miRNA与肝细胞癌的关系研究进展

潘丽英，韦丽军，黄赞松，钟国强，林岩

1 右江民族医学院附属医院消化内科 广西肝胆疾病临床医学研究中心，广西百色 533000；2 右江民族医学院研究生学院

肝细胞癌（HCC）是原发性肝癌最常见的病理类型，由于其发病隐匿、恶性程度高、易转移、治疗难度大，目前仍是我国癌症相关死亡的第二大原因［1］。目前，国内外认为HCC 发生、发展是遗传、环境双重因素交互作用的结果，但其确切致病机制仍未完全阐明。因此，对HCC 发病机制和治疗的研究一直是研究的难点和热点。微小RNA（miRNA）是一类由18～22 个核苷酸组成的非编码内源性性小RNA，是近年来医学科学研究领域研究的热点。miRNA 生理学机制复杂，可通过促进靶miRNA 的降解或抑制其翻译过程而参与细胞生长、增殖、分化以及凋亡等过程［2］。近年来，对miRNA 在HCC 形成过程中的分子机制研究发现，miRNA 可作为致癌基因或抑癌基因调控HCC细胞的分化、增殖、凋亡、侵袭转移、代谢重编程和自噬。研究表明，HCC 有其特异的miRNA表达谱，许多miRNA 在HCC 中表达失调，在功能上扮演着类似于癌基因或抑癌基因的角色，相当于一把双刃剑，通过多种机制在HCC 的发生、发展、耐药性中发挥正向调节或负向调节作用，并且有潜力成为HCC 诊断、疗效预测标志物和治疗新靶点［3］。本文对miRNA与HCC关系的研究进展进行综述。

1 miRNA调控HCC细胞增殖、凋亡

肝细胞的异常增殖是HCC 发生的标志之一，而癌细胞的凋亡逃逸促进HCC 的发展。miRNA-21 是最早被发现的人类微小核糖核酸之一，其基因定位于人17 号染色体q32.2 区域。CAO 等［4］研究表明，miRNA-21 在HCC 细胞中过度表达，并通过靶向下调磷酸酶和张力蛋白同系物（PTEN）基因的表达抑制肿瘤细胞的凋亡，从而促进肿瘤细胞的生长增殖。通过添加miRNA-21抑制剂可以逆转miRNA-21对肝癌细胞的上述作用。其机制可能是miRNA-21 通过下调PTEN 基因表达从而激活了其下游的Akt通路。GUO 等［5］研究发现，miRNA-301b-3p 在HCC 中高度表达，其通过靶向并负调控类癌蛋白4 的表达促进癌细胞增殖和细胞周期进程并抑制HCC 细胞凋亡。TOLL样受体3（TLR3）有诱导并促进炎症反应、促进肝癌细胞凋亡的作用。YIN 等［6］研究证实，HCC 中miRNA-155表达明显上调，miRNA-155靶向TLR3并抑制其表达。 Au-antimiR-155 纳米复合物在HepG2HCC 细胞内自组装，可有效沉默miRNA-155的表达，从而恢复TLR3 的水平，后者通过介导NF-κB转录、蛋白酶Caspase-8激活和白细胞介素1β释放来抑制HCC 细胞增殖、迁移，并促进其凋亡。另外，有研究发现，HCC 组织中miRNA-145 的表达明显低于正常组织，恢复miRNA-155 的表达可以抑制癌细胞周期，并通过激活ROCK1/NF-κB 信号通路诱导癌细胞凋亡［7］。

2 miRNA调控HCC细胞侵袭转移

肿瘤的侵袭转移是一个多步骤、多因素参与的复杂过程。异常表达的miRNA 通过靶向与肿瘤侵袭转移过程密切相关的基因和信号通路调节转移的关键环节，如肿瘤血管生成、上皮-间充质转化（EMT），进而在HCC 细胞侵袭转移中发挥正向或负向调控作用。

2.1 正向调控HCC侵袭转移 在HCC细胞侵袭转移过程中，miRNA 高表达通过抑制其靶肿瘤抑制基因表达或促进其靶癌基因过表达，在HCC 细胞侵袭转移中起正向调控作用。有研究发现，HCC 患者血清和肝癌细胞条件培养液可检测到高水平的外泌体miRNA-210，其通过靶向抑制内皮细胞的SMAD4 蛋白、信号转导及转录激活蛋白6（STAT6）的表达促进肿瘤血管生成，而肿瘤血管生成是肿瘤进行血行转移的先决条件［8］。另有研究显示，miRNA-216a/217簇在HCC 中过表达，其通过靶向PTEN 和SMAD7 激活PI3K/Akt和TGF-β通路诱导EMT发生，增强了上皮HCC 细胞的干细胞性、迁移和转移能力［9］。还有研究证实，HCC中上调的miRNA-509-3p可以通过抑制E-钙黏蛋白表达和促进N-钙黏蛋白、波形蛋白的表达来调节EMT，促进HCC细胞的迁移和侵袭［10］。

