长链非编码RNA HOTAIR在肝细胞癌中的分子机制及临床应用研究进展

Research Advances on the Molecular Mechanisms and Clinical Applications of Long Non-Coding RNA HOTAIR in Hepatocellular Carcinoma

摘要: 长链非编码RNA HOX转录反义RNA (HOTAIR)能够从多种机制参与肝癌的生物学进程，导致肝癌患者预后不良。研究发现，HOTAIR在肝癌细胞中表达量增高，其表达水平与肝癌的肿瘤分期密切相关，可能是肝癌早期诊断的肿瘤分子标记物。另外，敲低HOTAIR可以从多种途径抑制肝癌细胞的侵袭和转移，调控HOTAIR的表达可能是肝癌靶向治疗的新思路。本文系统综述了HOTAIR在HCC发生发展中的分子机制及其作为新型生物标志物和治疗靶点的潜力，为HCC的精准诊疗提供了理论依据和转化方向。

Abstract: The long non-coding RNA HOX transcript antisense RNA (HOTAIR) participates in the biological processes of hepatocellular carcinoma (HCC) through multiple mechanisms, leading to poor prognosis in patients. Studies have found that HOTAIR is upregulated in HCC cells, and its expression level is closely associated with tumor stage, suggesting its potential as a molecular biomarker for early HCC diagnosis. Moreover, knockdown of HOTAIR can inhibit HCC cell invasion and metastasis through various pathways, indicating that modulating HOTAIR expression may represent a novel therapeutic strategy for HCC. This review systematically summarizes the molecular mechanisms of HOTAIR in HCC progression and its potential as a new biomarker and therapeutic target, providing a theoretical foundation and translational direction for the precise diagnosis and treatment of HCC.

1. 引言

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是一种常见的严重威胁人类健康的恶性肿瘤，具有较高的致死率[1]。目前为止，消融和肝切除是治疗早期肝癌有效方法，然而，很多肝癌患者在诊断时已经出现了肝内或远处转移，已丧失最佳的手术时机，因此，肝癌的早发现和早诊断在肝癌的治疗中尤为重要[2]。传统影像学方法对肝癌的早期诊断灵敏度不高，所以，肝癌的早期诊断只能依赖于肿瘤分子标记物[3]。目前，临床中用于肝癌早期诊断的肿瘤分子标记物主要是血清甲胎蛋白(AFP)，但是，AFP在肝癌的早期诊断中敏感性较低[4]。因此，亟需寻找一种新型的分子标记物用于肝癌的早期诊断。研究表明，HOTAIR可以通过促进蛋白质-蛋白质相互作用、调节微小RNA的表达等方式来促进肝癌的迁移和侵袭，其与肝癌患者的预后不良密切相关[5] [6]。所以HOTAIR可能是一种新型的肝癌肿瘤分子标记物。

2. HOTAIR介绍

长链非编码RNA (lncRNA)是一类长度在200~100000个碱基之间的非编码RNA分子。这类RNA虽然不具备蛋白质编码功能，却在多种人类疾病的病理生理过程中发挥着重要调控作用。研究显示，lncRNA在恶性肿瘤如肝细胞癌的发生发展中具有关键作用，能够显著影响肿瘤细胞的增殖能力、侵袭特性以及转移潜能等恶性生物学行为[7]。HOTAIR是第一个被发现的可通过反式调控下游基因表达的LncRNA，位于人类染色体12q13.13区域，编码2.2kb长链非编码RNA分子[8]。HOTAIR被广泛认为是一种与多种癌症有关的功能性LncRNA，具有复杂的生物学功能，基因遗传变异可以影响自身结构改变，从而影响转录和表达，进而干扰下游靶基因的功能，与下游靶基因的遗传变异共同促进肝癌发生发展[9]。HOTAIR在不同的癌细胞中起致癌分子的作用，因此其表达水平可作为诊断和治疗多种癌症(如乳腺癌、前列腺癌、肝癌和卵巢癌等)的潜在生物标志物[10]。高表达的HOTAIR在HCC中促进了肝癌细胞的侵袭和转移，导致肝癌复发，影响患者的预后，并缩短了患者的生存时间[5]。因此，HOTAIR作为一种潜在的肝癌早期诊断标记物具有重要的研究和临床应用价值，为肝癌的诊断和治疗提供了新的思路。

