作为载体，介导MicroRNA-122转染到人肝癌细胞中，进而提高MicroRNA-122的表达水平，最终抑制肝癌细胞生长；进一步研究表明，在肝癌细胞中MicroRNA-122表达下调，与肝癌复发、转移及预后密切相关，故可以认为MicroRNA-122是肿瘤抑制因子，但其具体机制仍需进一步研究。Hsu等[27]完善动物实验，将表达MicroRNA-122的腺病毒转染到小鼠肝细胞，从而提高了MicroRNA-122的表达水平，实验结果显示肿瘤团块明显缩小。更进一步的研究表明，转染MicroRNA-122能显著下调Bcl-W蛋白，进而促进肝癌细胞凋亡[28]。还有研究表明，上调MicroRNA-122表达水平，不仅能促进肝癌细胞凋亡，更能增加肝癌细胞对化疗药物的敏感性[29]。Zhang等[30]研究发现，将MicroRNA-520e注入裸鼠移植瘤中，发现肝癌细胞增殖抑制。Li等[31]发现MicroRNA-451也可发挥类似MicroRNA-122的作用，提示MicroRNA-451可能在肝癌形成过程中发挥抑癌基因作用，这为肝癌的治疗奠定基础。在正常肝细胞中MicroRNA-141表达下降，通过上调其表达可抑制肝癌细胞增殖及迁移。有研究采用脂质体介导的转染方法分析MicroRNA-141在肝癌中恶性生物学表型，发现在肝癌发展过程中MicroRNA-141发挥着抑癌基因的作用[32]。

由此，我们可认为提高部分MicroRNA的表达水平，可发挥促进抑癌基因作用，从而有助于抑制肝癌细胞的发生发展，或许能成为肝癌治疗的新策略。

3.3 MicroRNA修饰 鉴于很多MicroRNA都经历过表观遗传修饰，比如DNA甲基化，那么兼有抗甲基化药物和组蛋白去乙酰转移酶(histone deacetylase, HDAC)的表观遗传治疗将是一种重要的临床抗癌疗法。5-氮杂-2'脱氧胞嘧啶核苷和5-氮杂-胞苷是常用的DNA甲基化抑制剂。Saito等[33]发现，在绝大多数肿瘤细胞中MicroRNA-127表达水平下调，通过染色体重塑药物可明显上调MicroRNA-127表达水平，同时下调促癌基因BCL-6表达，这说明表观遗传处理方法也可调节MicroRNA的表达，从而为预防和治疗肝癌提供新方法。Su等[34]发现MicroRNA-101 能促进肿瘤细胞凋亡。进一步研究发现，肝癌细胞中甲基转移酶(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)通过表观遗传学修饰，随后沉默MicroRNA，造成肝癌细胞的侵袭转移[35]。还有研究表明，MicroRNA -101还可以靶向作用于EZH2，从而增强对多柔比星的敏感性[36]。越来越多的证据表明表观遗传修饰是癌症的潜在机制，HDAC的异常调节致使肿瘤发生，调节某些MicroRNA表达或可通过表观遗传调控HDAC家族，可抑制肿瘤的发生发展[37]。

3.4 MicroRNA调节剂 目前诸多研究提示MicroRNA可能是肿瘤分子靶向治疗的潜在靶点，MicroRNA调节剂可以调节MicroRNA的表达，从而抑制肿瘤细胞生长，调节MicroRNA的表达或许能在肿瘤治疗方面发挥作用[38-40]。有研究表明MicroRNA与三氧化二砷存在协同作用，Meng等[38]发现三氧化二砷作用于肝癌细胞后，MicroRNA表达水平发生改变，MicroRNA-29能明显抑制肝癌细胞的生长，且与三氧化二砷具有协同作用，进一步研究其作用机制，推断可能是MicroRNA-29调控p53上调，进而抑制肿瘤增殖作用。还有研究发现，通过转染MicroRNA-29不仅可以减少三氧化二砷使用量，还能降低药物不良反应，更能提高药物疗效。Wang等[39]通过研究发现三氧化二砷可以经脱甲基化，上调MicroRNA-491的表达水平，降低基质金属酶(matrix metalloproteinase, MMPs)表达水平，进而抑制肝癌细胞的转移。Lu等[40]发现去甲斑蝥素可抑制肝癌细胞增殖，机制可能与调节MicroRNA-214的表达进而阻断β-链蛋白通路有关。

4 展望

近年，MicroRNA在肝细胞癌发生发展中的作用机制研究越来越深入，MicroRNA与其靶基因共同构成一个精细的调控网络，在肝癌的发生、发展、浸润、转移、复发过程中发挥的重要作用也逐渐被揭示出来。通过深入研究MicroRNA与肝癌的关系，绘制MicroRNA与肝癌的关系网络，不仅能更好探索其作用机制，更能通过调节MicroRNA表达水平，抑制肝癌细胞生物学特性，从而为临床治疗肝癌提供更好策略。

然而，目前为止，尚有众多MicroRNA及其靶基因未被发现，其调控网络的组成关系尚未研究透彻。MicroRNA作为一种新的基因治疗方式拥有良好的治疗前景，但是如何选择合适的切入时间、切入方式，及其安全性、长效性、治疗特异性仍值得进一步研究，希望通过更深入研究，早日解决这些难题，为临床肝癌治疗带来希望。

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湖北省自然科学基金资助项目(2011CDB017)

430070 武汉，解放军武汉总医院肿瘤科

饶智国，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 修回时间：2017-02-15))