2.2 负向调控HCC细胞侵袭转移 在HCC细胞侵袭转移过程中下调miRNA 表达，导致其靶癌基因过度表达，进而发挥负向调节HCC 细胞侵袭转移的作用，当恢复相关miRNA的表达水平可抑制HCC细胞侵袭转移的关键环节。HU 等［11］研究结果显示，miRNA-126低表达通过上调表皮生长因子样结构域7促进肿瘤血管生成，最终促进HCC 细胞侵袭转移；若恢复miRNA-126 的表达可以抑制肿瘤细胞增殖和血管生成，起到抑制HCC 的侵袭转移作用。WANG 等［12］研究发现，miRNA-122 低表达通过调节激活EMT途径的Wnt/β-连环蛋白信号通路，促进肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭，当恢复miRNA-122 表达可抑制上述恶性进程。

2.3 影响HCC 的肿瘤微环境（TME） 恶性肿瘤的发生、发展以及转移不仅取决于肿瘤细胞本身，还取决于TME。肿瘤细胞与TME 之间的相互作用诱发转移所必需的多种生物学过程，包括血管生成、免疫抑制等，这些过程受miRNA 的调节。FANG 等［13］研究证实，HCC 细胞分泌的外泌体miRNA-1247-3p 促进肿瘤干性、EMT、化疗耐药性和肺转移，机制可能是miRNA-1247-3p 靶向β-1，4-半乳糖基转移酶3 基因激活NF-kB信号通路导致肿瘤相关成纤维细胞的活化。FU 等［14］研究发现，miRNA-223 低表达通过靶向上调缺氧诱导因子-1α 的表达激活程序性死亡受体1/程序性死亡受体-配体1通路，从而促进HCC癌细胞血管生成、增殖、慢性炎症和纤维化。TME 诱导的全身炎症和免疫抑制，有利于癌细胞的扩散和免疫逃逸，促进HCC 细胞的转移。有证据表明，恢复miRNA-206在HCC组织中的表达可明显降低小鼠血浆中的转化生长因子β1水平，使细胞毒性T淋巴细胞水平恢复而调节性T细胞减少，最终促进肝癌细胞的凋亡并恢复机体的免疫监视功能［15］。总之，转移相关的miRNA 参与肿瘤细胞与TME 细胞之间的通讯，这在HCC细胞侵袭转移中发挥关键作用。

3 miRNA调控HCC细胞代谢重编程

代谢重编程是恶性肿瘤的标志，癌细胞需要获得与非肿瘤细胞不同的代谢状态才能增殖、侵袭和转移。糖酵解是肿瘤细胞获取能量的主要代谢模式，通过抑制肿瘤细胞的糖酵解可有效抑制肿瘤细胞的生长。JIA 等［16］研究发现，恢复HCC 组织中miRNA-592 的表达可以阻遏HCC 糖酵解，阻止HCC的发展，其作用机制可能是miRNA-592 抑制HIF-1α的表达，而HIF-1α 诱导的转录调控控制着对癌症葡萄糖代谢失调至关重要的关键基因。此外，脂质和胆固醇代谢的异常也与肿瘤发生和进展有关。为了满足肿瘤发生、发展的高能量需求，癌细胞通常需要寻求除了糖酵解之外的能量来源，如脂肪酸的β 氧化。LIU等［17］研究表明，HCC细胞中miRNA-612表达降低可促进脂肪酸的β氧化，产生大量的乙酰辅酶A和三磷酸腺苷，不仅为癌细胞的生长、发展提供能量，也为胆固醇的合成提供充足的原料，而胆固醇是保证HCC 侵袭性伪足正常结构和功能的关键物质。还有研究表明，在HCC 组织中上调miRNA-4310，可通过减少脂质合成而抑制肿瘤细胞的生长、转移［18］。深入研究miRNA调控HCC代谢的具体机制，有望寻找有效的HCC分子诊断和治疗新靶点。

4 miRNA调控HCC细胞自噬

真核生物在自噬相关基因的调控下，利用溶酶体降解并去除受损、死亡或多余的细胞器以及错误折叠的蛋白质的分解代谢过程称为自噬，它是进化上高度调节且保守的过程。自噬已被证实在限制肿瘤发生的最早阶段中发挥作用，然而，在细胞转化并癌变后，自噬通过增强压力耐受性并提供可以满足癌细胞大量营养和能量需求的替代途径，进而促进肿瘤的发展。已有相关研究发现，miRNA 通过靶向自噬相关基因或信号通路参与自噬的调节，并通过促进或抑制自噬来调节HCC 细胞增殖、转移、凋亡和耐药性。

