miRNA與甲狀腺癌發(fā)病的研究現(xiàn)狀

謝 靖，王 旭

(1.南京中醫(yī)藥大學，南京 210023； 2.江蘇省中醫(yī)院內(nèi)分泌科，南京 210046)

甲狀腺癌是最常見的內(nèi)分泌系統(tǒng)癌，約占全身惡性腫瘤的1%[1]。據(jù)研究統(tǒng)計，自1970年甲狀腺癌被報道至今，其發(fā)病率逐年升高，其中絕大多數(shù)為乳頭狀甲狀腺癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)，嚴重危害了公眾的健康[2]。甲狀腺癌包括4種病理類型，來源于濾泡細胞的PTC最為常見，其次為濾泡狀甲狀腺癌(follicular thyroid carcinoma，F(xiàn)TC)、未分化型甲狀腺癌(anaplastic thyroid carcinoma，ATC)，以及少部分來源于濾泡旁細胞的甲狀腺髓樣癌(medullary thyroid cancer，MTC)[3]。甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展是一個連續(xù)漸進的受到多因素、多種調(diào)控因子調(diào)控的過程，其分子機制目前尚不清楚。微RNA(microRNA，miRNA)是一類細胞內(nèi)源性非編碼的RNA分子，具有調(diào)控蛋白翻譯轉(zhuǎn)錄的功能。miRNA主要通過與靶信使RNA 3′非翻譯區(qū)互補結(jié)合抑制或阻斷多種靶蛋白的翻譯，調(diào)控細胞的增殖、分化、凋亡及代謝等過程[4]。大量研究表明，miRNA可調(diào)節(jié)多種細胞的生物過程，包括細胞增殖分化、侵襲、遷移等，參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展[5-7]。近年來，一些研究者通過人工合成miRNA特異性靶向致癌基因，在腫瘤的治療中取得了一定成果[7-8]。miRNA在甲狀腺癌發(fā)生發(fā)展中的調(diào)節(jié)作用是目前針對甲狀腺癌診斷和治療的研究熱點。現(xiàn)就miRNA與甲狀腺癌發(fā)病的關(guān)系進行綜述。

1 miRNA概述

自研究者首次在線蟲中發(fā)現(xiàn)了miRNA-lin-4以來，目前在人類基因組中已發(fā)現(xiàn)數(shù)以千計的miRNA[9]。miRNA是一類長度約為22個核苷酸的內(nèi)源性的非編碼RNA，最原始的是由RNA聚合酶 Ⅱ催化轉(zhuǎn)錄的pri-miRNA，長度為300～1000個堿基；pri-miRNA經(jīng)過一次加工后，成為miRNA前體，長度為70～90個堿基；miRNA前體再由Exportin 5從細胞核轉(zhuǎn)運至胞質(zhì)，經(jīng)過Dicer酶酶切后，成為長20～24 nt的成熟miRNA。成熟的miRNA單鏈與Ago(argonaute)蛋白結(jié)合成miRNA-RISC(RNA-induced silencing complex)復合體，當其與靶基因互補結(jié)合時，直接靶向切割信使RNA阻斷翻譯；當與靶基因不完全結(jié)合時，起調(diào)節(jié)基因表達的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA可調(diào)控人類大約30%的編碼蛋白基因[10]。每種miRNA可以同時調(diào)控多種靶信使RNA基因以及多條信號通路，參與一系列重要的生物學行為(早期胚胎與器官發(fā)育、細胞增殖分化、凋亡、免疫調(diào)節(jié)等)。實驗研究結(jié)果證明，miRNA在不同組織來源的腫瘤細胞中表達及控制機制不同，可以調(diào)控不同的信號通路，也可以調(diào)節(jié)細胞中的抑癌基因和致癌基因水平，參與惡性腫瘤的發(fā)生[11]。研究miRNA與甲狀腺癌發(fā)病之間的關(guān)系，可以從分子水平更清楚地認識甲狀腺發(fā)病的機制及miRNA的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)新靶點，為新藥開發(fā)提供新思路。

2 miRNA與甲狀腺癌

甲狀腺癌發(fā)病分子機制涉及多種基因突變或多種信號通路的異?；罨鏐RAF、RAS、PIK3CA、第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)和β聯(lián)蛋白突變[12]，RET(rearranged during transfection)基因突變所引起的RET信號異?；罨痆13]；促分裂原活化的蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3-hydroxykinase/protein kinase B，PI3K/Akt)、核因子κB、RAS相關(guān)域家族、低氧誘導因子1α、促甲狀腺激素/促甲狀腺激素受體信號通路等[14]。Hu等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA的表達與甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展密不可分，可作為其診斷、治療和預后的分子標志物。進一步研究miRNA作用于甲狀腺癌的分子機制，可以為其診斷、治療與預后提供依據(jù)。

