MicroRNA在垂體腺瘤中的診斷與治療研究進展

WONG Tyh Chai， 顧　 曄， 黃玉瑩， 張曉彪

復旦大學附屬中山醫(yī)院神經(jīng)外科，上海　200032

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·綜述·

MicroRNA在垂體腺瘤中的診斷與治療研究進展

WONG Tyh Chai， 顧 曄， 黃玉瑩， 張曉彪*

復旦大學附屬中山醫(yī)院神經(jīng)外科，上海200032

[摘要]MicroRNA(miRNA)是非編碼的小分子RNA，參與靶基因轉(zhuǎn)錄后的表達調(diào)控，通過完全或不完全與mRNA對應的靶基因配對從而降解mRNA或干擾其翻譯，負調(diào)控靶基因表達。目前研究表明miRNA的表達差異參與很多腫瘤性和非腫瘤性疾病的病理生理過程。垂體腺瘤是發(fā)生于腺垂體的腫瘤，近年來研究發(fā)現(xiàn)miRNA在不同激素類型、大小、侵襲性等的垂體腺瘤和垂體腺癌中表達各有差異，有可能成為垂體腺瘤的診斷標志物及治療靶點。本文將對miRNA在垂體腺瘤中診斷與治療的研究進展作相關(guān)的綜述。

[關(guān)鍵詞]microRNA；垂體腺瘤；診斷；靶基因

垂體腺瘤是發(fā)生于腺垂體的腫瘤，是常見的顱內(nèi)腫瘤，占10%～25%，垂體腺瘤在生物學功能上大致分為三種類型：良性腺瘤、侵襲性垂體腺瘤、垂體腺癌。流行病學研究顯示，垂體腺瘤患者中垂體腺癌占0.1%～0.2%，侵襲性垂體腺瘤占約35%，絕大多數(shù)是垂體良性腺瘤[1]。目前臨床上的主要問題是巨大垂體腺瘤全切率低、術(shù)后并發(fā)癥多、腫瘤易復發(fā)等。另外侵襲性垂體腺瘤及垂體腺癌的診治仍存在困難，因此明確垂體腺瘤的發(fā)生及發(fā)展機制是亟待解決的問題?，F(xiàn)有研究雖沒有明確垂體腺瘤的發(fā)病機制，但很多學者都認為與癌基因激活、抑癌基因失活、表觀遺傳改變、microRNA(miRNA)異常等因素有關(guān)[2]。miRNA是一類非編碼小分子RNA，被認為是一種基因表達調(diào)節(jié)器。miRNA不僅對垂體功能細胞的增殖和凋亡有影響，在腫瘤轉(zhuǎn)化中也起到一定的作用，為垂體腺瘤發(fā)病機制的研究提供了新的思路及方法，所以成為垂體腺瘤熱門研究課題之一[3]?，F(xiàn)就miRNA在垂體腺瘤診斷與治療中的研究進展以及前景作一綜述。

1miRNA的生物合成及功能

miRNA是一類長度約22個核苷酸組成的單鏈、參與靶基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的非編碼的小分子RNA。miRNA基因在細胞核內(nèi)通過RNA聚合酶Ⅱ/Ⅲ依賴的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生前體——初級miRNA(pri-miRNA)[4]，被RNA酶Ⅲ Drosha和其輔助蛋白Pasha/DGCR8識別和剪切，形成前體miRNA(pre-miRNA)之后[5]，Ran-GTP和轉(zhuǎn)運蛋白5(exportin 5)將pre-miRNA轉(zhuǎn)運至細胞質(zhì)，與RNA酶Ⅲ Dicer結(jié)合進一步加工形成雙鏈成熟miRNA；在特異性解旋酶作用下解旋形成單鏈成熟miRNA，成熟的miRNA選擇性整合入RNA誘導的基因沉默復合物(RNA-induced silencing complex，RISC)，形成miRNA誘導的基因沉默復合物(microRNA-induced silencing complex，miRISC)特異性識別靶基因[6]。miRISC與靶基因(mRNA)結(jié)合后通常分為兩種形式：一種是以部分互補的方式與靶mRNA 的3’非翻譯區(qū)(3’-UTR)結(jié)合，使靶mRNA發(fā)生翻譯抑制；另一種是以完全互補的方式與靶mRNA的編碼區(qū)或開放閱讀框結(jié)合，往往使靶mRNA發(fā)生降解[7]，從而負調(diào)控靶基因，下調(diào)蛋白質(zhì)的表達，參與調(diào)控細胞增殖、分化、代謝、細胞凋亡等多種生理過程[8]。人體及哺乳動物中以前者較為普遍。

