血清miRNAs在甲狀腺乳頭狀癌診斷和預(yù)后評(píng)估中的研究進(jìn)展

馬震綜述 王薇審校

全球甲狀腺癌發(fā)病率逐年上升,甲狀腺癌的總發(fā)病率為3.1/10萬,中國(guó)甲狀腺癌的發(fā)病率為1.4/10萬[1]。分化型甲狀腺癌包括甲狀腺乳頭狀癌(PTC)和濾泡癌,其中PTC占甲狀腺癌的85%[2]。PTC是一種惡性程度低、進(jìn)展緩慢、復(fù)發(fā)率低、生存率高的惰性腫瘤。但在腫瘤發(fā)展的早期[3],仍存在一些影響PTC預(yù)后的高危因素,如腫瘤侵襲、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等。目前還沒有有效的方法在早期將其與低風(fēng)險(xiǎn)PTC區(qū)分開來[4]。因此,PTC的術(shù)前診斷、疾病進(jìn)展及預(yù)后評(píng)估一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著分子遺傳學(xué)的發(fā)展,甲狀腺癌的分子機(jī)制逐漸被闡明,其分子變化主要包括miRNAs的異常表達(dá)、基因突變、基因擴(kuò)增、基因易位、表觀遺傳改變等[5]。其中miRNAs在甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用,在甲狀腺癌的診斷、疾病進(jìn)展和預(yù)后評(píng)估中具有重要價(jià)值。這些分子標(biāo)志物產(chǎn)生于血液、尿液或身體組織中,可通過分子實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)進(jìn)行鑒定[6-7]。文章對(duì)血清miRNAs在PTC診斷和預(yù)后判斷中的價(jià)值進(jìn)行綜述。

1 miRNAs概述

miRNAs是一組長(zhǎng)度為21～23個(gè)核苷酸的非編碼RNA,與其專有的mRNA相互作用,從而破壞mRNA并且抑制翻譯。miRNA基因在不同物種中約占基因組的1%,每個(gè)物種中有數(shù)百個(gè)靶基因。miRNA在基因的細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄并產(chǎn)生pri-miRNA,然后通過核內(nèi)切核酸酶(RNase III Drosha)產(chǎn)生前miRNA,前miRNA通過Exportin 5蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì),而后被一種Dicer酶破壞,最終產(chǎn)生一個(gè)21～23的雙鏈核苷酸序列。其中一條鏈被分解,另一條被置于沉默復(fù)合物(RNA-RISC)中。miRNA通過抑制mRNA的蛋白翻譯或去整合位來發(fā)揮其調(diào)節(jié)基因表達(dá)的作用[8-10]。

