長鏈非編碼RNA在甲狀腺癌中的研究進展

隋 芳，石林，楊振，侯鵬

甲狀腺癌是最常見的內(nèi)分泌腫瘤。甲狀腺癌發(fā)病率在全球范圍內(nèi)迅速上升，據(jù)統(tǒng)計2015年男性和女性甲狀腺癌新發(fā)病例數(shù)估計超過62 000例[1]。目前對于甲狀腺癌新發(fā)病例數(shù)持續(xù)增加的原因仍存有爭議，一些研究者認(rèn)為甲狀腺癌發(fā)病率的升高歸因于超聲診斷靈敏度的增加、甲狀腺橫斷面成像的應(yīng)用以及甲狀腺細針穿刺活檢的日益普及；然而，另一些研究人員則認(rèn)為環(huán)境因素也與甲狀腺癌發(fā)病率升高有關(guān)[2-3]。

根據(jù)臨床病理學(xué)特征，甲狀腺癌可以分為分化型甲狀腺癌和未分化甲狀腺癌（anaplastic thyroid cancer），其中分化型甲狀腺癌約占99%，包括乳頭狀甲狀腺癌（papillary thyroid cancer）、濾泡性甲狀腺癌（follicular thyroid cancer）和甲狀腺髓樣癌（medullary thyroid cancer）[4]。盡管大多數(shù)分化型甲狀腺癌的進展相對緩慢，但仍有部分會進展為具有高侵襲性和致命性的未分化甲狀腺癌。

目前，甲狀腺癌的主要治療方法為外科手術(shù)、內(nèi)分泌抑制治療和放射性碘治療。然而，對于未分化甲狀腺癌和碘難治性分化型甲狀腺癌仍缺乏更為有效的治療手段[5]。因此，了解甲狀腺癌的發(fā)病機制，以及明確甲狀腺癌進展過程中關(guān)鍵分子的改變及其與臨床表型的關(guān)系，已成為甲狀腺癌研究的重要切入點。

隨著多組學(xué)研究的發(fā)展，人們對甲狀腺癌不同的進展期以及不同亞型的分子病理學(xué)事件有了更加深刻的認(rèn)識，這對于未來探索甲狀腺癌的新診療模式具有深遠的意義。截至當(dāng)前，在甲狀腺癌中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了ERK/MAPK/PI3K、RAF/RAS、JAK/STAT和Wnt/β-catenin等通路的異常變化[6]。一些基因突變、蛋白質(zhì)和mRNA標(biāo)志物，如BRAF、RAS、RET/PTC和PAX8/PPARγ，已被用于甲狀腺結(jié)節(jié)的輔助診斷[7]。因此，進一步探索新的生物標(biāo)志物，不僅可以幫助深入了解疾病的發(fā)生和進展，還可以協(xié)助診斷和治療。最新研究發(fā)現(xiàn)，一些長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）如BANCR和PTCSC3參與了乳頭狀甲狀腺的發(fā)生和發(fā)展，并且具有成為生物標(biāo)志物的潛力[8-9]。另一方面，由于甲狀腺的解剖位置較淺，并且存在較多的囊腫性病變，因此細針穿刺（fine-needle aspiration，F(xiàn)NA）在甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別診斷中發(fā)揮重要作用。然而，由于FNA無法評估甲狀腺結(jié)節(jié)的組織結(jié)構(gòu)，因此對部分甲狀腺結(jié)節(jié)難以明確診斷[10]。根據(jù)美國甲狀腺協(xié)會指南，對于細胞學(xué)診斷不明確的FNA樣本，推薦使用分子生物標(biāo)志物協(xié)助診斷[11]。為了提高FNA對甲狀腺結(jié)節(jié)的診斷能力，人們開始關(guān)注特異性的分子工具（如深度測序和PCR技術(shù)）[12]。借助FNA技術(shù)，可以獲取包括ncRNA在內(nèi)的遺傳物質(zhì)。初步研究的結(jié)果表明，利用FNA標(biāo)本，可以通過分析差異性表達的miRNA，協(xié)助識別甲狀腺良性病變，避免診斷性手術(shù)切除[10]。