3. HOTAIR在肝癌中的作用机制

3.1. HOTAIR通过特定蛋白或miRNA作用于肝癌

骨桥蛋白(Osteopontin, OPN)是一种分泌型磷酸糖蛋白，干扰素调节因子-1 (interferon regulatory factor-1, IRF1)具有肿瘤抑制作用，通过抑制靶基因的启动子活性来抑制肿瘤细胞的生长，OPN通过PI3K/AKT通路抑制IRF1的表达，而IRF1可以结合HOTAIR启动子区并降低其转录活性，所以，OPN作可以通过降低IRF1的抑制作用来刺激HOTAIR的表达[11]。研究表明，抑制HOTAIR能够上调肝癌细胞中RNA结合基序蛋白38 (RBM38)的表达，而RBM38在肝细胞癌(HCC)中的表达水平显著低于癌旁组织。敲除RBM38基因可逆转HOTAIR下调对肝癌细胞恶性表型的抑制作用，这表明HOTAIR通过抑制RBM38的表达来促进肝癌细胞的迁移和侵袭[12]。另外，HOTAIR还通过LSD1 (组蛋白去甲基化酶)促进肝细胞癌的进展，LSD1是肝细胞癌发生的重要调节因子，其表达上调与肝癌患者预后不良密切相关，B细胞淋巴瘤2 (Bcl2)和c-Myc是可刺激肿瘤发生发展的癌基因，数据表明，在Bcl2和c-Myc下调之后，LSD1被沉默，这表明LSD1可能通过刺激Bcl2和c-Myc的表达而发挥促肿瘤作用[13]。HOTAIR还可以通过促进EMT效应分子的表达来触发EMT，其效应分子之一就是质金属蛋白酶(MMPs)，MMPs是肝癌细胞侵袭和转移表型的关键调节因子，HOTAIR可能通过参与MMPs的基因表达来促进EMT [14]。HOTAIR是研究最广泛的lncRNA之一，其促进蛋白质-蛋白质相互作用可以通过多种途径如表观遗传重编程、蛋白质稳定性和信号转导等影响肝癌的生物学过程，还通过调节微小RNA的表达和功能来促进肝癌的进展[14]。全面了解HOTAIR在HCC中的分子机制对HCC的早期诊断、临床预后和靶向治疗具有重要意义。HOTAIR中潜在的功能SNP (Single Nucleotide Polymorphisms) rs12427129和rs3816153是HCC的主要遗传易感因素，可能在HCC易感性中发挥重要作用[15]。HOTAIR通过靶向miR-214-3p调节HCC细胞中FLOT1 (Flotillin 1)的表达，HOTAIR和FLOT1的下调以及miR-214-3p的上调抑制了肝癌细胞的增殖、侵袭和迁移，HOTAIR低表达通过上调miR-214-3p抑制FLOT1的表达，从而抑制体内肝脏肿瘤的生长，HOTAIR/mi-R214-3p/FLOT1轴影响HCC细胞的增殖、迁移和侵袭[16]。研究表明，HOTAIR在肝癌组织和细胞系(Hep3B和Huh-7)中表达上调，通过负调控miR-217-5p的表达(r2 = 0.1867, p = 0.0171)在肝癌的细胞增殖、迁移、侵袭和上皮–间质转化(EMT)中发挥重要的作用。Liu等[16]人研究表明，HOTAIR可以通过与miR-214-3p的内源性竞争间接调节FLOT1的表达，抑制HOTAIR表达后可通过miR-526b-3p/DHX33轴抑制HCC细胞增殖、迁移和侵袭，并促进细胞凋亡在肝癌的发生发展中发挥重要的作用。此外，在肝癌在组织和细胞系中HOTAIR和DHX33的表达呈正相关，HOTAIR通过与miR-526b-3p直接结合调控其下游靶标DHX33的表达，进而调节肝癌细胞的恶性生物学行为，在肝癌的发生发展中发挥重要的作用[17]。