2 miRNA與腫瘤的關(guān)系

在人類基因組中已經(jīng)鑒定出超過2 500種miRNAs,它們調(diào)節(jié)30%的編碼蛋白質(zhì)的基因。這些小的調(diào)節(jié)分子在1993年首次被發(fā)現(xiàn)。其中大多數(shù)位于染色體脆性部位,包括癌癥在內(nèi)的各種疾病中易于發(fā)生染色體去除、移動(dòng)和表觀變化。miRNAs同時(shí)靶向多個(gè)基因,因此靶基因有時(shí)可以達(dá)到100個(gè)以上[11-12]。2002年研究發(fā)現(xiàn)miRNA失調(diào)與腫瘤之間的關(guān)系[13]。miRNAs及其在癌癥中的表達(dá)模式為腫瘤學(xué)提供了一個(gè)新的廣泛的論點(diǎn)。最近的研究表明,miRNAs在癌癥中是成對(duì)的,在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中起著重要的作用[14-18]。因此,尋找此類分子作為癌癥診斷、治療或預(yù)后的靶點(diǎn)可以提供一種途徑[19-20],認(rèn)為這些miRNAs的鑒定可作為癌癥治療和預(yù)后策略。MRX34藥物是一種miRNA模擬物,目前正在進(jìn)行I期臨床試驗(yàn),用于治療癌癥[21]。迄今為止已鑒定出的許多miRNAs在癌癥治療中發(fā)揮作用。將腫瘤組織與正常組織進(jìn)行比較表明,miRNAs位于人類基因組的脆弱位點(diǎn),并可能在染色體重排過程中增加或去除。此外,遺傳機(jī)制可能導(dǎo)致miRNA基因表達(dá)異常,從而導(dǎo)致靶mRNA表達(dá)調(diào)控發(fā)生重大變化。部分miRNA在癌癥表型中具有致癌作用,且這些miRNA的調(diào)控缺陷常見于多種癌癥中[22]。非共源性miRNA包括miRNA-155和miRNA-21,Let-7和miRNA-34家族成員即是抑制性miRNA[23]。不同的miRNAs影響癌癥的不同階段,如miRNA-10b在晚期惡性腫瘤中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移并顯示高表達(dá)水平,miRNA-10b的抑制可以阻止一種新的癌癥轉(zhuǎn)移。miRNA-335的表達(dá)可抑制轉(zhuǎn)移,但不能阻斷腫瘤細(xì)胞增殖,對(duì)細(xì)胞凋亡率無影響。但可能有多種miRNAs能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[24]。在多種人類癌癥中報(bào)道了miRNA表達(dá)水平的變化,包括表達(dá)的增加和減少[25-26]。

3 miRNAs與甲狀腺癌

近年來,人們對(duì)miRNA或miRNA組合作為診斷甲狀腺癌的生物標(biāo)志物的可行性非常感興趣。最近的研究表明,miRNA在甲狀腺癌中表達(dá)異常,并在疾病的發(fā)展和進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。在以前的研究中,對(duì)細(xì)針穿刺抽吸(FNA)樣本中的miRNA進(jìn)行了研究,最終認(rèn)為一些miRNA在甲狀腺癌的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮效應(yīng)[27]。miRNA表達(dá)檢測(cè)有潛力作為甲狀腺癌中甲狀腺球蛋白測(cè)量的替代方法。目前,正在對(duì)miRNAs進(jìn)行研究,可將其作為癌癥診斷、復(fù)發(fā)、生存評(píng)估和癌癥分級(jí)的生物標(biāo)記,以及監(jiān)測(cè)病理進(jìn)展的標(biāo)記。

在許多與甲狀腺癌相關(guān)的miRNA中,miRNA-221、miRNA-222和miRNA-181b已被深入研究。在甲狀腺癌患者的miRNA表達(dá)譜中,miRNA-221、miRNA-222和miRNA-146的表達(dá)水平上調(diào),是正常甲狀腺組織的11～19倍[28]。miRNAs對(duì)甲狀腺癌的術(shù)前診斷、腫瘤侵襲評(píng)估、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)和預(yù)后有重要意義。尤其是作為甲狀腺癌的分子標(biāo)志物,miRNA對(duì)提高FNA的診斷率具有重要價(jià)值。

3.1 獨(dú)立miRNA與甲狀腺乳頭狀癌

3.1.1 miRNA-34a:甲狀腺癌細(xì)胞中miRNA-34a表達(dá)的增加會(huì)導(dǎo)致PI3K/AKT/Bad通路的活性增加。實(shí)際上,它具有抗凋亡作用,其靶基因?yàn)镚AS1蛋白,起腫瘤抑制基因的作用。該癌基因miRNA增加甲狀腺癌細(xì)胞增殖,抑制細(xì)胞凋亡[29]。癌癥基因組圖譜數(shù)據(jù)庫中的計(jì)算機(jī)生物信息學(xué)研究表明,miRNA-34a在甲狀腺乳頭狀癌中過度表達(dá)[30]。

