microRNA在肝細胞癌中的臨床意義

余湘南　黃曉曦

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microRNA在肝細胞癌中的臨床意義

余湘南黃曉曦

肝細胞癌(HCC)是世界范圍內常見的消化系統惡性腫瘤，早期診斷較困難，治療方法有限，預后總體較差。近年來微小核糖核酸(microRNA，miRNA)與HCC的關系受到重視，目前研究表明，miRNA在HCC組織或血液循環(huán)中的異常表達與HCC的發(fā)生發(fā)展相關，參與HCC的多種生物學行為，可以作為HCC診斷和預后的標志物。此外，miRNA還可以作為HCC治療靶點以及影響HCC對化學治療藥物的敏感性。此文就miRNA在HCC中臨床意義的最新研究進展作一綜述。

肝細胞癌；microRNA；診斷；預后；治療靶點

肝細胞癌(HCC)是指起源于肝細胞的惡性腫瘤，占原發(fā)性肝癌的絕大部分。HCC在全球最常見惡性腫瘤中居第6位，在腫瘤引起的死亡中居第3位[1]。目前由于HCC的早期診斷較困難、易復發(fā)、對化學治療及放射治療不敏感，其預后很不理想。病毒性肝炎、黃曲霉毒素、代謝因素及遺傳因素等都與HCC的發(fā)生有關。中國是HCC發(fā)病的高發(fā)區(qū)，中國報道的HCC患者中大多數與乙型肝炎病毒(HBV)感染有關。

微小核糖核酸(microRNA，miRNA)是一組由20～25個核苷酸組成的非編碼RNA，通過與目標mRNA的3′非翻譯區(qū)結合抑制基因的表達。miRNA的表達失調與許多腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關，如腦腫瘤、肺癌、乳腺癌、HCC、結直腸癌(CRC)及白血病等。通過以類似促癌基因或抑癌基因的方式，miRNA在腫瘤細胞的增殖、凋亡、分化、血管生成、浸潤及轉移的過程中扮演著重要的角色。目前miRNA與腫瘤的關系已成為研究熱點，迄今已發(fā)現超過1 000種人類miRNA，其中100種以上miRNA在HCC患者中表達異常。

1　miRNA與HCC

miRNA雖不編碼蛋白質，但多種miRNA在HCC的各個階段均有異常表達，能作用于靶基因mRNA 3′非翻譯區(qū)，以干擾mRNA翻譯的方式負向調控基因的表達，參與HCC的多種生物學行為。在HCC異常表達的miRNA分為兩類：一類在HCC組織或血液循環(huán)中高表達，在HCC患者正常組織中低表達，稱為“促癌性miRNA”，如miR-106b[2]、miR-221[3]和miR-362-5p[4]等；另一類在HCC組織或血液循環(huán)中低表達，在HCC患者正常組織中高表達，稱為“抑癌性miRNA”，如miR-26a[5]、miR-125b[6]和miR-195[7]等。

miRNA參與了HCC的轉移。Yau等[2]的研究建立了原位HCC轉移動物模型，發(fā)現miR-106b能通過上調Rho GTPases、RhoA 和RhoC的表達來促進癌細胞轉移和應力纖維形成，miR-106b的這些功能與其對上皮細胞-間充質轉化(EMT)的激活有關。Ni等[4]的研究發(fā)現，miR-362-5p在HCC中表達上調，通過調節(jié)其目標基因CYLD，促進腫瘤細胞的增殖和轉移。異常表達的miRNA通過調控B細胞淋巴瘤因子-2(Bcl-2)家族，引起促凋亡和抑凋亡蛋白表達失衡，導致線粒體膜通透性改變，從而參與線粒體介導的細胞凋亡。如miR-221作為促癌miRNA，在50%～70%HCC患者中表達上調，能作用于促凋亡蛋白Bmf，使其表達下調[3]；miR-125b可通過抑制抑凋亡蛋白Mcl-1和Bcl-w，降低線粒體膜電位，加快天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)酶原裂解，促進細胞凋亡[6]。miRNA可通過調節(jié)細胞周期蛋白、細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)與CDK抑制劑來影響細胞增殖，從而引起細胞增殖與凋亡的失衡，有利于腫瘤形成。如在HCC中表達顯著下調的miR-195通過作用于細胞周期蛋白D1、CDK6和細胞周期調控蛋白E2F3，抑制Rb-E2F信號通路，阻斷G1/S的轉化[7]。還有些microRNA可以調節(jié)HCC的血管生成。如PIK3C2α是miR-26a的下游靶基因，miR-26a可以通過PIK3C2α/Akt/HIF-1α/VEGFA信號通路負向調節(jié)HCC的血管生成[5]。

