鲁东大学生命科学学院肿瘤免疫新技术研究中心 264025
摘要：microRNA是一类高度保守的、内源性非蛋白编码的小分子RNA，在进化上高度保守。在生命早期胚胎发育、细胞周期调控、程序性死亡、细胞分化及代谢等活动中发挥重要作用。microRNA在基因组中存在的形式多样，包括单拷贝、多拷贝和基因簇等，绝大部分定位于基因间隔区，独立于其他基因的转录。
目前世界上每年有100万人死于乙肝引发的肝癌，中国是全世界感染乙肝病毒人数最多的国家，肝癌人数占世界二分之一。尽管干扰素和核酸类似物的应用可以抑制乙肝病毒在体内的复制，但不能有效清除体内的乙肝病毒，同时长期用药的各种副作用以及病毒突变和停药后的复发等严重影响治疗效果，因此寻找新的抗病毒治疗方法和新的抗病毒治疗靶点是当务之急。
近年发现，microRNA用于临床治疗乙型病毒性肝炎存在理论和实践的可行性，为寻找新的抗病毒治疗靶点提供依据。中草药在诱导肝癌细胞分化凋亡，抵抗肝癌细胞侵袭转移等多个环节发挥作用。近年来，microRNA领域的研究日趋完善与成熟，很多研究发现microRNA可能是中草药抗肿瘤研究的新靶点。本文综述了中草药在抗肝癌肿瘤方面通过microRNA发挥作用的研究现状，为microRNA治疗肿瘤提供新的方向。
关键词：microRNA；肝癌；中草药
1.MicroRNA的形成
microRNA又被称为微小RNA或者miRNA，人体非编码小RNA有三种亚型，除此之外还有短链干扰RNA（short interfering RNA，siRNA）与PIWI蛋白-作用RNA（PIWI interacting RNA，piRNA）两种。miRNA的形成始于细胞核，由基因组DNA 在RNA聚合酶II/III的作用下转录成初级miRNA（primary miRNA，pri-miRNA），转录本由Drosha酶、细胞核RNAeⅢ以及RNA结合蛋白辅因子Pasha组成的复合物加工成为发卡型前体miRNA（precursor miRNA，pre-miRNA），经由Ran-GTP/Exportin5转运机制将其运送到核外，进而被Dicer（RNaseIII蛋白）加工，由RNA 解旋酶降解成双链RNA，成熟的miRNA 结合到RNA-诱导沉默复合体上，复合体通过碱基配对与靶基因的mRNA 3′UTR 的互补序列结合，进而调控基因的表达，抑制mRNA的翻译，降低蛋白表达水平但不影响其mRNA的水平。[1]
2.MicroRNA与肝癌
近年来，miRNA与肿瘤的发生密切相关，多项研究表明miRNA可以调控肿瘤细胞的增殖、调亡、侵袭和转移等行为。miRNA通过调控细胞凋亡信号通路、细胞信号转导通路、Wnt信号通路等多种信号通路进行对肿瘤细胞的调控[2]。影响细胞内信号转导、调控细胞的增殖分化、自我更新及调亡等多种生理过程。通过miRNA表达谱芯片和大规模平行测序技术，人们发现肿瘤细胞与正常细胞的基因组常存在差异，已发现了多种miRNA在不同肿瘤细胞中特异性表达。miRNA对肿瘤的调控主要分为两类：癌基因miRNA和抑癌miRNA，癌基因miRNA在正常组织中低表达在癌细胞中高表达，抑癌miRNA则相反。
肝癌是最常见的人类恶性肿瘤之一，居全球肿瘤病死率的前三。据2015年世界卫生组织统计，我国是全世界感染乙肝病毒人数最多的国家，占全球的二分之一。近年来，通过大规模平行测序技术研究已得到正常肝脏组织中的miRNA组，尤其是高表达得miRNA已经得到确认，许多在肝癌细胞中特异性表达的microRNA被发现。miRNA的表达变化为早期发现、诊断肝癌有重要意义。
3.microRNA参与中草药提取物抗肿瘤治疗
中医药作为我国传统医学的重要组成部分，在抗肿瘤方面有其独到的有优势，自古以来，中医就有“扶正祛邪”的说法，注重攻补兼施，具有独特的优势，但是至今为止，很多中药的治疗有效成份并不完全清楚，其抗肿瘤的机制受到越来越多的关注。最近研究表明，中药对肿瘤异常表达的基因具有调控作用，而异常表达的miRNA是治疗癌症有效靶点，所以在miRNA水平上探究中医药的抗癌机制有重要的意义。
中草药的活性成分广泛的调节miRNA的功能，同时miRNA参与众多生理病理过程的调控，可以推测miRNA介导的治疗作用是中草药发挥药效的机理之一。可以通过检测miRNA表达谱、靶基因分析和miRNA干扰等方法鉴定中药活性成分对应的miRNA靶标，阐明特定中药或中药活性成分的作用机制。结合分子生物学，生物信息学和生物化学的方法，从中药化学物质组、基因组、蛋白质组和代谢组学的角度出发，可以促进中药作用机制研究的系统化、网络化和整体化。
4.中草药成分与抑癌microRNA