3.1.2 miRNA-Let-7:關(guān)于Let-7作用的研究表明,它降低Ras水平并作為腫瘤抑制因子。在具有RET突變的TPC-1細(xì)胞系中轉(zhuǎn)染Let-7導(dǎo)致MAPK途徑的抑制,阻止細(xì)胞增殖,并增加P21。由于Let-7是一種抑制腫瘤的miRNA,它在甲狀腺癌中的表達(dá)可能減少[31]。Rs712序列位于KRAS基因3′-UTR突變體上,該突變體被Let-7靶向。已證實(shí)該區(qū)域的多態(tài)性與甲狀腺癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[32]。位于Let-7啟動(dòng)子區(qū)的rs10877887多態(tài)性可能存在患甲狀腺癌的風(fēng)險(xiǎn),位于Let-7啟動(dòng)子區(qū)的rs13293512多態(tài)性可能與甲狀腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)[33]。一項(xiàng)研究測(cè)量了106例甲狀腺癌患者血清中Let-7的表達(dá),并與95例良性腺體患者和45例無甲狀腺問題的患者進(jìn)行了比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲狀腺癌中Let-7血清水平的表達(dá)與無甲狀腺問題的良性腺體中的表達(dá)顯著不同[34]。

3.1.3 miRNA-222-3p:Yu等[35]研究了中國(guó)南方人群中miRNA-222、miRNA-151-5p和let-7e的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)PTC患者血清中3種miRNA的表達(dá)水平高于對(duì)照組?；谖㈥嚵泻Y選的結(jié)果,Wang等[36]使用qRT-PCR研究了79例甲狀腺乳頭狀癌患者和42例良性甲狀腺疾病患者的血清miRNA水平,結(jié)果表明,PTC組血清中最有價(jià)值的miRNA-222-3p表達(dá)上調(diào)。

3.1.4 miRNA-155:miRNA-155在甲狀腺癌細(xì)胞系和體外動(dòng)物模型中的表達(dá)增加會(huì)增加腫瘤生長(zhǎng),表明這些miRNAs具有致癌作用。miRNAs靶向APC,其表達(dá)減少導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)增加。該miRNA激活β-catenin途徑,進(jìn)而激活下游途徑,如C-MYC和TCF。miRNA-155似乎有潛力用于甲狀腺癌的診斷,需要進(jìn)一步研究[37]。

3.1.5 miRNA-375:2項(xiàng)獨(dú)立的研究檢測(cè)了FNA樣本中miRNA-375的表達(dá)狀態(tài),結(jié)果表明miRNA-375表達(dá)增加抑制了乳頭狀癌細(xì)胞的增殖,并誘導(dǎo)細(xì)胞系凋亡。對(duì)動(dòng)物模型和細(xì)胞系的研究表明,這種miRNA水平的增加會(huì)減少癌細(xì)胞的遷移和侵襲。當(dāng)Ras MAPK和PI3K-AKT通路被激活時(shí),ERBB2分子被激活,該分子的表達(dá)增加促進(jìn)細(xì)胞增殖并減少凋亡。ERBB2被miRNA-375靶向,當(dāng)它被該miRNA分解時(shí),增殖受到抑制;因此,這種miRNA可能在其表達(dá)降低的甲狀腺癌中發(fā)揮腫瘤抑制作用[38]。

3.1.6 miRNA-146b:對(duì)miRNA-146b在甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞系(TPC1和BCPAP)中的活性和功能的研究表明,當(dāng)其被抑制時(shí),細(xì)胞系中的遷移和侵襲顯著減少;當(dāng)其表達(dá)增加時(shí),遷移和侵襲也增加[39]。SMAD4是靶向和分解TGF-β(細(xì)胞遷移的抑制物)信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)。一種名為P27(kip1)的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白通過與細(xì)胞周期蛋白的相互作用抑制細(xì)胞周期G1期的進(jìn)展;該蛋白與miRNA-146b的表達(dá)水平之間存在負(fù)調(diào)節(jié)作用[40]。在BRAFT1799A突變的腫瘤中,這種miRNA的表達(dá)增加導(dǎo)致甲狀腺癌周圍組織的侵襲發(fā)生率增加。其過度表達(dá)與侵襲性甲狀腺癌呈正相關(guān),是甲狀腺癌細(xì)胞遷移和侵襲的積極調(diào)節(jié)因子[41]。目前,腫瘤增大的常見預(yù)后因素包括腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、甲狀腺外侵,以及最近發(fā)現(xiàn)的BRAFT1799A突變。測(cè)量miRNA-146b的表達(dá)可以很好地替代甲狀腺癌侵襲性測(cè)量方法。