研究發(fā)現(xiàn)，在哺乳動物中，僅約2%的基因參與蛋白質(zhì)翻譯過程，其余98%的RNA僅參與轉(zhuǎn)錄，被稱為ncRNA[13]。根據(jù)ncRNA分子大小，可以分為sncRNA和lncRNA。sncRNA包括miRNA、tRNA和siRNA等。近年來，隨著新一代測序、第3代測序、RNA-seq、RIP-Seq和RNA陣列的出現(xiàn)，已發(fā)現(xiàn)越來越多的lncRNA[14]。作為長度超過200 nt的ncRNA，lncRNA雖然不能直接轉(zhuǎn)錄生成蛋白質(zhì)，但可以作為工具在多個水平上調(diào)控基因的表達[15]。據(jù)報道，lncRNA通過調(diào)控血管內(nèi)皮細胞的生成、增殖、遷移、凋亡和分化等，廣泛參與多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[16]，其中研究較多的機制是lncRNA通過阻止miRNA與mRNA靶點的結(jié)合，進而發(fā)揮促癌或抑癌的作用[17]。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA在甲狀腺中的表達失調(diào)，差異表達的lncRNA可以通過調(diào)控甲狀腺癌的重要驅(qū)動基因而發(fā)揮促癌或抑癌的作用。從臨床信息作為切入點的相關(guān)性分析還發(fā)現(xiàn)，這些差異表達的lncRNA在腫瘤的不同分化階段表現(xiàn)出不同的表達特征，其在組織中的表達特征可以作為鑒別腫瘤甚至預(yù)測腫瘤進展的生物標(biāo)志物[18]。因此，在該領(lǐng)域開展進一步的探索，有望發(fā)現(xiàn)甲狀腺癌診療的新靶點。

本文整理了lncRNA在甲狀腺癌中的差異性表達情況，并將其與甲狀腺癌臨床病理特征的相關(guān)性及其對預(yù)后的影響進行總結(jié)，最后探討了lncRNA在甲狀腺癌中的研究難點以及可能的發(fā)展方向。

1 lncRNA在甲狀腺癌中的差異性表達情況及生物學(xué)功能

研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA在不同的組織學(xué)類型甲狀腺癌中的表達譜存在差異，這種差異在乳頭狀甲狀腺癌中表現(xiàn)得尤為明顯[19]。近年來，隨著不同的表達譜平臺和相關(guān)實驗技術(shù)的不斷完善，在甲狀腺癌中發(fā)現(xiàn)了越來越多存在差異性表達且具有潛在功能的lncRNA。其中，重要的平臺或技術(shù)包括全基因組lncRNA表達譜、RNA測序人類lncRNA微陣列和實時定量PCR[19]。YANG等[20]通過芯片分析比較了3組乳頭狀甲狀腺癌組織和癌旁組織中l(wèi)ncRNA的表達情況，發(fā)現(xiàn)乳頭狀甲狀腺癌中有675個差異表達的lncRNA，其中312個為表達上調(diào)，363個為表達下調(diào)。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，部分在甲狀腺癌中差異性表達的lncRNA具有一定的生物學(xué)功能，并且與甲狀腺癌的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。其中，基于核酸酶的基因組編輯技術(shù)是闡明lncRNA功能的有力工具[21]，然而其發(fā)揮功能的機制仍未完全闡明。目前，lncRNA在甲狀腺癌中的作用機制研究包括lncRNA/miRNA-蛋白相互作用調(diào)控、lncRNA/miRNA-靶基因調(diào)控、表觀遺傳學(xué)調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控等[22]。表1展示了lncRNA在各類型甲狀腺癌中的差異性表達情況、生物學(xué)功能以及可能的機制。lncRNA廣泛參與甲狀腺腫瘤細胞的增殖、侵襲和凋亡，同時還通過影響自噬和表皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）等方式影響甲狀腺癌的進展，功能總結(jié)見圖1。