抑制癌细胞的增殖是中草药发挥作用的重要途径之一。中草药中的活性成分可以调节肿瘤细胞产生的miRNA进而抑制癌症的发展。研究表明，人细胞株BEL- 7404增殖和凋亡受甘草总黄酮的作用[10]。白藜芦醇可以下调miRNA-151的表达抑制肝癌细胞HepG2增殖[11]。白藜芦醇可以下调一些过表达的癌基因性miRNA：如miRNA-21、miRNA-17、miRNA-25、miRNA-26a、miRNA-92a-2、miRNA-181a2、miRNA-103-2、miRNA-NA- 103-1[12]。苦参碱可阻碍肝癌细胞周期停留在G0-G1期，抑制其恶性增殖[12]。很多文献表明，原发性肝癌细胞中miR-18、miR-18前体、miR-21、miR-221、miR-222、miR-224、miR-373、miR-301等miRNA存在上调，而miR-122、miR-125、miR-130a、miR-150、miR-199、miR-200、let-7家族成员等miRNA存在下调，并且miR-92、miR-20、miR-18 和miR-18 前体与肿瘤的分化程度呈负相关。同时，延胡索总碱能上调肝癌细胞HepG2中let-7a的表达，明显抑制肝癌细胞增殖[14]。姜黄素可以与miRNA-21结合，提高靶基因PDCD4的表达水平，促进细胞凋亡，发挥抗肿瘤作用[15]。没食子酸能够上调肝细胞癌HepG2细胞中的miRNA-16，促进靶基因Bcl-2表达，介导细胞凋亡[16，17]。甘草酸苷通过调控线粒体中相关基因，抑制肝癌细胞株SMMC-7721的增殖[18]。miRNA也是中药的活性成分之一，中草药自身产生的miRNA可以通过消化系统进入人体，调控组织细胞功能[19]。
中草药抗癌成分多，环节多，靶点多，影响因子多，机制复杂，而异常表达的miRNA在肿瘤中发挥癌基因或抑癌基因的作用，密切参与肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡、转移、浸润及血管生成等发展过程，鉴于以上中药中的有效成分能够使肿瘤中异常表达的miRNA趋于正常，使得起癌基因作用的miRNA呈低表达或起抑癌基因作用的miRNA呈高表达。若它所负调控的靶目标分别是抑癌基因或癌基因的话，则抑癌基因编码的蛋白表达增加和癌基因编码的蛋白表达减少，从而抑制肿瘤细胞生长，诱导肿瘤细胞分化和细胞凋亡，提高对抗癌药物的敏感性。中药有诱导肝癌细胞分化的作用，其有效单体或活性成分可使肝癌细胞向正常细胞逆转。研究表明，人参总皂苷阻滞人肝癌细胞株HepG2生长于S期，并诱导其分化[20]；人参皂苷Rh2和苦参碱作用于肝癌SMMC-7721细胞后有抑制其增殖和诱导分化的作用[21]。
（蓝色表示该药物使肿瘤细胞不能正常完成细胞周期，红色表示该药物通过下调该种基因来对细胞产应影响，绿色表示该药物通过上调该种基因来对细胞产应影响，黄是该药物可以与该种基因结合，改变靶基因表达水平对细胞产生影响）
4.1中草药成分与microRNA干扰技术
miRNA干扰技术不仅可以用于研究发病机制和药物作用机制，还可以为研发新药提供新的思路。miRNA的类似物或拮抗剂可以调节特异性miRNA表达调控靶基因最终调节细胞功能、操纵疾病进程[22，23]。在紫杉醇不敏感的肿瘤细胞中的miR- 125b 表达上调，miR-125b 显著抑制紫杉醇诱导的细胞毒性和凋亡并增强癌细胞对紫杉醇的耐药性，证实是通过负调控bak1的表达进而产生耐药性[24]。
5.展望
目前中草药抗肝癌研究仍存在一些问题：比如，很多中草药有效成分不确定；一味中药的有效成分可能针对多个RNA，或者是多种中药又可以针对同一microRNA；中草药成分复杂，一副中药往往有多种中药组成，药物之间是否相互反应的问题被忽视；研究注意力集中在某种活性成分的抗癌功能上，忽视药物复杂的毒副作用。现在发现和报道的很多有效药物，缺乏系统性的研究，对其优势效应研究不够深入。所以，确定中草药的有效成分，提取活性成分或应用自身含有的miRNA进行肿瘤miRNA干预，可以增加中药新药研发的成功率，并显著降低研发成本和风险，是中草药新药研发的优选途径之一
参考文献：
[1]Ambros V. The functions of animal microRNAs[J]. Nature. 2004.431（7006）：350-355.
[2]贵志芳，任军，许健. MicroRNA介导中药活性成分抗肿瘤机制的研究进展[J]. 生命科学. 2014（11）：1215-1221.
[3]张立，张迪，李孝彬，王炜，贺赛，李杰，et al. microRNA-616在肝癌中的表达及临床意义[J]. 中国普通外科杂志. 2016（07）：991-997.
