原发性肝癌（HCC)的表观遗传学调节与靶向治疗策略
肝细胞肝癌(Hepatocellular carcinoma, HCC )是原发性肝癌的主要病理类型， 是我国常见的恶性肿瘤之一。最新研究表明，肝癌全球发病率位居所有肿瘤 的第 5位、病死率位居第 3位。然而，目前肝癌的发病机制并不完全清楚 ，以往研究认为，遗传学 改变是肝癌发生 的关键环节之一，随着研究 的深入 ， 越来越多的研究表明肿瘤异质性这一重要特征在肝癌的发生、发展中起重要作用。多项研究表明 ，表观遗传修饰通过对致癌基因与抑癌基因的表观调节参与HCC的增殖与转移，表观遗传修饰同时亦是HCC药物研究的一个重要的靶点。
miRNA是一类短序列 、非编码 、具有调控功能的单链小分子 RNA，miRNA在肿瘤干细胞自我更新和 肿瘤进展中发挥着重要作用。miRNA调节转录后的基因表达，初始miRNA由RNA聚合酶II产生，并由RN酶III介导前体mRNA（pre-miRNA）的产生。随后pre-miRNA由膜转运蛋白(exportin)被转运至胞浆。miRNA的异常表达与多种肿瘤的进展和转移有关。
上皮间质转化（EMT）相关的miRNA
TGF-β信号通路相关的miRNA
TGF-β信号在EMT过程中起到非常重要的作用。TGF-β通过激活Smad信号诱导细胞失去上皮特性，获得迁移能力。TGF-β信号的下游基因为Smad2/3和Smad4，作为转录因子改变EMT相关基因的表达包括Snail和ZEB（锌指蛋白）。最近的研究显示，miRNA介导的TGF-β/Smad信号通路的异常调节诱导恶性肿瘤的发展。在HCC中常发现miRNA-542-3p和miR-142呈低表达 。
Wnt信号通路相关的miRNA
有多项证据表明，Wnt/β-catenin信号通路在EMT转化过程中起到重要的作用，尤其是β-catenin的核定位增加目的基因的表达 ，如粘纤蛋白（fibronectin）和基质金属蛋白（MMP-7），从而使得细胞拥有了间质样的表型。Wang等发现miR-122的下调增加了HCC的增殖、迁移与侵袭。miR-122的过表达能靶向Wnt，抑制EMT相关基因的表达，进而抑制细胞的增殖、迁移和侵袭 。miR-148α同样也有负调节Wnt1表达的作用。
外泌体转移相关miRNA
外泌体（Exosome），是细胞外囊泡（EV）的一种主要类型，是直径为30至150 nm的纳米大小的膜结构，大多数细胞都会分泌外泌体。由细胞分泌的外泌体包含DNA，mRNA，noncodingRNA，蛋白质，外泌体之间可产生信号通讯。早先的研究表明，高水平的miR-103与HCC的转移性相关。外泌体miR-103增加血管的通透性，靶向上皮连接蛋白促进转移，因而miR-103是潜在的治疗靶点和HCC转移性的生物学指标（marker）。另一项研究显示，高度转移性HCC细胞分泌的外泌体miR-1247-3p影响癌症书店都能纤维细胞（CAFs）。外泌体miRNAs不仅可以做为诊断指标，更是一个有待开发的治疗靶点。
DNA甲基化
DNA甲基化是在DNA甲基转移酶(DNA methylationtransferase，DNMT)催化下 ，以 s一腺苷甲硫氨酸为甲基供体，将甲基基团转移到胞嘧啶和鸟嘌呤二核苷酸的胞嘧啶中的 5位碳原子上 。鸟嘌呤岛启动子高甲基化与抑癌基因沉默和转录抑制密切相关，有研究分析了肝癌中 2670个高甲基化鸟嘌呤岛启动子，发现其中 1795个存在癌组织中，875个存于癌旁组织 。DNA甲基化对调节基因表达很关键。启动子区域CpG岛高甲基化导致抑癌基因的表达沉默。DNMTs的上调促进肿瘤的发展。肝癌组织中，DNMTs表达水平的上升是HCC不良预后的标志。无数的研究证实，DNMTs介导的表观遗传改变调节HCC的转移、侵袭、进展与肿瘤发展。
组蛋白修饰
组蛋白修饰通过影响组蛋白与DNA的亲和性，改变染色质的结构状态，进而影响转录因子与 DNA 序列的结合以及基 因表达。组蛋白甲基化，乙酰化，泛素化在转录水平控制癌基因与抑癌基因的作用上起到关键作用。多梳基因是催化组蛋 白抑制性修饰的重要蛋 白， 由PRC1和 PRC2复合物组成 ，PRC2的活性亚基果 蝇 Zeste 基 因 增 强 子 同 源 物 2 (Enhancer of zestehomolog2，EZH2)可 催 化 H3K9me和 H3K27me。已有研究报道 EZH2可通过修饰 H3K27me3从而调控肝癌缺失基因1的表达，进而促进肿瘤的发生及发展。抗肿瘤药物的开发上，主要聚焦于组蛋白甲基转移酶与组蛋白去甲基化酶。从HCC的原发至转移的发生，各种甲基转移酶和H3K4/H3K36，影响染色质和异染色质的结构与平衡，导致EMT相关基因的上调。
