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失调microRNA 可作为乙型肝炎病毒相关肝细胞癌诊断和预后的生物标志物

2024-03-22 09:37:10 144

      肝细胞癌(HCC)是一种全球发病率和致死率都很高的恶性肿瘤。乙型肝炎病毒(HBV)感染是其发生和发展的最重要危险因素之一。HBV相关HCC(HBV-HCC)的早期检测可以改善临床决策和患者预后。生物标志物不仅对早期诊断非常有帮助,而且对治疗药物的开发也非常有帮助。MicroRNA(miRNA)是长度约为22个核苷酸的非编码RNA的一个子集,由于其作为癌症检测和治疗的生物标志物的潜在效用,越来越受到科学家的关注。HBV深刻影响可能参与肝癌发生发展的miRNA的表达。在不久的将来,基于miRNA的诊断、预后和治疗应用将进入临床常规检测。

 

结论

      HBV以多种方式产生失调miRNA,从而促进HCC的发生和进展。因此,miRNA有望成为用于诊断和预后的HBV-HCC生物标志物。基于miRNA的疗法也可以提高HBV-HCC的疗效。但miRNA的临床转化需要更多的研究。

 

结果 1

MIRNA失调在HBV-HCC诊断中的应用

      miRNA具有高组织和细胞选择性。例如,一些miRNA,如miR-122-5p,在肝脏中特别丰富,表明某些miRNA参与HCC癌变和进展。HCC患者肿瘤切除术后,部分血清循环miRNA发生显著变化,表明循环miRNA可能是HBV-HCC的特异性非侵入性和诊断标志物。

      许多个体miRNA显示出良好的诊断效果,miR-93-5p、miR-122、miR-125b、miR-150、miR-487b、miR-768-3p和miR-5193在区分HBV-HCC患者和健康对照组(HC)方面实现了AUC > 0.9;miR-122、miR-125b和miR-192在HBV-HCC与CHB患者鉴别中有价值;miR-101和miR-125b在区分HBV-HCC和HBV相关肝硬化(HBV-LC)患者中有价值。尽管许多miRNA在区分HBV-HCC患者与健康人群或所有对照人群方面非常有效,但用于区分HBV-HCC与CHB或HBV-LC的功效是非特异性的。因此,需要新的方法来提高miRNA在诊断HBV-HCC患者方面的诊断效果,特别是在将其与CHB和LC人群区分开来方面。

      除癌症外,单个miRNA在不同的传染病、非特异性炎症和急性病变中发生改变,表明它们缺乏特异性。形成miRNA panel可能有助于作为HBV-HCC的诊断生物标志物(如下表)。因此,需要更多的研究来确定尽可能少数量的miRNA的最佳组合,并尽可能降低诊断成本,同时获得良好的诊断能力。

      在HBV-HCC诊断中,最好将miRNA与其他生物标志物联合使用(如下表)。最普遍的组合生物标志物是甲胎蛋白(AFP),它是HCC的传统生物标志物。大多数miRNA与AFP的组合在区分HBV-HCC或CHB、HBV-CLD和HBV-LC患者方面表现出很高的AUC和诊断准确性。此外,一些miRNAs panel显示出比AFP更好的诊断价值,这些miRNAs panel与AFP的组合进一步提高了疗效。因此,使用miRNA图谱与AFP配对可能是诊断HBV-HCC的最佳方式。

      此外,miRNA在诊断AFP水平低的HBV-HCC方面可能具有特别的价值。尽管AFP是全球最常使用的 HCC 生物标志物,但 15%-30% 的晚期HCC患者的血清AFP水平保持正常。同时,大约 30% 的早期HCC无法通过 AFP测量诊断,这会延迟治疗。因此,建立能够识别AFP水平为阴性的HCC患者的生物标志物至关重要。一项荟萃分析表明,循环miRNA在区分AFP水平低的HBV-HCC患者和非HCC对照方面具有相对较高的诊断准确性。因此,循环miRNA可能是AFP水平低的HBV-HCC患者的理想潜在诊断生物标志物。

 