[4]李文娟，韩翰，孙丹，沈洪星，李友军，张进祥. microRNA-215异常激活抑制Dicer1促进肝癌细胞迁移和转化[J]. 中国科学：生命科学. 2015（02）：165-174.
[5]Li J，Wang Y，Yu W，Chen J，Luo J. Expression of serum miR-221 in human hepatocellular carcinoma and its prognostic significance[J]. Biochemical and biophysical research communications. 2011.406（1）：70-73.
[6]Xu G，Zhang Y，Wei J，Jia W，Ge Z，Zhang Z，et al. MicroRNA-21 promotes hepatocellular carcinoma HepG2 cell proliferation through repression of mitogen-activated protein kinase-kinase 3[J]. BMC Cancer. 2013.13：469.
[7]Li Q，Ding C，Chen C，Zhang Z，Xiao H，Xie F，et al. miR-224 promotion of cell migration and invasion by targeting Homeobox D 10 gene in human hepatocellular carcinoma[J]. Journal of gastroenterology and hepatology. 2014.29（4）：835-842.
[8]李飞，李德新，周广朋. miR-634在肝癌中的表达及对肝癌细胞生物学行为的影响[J]. 中国免疫学杂志. 2016（08）：1160-1164.
[9]侯晋，曹雪涛. MicroRNA与肝癌诊治：新的机遇和挑战[J]. 中国肿瘤生物治疗杂志. 2015（01）：1-7.
[10]赵世元，王乃平，钟振国，农志新. 甘草总黄酮诱导肝癌细胞凋亡的实验研究[J]. 广西医科大学学报. 2005（02）：235-237.
[11]徐凌，王锋，徐选福，莫文辉，黄银实，王兴鹏，et al. 白藜芦醇通过下调microRNA-151表达抑制肝癌细胞株HepG2细胞活性的研究[J]. 上海交通大学学报（医学版）. 2010（07）：774-778.
[12]吴唐维，宁勇，陈卫群，卢忠心. 微RNA参与中药抗肿瘤作用的研究进展[J]. 重庆医学. 2013（13）：1536-1538.
[13]金艳书，吴学敏，娄金丽. 苦参碱对人肝癌细胞增殖、细胞周期及细胞凋亡的影响[J]. 中国临床康复. 2006（03）：107-109.
[14]张国铎，谢丽，胡文静，禹立霞，钱晓萍，刘宝瑞. 延胡索总碱对人肝癌细胞系HepG2抑制作用及其对microRNA表达谱的影响[J]. 南京中医药大学学报. 2009（03）：181-183.
[15]Mudduluru G，George-William JN，Muppala S，Asangani IA，Kumarswamy R，Nelson LD，et al. Curcumin regulates miR-21 expression and inhibits invasion and metastasis in colorectal cancer[J]. Biosci Rep. 2011.31（3）：185-197.
[16]黄金兰，钟振国. 余甘子叶化学成分没食子酸诱导人肝癌细胞株BEL-7404凋亡机制的研究[J]. 中药材. 2011（02）：246-249.
[17]李武，贺庆芝，孙诗博，潘小元，曾怀才. has-miR-16靶基因预测及生物信息学分析[J]. 中华疾病控制杂志. 2016（02）：193-197.
[18]郑晓珂，王利娟，张红巧，杨小昂. 甘草酸苷对肝癌细胞SMCC-7721凋亡的诱导作用[J]. 重庆医学. 2016（14）：1879-1881.
[19]Lin Z. Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1：evidence of cross-kingdom regulation by microRNA[J]. Cell research. 2012.1（22）：107-126.
[20]司维柯，李鹏，姚婕. 苦参碱对HepG_2细胞代谢水平和基因水平的影响[J]. 第三军医大学学报. 2002（11）：1346-1349.
[21]Zhang J，Zhang T，Ti X，Shi J，Wu C，Ren X，et al. Curcumin promotes apoptosis in A549/DDP multidrug-resistant human lung adenocarcinoma cells through an miRNA signaling pathway[J]. Biochemical and biophysical research communications. 2010.399（1）：1-6.
[22]McLaughlin J，Cheng D，Singer O，Lukacs RU，Radu CG，Verma IM，et al. Sustained suppression of Bcr-Abl-driven lymphoid leukemia by microRNA mimics[J]. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007.104（51）：20501-20506.
[23]Stenvang J，Petri A，Lindow M，Obad S，Kauppinen S. Inhibition of microRNA function by antimiR oligonucleotides[J]. Silence. 2012.3（1）：1-17.
[24]Zhou M，Liu Z，Zhao Y，Ding Y，Liu H，Xi Y，et al. MicroRNA-125b confers the resistance of breast cancer cells to paclitaxel through suppression of pro-apoptotic Bcl-2 antagonist killer 1（Bak1）expression[J]. J Biol Chem. 2010.285（28）：21496-21507.
论文作者:郭鸽,（通讯作者）周菊华
论文发表刊物:《健康世界》2018年7期
论文发表时间:2018/6/11
标签：肝癌论文; 细胞论文; 基因论文; 中草药论文; 肿瘤论文; 中药论文; 抑制论文; 《健康世界》2018年7期论文;