由于miRNA作用機制的獨特性及復雜性，可表現(xiàn)為多個miRNA同時調(diào)節(jié)1個靶基因，或1個miRNA調(diào)節(jié)多個靶基因，所以明確1個miRNA調(diào)節(jié)的靶基因并不能完全揭示該miRNA的功能。盡管miRNA的調(diào)節(jié)功能復雜，但有助于增加調(diào)節(jié)效率[6]。

2miRNA與不同激素類型垂體腺瘤的關(guān)系

miRNA在垂體腺瘤中是一個新興的研究熱點[9]。近年來的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在垂體腺瘤的發(fā)生發(fā)展過程中miRNA可以出現(xiàn)差異表達，miRNA的種類及表達水平變化與垂體腺瘤的臨床特點如腫瘤類型、大小、藥物治療效果、術(shù)后復發(fā)等有一定的關(guān)聯(lián)[10]。miRNA具有作為垂體腺瘤診斷的生物標志物的潛在可能性，有助于垂體腺瘤早期診斷、預后評估、術(shù)后隨訪、早期預測術(shù)后復發(fā)等。

Bottoni等[11]通過基因芯片技術(shù)得出在正常人與垂體腺瘤患者中有30個miRNA存在差異表達，還描述了組織學類型特定的miRNA，發(fā)現(xiàn)這些特異的miRNA可以正確鑒別75%促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)腺瘤，100%的無功能性垂體腺瘤(Non-functioning adenomas，NFAs)，80%的泌乳素(prolactin，PRL)腺瘤和30%的生長激素(growth hormone，GH)腺瘤。其研究還發(fā)現(xiàn)在GH腺瘤和PRL腺瘤中microRNA-23 a(miR-23 a)、miR-23 b和miR-24-2呈高表達，而miR-26b為低表達。但其中幾例GH腺瘤被誤認為PRL腺瘤，從而分析可能GH腺瘤與PRL腺瘤來源于同個生長激素干細胞[12]，共享了同一種miRNA標記。進一步研究發(fā)現(xiàn)miR-23 a、miR-23 b和miR-24-2與造血干細胞的生長和定位及神經(jīng)元的發(fā)育相關(guān)，推測其可能促進垂體GH和PRL腺瘤細胞生長作用的靶基因為SDF-1[13]。

Liang等[14]關(guān)于NFAs、促性腺激素腺瘤與正常垂體組織中miRNA差異表達(10個NFAs標本，10個促性腺激素腺瘤標本，2個正常垂體組織標本)的基因芯片研究結(jié)果顯示，NFAs與促性腺激素腺瘤中miRNA最顯著的表達差異如下：NFAs中miR-124 a高表達，而miR-31低表達；促性腺激素腺瘤中miR-10 b高表達，而miR-503低表達。進一步行反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR)驗證結(jié)果與基因芯片一致。

研究發(fā)現(xiàn)ACTH腺瘤與PRL腺瘤中的miR-30a、miR-30b和miR-30c均有顯著表達差異，ACTH腺瘤中miR-30a、miR-30b和miR-30c表達明顯升高，而PRL腺瘤中則反之[11]，從而將兩種腺瘤區(qū)分開來。因此，miRNA在不同激素類型的垂體腺瘤中種類及表達均存在差異，在未來可能成為診斷垂體腺瘤的生物標志物。