肝癌表观遗传改变可以作为肝转移指标的临床应用及表观修饰剂也可以作为治疗靶点的临床实践
肝内转移灶是根治术后复发风险的预测 指标 ，大约80%的肝外转移 表现为确诊时肝内肿瘤处于局部晚期状态 。肝癌转移 的早期诊断在治疗选择上非常重要。虽然影像诊断技术取得了巨大的进步，但仍然存在不足之处。
EMT和MET是多种癌症转移 性的引擎，E-cadherin在非转移组织高表达，而在转移组织中弱表达 。Snail和Twist蛋白的过表达与E-cadherin的下调有关。低E-cadherin和高vimentin表达与不良预后显著相关。非编码RNA已经成为成为包括EMT相关基因在内的多种 基因调节者的研究热点。最著名的EMT相关miRNA当数miR-200家族。液体活检是非侵袭性体液检测方法，在90%的肝癌血清样本中，检测到RAS相关结构域家族蛋白1A（RASSF1A）的高甲基化DNA，具有较短的RFS（relapse-free survival)。另一个小组也提示了ctDNA中检测出了肝癌组织中存在的5个抑癌基因（APC,FHT,p15,p16,E-cadherin）的甲基化状态。外泌体是miRNA的载体，其优势是不受RNA酶的影响。
DNA 甲基转移酶抑制剂
阿扎胞苷 5-Azacytidine (5-AZA)
阿扎胞苷 5-Azacytidine为胞嘧啶核苷类药物，能直接掺入DNA中，抑制DNA和RNA合成，可杀伤处于S期的细胞。阿扎胞苷处理的肝癌有助于肿瘤退缩，提高组织的分化程度，CpG岛区域的去甲基化。阿扎胞苷引起的表观遗传修饰的改变能增强索拉非尼的疗效 ，同时通过增加肿瘤微环境中T细胞的浸润增强免疫治疗的作用。阿扎胞苷的衍生物（5-AzaCdR）具有下调DNMT1,DNMT3a和DNMT3b的作用。
地西他滨Decitabine
地西他滨是一种天然2′-脱氧胞苷酸的腺苷类似物，通过抑制DNA甲基转移酶，减少DNA的甲基化，从而抑制肿瘤细胞增殖以及防止耐药的发生，为目前已知最强的DNA甲基化特异性抑制剂，属于S期细胞周期特异性药物。地西他滨能去除抑癌基因p16INK4A启动子的甲基化，调节细胞周期依赖性激酶CDK4/6。地西他滨处理的肿瘤细胞能增加PRSS3蛋白水平表达的上升，而PRSS3的去沉默能抑制cycling/CDK复合物，沉默基质金属蛋白2（MMP2)，从而降低细胞的增殖能力。一项 I/II期临床研究正在评价地西他滨用于进展期HCC的安全性与有效性。蛋白印迹分析显示经地西他滨治疗病人的外周血DNMT1的表达水平是下降的。
胍地西他滨Guadecitabine
胍地西他滨是新一代的次甲基化剂，其活性代谢物decitabine的体内暴露时间比静脉内decitabine更长，作为地西他滨的前药，guadecitabine在体内经磷酸酯酶水解得到地西他滨，掺入DNA链中，与DNA甲基转移酶共价结合，不可逆地抑制DNA甲基化过程。临床研究表guadecitabine在针对骨髓增生异常综合征和急性骨髓性白血病等肿瘤的治疗中具有明显的有效性和安全性。胍地西他滨可以对抗Wnt/EGF/IGF信号环内的广泛甲基化，增加奥沙利铂的细胞毒性作用。
泽布拉林Zebularine
泽布拉林Zebularine为DNA甲基化抑制剂，并使甲基化导致的沉默基因被重新激活。体外实验表明，Zebularine能抑制Hep G2细胞的增殖，呈剂量和时间依赖性。凋亡相关蛋白Bax蛋白表达量升高，而bcl-2蛋白表达量降低。
金雀异黄素Genistein
金雀异黄素是从大豆中提取的异黄酮类物质，具有与雌激素受体结合的特性。
金雀异黄素具有双相效应作用，在低浓度时（1uM）时促进细胞生长 ，而在高浓度时（10-40uM），具有抗增殖作用。
没食子酸儿茶素EGCG
