医校联动！广西医科大学/广西江滨医院联合发文：有价值的肝癌标志物和新治疗靶点

【导读】肝细胞癌（HCC）是全球性的健康问题，在全球癌症相关死亡原因中排名第四。然而，piRNA在肝细胞癌进程中的作用尚未得到充分研究。

1月17日，广西医科大学/广西江滨医院研究人员合作共同在期刊《Cell Death Discovery》上发表了研究论文，题为“pir-hsa-216911 inhibit pyroptosis in hepatocellular carcinoma by suppressing TLR4 initiated GSDMD activation”，本研究中，研究人员发现了一种特定的 piRNA，即 pir-hsa-216911，在肝细胞癌（HCC）细胞中高表达。pir-hsa-216911 的这种高表达促进了 HCC 细胞的侵袭，并抑制了细胞死亡，尤其是细胞焦亡。敲除 pir-hsa-216911 导致细胞焦亡活性增加，从而激活了 caspase-1 和 GSDMD。进一步分析表明，pir-hsa-216911 通过抑制与 HCC 细胞焦亡相关的关键基因 TLR4 发挥作用。在 Huh7 细胞系中，敲除 pir-hsa-216911 证实了其通过沉默 TLR4 抑制 TLR4/NFκB/NLRP3 通路的作用。敲除 pir-hsa-216911 显著抑制了 Huh7 异种移植瘤的形成。在 HCC 患者中，pir-hsa-216911 在伴有脂肪变性的 HCC 肿瘤样本中高表达，抑制 TLR4 表达并抑制 GSDMD 激活。这些发现对 HCC 分子分型以及作为癌症治疗的潜在靶点具有重要意义。

https://www.nature.com/articles/s41420-024-02285-9#Sec1

背景信息

肝癌是全球第六大常见癌症，也是癌症相关死亡的第四大原因。肝细胞癌（HCC）是最常见的肝癌类型，占诊断病例的 90% 以上。HCC 的主要致病因素包括乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、黄曲霉毒素、饮酒、肥胖和代谢综合征。这些因素会引发急性和慢性肝病，导致肝损伤、炎症和异常细胞死亡。各种形式的程序性细胞死亡（PCD）在 HCC 的发展中起着至关重要的作用。其中，细胞焦亡是最近发现的一种 PCD 形式，因其与炎症的密切关系而备受关注。

细胞焦亡是一种由炎症性半胱天冬酶诱导的、由气道膜蛋白介导的程序性细胞死亡，对损伤、感染和炎症作出反应。细胞焦亡主要有两种形式：经典型和非经典型。细胞焦亡参与炎症驱动的急性或慢性肝病以及脂肪肝疾病。在癌症中，细胞焦亡既具有抗肿瘤作用，也具有促肿瘤作用。在肿瘤微环境中，虽然癌细胞的细胞焦亡往往会导致急性炎症和细胞毒性，从而抑制肿瘤生长，但免疫细胞的细胞焦亡可能会引发慢性炎症，抑制杀伤细胞活性，促进肿瘤生长。值得注意的是，脂质暴露会诱导脂肪肝细胞中的线粒体活性氧（ROS）。这会导致肝细胞 NLRP3 炎性小体激活，随后脂肪变性肝细胞发生细胞焦亡，加重脂质积累，并损害胰岛素敏感性。细胞焦亡与肝细胞癌（HCC）的预后和进展密切相关。较高的半胱天冬酶-1活性可促进经典细胞焦亡，从而在体外和体内降低 HCC 的增殖和侵袭，这表明细胞焦亡的失调在肝癌的发生发展中起着关键作用。与许多其他癌症相关的程序性细胞死亡（PCD）一样，细胞焦亡也受非编码 RNA 的调控。

piRNA最初在生殖细胞中被发现，作为转座子抑制因子以保护基因组，piRNA 通过其转录后和转录基因沉默能力在体细胞中发挥关键作用。piRNA 可参与多种基因调控过程。越来越多的研究表明，由于其可调节的特性，piRNA 在多种癌症中发挥着至关重要的作用。piRNA 在肝细胞癌（HCC）中的研究尚不广泛，主要是因为其结构差异，这使得使用传统的方法对其进行测序颇具挑战性。尽管已鉴定出一些与 HCC 相关并影响细胞活力和侵袭性的 piRNA，但其机制在很大程度上仍不清楚。

在肝细胞癌（HCC）中，pir-hsa-216911 促进细胞侵袭并抑制细胞死亡

基于 piRNA 结构，研究人员开发了 pir-hsa-216911 的模拟物和抑制剂。在 Huh7 细胞中，这些模拟物和抑制剂的有效性得到了证实，瞬时转染 48 小时后，模拟物使 pir-hsa-216911 的表达增加了 344.03% ± 0.54 倍，而抑制剂使其减少了 0.715 ± 0.2 倍。在确认有效性后，研究人员采用瞬时转染法在体外评估了癌症相关表型。研究人员引入模拟物以增强 pir-hsa-216911 的表达，导致 Huh7 细胞增加了 82.6%，Hep3B 细胞的侵袭性增加了 125.8%。相反，使用抑制剂时，Hep3B 细胞的侵袭性降低了 73.9%，但在 Huh7 细胞中未观察到显著变化。这表明 pir-hsa-216911 可能在体外促进细胞侵袭。在 Huh7 细胞中转染 48 小时后进行的流式细胞术分析显示，pir-hsa-216911 的抑制剂使位于 Anxxin V 和 PI 双阳性区域的事件数量增加了 2.8 ± 0.82%，并且总活细胞减少了 6.3 ± 0.88%。相比之下，模拟转染未显示出任何显著变化。Annexin V 和 PI 双阳性细胞代表了质膜通透性的发生，这在晚期凋亡、坏死和焦亡细胞中出现，表明坏死比例增加，提示 pir-hsa-216911 参与了程序性细胞死亡。

pir-hsa-216911 敲除会导致 Huh7 细胞侵袭受到抑制且细胞死亡率升高

患有脂肪性肝炎的肝细胞癌（HCC）患者肿瘤中 pir-hsa-216911 高表达，导致 TLR4 抑制和细胞焦亡抑制

研究人员采用免疫组化法检测了 pir-hsa-216911 对抑制细胞焦亡的作用。在 pir-hsa-216911 水平较高的肿瘤中，11 例样本中 TLR4 表达均完全受到抑制，导致平均免疫组化评分显著降低。在 GSDMD 的作用方面也观察到了类似的趋势，11 例样本中有 9 例活性 c-GSDMD 显著减少，且 pir-hsa-216911 表达水平较高的肿瘤中平均免疫组化评分较低。这些结果表明，pir-hsa-216911 在肝细胞癌患者中作为 TLR4 抑制剂发挥抑制细胞焦亡的作用。

结论

总之，研究人员发现了一种新的 piRNA，即 pir-hsa-21691，它通过主要抑制细胞焦亡促进肝细胞癌（HCC）的发展。这种 piRNA 在三种 HCC 细胞系中含量较高，能促进细胞侵袭并抑制细胞焦亡。pir-hsa-21691 可能成为区分不同 HCC 亚型的有价值标志物，并有望成为 HCC 的新治疗靶点。

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41420-024-02285-9#Sec1

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