3.2. HOTAIR的高表达对肝癌的作用

另外，HOTAIR在HCC中高表达也是导致肝癌患者预后不良的机制之一。HOTAIR在肝癌中的表达水平与肿瘤的大小密切相关，HOTAIR过表达促进了HCC细胞自噬的激活，而HOTAIR敲低则抑制了自噬的激活，HOTAIR过表达通过上调HCC细胞中自噬相关3 (ATG3)和ATG7的表达激活肝癌细胞的自噬，从而促进HCC细胞增殖[18]。HOTAIR在肝癌组织中表达量增加，且HOTAIR与NUAK1(NUAK family kinase 1)之间存在显著正相关，miR-145-5p下调，与HOTAIR、NUAK1呈负相关，HOTAIR敲低、miR-145-5p上调和NUAK1抑制均可抑制SNU-387和HepG2细胞的迁移、侵袭和转移，逆转上皮细胞向间质细胞的转化，HOTAIR募集并结合PRC2 (EZH2)表观遗传地抑制miR-145-5p，而miR-145-5p控制靶标NUAK1，从而促进肝癌细胞EMT过程并加速肿瘤转移，HOTAIR/miR-145-5p/NUAK1轴作为EMT调节因子在控制肝癌侵袭转移过程中发挥重要作用，可能是重要的靶点[6]。

3.3. HOTAIR与肝癌的癌前病变

肝癌癌前病变是指在慢性肝病背景下，肝脏出现一定的组织结构和细胞形态上的异型性，包括DLC、腺瘤样增生、肝硬化和肝纤维化等[19]。在肝癌的癌前病变方面，HOTAIR不仅能够增强HBV的转录、复制能力，也能参与亚砷酸盐诱导的肝纤维化，从而促进HCC的进展。Ren等[20]发现较高水平的HOTAIR表达与较高的ALT/AST水平相关，并与HBsAg和HBV DNA水平呈正相关，HOTAIR通过调节cccDNA结合SP1的水平来提高HBV启动子的活性，从而促进HBV的转录和复制，HOTIAR的表达与HBV的临床病理和生理特征相关，基于其增强HBV转录和复制的能力，HOTAIR可以作为一种新的HBV诊断生物标志物。HOTAIR通过miR-17-5p调控Th17细胞分化参与亚砷酸盐诱导的肝纤维化，亚砷酸盐通过HOTAIR下调miR-17-5p促进RORγt介导的Th17细胞分化，并增加细胞因子IL-17A的分泌，从而激活造血干细胞，活化的造血干细胞促进肝纤维化[21]。所以，HOTAIR可通过多种机制调控肝癌细胞的恶性生物学行为，在肝癌的发生发展中发挥重要的作用，这为肝癌的诊断和治疗提供了新的思路和研究方向。

4. HOTAIR可能是肝癌的诊断标记物

目前，HCC最常用的诊断标志物包括甲胎蛋白(AFP)、去γ-羧基凝血酶原、AFP晶状体烹饪凝集素-3和高尔基蛋白，然而，这些传统的血清标志物对HCC的早期诊断灵敏度和特异度均较低[22]。而HOTAIR的高表达水平与III期和IV期肿瘤有关，在早期筛查HCC时拥有较高的特异性和灵敏度，预示着HCC患者的预后不良，可能为HCC提供一个新的诊断指标[23] [24]。HOTAIR和ATG-7基因可作为互补的生物学标志物，预测HCV相关肝硬化DAAs (direct-acting antivirals)后发生HCC的风险，HOTAIR和ATG-7的表达与HCC患者预后较差相关，它们都是DAAs后HCC的新预测指标，DAAs后HCC患者中HOTAIR和ATG-7表达水平较高(高于临界值)与表达水平较低(低于临界值)的患者相比，预后较差[25]。此外，HOTAIR与其他LncRNA或肿瘤标记物联合应用，在早期筛查HCC中亦发挥重要的作用。El-Shendidi等[24]研究发现，与健康对照组相比IA (晚期HCC患者)、IB (早期HCC患者)和II (非肿瘤肝硬化患者)组中血清中HOTAIR水平显著增高，当血清HOTAIR值 > 15.45 (AUC = 0.71)时区分HCC患者IB组和IA组显示出66%的敏感性和78%的特异性，血清HOTAIR值 > 9.42 (AUC = 0.823)时，I组鉴别HCC患者和非肿瘤性肝硬化患者的敏感性和特异性可分别达到67.5%和93.3%，因此，HOTAIR在HCC患者血清中明显过表达，且其表达水平和HCC患者肿瘤分期显著相关，单独检测血清中HOTAIR水平在早期筛查HCC时拥有较高的特异性和灵敏度，更重要的是与传统标记物AFP结合使用时可获得更高的特异性和灵敏度，可帮助HCC的早期诊断，并协助肿瘤的分期，所以，HOTAIR是HCC诊断和预测临床预后的有价值的临床生物标志物。Lou等[22]通过一项前瞻性队列研究表明，HCC患者血清HOTAIR、BRM和ICR水平明显高于LC患者和健康人，与肝硬化患者和健康受试者相比，肝癌患者的血清HOTAIR水平显著升高，血清HOTAIR水平与肿瘤节点转移(TNM)、巴塞罗那临床癌症(BCLC)分期、肝外转移、血管侵袭、门静脉肿瘤血栓(PVTT)和肿瘤大小呈正相关，三种LncRNA (HOTAIR、BRM、ICR)和AFP结合对HCC的诊断准确率最高，AUC为0.998，敏感性为98.4%，特异性为100.0%，这种组合比单独使用LncRNA或AFP诊断准确性高。因此，HOTAIR是HCC潜在的预后标记物，检测血清中HOTAIR的水平可对早期发现和诊断HCC提供帮助。

