MicroRNA与甲状腺乳头状癌发生、发展的研究进展

乔德辉 综述，周翔宇 审校

(西南医科大学附属医院血管甲状腺外科，四川泸州 646000)



·综 述·

MicroRNA与甲状腺乳头状癌发生、发展的研究进展

乔德辉 综述，周翔宇△审校

(西南医科大学附属医院血管甲状腺外科，四川泸州 646000)

甲状腺肿瘤；腺癌，乳头状；微RNA；靶基因；调控机制

近年来，甲状腺乳头状癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)在全球的发病率逐渐升高，尤其是甲状腺微小乳头状癌(papillary thyroid microcarcinoma，PTMC)的检出率升高明显。PTMC是指直径小于或等于1 cm的PTC，微小而隐蔽。虽然大多数PTC患者经过手术治疗后预后良好，有的PTMC甚至终身无任何临床表现，但仍有部分PTC患者远期预后差。目前，PTC风险评估主要根据其临床症状，如甲状腺外侵袭、淋巴结转移、远处转移及TNM分期等。PTC风险评估主要是为了将这部分预后较差的患者分辨出来，及早进行临床干预[1]。

微RNA(microRNA，miRNA)是指由19～25个核苷酸构成的内源性非编码单链小RNA，可以调控蛋白基因的表达。miRNA引导链与AGO(Argonaute)蛋白家族通过一些结构蛋白及辅助蛋白结合形成RNA介导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)。RISC可以识别靶基因转录后的mRNA的3′端非编码区域(3′-untranslated region，3′UTR)，通过碱基互补配对与mRNA完全结合促进其降解，不完全结合抑制其翻译。由于RISC可与mRNA不完全结合，所以一个miRNA分子可靶向抑制不同基因的表达，同时一个蛋白编码基因又可受到多个miRNA的调控[2]。研究表明，miRNA表达异常与PTC密切相关。本文旨在阐述miRNA对PTC的影响及其作用机制，以期在分子水平准确评估PTC风险及预后。

1 miRNA与PTC的关系

近年，在分子水平研究PTC的发病机制有了很大进展，为以后对PTC实行精准治疗的方案制订提供了参考。然而，对PTMC的研究仍有待完善。PTMC和直径大于1 cm的PTC都起源于甲状腺上皮滤泡细胞，病理类型相同，因此肿瘤大小大于1 cm的PTC患者，其肿瘤增殖、侵袭、转移的一些分子机制，可能同样对PTMC适用[1]。因此，研究PTC患者基因分子的表达及信号通路的变化，对包括PTMC在内的PTC风险评估及治疗方案的制定意义重大。

2 PTC进展相关分子通路

2.1 G蛋白偶联受体相关蛋白 (1)促甲状腺激素受体(TSHR)是一个G蛋白偶联受体，与促甲状腺激素(TSH)结合后，激活G蛋白受体及IP3/PLC通路，促进细胞增殖生长。G蛋白偶联受体激酶(GPK)可以磷酸化TSHR，使其对TSH不再敏感[3]。磷酸化的TSHR结合依赖G蛋白的级联反应的抑制蛋白[4]，使TSHR的表达减弱或丢失，TSH的刺激作用失效。TSHR激活还可以刺激Gi系统，活化的Gi/G0系统能够介导磷脂酶2(PLA2)的活化，促进细胞增殖生长。(2) 一些甲状腺癌细胞中腺苷酸环化酶(AC)活化增加[5]。活化后的AC通过TSHR信号通路，使环-AMP(cAMP)增加，激活蛋白激酶A(PKA)通路，促进p21/RAS和PI3K相互作用加强，增强肿瘤细胞侵袭迁移。(3) TSHR可以被 PLC-γ与相关Gq/11家族受体结合后激活。PLC激活促进DAG及IP3生成，IP3可直接促进离子钙释放，而DAG可激活蛋白激酶C(PKC)促进离子钙释放，磷酸化各种目标蛋白。

2.2 酶偶联膜受体系统[6](1)酪氨酸激酶受体(RTK′s)是具有酪氨酸酶活性的细胞膜受体，可以磷酸化多种蛋白，也可以自体磷酸化。Ras-MAPK通路、PI3K-PKB/Akt系统、PLC-γ、RAS/GTP酶相关蛋白都是RTK通路下游的目标蛋白[7]，与肿瘤的增殖、生长、复发转移等相关。(2)RAS与丝裂原活化蛋白激酶激酶(MAPKK)/丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路相互作用，与肿瘤生长、存活相关。(3)TK相关受体(TKAR)是一类缺乏内在TK域名的受体，可与细胞内相关TK配体结合后活化配体，间接使下游底物磷酸化，与细胞凋亡相关。(4) 丝氨酸-苏氨酸激酶(STK)受体系统与肿瘤淋巴结转移相关。