表1 lncRNA在甲狀腺癌中的差異性表達情況及生物學(xué)功能Table 1 Different expression and biological function of lncRNAs in thyroid cancer

表1 （續(xù)）lncRNA在甲狀腺癌中的差異性表達情況及生物學(xué)功能Table 1 (continued) Different expression and biological function of lncRNAs in thyroid cancer

Fig.1 lncRNAs (long non-coding RNAs) that involved in the regulation of thyroid cancer圖1 調(diào)控甲狀腺癌進展的lncRNA

2 lncRNA異常表達在甲狀腺癌中的診斷和預(yù)后預(yù)測價值

lncRNA在甲狀腺癌及癌旁組織以及腫瘤不同進展階段的差異性表達研究有助于甲狀腺癌的診斷和預(yù)后預(yù)測。此外，這些差異性表達的lncRNA與甲狀腺癌患者的臨床病理特征之間存在一定的相關(guān)性。一些研究已經(jīng)利用某些lncRNA建立了檢測乳頭狀甲狀腺癌復(fù)發(fā)以及預(yù)測預(yù)后的生物標(biāo)志物系統(tǒng)[59]。表2總結(jié)了近年來報道的與甲狀腺癌患者臨床病理特征相關(guān)的lncRNA。其中，lncRNA主要與甲狀腺癌的分化和預(yù)后相關(guān)，并且與甲狀腺癌的腫瘤大小、TMN分期和EMT等特征之間存在一定的相關(guān)性（表2）。

表2 與甲狀腺癌患者臨床病理特征相關(guān)的lncRNATable 2 lncRNAs associated with clinicopathological features in thyroid cancer

lncRNA作為較新的甲狀腺癌研究領(lǐng)域，其不僅與甲狀腺癌患者的臨床病理特征之間存在一定相關(guān)性，也參與多種腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。在甲狀腺癌中，lncRNA在診斷尤其是預(yù)測侵襲和轉(zhuǎn)移中顯示出令人鼓舞的價值。研究發(fā)現(xiàn)，在10%甲醛溶液固定的石蠟包埋組織中可以檢測出lncRNA的表達水平，如此在保證研究樣本來源的同時，也使lncRNA在傳統(tǒng)病理實驗室中的檢測和評估成為了可能。不僅如此，包括血清在內(nèi)的多種體液樣本也可用于lncRNA的研究，這使得lncRNA在微創(chuàng)檢測領(lǐng)域也顯示出一定的研究價值。例如，CUI等[60]利用qRT-PCR檢測了乳頭狀甲狀腺癌患者血漿中l(wèi)ncRNA-ATB的表達水平，并與健康志愿者進行了比較，結(jié)果顯示甲狀腺癌患者血漿中高表達的lncRNA-ATB能夠較為敏感地分辨甲狀腺癌樣本與正常甲狀腺組織樣本。此外，血漿中高lncRNA-ATB水平與甲狀腺癌患者的不良預(yù)后相關(guān)[60]。然而，這些遺傳物質(zhì)進入體液的機制尚未闡明。表3總結(jié)了在不同組織學(xué)類型甲狀腺癌中異常表達的lncRNA的診斷及預(yù)后預(yù)測價值。其中，F(xiàn)AL1、HOTAIRM1、LINC00271和MALAT1等在多項研究中均被發(fā)現(xiàn)與甲狀腺癌的惡性進展相關(guān)，然而其中的分子機制仍有待進一步研究[56,61-65]。

表3 lncRNA在甲狀腺癌中的診斷及預(yù)后價值Table 3 Diagnostic and prognostic value of lncRNA in thyroid cancer

