非编码小RNA-34a(microRNA-34a)小分子调控剂的抗肝癌效应及作用机制研究

MicroRNAs function as oncogenes or tumor suppressors by regulating gene expression and represent promising therapeutic targets for cancer. Small molecules modulating microRNAs expression would thus constitute potential anticancer agents. MicroRNA-34a (miR-34a) functions as a tumor suppressor and is downregulated or silenced in various cancers including hepatocellular carcinoma (HCC). MiR-34a therefore represents a promising therapeutic target for cancer. In our previous studies, a miR-34a luciferase report system was established for library screening of miR-34a modulators. One small molecule named compound 3 was identified as a specific miR-34a modulator. Compound 3 specifically activated miR-34a expression in HCC cells and down-regulated the expression of miR-34a targets. In vitro and in vivo studies demonstrated that compound 3 exhibited stronger anti-HCC activities than Sorafenib which is commonly used for HCC therapy in clinic. Further study would examine whether compound 3 could prevent and/or delay HCC development induced by hepatitis B virus X protein (HBX). The anti-HCC activities of compound 3 will be further examined in HBX transgenic mice model. Finally, we will delineate the mechanism underlying compound 3 modulation on miR-34a expression. Knowledge gained from this project would potentially lead to novel anti-HCC agent.

非编码小RNA-34a（miR-34a）是一个肿瘤抑癌基因，在包括肝癌在内的多种肿瘤中表达下调或沉默。人为表达miR-34a能显著抑制癌细胞生长，提示miR-34a是一个很有前景的癌症治疗靶标。在前期研究中, 我们成功构建了一个能用于小分子化合物文库筛选的miR-34a荧光报告系统，并筛选出一个能特异激活miR-34a 表达的小分子化合物3。化合物3在体外能显著抑制多种肝癌细胞的生长而对正常的人肝细胞则无毒性。在异位接种的肝癌裸鼠模型中，化合物3能明显地抑制肝癌生长。更令人兴奋的是，化合物3在体内显示出比肝癌靶向药物Sorafenib更强的抗癌活性！本课题将研究化合物3能否预防或延迟乙肝病毒导致的肝癌发生；并在转基因鼠中验证化合物3抗原发肝癌效应；还将研究化合物3调控miR-34a表达的分子机制。本课题研究结果将为开发以非编码小RNA为靶标的新的抗癌药物提供理论和实验依据。

我们在前期研究中成功地构建了一个荧光报告系统，我们利用该系统从一个含有640种自然小分子化合物文库中筛选出一个可以激活肝癌细胞中miR-34a的表达的化合物，我们将该小分子化合物命名为化合物3.化合物3属于查耳酮类化合物，分子量约400，可被大量化学合成，，迄今未见该化合物生物活性的相关报道。我们的初步试验表明：化合物3可以明显降低miR-34a目标基因的表达。通过人microRNA表达谱芯片分析显示化合物3 能够特异激活miR-34a的表达。常用抗肿瘤药物如5-FU﹑CDDP﹑Doxorubicin﹑sorafeinb等不能激活miR-34a表达。化合物3也可以抑制其它miR-34a的下游靶蛋白如CDK6、 FOXP、 Notch1、Sirtuin的表达。上述结果证明：化合物3特异激活miR-34a的表达以及降低miR-34a靶蛋白的表达。体内外实验表明：化合物3通过激活miR-34a表达来抑制肝癌细胞生长效果显著，且抗癌效果较sorafenib 更为明显。本课题对化合物3的小鼠毒性方面进行了系统地研究；本研究中未发现化合物3对老鼠存在明显毒性作用。在HBX转基因小鼠成瘤模型中，我们发现，较之于sorafenib，化合物3具有显著的抗肿瘤活性。在未形成肿瘤HBX转基因小鼠模型中口服化合物3，2个月后，小鼠形成的肿瘤大小及数目都显著减少，表明化合物3可以预防HBX转基因小鼠肿瘤的形成。我们认为p53多样的分子功能决定了化合物3对于诱导miR-34a表达的特异性。化合物3可以恢复或增强p53某些特定分子功能，例如DNA结合能力或辅因子募集能力。这些分子功能在野生型p53中处于正常状态，或在突变型p53中处于次优状态，而这些功能对于激活miR-34a的表达是不可或缺的。化合物3作为新一代靶向miR-34a抗肝癌药物潜力巨大。