2.1miRNA與PTC PTC是甲狀腺癌最常見的病理類型，惡性度最低，約占甲狀腺癌的85%[16]，也是目前研究最多的甲狀腺癌。Minna等[17]通過基因芯片檢測了19個PTC組織中miRNA的差異表達，發(fā)現(xiàn)miR-221、miR-222-3p、miR-15a-5p、miR-21-5p等的表達顯著上調(diào)，miR-451a、miR-365a-3p、miR-195-5p、miR-199a-3p等表達顯著下調(diào)；同時，對已有15篇文獻(共計969例PTC組織)進行薈萃分析，發(fā)現(xiàn)miR-146b-5p、miR-221-3p和miR-222-3p幾乎在所有的PTC組織中均出現(xiàn)了差異表達，其次為miR-34a-5p、miR-181b-5p、miR-21-5p和miR-31-5p，提示miRNA的差異表達可能與PTC的發(fā)生有關(guān)。Rosignolo等[18]從11例行甲狀腺切除術(shù)的PTC患者的血清中檢測到754種miRNA，其中11種在術(shù)后30 d表達量顯著下降；對44例行甲狀腺切除術(shù)的PTC患者進行驗證試驗，發(fā)現(xiàn)其中6種miRNA在術(shù)后30 d表達顯著下調(diào)，采用受試者工作特征曲線分析發(fā)現(xiàn)miR-146a-5p和miR-221-3p對PTC具有較高的診斷價值，進一步證實miR-146a-5p、miR-221-3p等多種miRNA共同參與PTC的發(fā)生發(fā)展。Lee等[19]對納入的70例(78.7%)PTC患者進行分析，發(fā)現(xiàn)miR-146b和miR-155在PTC中具有高表達，采用受試者工作特征曲線分析發(fā)現(xiàn)，miR-146b和miR-155對PTC的診斷價值分別為0.649 和0.695，提示miRNA在PTC的診斷中具有一定的應用價值。Dai等[20]對納入的78例PTC患者(未復發(fā)54例，復發(fā)24例)進行分析，發(fā)現(xiàn)miR-221和miR-222與甲狀腺腫瘤大小、臨床TNM分期、擴散轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)，采用多重Cox風險分析，發(fā)現(xiàn)miR-221是PTC預后復發(fā)的獨立危險因素，提示miRNA還可用于PTC預后評估，預測PTC的預后復發(fā)。綜上，miRNA的差異表達與PTC病情的發(fā)展密切相關(guān)，為PTC的診斷和預后預測提供了理論依據(jù)。

研究表明，RAS突變、BRAF突變、RET/PTC重排等與PTC臨床病理特征(腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠端轉(zhuǎn)移等)相關(guān)，參與PTC的發(fā)生發(fā)展[13]。Fuziwara等[21]綜述了近年來的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)miR-146b、miR-221和miR-222在PTC、FTC和ATC中均存在差異表達，充分說明miR-146b、miR-221和miR-222在甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。 Stokowy等[22]采用基因組學分析了PTC中可能存在的miRNA信使RNA調(diào)節(jié)子，發(fā)現(xiàn)hsa-miR-146b-5p可能調(diào)控磷酸化酶激酶β亞單位(phosphorylase kinase beta subunit，PHKB)和人白細胞介素受體相關(guān)激酶。Diao等[23]研究發(fā)現(xiàn)，miR-221可與金屬蛋白酶組織抑制因子的 3′非翻譯區(qū)結(jié)合，抑制金屬蛋白酶組織抑制因子3 的表達，從而增強PTC細胞的增殖和侵襲能力，提示miRNA可能通過調(diào)控機體的多條信號通路，參與PTC的發(fā)生發(fā)展。let-7家族是目前研究較為清楚的miRNA，包含8個成員(let-7a、let-7b、let-7c、let-7d、let-7e、let-7f、let-7g和let-7i)，其3′非翻譯區(qū)包含3個RAS基因互補結(jié)合位點，可以下調(diào)RAS的表達，抑制多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。Perdas等[24]分析了let-7家族在PTC中的作用，發(fā)現(xiàn)在RET突變的甲狀腺癌細胞中，let-7f的表達下調(diào)，而let-7的下調(diào)可激活RAS的表達，還可降低甲狀腺細胞分化的標志物人甲狀腺轉(zhuǎn)錄因子1的表達，在甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要的調(diào)控作用，可作為PTC診斷、預后、治療分子標志物。綜上，miR-146b、miR-221、miR-222、let-7家族等均與PTC的發(fā)生密切相關(guān)，可能通過調(diào)控RAS突變、BRAF突變、RET/PTC重排等，參與PTC的發(fā)生發(fā)展，有望作為其基因治療的新靶點。