2　miRNA在HCC中的臨床意義

2.1miRNA與HCC的診斷

靈敏度高和特異度高的診斷標志物對于HCC的早期診斷和篩查是至關重要的。長期以來，血清甲胎蛋白(AFP)最常用于HCC的診斷，但其靈敏度和特異度均不高，尤其是用于HCC早期診斷(腫瘤<3 cm)，而且在肝炎和肝硬化患者中，AFP也可有升高。許多miRNA在HCC中表達失調，這預示著miRNA檢測在HCC診斷中的潛在價值。近年來研究發(fā)現，miRNA在血液循環(huán)中具有高度穩(wěn)定性，能作為一種較好的標志物，特別適用于HCC的早期診斷[8]。

2.1.1單一miRNA檢測的診斷價值有研究報道，miR-21在HCC組血漿中的表達水平比慢性肝炎組和健康對照組顯著升高，miR-21的受試者工作特征曲線(ROC曲線)分析表明，鑒別HCC組和健康組時，曲線下面積(AUC)為0.953，靈敏度為87.3%，特異度為92.0%，鑒別HCC組和慢性肝炎組時，AUC為0.773，靈敏度為61.6%，特異度為83.3%，兩組值均優(yōu)于AFP檢測[9]。有研究將miR-18a用于鑒別乙型肝炎病毒(HBV)陽性的HCC組和健康對照組，AUC為0.881，靈敏度為86.1%，特異度為75.0%；鑒別HCC和慢性肝炎或肝硬化時，AUC為0.775，靈敏度為77.2%，特異度為70.0%[10]。上述研究結果可見，單一miRNA檢測用于鑒別HCC患者和健康人群的診斷價值較高，但用于鑒別HCC患者與肝炎或肝硬化患者則并不理想。

2.1.2多個miRNA聯合檢測或miRNA聯合HCC傳統診斷標志物的診斷價值在一項回顧性隊列研究中，miR-15b和miR-130b聯合檢測用于臨床驗證HCC，AUC為0.98，靈敏度為98.2%，特異度為91.5%，即使在AFP<20 ng/mL的HCC亞組中，診斷HCC的靈敏度也達96.7%，診斷HCC早期階段的特異度和靈敏度優(yōu)于AFP[11]。在鑒別HCC和慢性肝病方面，miR-16比傳統標志物AFP、甲胎蛋白異質體比值(AFP-L3% )、脫-γ-羧基凝血酶原(DCP)的靈敏度高，而miR-16、AFP、AFP-L3%、DCP聯合檢測的靈敏度(92.4%)高于這4種標志物單一檢測的靈敏度[12]。上述研究結果可見，多個miRNA聯合檢測或miRNA聯合HCC傳統診斷標志物檢測對于HCC有較高的診斷價值，但這些研究的樣本較少，結果還需要不同種族的大樣本試驗的驗證。

miRNA可以作為HCC的診斷方法，但其有不足之處，因為HCC分期、肝損害嚴重程度、化學治療史、合并癥等因素都會影響HCC患者血液循環(huán)中miRNA的表達[13]。因此，當用血循環(huán)miRNA表達譜來診斷HCC時要將這些因素考慮在內。

2.2miRNA與HCC的預后

目前越來越多的研究證明miRNA可以判斷HCC的預后(見表1)。Murakami等[14]的研究發(fā)現，miR-18b在HCC組織中高表達和其靶基因TNRC6B的下調可以加速腫瘤細胞增殖，減緩腫瘤細胞黏附，與HCC的不良預后有關。反之，miR-200a在HCC組織中表達下調可以提示HCC預后不良[15]。