3miRNA與垂體腺瘤的大小及侵襲性的關(guān)系

大小及侵襲性不同的垂體腺瘤中miRNA表達水平的差異性在臨床樣本中得到證實。例如，miR-140在無功能微腺瘤與大腺瘤中有不一樣的表達方式，有可能成為潛在診斷標志物。但這仍需大量的臨床樣本實驗去證實。另有研究表明，miR-450 b、miR-424、miR-503、miR-542-3 p、miR-629和miR-214表達與NFAs大小有相關(guān)性[15]。在ACTH腺瘤中，Amaral等[16]對14組ACTH腺瘤與正常垂體組織標本進行對比，雖然未發(fā)現(xiàn)miRNA表達與腫瘤大小相關(guān)，但發(fā)現(xiàn)miR-141表達下調(diào)與腫瘤復發(fā)風險增高有關(guān)，這可能與垂體腺瘤的侵襲性有一定的關(guān)系。Qian等[17]也發(fā)現(xiàn)侵襲性與非侵襲性垂體腺瘤存在miRNA Let-7的表達差異，其中在侵襲性垂體腺瘤中Let-7表達顯著下調(diào)，調(diào)控其靶基因高遷移率族蛋白A2(high mobility group A2，HMGA2)過表達，從而促進腫瘤的發(fā)生和侵襲性生長。近年我國學者駱慧等[18]發(fā)現(xiàn)miR-10 a和miR-10 b在侵襲性垂體腺瘤組織中表達顯著上調(diào)，而且與垂體腺瘤侵襲程度正相關(guān)，特別是miR-10 b，但具體機制仍需進一步研究。

4與垂體腺癌相關(guān)的miRNA

Stilling等[19]通過1145個miRNA探針正常垂體組織、ACTH腺瘤和垂體腺癌中miRNA的表達譜進行了研究，發(fā)現(xiàn)與正常垂體組織相比，miR-122及miR-493在垂體腺癌中的表達顯著上調(diào)。我國學者魏俊吉等[20]利用高通量miRNA微陣列和miRNA芯片對垂體腺瘤和轉(zhuǎn)移性垂體腺癌標本的miRNA表達差異進行檢測，再進一步行RT-PCR，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性垂體腺癌中miR-20 a、miR-106 b和miR-17-5 p升高，并通過抑制第10號染色體上磷酸酶和張力蛋白同源缺失的基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome 10，PTEN)和金屬蛋白酶組織抑制劑2(TIMP-2)促進垂體腺癌轉(zhuǎn)移。曾報道的miRNA與腫瘤類型、侵襲性與垂體腺癌的研究統(tǒng)計見表1～表4。

5miRNA在垂體腺瘤中作為診斷生物標志物的研究進展

目前關(guān)于miRNA在腫瘤中的特異性及一致性的研究已有不少成果，但miRNA在血液或體液中的表達濃度是否與組織中大致相同仍需進一步研究。至今尚無研究證實血液或體液中的miRNA可作為垂體腺瘤的生物標志物。Wang等[29]發(fā)現(xiàn)在10個膠質(zhì)瘤患者中，血漿里的3個miRNA(miR-21、miR-128和miR-342-3p)可以用于調(diào)控和識別腦膠質(zhì)瘤。但可能只局限于膠質(zhì)瘤，并不適用于其他腫瘤。這也證明了miRNA是具有腫瘤特異性的，不同miRNA的表達形式與不同的腫瘤相對應。

另外，未來的研究還需證實隨著腫瘤細胞的出現(xiàn)以及時間的變化，miRNA是否有對應的表達變化，這也是確定miRNA成為診斷垂體腺瘤生物標志物的條件之一。隨著研究進展，miRNA有望成為理想的非侵入性診斷標志物，尤其在垂體腺瘤中，可作為早期發(fā)現(xiàn)、明確診斷、術(shù)后預后評估的手段。

表1　人體內(nèi)不同垂體腺瘤類型對應的miRNA與靶基因的對應關(guān)系

表2　人體內(nèi)差異表達的miRNA與靶基因及垂體腺瘤類型的對應關(guān)系

表3　侵襲性垂體腺瘤與非侵襲性垂體腺瘤miRNA的表達差異

表4　miRNA在垂體腺癌的表達差異

6miRNA在垂體腺瘤中作為潛在的藥物治療靶點

研究發(fā)現(xiàn)NFAs患者服用多巴胺受體激動劑治療后的miRNA表達的變化較服藥前有顯著差異(miR-134、miR-148和miR-155表達上調(diào)，而miR-29b、miR-29c和miR-200a表達下調(diào))[11]。另有研究發(fā)現(xiàn)GH腺瘤患者服用生長抑素類似物后，在13種不同miRNA中，有7種miRNA的表達發(fā)生變化且與藥物反應相關(guān)[30]。從以上研究可見垂體腺瘤患者在經(jīng)過藥物治療后出現(xiàn)了一些miRNA的表達變化。另外，Krutzfeldt等[31]通過對成年小鼠注射四種miRNA抑制劑，成功抑制了miRNA對應的靶基因表達變化，從而抑制了腫瘤的生長。miRNA作為一個可以調(diào)節(jié)抑癌基因與致癌基因的小分子RNA，在垂體腺瘤發(fā)病機制中發(fā)揮重要的作用。所以為了深入了解垂體腺瘤發(fā)病機制與miRNA的關(guān)系，可從藥物治療與miRNA對應的靶基因表達變化著手，這也為將來用藥物治愈垂體腺瘤提供新的可能。