5. HOTAIR在肝癌治疗中的潜在价值

HOTAIR不仅在肝癌的早期诊断中发挥巨大作用，在肝癌的靶向治疗方面也有重要意义，敲低HOTAIR可能是肝癌靶向治疗的关键方向。研究发现，HOTAIR的敲低可降低HCC细胞增殖，并与基质金属蛋白酶-9和血管内皮生长因子蛋白水平的降低有关，而基质金属蛋白酶-9和血管内皮生长因子蛋白是细胞运动和转移的重要因素，所以，HOTAIR可能是HCC的一种新HCC治疗靶点[14]。高表达的HOTAIR能够增加HCC细胞对索拉非尼的耐药性，而敲低HOTAIR可以通过增加Ecadherin和降低Vimentin表达来提高索拉非尼对HCC的治疗效果，此外，敲低HOTAIR可以上调miR-217增加索拉非尼治疗HCC的敏感性[26]。HOTAIR敲低可通过与miR-34a相互作用调节Akt磷酸化和Wnt/β-catenin信号传导，从而降低HCC对紫杉醇耐药，所以，HOTAIR为缓解肝癌对紫杉醇耐药提供了一个有价值的治疗靶点[27]。另外，人参皂苷-Rg3可以降低HOTAIR水平，而高表达HOTAIR抵消人参皂苷Rg3抑制HCC细胞的增殖、迁移和侵袭，所以Rg3可以通过降低HOTAIR水平来抑制HCC细胞的增殖，这可能是一种潜在治疗HCC的药物[28]。敲除HOTAIR后，Huh7细胞中CCND1 mRNA及其cyclin D1蛋白产物的表达水平降低，降低了磷酸化信号换能器和STAT3 (转录激活因子3)的表达，另外，HOTAIR的敲低与STAT3的抑制联合导致cyclin D1的表达进一步降低，HOTAIR可能通过调节细胞周期、STAT3活性和cyclin D1表达，在HCC增殖中起关键作用，因此，敲低HOTAIR可能是HCC治疗的一个新的潜在治疗靶点[29]。

6. 结论与展望

长链非编码RNA HOTAIR在肝细胞癌(HCC)的发生、发展及转移过程中发挥着关键作用。HOTAIR通过调控多种信号通路(如PI3K/AKT、EMT、miRNA网络等)促进肝癌细胞的增殖、侵袭和耐药性，并与患者的不良预后密切相关。此外，HOTAIR在肝癌组织和血清中的高表达使其成为一种潜在的早期诊断生物标志物，尤其在联合传统标志物(如AFP)时，可显著提高HCC的检测灵敏度和特异性。在治疗方面，靶向HOTAIR的策略(如基因敲低或药物干预)可有效抑制肝癌进展，并增强现有疗法(如索拉非尼、紫杉醇)的敏感性。人参皂苷Rg3等天然化合物通过下调HOTAIR表达发挥抗肿瘤作用，为HCC的靶向治疗提供了新思路。

NOTES

^*通讯作者。