對于HCC術后患者，腫瘤細胞的轉移和復發(fā)是影響預后的兩大因素。有研究表明，有些miRNA通過參與HCC的轉移來影響HCC術后患者的預后。miR-17-5p在HCC組織中的表達水平比其在癌旁組織中明顯升高，且miR-17-5p上調與HCC轉移風險增加密切相關，Kaplan-Meier生存分析方法顯示，miR-17-5p表達量低的術后患者的總生存時間和無瘤生存時間明顯比表達量高的術后患者長[16]。此外，miR-185可以抑制HCC轉移，miR-185表達下調能導致早期HCC患者的總生存時間縮短[17]。還有一些miRNA影響HCC術后患者的預后機制是通過參與HCC復發(fā)。Zhu等[18]的研究發(fā)現，miR-29-5p在HBV陽性HCC組織中的高表達與HCC早期復發(fā)和生存時間較短有關，miR-29-5p是HCC術后早期復發(fā)的獨立預測指標。Fan等[19]的研究發(fā)現，miR-20a的表達水平在肝移植術后HCC復發(fā)的患者中顯著降低，而且miR-20a下調參與了HCC復發(fā)，提示HCC預后不良。

表1　一些miRNA在HCC預后中的作用

近年來的研究表明，有些miRNA中的單核苷酸多態(tài)性(SNP)與HCC的預后有關。Xie等[20]的研究發(fā)現，攜帶let-7中的rs10877887 C等位基因的HCC患者的死亡風險明顯比那些攜帶T等位基因的HCC患者高，let-7中的rs10877887 SNP可以作為HCC患者預后的預測指標。Qi等[21]的研究發(fā)現，miR-106b-25中的rs999885(A→G)SNP可以改善中國人群中HBV陽性的中晚期HCC患者的預后。這些結果還需經過不同人群的大樣本研究的驗證。

2.3miRNA與HCC的治療

目前治療HCC的主要方法有外科手術、血管介入、射頻消融術、化學治療和放射治療等，但HCC患者總的5年生存率仍很不理想。許多miRNA的異常表達在HCC的發(fā)生發(fā)展中起著促癌或抑癌的作用，這為HCC的治療提供了新思路與新方向。

miRNA可以作為HCC的治療靶點。有研究表明，可以上調或補充抑癌性miRNA，從而在HCC中表達發(fā)揮其抗癌作用。在小鼠HCC模型中，利用陽離子脂質納米粒作為媒介，向模型中導入miR-122擬似物，發(fā)現其可負向調節(jié)HCC細胞增殖與血管新生[22]。另有研究發(fā)現，用溶瘤腺病毒載體使得miR-34a 和白細胞介素-24(IL-24)在HCC體內外模型中過表達，可發(fā)揮抗癌作用[23]。MRX34是第一種用于臨床試驗的miRNA擬似物，能補充或替代miR-34在HCC中的表達，從而抑制癌細胞生長，促進癌細胞凋亡。有些miRNA在HCC中呈高表達，可促進HCC的發(fā)生發(fā)展，可應用反義寡核苷酸技術沉默其表達，從而抑制其促癌作用。如在小鼠HCC模型中，膽固醇偶聯miR-221反義寡核苷酸能明顯下調HCC中miR-221的表達水平，從而抑制癌細胞增殖，提高小鼠的存活率[24]。有研究設計出能作用于miR-96發(fā)夾前體的小分子，其取自寡核苷酸序列，能抑制miRNA-96發(fā)夾前體生物合成，從而發(fā)揮抗腫瘤作用[25]。

miRNA可以影響HCC對化學治療藥物的敏感度(見表2)。HCC細胞被轉染miR-21前體后，明顯對干擾素-α/5-氟尿嘧啶(IFN-α/5-FU)聯合治療不敏感，而且miR-21的表達水平與HCC對IFN-α/5-FU聯合治療的耐受有關[26]。另有研究表明，在用吲哚-3-甲醇(I3C)治療的HCC細胞中，miR-21的表達顯著下調，而且應用miR-21抑制物減少miR-21的表達，可以明顯提高HCC對I3C的敏感度[27]。miR-216a/217集群能夠使HCC對索拉菲尼的敏感度下降[28]。而有些miRNA可以使HCC對化學治療藥物的敏感度提高。在HBV陽性的HCC中，miR-193b表達下調，應用miR-193b擬似物能使HBV陽性HCC對索拉菲尼的敏感度提高，促進索拉菲尼誘導的細胞凋亡[29]。恢復miR-101在HCC中的表達可以提高HCC對多柔比星[30]和順鉑[31]的敏感度。這些發(fā)現為化學治療藥物聯合miRNA治療HCC奠定了基礎。