7總結(jié)與展望

近年來，對miRNA能否成為診斷垂體腺瘤的生物標志物，以及垂體腺瘤的藥物治療靶點的探索仍在進行，目前仍有許多問題尚未解決。首先，miRNA與靶基因的調(diào)控網(wǎng)絡需要繼續(xù)研究?？赏ㄟ^驗證不同miRNA的調(diào)控靶基因，得到各自靶基因的功能，從而通過靶基因的功能闡述miRNA所發(fā)揮的功能。但miRNA的調(diào)控功能較為復雜，其與垂體腺瘤的生長、大小、類型、侵襲性都有關(guān)聯(lián)，單個miRNA可調(diào)控多個靶基因，也可能多個miRNA調(diào)控同一個靶基因，對miRNA單一靶基因的研究并不能完全揭示該miRNA的功能。其次，miRNA能否作為垂體腺瘤的診斷生物標志物仍不明確。與其他特定蛋白質(zhì)標記物對比，miRNA缺點是容易被翻譯后修飾，影響其表達；另外miRNA很難被檢測且容易降解，不易被PCR定量。另外，關(guān)于垂體腫瘤患者血液中miRNA水平的研究仍十分匱乏。

針對以上問題，可研究各種miRNA對應的功能網(wǎng)絡，從中選擇對應的靶基因功能較為單一的miRNA進行檢測，對敏感性及穩(wěn)定性較好的miRNA可進行進一步的研究，以期能夠應用于未來的臨床工作中。由于miRNA難以檢測且易降解，可通過對比研制較為實用的miRNA固定方式，優(yōu)化檢測方法，增強miRNA的穩(wěn)定性，同時提高其敏感性而使其易于被檢測。此外，需要投入更多的精力檢測不同類型垂體腺瘤患者體液中miRNA的差異。只有采取大量臨床數(shù)據(jù)以及完整的分析，才有機會把miRNA應用于臨床輔助診斷及藥物治療中。相信隨著研究的進展，miRNA與垂體腺瘤相互作用的機制可進一步明確，最終實現(xiàn)miRNA在垂體腺瘤的臨床診斷、治療、預后方面的運用。

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[本文編輯]葉婷，賈澤軍

[收稿日期]2016-01-26[接受日期]2016-05-24

[基金項目]上海市科委引導項目(134119a1202)，上海市申康項目橫向課題(SHDC12013121). Supported by Municipal Science and Technology Commission Guidance Project of Shanghai (134119a1202) and Horizontal Project of Shanghai Shen Kang Program(SHDC12013121).

[作者簡介]WONG Tyh Chai，碩士生. E-mail: luv3_wong@hotmail.com *通信作者(Corresponding author). Tel: 021-64041990，E-mail: xiaobiao_zhang@163.com

[中圖分類號]R 736.4

[文獻標志碼]A

IsolationThe role of microRNA in the diagnosis and treatment of pituitary adenomas

WONG Tyh Chai, GU Ye, HUANG Yu-ying, ZHANG Xiao-biao*

Department of Neurosurgery, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai200032, China

[Abstract]MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs involved in the expression and regulation after target gene transcription. Through complete or incomplete pairing with corresponding target gene so as to degrade mRNA or interfere with its translation, they negatively regulate target gene expression. The differential expression of miRNA has been reported to play a role in the pathophysiological process of neoplastic and non-neoplastic diseases. Pituitary adenomas are tumors that occur in the anterior pituitary gland. Recently, researchers have found that differential expression of miRNA can be shown in different hormone types, sizes and invasiveness of pituitary adenoma and pituitary carcinoma, which implicate the possible role of miRNA as diagnosis marker and therapeutic target of pituitary adenoma. This article will summarize the research progress of miRNA in the diagnosis and treatment of pituitary adenomas.

[Key Words]microrna; pituitary adenoma; diagnosis; target gene