2.2miRNA與FTC FTC約占甲狀腺癌的20%[1]，為中度惡性腫瘤，臨床常缺乏明顯的局部惡性表現(xiàn)，不進行手術(shù)的情況下很難診斷。因此，研究者迫切希望尋找一些分子標志物作為診斷的輔助依據(jù)，相關(guān)miRNA的研究日趨增多。Zhao等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-17參與調(diào)控酪氨酸蛋白激酶6/胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號通路，從而調(diào)節(jié)FTC細胞的增殖和遷移。Miao等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-4299與FTC的侵襲及腫瘤的發(fā)生過程密切相關(guān)，miR-4299可以靶向調(diào)控FTC-133和FTC-238細胞中ST6GALNAC4的表達，調(diào)控其增殖和侵襲。Ma等[27]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-146a和miR-146b可以靶向抑制ST8SIA4的表達，激活PI3K-Akt-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信號通路，從而抑制FTC的增殖、侵襲和遷移。Chi等[28]通過基因芯片分析FTC中miRNA信使RNA的差異表達，發(fā)現(xiàn)36個miRNA信使RNA，基因調(diào)控網(wǎng)絡分析顯示miR-296-5p、miR-10a、miR-139-5p、miR-452、miR-493、miR-7、miR-137、miR-144、miR-145與腫瘤壞死因子受體家族的11個成員、苯二氮類受體相關(guān)蛋白、轉(zhuǎn)化生長因子-β2等相關(guān)，共同調(diào)控FTC的發(fā)生發(fā)展，在其致病、診斷和治療過程中具有重要作用，提示miR-17、miR-4299、miR-146a、miR-146b等多種miRNA均可調(diào)節(jié)機體的信號通路，調(diào)控甲狀腺癌的惡性生物學行為，臨床有望作為甲狀腺癌診斷、治療和預后分子標志物。Sun等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a-5p作為一種重要的腫瘤抑制劑，在甲狀腺濾泡性腫瘤的形成中起到重要作用，可作為治療的新靶標。Jikuzono等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，在FTC細胞中，miR-221/222、miR-10b和miR-92a的表達顯著上調(diào)，回歸分析顯示，miR-10b與FTC患者預后顯著相關(guān)，提示miRNA有望應用于臨床FTC的預后評估。綜上，miRNA可以通過調(diào)控酪氨酸蛋白激酶6/胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2、PI3K-Akt-mTOR等信號通路的表達，調(diào)控FTC的增殖、侵襲、遷移和凋亡，有望作為FTC診斷、治療和預后的分子標志物。

2.3miRNA與ATC ATC產(chǎn)生于甲狀腺上皮細胞間質(zhì)的去分化和轉(zhuǎn)分化，又稱間變性癌或肉瘤樣癌，發(fā)病迅速，惡性程度最高，且預后差，臨床常規(guī)外科手術(shù)和放化療均不能明顯提高其生存率。因此，尋求新的治療方案，開發(fā)新的治療藥物是治療ATC的關(guān)鍵。Fuziwara等[21]通過基因芯片分析，發(fā)現(xiàn)ATC中miR-200和miR-30家族表達顯著下調(diào)，從而促進ATC腫瘤細胞的遷移、侵襲和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，提示以差異表達的miRNA為腫瘤治療的新靶點具有重要意義。Vosgha等[31]發(fā)現(xiàn)，miR-205可以靶向調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子A和鋅指E盒結(jié)合同源異1形盒(zinc finger E box Binding homeobox 1，ZEB1)及其下游相關(guān)蛋白的表達，直接調(diào)控血管生成和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，可作為ATC治療的分子標志物。Bu等[32]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-125b可以靶向負調(diào)控PIK3CD，抑制PI3K-Akt-mTOR信號通路，從而抑制ATC細胞的侵襲和遷移，臨床可作為ATC治療的靶點。Liu等[33]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-144在ATC細胞中表達下調(diào)，過表達的miR-144可增加ATC對順鉑的敏感性。綜上，miRNA在ATC的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，不僅可以調(diào)節(jié)ATC細胞的生物學行為，還可以應用于臨床，增加ATC對化療藥物的敏感性，為ATC的基因治療提供了新的思路。但相比于PTC和FTC，ATC的臨床發(fā)病率較低，相關(guān)研究較少，很多調(diào)控機制尚不清楚，有待于進一步研究。