表2　一些miRNA對化學治療藥物治療

miRNA為HCC的治療開辟了新思路。在以miRNA為基礎的靶向治療中，安全有效的導入方式是靶向治療能否成功的關鍵。以病毒為載體的傳統導入方式會引起或加重感染細胞的免疫反應，其安全性有待提高，以非病毒為載體的導入方式的安全性較前者有所提高，但在有效性等方面有所減弱。此外，由于miRNA與目標基因之間復雜的相互作用關系，同一miRNA可以作用于多個目標基因，而同一目標基因的表達可能受多個miRNA調控，因此miRNA在HCC治療中的脫靶效應也是需要特別注意的。

3　小結和展望

miRNA在HCC組織或血液循環(huán)中表達失調，在血液循環(huán)中穩(wěn)定表達，且不編碼蛋白質，一般不具有免疫原性，這些生物學特性使其可以成為HCC診斷、治療及判斷預后的手段，而且在某些方面具有很大的應用前景，如多個miRNA聯合檢測或miRNA聯合HCC的傳統診斷標志物檢測用于HCC診斷以及miRNA用于HCC的靶向治療。目前仍需解決一些問題，如miRNA作為HCC診斷及預后標志物的研究結果還需得到不同人群的大樣本研究的驗證，miRNA靶向基因治療的脫靶效應以及導入方式的安全性和有效性等。相信隨著研究的深入，miRNA在HCC診斷、治療及預后中的作用將越來越重要。

1 Forner A, Llovet JM, Bruix J. Hepatocellular carcinoma[J]. Lancet, 2012, 379: 1245-1255.

2 Yau WL, Lam CS, Ng L, et al. Over-expression of miR-106b promotes cell migration and metastasis in hepatocellular carcinoma by activating epithelial-mesenchymal ansition process[J]. PLoS One, 2013, 8: e57882.

3 Gramantieri L, Fornari F, Ferracin M, et al. MicroRNA-221 targets Bmf in hepatocellular carcinoma and correlates with tumor multifocality[J]. Clin Cancer Res, 2009, 15: 5073-5081.

4 Ni F, Zhao F, Cui HQ, et al. MicroRNA-362-5p promotes tumor growth and metastasis by targeting CYLD in hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Letters, 2015, 356: 809-818.

5 Chai ZT, Kong J, Zhu XD, et al. MicroRNA-26a inhibits angiogenesis by down-regulating VEGFA through the PIK3C2α/Akt/HIF-1α pathway in hepatocellular carcinoma[J]. PLoS One, 2013, 8: e77957.

6 Gong J, Zhang JP, Li B, et al. MicroRNA-125b promotes apoptosis by regulating the expression of Mcl-1, Bcl-w and IL-6R[J]. Oncogene, 2013, 32: 3071-3079.

7 Xu T, Zhu Y, Xiong Y, et al. MicroRNA-195 suppresses tumorigenicity and regulates G1/S transition of human hepatocellular carcinoma cells[J]. Hepatology, 2009, 50: 113-121.

8 Petrelli A, Perra A, Cora D, et al. MicroRNA/gene profiling unveils early molecular changes and nuclear factor erythroid related factor 2 (NRF2) activation in a rat model recapitulating human hepatocellular carcinoma (HCC) [J]. Hepatology, 2014, 59: 228-241.

9 Tomimaru Y, Eguchi H, Nagano H, et al. Circulating microRNA-21 as a novel biomarker for hepatocellular carcinoma[J]. J Hepatol, 2012, 56: 167-175.

10 Li L, Guo Z, Wang J, et al. Serum miR-18a: a potential marker for hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma screening[J]. Dig Dis Sci, 2012, 57: 2910-2916.

11 Liu AM, Yao TJ, Wang W, et al. Circulating miR-15b and miR-130b in serum as potential markers for detecting hepatocellular carcinoma: a retrospective cohort study[J]. BMJ Open, 2012, 2: e000825.

12 Qu KZ, Zhang K, Li H, et al. Circulating microRNAs as biomarkers for hepatocellular carcinoma[J]. J Clin Gastroenterol, 2011, 45: 355-360.

13 Borel F, Konstantinova P, Jansen PL. Diagnostic and therapeutic potential of miRNA signatures in patients with hepatocellular carcinoma[J]. J Hepatol, 2012, 56: 1371-1383.