结果 2

MIRNA失调可判断HBV-HCC预后

      miRNA的表达水平与HCC患者的疾病严重程度和生存率相关,对HCC显示出良好的预后价值。对于HBV-HCC患者,发现来自HCC组织或血液的几种miRNA与总生存期、无病生存期(DFS)和无进展生存期显著相关(如下表)。因此,组织或循环miRNA可以成为预测HBV-HCC患者预后的有前途的工具。具体来说,由于miRNA在血清外泌体中含量丰富,血清外泌体miRNA可用于预测HCC患者的预后。

      值得注意的是,miRNAs也与HBV-HCC复发的概率相关。几种miRNA可作为HCC切除术后早期肿瘤复发的潜在预测因子。例如,HCC组织中miR-29a-5p的含量与手术后的早期HCC复发密切相关,包括早期HCC。由于BCLC 0/A期HCC患者的miR-29a-5p敏感性和特异性可能达到约70%,因此其miR-29a-5p表达水平可提供帮助,以区分他们与其他早期患者。

 

结果 3

HBV失调的miRNA促进HCC的机制

      通过失调miRNA,HBV加剧了其在HCC肿瘤发生中的功能。目前,多篇综述总结了HBV失调的miRNA在影响肿瘤细胞周期、细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移和侵袭以及上皮-间充质转化(EMT)中的重要作用。在本文中讨论了HBV失调的miRNAs在HCC的肿瘤干性、代谢重编程、抗肿瘤免疫和肿瘤耐药性中的作用,这可能为潜在的治疗方法提供启示(如下图)。

 

失调的miRNA促进肿瘤干性

      肝癌干细胞 (CSC) 是具有干细胞特征的独特 HCC 细胞群,定义了分层结构并有助于治疗耐药性和肿瘤复发。HBV是肝脏CSC中最突出的参与者之一。miRNA部分介导干性进展(如下表)。在HCC细胞中,miR-124显着降低了CD44、CD133和EpCAM的表达,表明miR-124在抑制CSC分化方面具有关键作用。HBx下调miR-124,因此可能干扰CSCs的分化。在一项研究中,HBx通过易位和分泌HMGB1支持HCC的进展,HMGB1通过竞争性结合miR-200家族来调节HCC中的RICTOR表达。HMGB1和RICTOR mRNA都可以增强HCC中的HCC干性特征。HBsAg 抑制HCC细胞中miR-203a的表达。miR-203a降低 CD133阳性HCC细胞的比例,但不降低CD90的比例,并且还显着降低ALDH阳性恶性干细胞的平均百分比。因此,HBV感染可能通过调节miR-203a促进HCC的干性。HBV还抑制miR-325-3p,从而抑制关键干性标志物的表达,包括SOX-2、Nestin、Notch-1、OCT4和Nanog。miR-325-3p/DPAGT1可能在HBV诱导的HCC干性中发挥作用。此外,miR-3682-3p介导 HBx诱导的PI3K/AKT/c-Myc信号转导的致癌后果。HBx通过提高miR-3682-3p表达来增加干性。同时,miR-5188直接靶向FOXO1,抑制β-连环蛋白的核易位,促进Wnt信号激活和下游肿瘤干性。HBx调节miR-5188/FOXO1/β-连环蛋白/c-Jun反馈回路,驱动Wnt/β-连环蛋白活化,随后促进HCC干性。

 

失调的miRNA影响抗肿瘤免疫

      人们普遍认为,HBV通过异常的免疫反应引起慢性肝损伤。在人类慢性HBV感染期间,适应性免疫转换可能是HCC发展的免疫致病因素。许多研究揭示了miRNAs在HBV诱导的免疫失调中的作用。HBV感染会增加miR-146a的表达,从而损害IFN诱导的抗 HBV免疫反应。此外,抑制miR-146a可提高IFN α介导的抗HBV疗效。在HBV-HCC患者中,miR-138显著高于无症状携带者。通过靶向PD-1的3'-UTR区域,miR-138直接改变其表达。miR-138通过抑制PD-1表达对T细胞细胞因子的产生发挥调节作用。