3 結(jié)論與展望

甲狀腺癌是最常見的內(nèi)分泌腫瘤，其發(fā)病率呈上升趨勢。長久以來，美國甲狀腺協(xié)會提出的甲狀腺癌臨床風(fēng)險分層對指導(dǎo)決策發(fā)揮著重要作用。然而，如何識別出放射性碘難治性甲狀腺癌的高風(fēng)險患者，如何對碘難治甲狀腺癌和未分化甲狀腺癌患者采取更有效的治療方式，以及如何防止過度治療，均是甲狀腺癌治療領(lǐng)域亟待解決的難題[100]。與此同時，如何進一步提高甲狀腺FNA細胞學(xué)檢查的診斷效能也是普遍關(guān)注的問題。面對細胞學(xué)診斷無法確定的甲狀腺結(jié)節(jié)，甲狀腺樣本的基因分型以及突變類型為確定正確的治療方案提供了寶貴的信息。

隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，基因診斷和治療將成為未來腫瘤研究的熱點之一。多組學(xué)研究的不斷深入促使甲狀腺癌分子病理學(xué)研究迅速發(fā)展。這些遺傳學(xué)方面的進展使人們對于甲狀腺癌的認(rèn)識不再局限于單一的病理學(xué)分型。包括基因突變在內(nèi)的分子病理學(xué)特征不僅有助于更準(zhǔn)確地確定甲狀腺結(jié)節(jié)的惡性程度，還有助于預(yù)測甲狀腺癌的生物學(xué)特性，這對于量身定制治療策略至關(guān)重要[101]。然而，目前的研究大多停留于實驗階段，距離臨床應(yīng)用還面臨一些瓶頸問題需要解決。在過去的10年中，有關(guān)甲狀腺組織中miRNA的研究已經(jīng)積累了大量的新線索，然而關(guān)于lncRNA在甲狀腺癌中的研究還處于相對初期的階段。由于lncRNA不翻譯成蛋白質(zhì)，因此只能通過RNA測序、PCR和熒光原位雜交等方法在核酸水平進行檢測[102]，因此要實現(xiàn)其在常規(guī)病理實驗室中的檢測仍面臨著挑戰(zhàn)性。不僅如此，在樣本的運輸和提取過程中，如何保護樣本不受降解、如何提高lncRNA的提取速度和效率以及如何降低檢測成本等，均是值得思考和解決的問題。近年來提出了液體活檢的概念。液體活檢是指采用非侵入性的方法，在血液或其他體液中檢測基因物質(zhì)，以協(xié)助診斷[103]。令人欣慰的是，lncRNA在血清、血漿、尿液和唾液等體液中可以較穩(wěn)定地存在，因此可以通過相應(yīng)技術(shù)進行檢測[104-105]，由此為腫瘤的非侵入性檢測和微創(chuàng)診斷提供了新的思路。盡管如此，由于在隨訪過程中應(yīng)用了超聲及各種血清學(xué)指標(biāo)，因此lncRNA在腫瘤復(fù)發(fā)評估中的應(yīng)用價值較為有限。與此相比，lncRNA檢測作為非侵入性方法，在輔助甲狀腺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別判斷以及甲狀腺癌患者的預(yù)后評估中顯示出更加寬廣的發(fā)展前景。其中，對于FNA細胞學(xué)難以明確診斷的甲狀腺結(jié)節(jié)，以及為常規(guī)治療失敗的甲狀腺癌患者探索新的治療模式，將成為lncRNA相關(guān)研究的重要切入點。眾所周知，腫瘤的治療可以通過沉默某些致癌基因或恢復(fù)某些抑癌基因來實現(xiàn)。CRISPRCAS9系統(tǒng)能夠快速有效地去除相對或完整的lncRNA[106]，也可以通過向上游基因引入強啟動子或靶向轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合物來增加lncRNA的表達[107]。因此，lncRNA還有望成為基因靶向治療的靶點。

綜上所述，隨著ncRNA在甲狀腺癌中的研究不斷深入，lncRNA在甲狀腺癌的診斷和預(yù)后評估中將顯示出廣闊的應(yīng)用前景。與此同時，相關(guān)的分子機制以及應(yīng)用轉(zhuǎn)化難題，仍有待進一步探索。