3.2 miRNA組合與甲狀腺乳頭狀癌 Yu等[35]研究了中國(guó)南方的PTC患者和良性甲狀腺結(jié)節(jié)患者,發(fā)現(xiàn)檢測(cè)miRNA-222、miRNA-151-5p和let-7e組合對(duì)甲狀腺結(jié)節(jié)的敏感度為0.878。PTC的診斷特異度為0.884,聯(lián)合的受試者工作特征曲線下面積AUC高達(dá)0.917。Zhang等[42]比較了東北地區(qū)106例PTC患者和35例良性甲狀腺結(jié)節(jié)患者血清中miRNA-222、miRNA-221和miRNA-146b的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)3種miRNA結(jié)合診斷PTC的能力增強(qiáng),敏感度為0.800,特異度為0.975,AUC為0.903。在Zhang等[42]研究中,血清miRNA組合檢測(cè)可作為甲狀腺乳頭狀微癌的診斷和預(yù)后標(biāo)志物。結(jié)果表明,聯(lián)合檢測(cè)血清miRNA-222、miRNA-221、miRNA-146b和miRNA-21后,AUC高達(dá)0.972,敏感度為0.868,特異度為0.943,高于檢測(cè)單個(gè)獨(dú)立的miRNA。3項(xiàng)研究都表明,miRNA組合在診斷甲狀腺乳頭狀癌方面比單個(gè)miRNA更準(zhǔn)確。在未來的研究中,可嘗試探索特定的miRNA組合,以提高甲狀腺乳頭狀癌的診斷效率,減少甲狀腺癌不必要的手術(shù)創(chuàng)傷。

4 小 結(jié)

目前甲狀腺癌的診斷技術(shù)通常包括組織活檢和FNA檢查。但由于FNA和組織活檢技術(shù)采樣相對(duì)不方便,所以針對(duì)血液中的生物標(biāo)志物研究將成為下一步的重點(diǎn)。miRNA等分子腫瘤標(biāo)志物研究的目的是通過血液檢查來診斷不同的癌癥。這種簡(jiǎn)單的血液檢查不僅能在早期診斷癌癥,而且還能降低病死率[43]。研究認(rèn)為miRNAs可用于識(shí)別有腫瘤演化風(fēng)險(xiǎn)的患者。它們可以在其中一小部分組織受損的樣本以及處于疾病早期階段的樣本中進(jìn)行檢測(cè)[44],因此,miRNAs被認(rèn)為是合適的腫瘤標(biāo)志物?？赏ㄟ^檢查血清標(biāo)志物的表達(dá)水平來診斷腫瘤或隱匿性轉(zhuǎn)移?？紤]到篩選甲狀腺癌的最常用方法不能在早期診斷該疾病,鑒定血液中miRNAs水平成為早期診斷癌癥的關(guān)鍵方法[45]。

綜上所述,miRNAs在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用,檢測(cè)血清miRNAs水平可用作甲狀腺癌診斷和預(yù)測(cè)預(yù)后的分子標(biāo)志物,通過測(cè)定和比較甲狀腺疾病患者血清樣本中miRNA(miRNA-375、34a、146b、155、222、Let-7)的水平,可以預(yù)測(cè)甲狀腺的多樣性。這些miRNAs也可用作生物標(biāo)志物,用于檢查癌癥復(fù)發(fā)、生存率、癌癥分級(jí)以及甲狀腺癌的浸潤(rùn)情況。