14 Murakami Y, Tamori A, Itami S, et al. The expression level of miR-18b in hepatocellular carcinoma is associated with the grade of malignancy and prognosis[J]. BMC Cancer, 2013, 13: 99.

15 Xiao F, Zhang W, Zhou L, et al. MicroRNA-200a is an independent prognostic factor of hepatocellular carcinoma and induces cell cycle arrest by targeting CDK6[J]. Oncol Rep, 2013, 30: 2203-2210.

16 Chen L, Jiang M, Yuan W, et al. MiR-17-5p as a novel prognostic marker for hepatocellular carcinoma[J]. J Invest Surg, 2012, 25: 156-161.

17 Zhi Q, Zhu J, Guo X, et al. Metastasis-related miR-185 is a potential prognostic biomarker for hepatocellular carcinoma in early stage[J]. Biomed Pharmacother, 2013, 67: 393-398.

18 Zhu HT, Dong QZ, Sheng YY, et al. MicroRNA-29a-5p is a novel predictor for early recurrence of hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma after surgical resection[J]. PLoS One, 2012, 7: e52393.

19 Fan MQ, Huang CB, Gu Y, et al. Decrease expression of microRNA-20a promotes cancer cell proliferation and predicts poor survival of hepatocellular carcinoma[J]. J Exp Clin Cancer Res, 2013, 32: 21.

20 Xie K, Liu J, Zhu L, et al. A potentially functional polymorphism in the promoter region of let-7 family is associated with survival of hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Epidemiol, 2013, 37: 998-1002.

21 Qi F, Huang M, Pan Y, et al. A genetic variant in the promoter region of miR-106b-25 cluster predict clinical outcome of HBV-related hepatocellular carcinoma in Chinese[J]. PLoS One, 2014, 9: e85394.

22 Hsu SH, Yu B, Wang X, et al. Cationic lipid nanoparticles for therapeutic delivery of siRNA and miRNA to murine liver tumor[J]. Nanomedicine, 2013, 9: 1169-1180.

23 Lou W, Chen Q, Ma L, et al. Oncolytic adenovirus co-expressing miRNA-34a and IL-24 induces superior antitumor activity in experimental tumor model[J]. J Mol Med(Berl), 2013, 91: 715-725.

24 Park JK, Kogure T, Nuovo GJ, et al. MiR-221 silencing blocks hepatocellular carcinoma and promotes survival[J]. Cancer Res, 2011, 71: 7608-7616.

25 Velagapudi SP, Gallo SM, Disney MD. Sequence-based design of bioactive small molecules that target precursor microRNAs[J]. Nat Chem Biol, 2014, 10: 291-297.

26 Tomimaru Y, Eguchi H, Nagano H, et al. MicroRNA-21 induces resistance to the anti-tumour effect of interferon-α/ 5-fluorouracil in hepatocellular carcinoma cells[J]. Br J Cancer, 2010, 103: 1617-1626.

27 Wang X, He H, Lu Y, et al. Indole-3-carbinol inhibits tumorigenicity of hepatocellular carcinoma cells via suppression of microRNA-21 and upregulation of phosphatase and tensin homolog[J]. Biochim Biophys Acta, 2015, 1853: 244-253.

28 Xia H, Ooi LL, Hui KM. MicroRNA-216a/217-induced epithelial-mesenchymal transition targets PTEN and SMAD7 to promote drug resistance and recurrence of liver cancer[J]. Hepatology, 2013, 58: 629-641.

29 Mao K, Zhang J, He C, et al. Restoration of miR-193b sensitizes Hepatitis B virus-associated hepatocellular carcinoma to sorafenib[J]. Cancer Lett, 2014, 352: 245-252.

30 Xu L, Beckebaum S, Iacob S, et al. MicroRNA-101 inhibits human hepatocellular carcinoma progression through EZH2 downregulation and increased cytostatic drug sensitivity[J]. J Hepatol, 2014, 60: 590-598.

31 Xu Y, An Y, Wang Y, et al. MiR-101 inhibits autophagy and enhances cisplatin-induced apoptosis in hepatocellular carcinoma cells[J]. Oncol Rep, 2013, 29: 2019-2024.

(本文編輯：林磊)

單位：570000?？冢心洗髮W湘雅醫(yī)學院附屬?？卺t(yī)院消化內科

通信作者：黃曉曦，Email: 383086040@qq.com

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