4.1 促进HCC 细胞自噬 BI 等［19］研究结果显示，M2 型巨噬细胞来源的miRNA-210 促进HCC 细胞的自噬，结果增强了癌细胞增殖、侵袭的能力而降低其凋亡水平，这可能与PI3K/AKT/mTOR 信号通路的失活有关。此外，有研究发现，miRNA-25 在人类HCC组织中的表达上调，其通过降低F框/WD-40域蛋白7（FBXW7）的表达促进HCC 细胞自噬，进而增强肝癌细胞的淋巴转移和对索拉菲尼的耐药性［20］。

4.2 抑制HCC 细胞自噬 自噬相关基因7（ATG7）通过控制自噬体膜的扩张和组装在HCC 细胞自噬启动中起主要作用。miRNA-490-3p 在HCC 细胞系和组织中低表达，HepG2细胞转染miRNA-490-3p模拟物后，可通过靶向下调ATG7 的表达抑制HCC 细胞自噬，最终抑制癌细胞增殖、延缓癌细胞周期并促进其凋亡［21］。在HCC 细胞系中，miRNA-193a-3p 表达下调，其模拟物通过靶向降低转化生长因子-β2的表达来抑制HCC 细胞自噬，并促进癌细胞凋亡。此外，该研究还证实，肿瘤抑制因子Mig-6 是miRNA-193a-3p 的上游调控因子，两者在HCC 细胞系的表达呈负相关［22］。

5 miRNA调控HCC细胞耐药性

miRNA 已被证明在调控HCC 耐药性中发挥重要作用，其中所涉及的机制包括药物外排转运蛋白的表达增加、细胞凋亡减少、自噬增强和癌症干细胞（CSC）的激活等。系统化疗对已发生远处转移的HCC 患者有一定的治疗作用，但是肝癌细胞抵抗大多数化疗药物。HCC 多重耐药的最重要机制之一是通过ATP结合盒（ABC）转运蛋白家族将药物外排降低细胞内药物浓度。有研究发现，miRNA-590-5p可通过调节Yes 相关蛋白1 水平调控ABC 转运蛋白的表达，增加HCC 细胞对阿霉素的灵敏度［23］。HCC化疗耐药也和CSC 的存在密切相关，CSC 干性在于具有自我更新和分化为癌细胞的异质谱系的能力。miRNA-589-5p在HCC中过表达，可增强癌症干细胞因子的表达和线粒体电位，并抑制多柔比星体外诱导的细胞凋亡。进一步研究其机制发现，miRNA-589-5p 通过激活信号转导和转录激活因子3 相关信号通路来维持CSC 干性进而介导HCC 细胞化学抗性［24］。索拉菲尼作为最早用于HCC 系统抗肿瘤治疗的分子靶向药物，对于晚期HCC 患者具有一定的生存获益，但HCC 的耐药性降低了其临床有效率。LI 等［25］研究表明，在索拉非尼耐药HCC 细胞系中低表达的miRNA-138-1p 靶向丝/苏氨酸激酶5 激活β-catenin/ABCB1信号通路，进而增加多药耐药蛋白1 的表达。也有研究表明，miRNA-23b-3p 在索拉菲尼耐药HCC 细胞中表达减少，恢复miRNA-23b-3p可以通过下调自噬相关基因12 的表达抑制HCC 细胞自噬，进而增强肿瘤细胞对索拉菲尼的灵敏度［26］。从以上研究可以发现，miRNA 与HCC 细胞产生耐药性密切相关，通过调控miRNA 表达可能会逆转癌细胞对药物的耐药性，提高其对药物的灵敏度。

6 miRNA是HCC新的治疗靶点

靶向治疗也被称为“分子靶向治疗”或“精准医疗”，是一种利用人类基因和蛋白质信息来治疗疾病的医疗形式，因其精准、创伤小等特点成为许多抗癌药物开发的重点。miRNA 及其靶标的利用已成为最近开发新型分子靶向治疗研究的焦点。利用miRNA 靶标的一个例子是通过恢复miRNA-940 的表达诱导肿瘤细胞凋亡并抑制HCC 生长，而在抑制其靶标雌激素相关受体γ后也显示出相同的效果［27］。通过向HCC 组织递送miRNA 模拟物和抑制剂也可起到抗癌作用，如miRNA-221 抑制剂和miR-122 模拟物可抑制癌细胞增殖和血管生成，同时诱导肿瘤细胞凋亡和坏死，从而显示出良好的抗HCC 效果［28］。此外，miRNA-34 通过靶向EMT 转录因子和一些重要的信号通路参与EMT，在抑制肿瘤进展中起关键作用，其模拟物MRX34 在晚期实体瘤（包括HCC）患者中进行了Ⅰ期临床试验评估，在一部分难治性晚期实体瘤患者中显示出抗肿瘤活性，但因口服地塞米松作为预治疗和每日静脉注射MRX34有严重的不良反应，甚至导致患者死亡，而终止了Ⅱ期临床试验［29］。另外，金纳米材料可以通过释放miRNA抑制剂或模拟物恢复miRNA 的生物学功能，这意味着它们能携带可以刺激内源性miRNA 的治疗剂，如携带miRNA-326 模拟物的金纳米颗粒通过靶向PDK1/AKT/c-myc轴抑制了HCC的生长［30］。