      HBV还会抑制一些miRNA以影响抗肿瘤免疫。一项研究发现,HBV升高的CCL22诱导是由转录抑制miR-23a介导的。据推测,p65/miR-23a/CCL22的轴存在于HCC细胞中,并可能通过募集Tregs来驱动肿瘤进展,尤其是在涉及HBV感染时。在表达HBV的HepG2.215细胞中,miR-34a下调,而抑制的miR-34a导致趋化因子CCL22的产生增强,趋化因子CCL22募集Tregs以促进免疫逃逸。此外,直接抑制不同种类免疫细胞(如NK)的HLA-G在肝癌细胞中被miR-152下调。HBV抑制miR-152并增加其靶HLA-G的表达,这可能进一步抑制NK对抗癌细胞。此外,由miR-200介导的HMGB1调控的HMGB1和受HMGB1调控的RICTOR的mRNAs通过升高PD-L1+外泌体来抑制HCC对抗PD-L1免疫治疗的反应。

 

失调的miRNA促进肿瘤耐药性

      导致癌症复发和扩散的化疗耐药性经常被认为是癌症治疗失败的最大原因。在HCC中,HBV通常驱动化疗耐药性。越来越多的证据表明miRNA在HBV驱动的HCC化疗耐药中的作用。

      HBc上调miR-135a-5p以抑制VAMP2表达,阻断盐酸阿霉素诱导的HCC细胞凋亡。同样,HBV上调的miR-5188导致对化疗药物5-FU、顺铂和法鲁比星的耐药性增加。同时,推断HBx可提高miR-7、-103、-107 和 -21的表达,从而下调其靶标mapsin。沉默maspin可增强HCC对多柔比星和其他化疗药物的耐药性。这些 miRNA 可能有助于HBV 诱导的化疗耐药性。

      对于一些抗肿瘤miRNA,HBV抑制其表达以促进HCC耐药性。HBV mRNA可以直接海绵化miR-15a/16,并抑制随后依托泊苷诱导的肝癌细胞凋亡的级联反应。miR-193b 在 HBV 阳性细胞和组织中下调。最近的研究表明,它通过抑制抗凋亡蛋白Mcl-1的表达来增加HCC细胞对索拉非尼的敏感性。miR-203a降低5-氟尿嘧啶(5-FU)处理后的HCC细胞活力,并增加HCC细胞对5-FU的凋亡率。HBV抑制miR-203a表达,随后使HCC细胞对化疗药物诱导的细胞凋亡产生耐药性。HBV抑制miR-325-3p,显著增加HCC细胞对阿霉素的化学敏感性。同样,HBV负调控miR-329和miR-1236以提升其靶AFP表达,而AFP进一步减弱化疗药物顺铂的促凋亡作用。

 

未来的展望

      由于HBV-HCC体液和组织中miRNA的显着变化,其作为诊断HCC发病率和预后风险的生物标志物的效用已被广泛评估。然而,由于miRNA诊断HBV-HCC的PLR小于10且NLR大于0.1,miRNA在检测HBV-HCC方面的临床应用仍然有限。检测miRNA的传统技术包括Northern印迹、定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)、二代测序和基于微阵列的杂交。然而,以可靠和稳健的方式定量miRNA可能具有挑战性,这些方法可能涉及成本、复杂性和有效性之间的重大权衡。

      除了用作诊断外,miRNA在预后方面也具有重要的前景。目前的相关研究主要集中在 miRNA上,以预测HBV-HCC患者的复发风险、OS 和 DFS。由于循环miRNA具有方便、安全和无创等诸多优势,因此可以进一步挖掘其作为生物标志物的潜力。例如,miRNA可用于预测或评估新辅助化疗、放疗和免疫治疗对癌症患者的疗效。

      由于HBV失调的miRNA在肝癌发生中起着重要作用,因此miRNA可以用作可行的替代治疗靶点。目前,多种基于miRNA的疗法已经进入了癌症治疗的临床阶段。miRNAs治疗与化疗、放疗和免疫疗法的结合显示出针对不同恶性肿瘤的令人鼓舞的结果。可惜的是,目前还没有关于miRNA在HCC治疗中的应用的相关临床研究。但鉴于miRNA在HBV-HCC的发生和发展中起着至关重要的作用,结合多种策略、同时应用互补miRNA或发明新形式的miRNA的方法可能会为HBV-HCC患者带来可观的临床益处。

 

参考文献

Zhang MH, Yuan YF, Liu LJ, Wei YX, Yin WY, Zheng LZ, Tang YY, Lv Z, Zhu F. Dysregulated microRNAs as a biomarker for diagnosis and prognosis of hepatitis B virus-associated hepatocellular carcinoma. World J Gastroenterol. 2023 Aug 21;29(31):4706-4735.

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