正常细胞的能量代谢特点为使用葡萄糖在线粒体内进行氧化磷酸化，这种代谢方式既经济，效率也高。肿瘤细胞能量代谢的特点表现在活跃地摄取葡萄糖，进行有
氧糖酵解，这种看上很不经济的能量供给方式对肿瘤细胞却是必需的，它既为肿瘤细胞的不断生长提供能量，也为它们提供了生物合成的原料。肿瘤细胞这种能量代
谢方式早在20 世纪20 年代就为德国科学家Otto Warburg观察到，故又称Warburg
效应。对于癌细胞能量代谢途径的研究，也将能够解释更多癌细胞增殖和转移相关分子机制。最新一期Hepatology中，报道了复旦大学研究者对肝癌细胞瓦伯格效应相关miRNA的最新研究成果。
领导此项研究的是复旦大学附属肿瘤研究所教授何祥火，其课题组主要从事消化系恶性肿瘤发生与转移的分子机理研究，主要研究方向包括非编码RNA调控网络及其分子机制，癌基因鉴定、功能与细胞信号转导及肿瘤基因组学与生物信息学等。
本项研究中，研究者首先构建了一个miRNA
mimic文库，以胞内乳酸水平为指标，通过高内涵筛选方法从HeLa细胞中筛选到了100个显著影响胞内乳酸代谢速度的miRNA，再结合已报道数据进
一步筛选到6个与糖代谢调控相关的miRNA。通过Huh-7、HepG2和Hep3B细胞验证，发现在三种肝癌细胞中只有miR-199a-5p能够显
著降低乳酸水平，该miRNA即为初步筛选结果。
miRNA mimic文库高内涵筛选流程图
接下来，研究者对miR-199a-5p调控机制进行了深入探索。当miR-199a-5p出现缺陷时，癌细胞葡萄糖代谢明显加速，表现出更强的增殖和
迁移能力，动物模型中肿瘤尺寸增大，存活率降低，这些结果也进一步证实了高内涵筛选结果，表明miR-199a-5p确实可以抑制癌细胞葡萄糖代谢速度。
利用软件预测及荧光素酶报告质粒验证，研究者证实己糖激酶2（hexokinase
2，HK2）是miR-199a-5p直接靶点。HK2是葡萄糖代谢通路的一个关键酶，在癌细胞的变异糖酵解通路中催化产生葡萄糖-6-磷酸
（glucose-6-phosphate，G6P）。癌细胞中miR-199a-5p缺陷会释放对HK2的抑制作用，造成G6P上调，提高癌细胞代谢能
力，促进癌细胞增殖。对于癌细胞中miR-199a-5p失调原因，由于之前已有研究发现转录因子HIF-1α会抑制pri-mir-199a转录，研究
者ChIP实验检测了pri-mir-199a基因转录起始位点上游，共发现了4个HIF-1α结合元件，也进一步验证了之前的结论。
利用HIF-1α抗体进行ChIP-qPCR实验，验证pri-mir-199a基因转录起始位点上游4个结合元件。
本项研究以癌细胞能量代谢途径为切入点，利用高内涵筛选、ChIP等实验手段完整揭示了HIF-1α/miR-199a-5p/HK2信号轴对肝癌细胞
中糖代谢的影响，表明miR-199a-5p失调可能是癌细胞恶性增殖及迁移的诱因之一，也为开发新型治疗手段提供了更多支持。
相关文献：MiR-199a-5p is negatively associated with the
malignancies and Regulates Glycolysis and Lactate Production by
Targeting Hexokinase 2 in Liver cancer.