综上，基于miRNA 的抗HCC 疗法，其中部分已经进入临床试验，但其有效性及安全性仍有待进一步明确。

7 miRNA是HCC潜在的诊断标志物

目前，较低的早期检测率导致HCC 高病死率和不良预后，因此，迫切需要找到诊断早期HCC 的新型肿瘤标志物。组织特异性miRNA 通常与特定组织的疾病有关，miRNA 表达谱可提示肿瘤的来源和分期，因此，miRNA 有望成为诊断HCC 的新型肿瘤标志物。ZUO 等［31］研究发现，对于甲胎蛋白（AFP）阴性的HCC 患者，联合使用miRNA-125b 和miRNA-27a 诊断HBV 相关的早期HCC 的灵敏度和特异度分别为80.0%、87.2%。YANG 等［32］研究表明，血清miRNA-224 可用于区分早期HCC 患者和良性病变患者，其灵敏度和特异度分别为0.868和0.792，均显著优于AFP。将miR-224与AFP结合，灵敏度和特异度分别提高到0.882、0.808。此外，外泌体miRNA异常表达与HCC的发生、发展密切相关，由于其稳定性高，不易受到外界环境的影响，检测血清外泌体miRNA对HCC的早期诊断具有重要意义。有研究发现，HCC患者血清中外泌体miRNA-122、外泌体miRNA-148a 和外泌体miRNA-1246 明显高于肝硬化和正常对照组，三者和AFP 联合在区分肝细胞癌和肝硬化的受体操作曲线方面比AFP 具有更高的诊断性能。对于AFP 阴性的患者，外泌体miRNA-10b-5p联合外泌体miRNA-221-3p 和miRNA-223-3p 诊断HCC 曲线下面积为0.84，灵敏度为86%［33-34］。这表明外泌体miRNA 具有作为诊断HCC 生物标志物的潜能。

8 miRNA对HCC预后的影响

HCC 患者的发病率高，预后差，寻找新的预后标志物是一项紧迫的任务。已有研究显示，HCC 中miRNA 异常表达是致癌进展和侵袭的最重要机制之一，是被公认为预后不良的因素。一项对血清miRNA17-92簇在HCC中表达的荟萃分析显示，血清miRNA17-92 簇过表达与HCC 患者的不良总生存期（OS）和无复发生存期密切相关［35］。HCC 样本中的miRNA-223-3p表达明显下调，血清miRNA-223-3p与肿瘤大小和巴塞罗那分期呈负相关，多变量分析显示血清miRNA-223-3p 是HCC 患者OS 的独立预后因素［36］。CHI 等［37］通过对652 例HCC 肿瘤组织样本中miRNA-652-3p 的表达进行分析，发现miRNA-652-3p 过表达与高TNM 分期、淋巴转移和远处转移有关，高miRNA-652-3p 表达对HCC 患者OS 的预测具有消极作用。另有研究检测了90 例术前HCC 患者血清和组织中miRNA-497 和miRNA-1246 的表达，发现miRNA-497 表达下调，而miRNA-1246 高表达，且二者的表达与TNM 分期、分化程度和转移相关，低miRNA-497 和高miRNA-1246 均与患者术后OS短有关［38］。这些研究均证明，miRNA 异常表达与癌症进展有关，具有成为HCC 预后分子标志物的潜力。

HCC 发生、发展的分子机制极其复杂，迄今仍未完全阐明，其发生、发展过程涉及到miRNA 的失调，现有的研究资料表明，多种miRNA 在HCC 中表达不同，表达上调的miRNA可以促进HCC细胞的增殖和迁移，而表达下调的miRNA 充分发挥了抑制细胞增殖和诱导凋亡的作用，可将其作为潜在的癌基因或抑癌基因。miRNA 通过结合靶mRNA 的3'端降解靶基因或抑制其表达发挥生物学作用，参与调控HCC 的增殖、凋亡、侵袭、转移、代谢重编程和自噬等恶性进程，并通过多种机制调控HCC 的耐药性。此外，miRNA 不仅是HCC 诊断及疗效预测的有前景的生物标志物，也是潜在的治疗靶点。期望新的研究实验和临床试验能验证其安全性和有效性，能尽快应用于HCC 临床治疗，改善HCC 患者的预后。