EGCG在绿茶中含量丰富，是一种强抗氧化剂。据报道，EGCG在HCC中具有化学预防作用和抗肿瘤作用。EGCG可抑制脂肪酸合成酶，进而抑制棕榈酸的合成的合成。非肿瘤细胞因为低表达脂肪酸合成酶则不受影响。在HCC细胞中，EGCG可以扭转糖酵解，促进凋亡，遏止细胞增殖。更让人感兴趣的是，EGCG可以改善索拉非尼的抗肿瘤作用。二甲双胍是著名的抗糖尿病用药，EGCG联合二甲双胍可以显著降低GPC-3,survivin,cyclin D1,VEGF ,lncRNA 的表达，提高caspase3的表达水平 。
组蛋白脱乙酰化酶抑制剂HDACi
伏立诺他Vorinostat
伏立诺他Vorinostat是一组蛋白脱乙酰酶（HDAC）抑制剂。能通过诱导细胞分化、阻断细胞周期、诱导细胞调控而发挥作用。伏立诺他被用于一些抗肿瘤药物如奥沙利铂和mTOR抑制剂如西罗莫司的协同用药 ，以此来增强上述药物的抗肿瘤作用。
贝利司他 belinostat
贝利司他 belinostato HDAC抑制剂，可催化组蛋白和部分非组蛋白蛋白质的赖氨酸残基中乙酰基的清除。在体外，贝利司他可引起乙酰化组蛋白和其他蛋白质的累积，包括细胞周期停滞和/或部分转化细胞凋亡。但贝利司他在肝癌上的疗效有待于验证。
曲古菌素ATrichostatin A (TSA)
曲古菌素A是一种抗真菌抗生素，强效、可逆的、选择性抑制HDAC。Trichostatin A诱导细胞周期阻断在G1和G2期，并诱导细胞分化。而且，Trichostatin A抑制乳腺癌细胞增殖，产生显著的组蛋白H4高度乙酰化，在体内外都表现出剂量依赖的抗肿瘤活性。在体外实验中，观察到NKGD2配体在TSA处理后呈过表达，通过刺激NK细胞产生细胞毒作用，清除HCC细胞 。
瑞诺司他Resminostat
瑞诺司他是属于口服组蛋白去乙酰化酶(泛HDAC)抑制剂，拥有创新的表观遗传学作用机制，使该化合物有望成为一种新型的靶向抗肿瘤药，可用于多种肿瘤适应证，尤其是与其他抗癌药物联合使用。瑞诺司他的细胞毒作用可以被mTOR抑制剂增强，以此可以克服肿瘤对瑞诺司他的耐药。临床前试验显示，resminostat可有效抑制上皮-间质转化(EMT)。IIa期SHELTER研究对resminostat单用及与索拉非尼联用进行了评估，后者作为对晚期HCC患者的二线治疗，针对在索拉非尼作为一线治疗期间出现了经放射学证实的疾病进展的患者。接受resminostat/索拉非尼联合治疗的患者，中位总生存期为8.1个月。resminostat/索拉非尼联合治疗12周后，无进展生存率(PFSR)为70.0%，中位PFS为5.4个月。
帕比司他Panobinostat
帕比司他是一种新型、广谱组蛋白脱乙酰酶（HDAC）抑制剂，具有一种新的作用机制，通过阻断组蛋白脱乙酰酶（HDAC）发挥作用，该药能够对癌细胞施以严重的应激直至其死亡，而健康细胞则不受影响。
毫无疑问，表观遗传因素在肝细胞癌的发生发展过程中尤其是抑癌基因的高甲基化起着重要作用，与肝细胞癌的形成存在着密切关系。鉴于表观遗传学改变所导致基因或者蛋白表达这种变化是可逆的，因而针对肝癌的表观遗传学治疗具有光明的前景。
参考文献
Mohamed H. Yousef et al .Hepigenetics: A Review of Epigenetic Modulators and Potential Therapies in Hepatocellular Carcinoma Biomed Res Int. 2020 Nov 24
Kwei-Yan Liu et al. Modification of Epigenetic Histone Acetylation in Hepatocellular Carcinoma Cancers (Basel) 2018 Jan; 10(1): 8
Frank Jühling et al. Targeting clinical epigenetic reprogramming for chemoprevention of metabolic and viral hepatocellular carcinoma Gut. 2021 Jan 1; 70(1): 157–169.
Xiaoxiao Fan et al. Genetic And Epigenetic Regulation Of E-Cadherin Signaling In Human Hepatocellular Carcinoma Cancer Manag Res. 2019; 11: 8947–8963.