2.4miRNA與MTC MTC發(fā)病的主要原因為RET基因突變所引起的RET信號異?；罨瑢е录谞钕貱細胞內(nèi)外區(qū)蛋白構(gòu)象的改變，進而誘導細胞增生過度而發(fā)生癌變。miRNA與MTC的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，miRNA與RET之間也存在一定的相互調(diào)控作用。Duan等[34]的研究表明，miR-129-5p可直接與RET的3′非翻譯區(qū)結(jié)合，抑制其表達，從而抑制MTC細胞的生長，誘導其凋亡，可作為臨床治療MTC的一種新的治療方案。Cavedon等[35]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-244在RAS突變的MTC中表達量顯著升高，且高表達的MTC患者生存率顯著升高，臨床可作為MTC的預后標志物。由此可見，miRNA與MTC的發(fā)生密切相關(guān)，參與了RET、RAS等突變誘導的MTC，有望用于臨床MTC的分子靶向治療，提高預后生存率。

Hudson等[36]的研究發(fā)現(xiàn)，在MTC細胞中miR-10a和miR-375表達上調(diào)，miR-455表達下調(diào)，其差異表達的miRNA與MTC的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Shi等[37]通過基因組學分析發(fā)現(xiàn)，miR-375可靶向調(diào)控機體多條關(guān)鍵細胞信號轉(zhuǎn)導通路，尤其是PI3K/Akt信號通路，有望作為臨床治療MTC的新靶點。Galuppini等[38]的研究表明，miR-375在MTC中表達顯著上調(diào)，且miR-375表達量與MTC腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期等顯著相關(guān)，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用，提示miR-375可能通過調(diào)節(jié)PI3K/Akt信號通路調(diào)節(jié)MTC的發(fā)生發(fā)展。Romeo等[39]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-375在轉(zhuǎn)移性MTC的預后評價中也具有重要作用，在MTC患者血漿中表達量顯著高于健康或緩解期患者，且高表達的MTC患者生存率顯著降低，臨床可作為MTC的預后標志物，提示miR-375有望作為新的分子標志物應用于MTC的基因靶向治療與預后評估。Xu等[40]的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA(miR-27b-3p)具有調(diào)控腫瘤細胞耐藥性的能力，有望應用于臨床提高腫瘤的化療效果。因此，miRNA(miR-375、miR-10a等)不僅可以調(diào)控MTC的發(fā)生發(fā)展，作為MTC預后評估的分子標志物，還有望應用于臨床，提高化療效果。

3 miRNA在甲狀腺癌中的臨床應用

隨著對miRNA與甲狀腺癌研究的深入，miRNA作為甲狀腺癌診斷、治療、預后的分子標志物正逐步被應用于臨床。Yang等[41]通過測定細針穿刺樣本中miR-146b的表達量來區(qū)分PTC和良性甲狀腺組織，發(fā)現(xiàn)miR-146b的表達對PTC具有較高的診斷價值。Sondermann等[42]采用miR-9和miR-21來診斷PTC的復發(fā)情況，證實miR-9和miR-21對PTC的預后具有一定預測價值。因此，可以通過對一些特異性miRNA進行修飾(干擾或過表達等)，增加腫瘤細胞對化療藥物的敏感性，提高化療的效果；或過表達抑癌基因，促進抑制基因的抑癌作用，使其達到抗腫瘤的作用；或特異性干擾沉默促癌基因，降低其在腫瘤細胞中的表達，抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。但目前對于miRNA應用于腫瘤治療的研究尚處在基礎研究階段，相關(guān)的研究報道較少，從實驗室研究過渡到臨床應用尚需大量的臨床前研究。

4 小 結(jié)

miRNA在甲狀腺癌的差異表達與甲狀腺癌的增殖分化、侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡以及耐藥等密切相關(guān)，在甲狀腺癌的發(fā)生與惡性轉(zhuǎn)化中起關(guān)鍵的調(diào)控作用。大量的miRNA(miR-146b、miR-222、miR-221等)在甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展中均有差異表達，這些差異表達的miRNA有望作為甲狀腺癌的腫瘤標志物用于甲狀腺癌的早期診斷、靶向治療以及預測預后。但目前關(guān)于miRNA在甲狀腺癌中的研究尚處于起步階段，已有的研究大多集中在體外基礎研究，有很多調(diào)控機制尚不清楚，仍需進一步研究。