miRNA 助力热放疗：开启局部晚期癌症治疗新征程

《Molecular Therapy Nucleic Acids》：High-throughput 3D spheroid screens identify microRNA sensitizers for improved thermoradiotherapy in locally advanced cancers

本文发现 18 种 miRNA 可增强热放疗敏感性，部分还能预测宫颈癌治疗反应。

　　### 热放疗的现状与挑战
放化疗（Chemoradiotherapy）是局部晚期宫颈癌和头颈部癌的标准治疗方案，但许多患者因身体虚弱和化疗副作用（如神经毒性、肾毒性、骨髓抑制）无法耐受化疗。热放疗（Thermoradiotherapy）作为替代方案，逐渐在临床上得到应用，其通过将肿瘤局部加热至 39 - 42°C 约 1 小时，可增强细胞对辐射的敏感性，还能触发全身抗肿瘤免疫反应。不过，目前热放疗的临床效果仍不理想，局部晚期头颈部癌患者 5 年总生存率在 50% - 78% 之间，局部晚期宫颈癌患者接受热放疗后的 5 年总生存率为 40% - 60% ，膀胱癌患者接受热放疗的 3 年总生存率仅 28%，这凸显了改善治疗效果的迫切需求。

研究 miRNA 对热放疗影响的新思路

微小 RNA（MicroRNAs，miRNAs）是一类长度约 20 - 25 nt 的非编码 RNA，在转录后基因调控中发挥关键作用，且在癌症中常常表达失调。已有研究表明，miRNAs 可通过靶向 DNA 损伤反应相关基因影响肿瘤放射敏感性，但此前尚无研究关注其对热放疗的影响。本研究旨在寻找能调节热放疗效果的 miRNAs，开发热放疗增敏剂，并探索其作为预测治疗反应生物标志物的潜力。

筛选具有热放疗增敏潜力的 miRNA

研究人员利用三维（3D）肿瘤细胞球体模型进行高通量 miRNA 筛选，以细胞活力为指标。在发现筛选阶段，对 4 种宫颈癌细胞系转染 378 种 miRNA 模拟物，经 2 Gy 辐射和 42°C 热疗 60 分钟处理后，分析细胞活力数据。结果发现 55 种 miRNA 对热放疗有显著增敏作用，其相对效应大小在 -0.11 至 -0.57 之间。

为进一步验证，研究人员选取 10 种癌细胞系（6 种宫颈癌细胞系和 4 种头颈部癌细胞系）进行验证筛选。除 55 种候选 miRNA 外，还选择 13 种相对效应大小约为 0.00 的 miRNA 作为对照。验证筛选结果显示，18 种 miRNA（如 miR - 16、miR - 27a 等）对热放疗有显著增敏作用，效应大小在 -0.30 至 -1.49 之间，且多数细胞系对这些 miRNA 的增敏效果表现出一致性，其中 miR - 224 在多数细胞系中增敏效果最强。

确定 miRNA 与 DNA 修复通路的关联

通过生物信息学预测和通路分析发现，这 18 种 miRNA 的预测靶基因大多与 DNA 修复的两条主要通路 —— 同源重组（Homologous Recombination，HR）和非同源末端连接（Non - Homologous End Joining，NHEJ）相关。例如，6 种 miRNA（miR - 16、miR - 181c 等）显著富集于共济失调毛细血管扩张突变（Ataxia Telangiectasia Mutated，ATM）依赖的 DNA 损伤反应通路，支持它们参与抑制辐射诱导的双链断裂修复。miR - 221 则对与 ATM 和共济失调毛细血管扩张及 Rad3 相关（Ataxia Telangiectasia and Rad3 - related，ATR）激酶相关的 DNA 损伤反应通路均有广泛靶向作用。

研究人员还利用公开的基因组数据计算 miRNA 与 DNA 修复通路相关基因的相关性，发现部分 miRNA（如 miR - 22、miR - 27a 等）与多数预测靶基因呈负相关。此外，文献检索发现，18 种 miRNA 中有 7 种在癌症放射增敏方面已有相关研究报道，且其中 6 种与宫颈癌和头颈部癌等多种癌症的放射敏感性相关。

miRNA 增强热放疗效果的功能验证

从 18 种 miRNA 中选取 6 种（miR - 16、miR - 27a、miR - 181c、miR - 221、miR - 224、miR - 1293）进行功能验证。克隆形成实验显示，与阴性对照（Negative Control，NC）相比，热放疗联合 miR - 221、miR - 224 或 miR - 1293 模拟物处理的 SiHa 细胞存活分数显著降低。

利用 γ - H2AX 焦点染色检测处理后 24 小时细胞中未修复的 DNA 双链断裂（Double - Stranded Breaks，DSBs）情况，发现热放疗联合这 6 种 miRNA 模拟物处理的细胞中 DNA DSBs 显著增加，其中 miR - 221 处理组增加最为明显。

蛋白质免疫印迹分析表明，转染这 6 种 miRNA 模拟物后，SiHa 细胞中 HR 通路的关键蛋白 ATM 表达降低；在 NHEJ 通路方面，6 种 miRNA 均对 DNA 依赖蛋白激酶催化亚基（DNA - PKcs）的蛋白表达有显著影响，miR - 1293 强烈降低 Ku80 的蛋白表达，miR - 27a、miR - 221 和 miR - 224 影响 Ku70 的表达，且这三种 miRNA 还降低了 HR 通路关键蛋白 RAD51 的表达。

miRNA 作为治疗反应预测生物标志物的潜力

研究人员利用癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）中晚期宫颈癌患者的全基因组 miRNA 表达谱，探索 miRNA 作为预测生物标志物的潜力。由于 TCGA 数据集缺乏热放疗患者信息，研究聚焦于放化疗。根据患者对放化疗的反应，将其分为治疗敏感组（n = 37，包括完全缓解和部分缓解患者）和治疗抵抗组（n = 18，包括病情稳定和进展患者）。分析发现，miR - 27a、miR - 221 和 miR - 224 在治疗抵抗的宫颈癌患者中显著下调，表明它们可能作为预测宫颈癌患者治疗反应的生物标志物。

研究成果的意义与展望

本研究首次系统地筛选并验证了 18 种对热放疗具有显著增敏潜力的 miRNA，揭示了其通过靶向 DNA 修复通路相关基因增强热放疗效果的分子机制，还发现部分 miRNA 具有预测宫颈癌治疗反应的潜力。这不仅为热放疗增敏剂的开发提供了新的靶点，也为临床预测患者治疗反应、制定个性化治疗方案提供了潜在的生物标志物。

然而，本研究也存在一些局限性。例如，实验采用单剂量照射（2 Gy），与临床实际的分次放疗方案不同；功能验证仅在宫颈癌细胞系中进行，未涉及其他癌细胞系和非恶性细胞；虽然发现 miR - 224 等在降低细胞活力方面存在潜在毒性，但对 miRNA 的毒性研究还不够深入。未来研究可采用分次放疗方案，扩大验证范围至其他癌症类型和正常细胞，优化 miRNA 模拟物浓度以平衡疗效和毒性。同时，还需进一步探索 miRNA 与其他 DNA 损伤反应相关基因及信号通路的关系，为热放疗联合 miRNA 治疗局部晚期癌症提供更坚实的理论基础和实践指导，推动该联合治疗策略从实验室走向临床，造福更多癌症患者。