3 miRNA在PTC中的表达

Minna等[8]通过基因芯片发现在PTC组织中miRNA-221、miRNA-222-3p、miRNA-21-5p、miRNA-34a-5p、miRNA-181a-5p、miRNA-15a-5p及miRNA-181b-5p表达上调，miRNA-451a、miRNA-7-5p、miRNA-199b-5p、miRNA-199a-3p、miRNA-195-5p、miRNA-100-5p、miRNA-365a-3p、miRNA-99a-5p表达下调，与在癌症基因组图谱(TCGA)中分析的结果相吻合。Suresh等[9]通过定量PCR(qPCR)发现miRNA-146b在PTC癌组织中明显增加。研究表明 miRNA-146在PTC中高表达与肿瘤的高侵袭性及复发相关。Wang等[10]通过微阵列发现miRNA-663、miRNA-214、 miRNA-299-5p、miRNA-939在肿瘤组织中表达下调；miRNA-663的表达在肿瘤大小大于或等于3 cm组别中下降更为明显。提示miRNA-663为潜在的预防肿瘤侵袭及远处转移的药物。Peng等[11]通过微阵列发现PTC中miRNA-146b-5p、miRNA-30a-3p及miRNA-199b-5p在有甲状腺外侵袭的组别中表达明显升高，为PTC后期治疗提供依据。Schulten等[12]通过基因微阵列发现miRNA-492在致癌同源体B1(BRAF)突变型组别的PTC患者中表达升高，而miRNA-32表达降低，但miRNA-492、miRNA-32相对于正常组织均表达上调。Lee等[13]发现与健康人血浆比较，miRNA-222、miRNA-146b在PTC患者血浆中表达明显上调。手术全切后，miRNA-222、miRNA-146b表达成倍下降。Graham等[14]发现与健康人相比，PTC患者血清中miRNA-146a-5p、miRNA-93-5p表达下调。与良性肿瘤患者相比，PTC患者血清中miRNA-146a-5p、miRNA-199b-3p表达下调,let7b-5p及miRNA-10a-5p表达上调，对PTC诊断具有重要意义。

4 miRNA在PTC发生、发展过程中的作用及机制

4.1 动物模型 Zhang等[15]通过在裸鼠肩胛骨中种植转染miRNA-155的TPC1及未转染miRNA-155的TPC1，观察发现转染miRNA-155的TPC1在裸鼠中增长更快。通过蛋白质印迹法(Western blotting)发现APC表达降低，β蛋白表达升高，提示miRNA-155可能抑制APC的表达，上调β蛋白表达，促进肿瘤细胞增殖。为研究miRNA-126对甲状腺癌生长的影响，Yin等[16]通过移植癌细胞系至无胸腺裸鼠皮下，发现转染miRNA-126组别的肿瘤生长明显受抑制。通过尾静脉注射转染及未转染miRNA-126的FTC-133-Luc2细胞系至裸鼠体内，发现miRNA-126能明显抑制肿瘤的肺转移。提示miRNA-126与甲状腺癌的增殖及远处转移相关。

4.2 调控细胞增殖 Gu等[17]通过荧光素酶实验发现miRNA-145可以抑制DUSP6表达，通过MAPK通路沉默包括细胞外信号调节激酶(ERK1/2)在内的多种蛋白，抑制癌细胞的增殖。PI3K/AKT/mTOR通路可以调节细胞的增殖及侵袭。AKT是该通路中的关键，在恶性肿瘤中被过度激活。巨噬细胞游走抑制因子(MIF)可以激活包括AKT在内的多种通路。Minna等[8]发现miRNA-451a可以通过抑制MIF 表达，减少AKT/mTOR通路的激活，抑制肿瘤细胞增殖。p27Kip1是细胞周期素依赖激酶(CDK)的抑制剂。在ERK激酶家族、细胞周期蛋白CDK2作用下，p27Kip1会加速磷酸化降解，促进细胞生长。Visone等[18]发现miRNA-221、miRNA-222可以锚定p27Kip1的3′UTR端，干扰p27Kip1 mRNA的翻译过程，促进细胞增殖。Zhang等[15]发现转染miRNA-155与沉默APC均能使TPC1增殖加快。miRNA-155表达升高，APC mRNA及APC蛋白表达均减低，提示miRNA-155调控的一个靶基因为APC。Wnt/-β蛋白沉积、TCF/LEF转录激活，以及Wnt/-β蛋白下游基因c-Myc、细胞周期素D1(cyclinD1)、T细胞因子-1(TCF-1)及淋巴样增强因子-1(LEF-1)的激活，均提示在PTC中，miRNA-155通过对APC的抑制作用，上调Wnt/-β蛋白的表达，促进细胞增殖。

4.3 对细胞凋亡及自噬的影响 凋亡和自噬是细胞两种程序性死亡的方式。Carvalheira等[19]发现miRNA-106b在甲状腺癌中表达降低，恢复miRNA-106b的表达后，细胞凋亡增加。C1orf24、P53及凋亡之间具有明显相关性。C1orf24中的S602序列在应激条件下可被AKT磷酸化。磷酸化后C1orf24可以锚定Nucleophosmin(NPM)，从而抑制NPM与MDM2的结合。使MDM2与P53的自由结合增加，促进P53的降解，增加细胞存活率。C1orf24降解增加p53的稳定性，促进细胞凋亡[20]。在PTC中miRNA-106b可抑制C1orf24的表达，增加p53稳定性，介导细胞凋亡。研究表明，p53依赖型的凋亡通常在G0/G1期之后发生阻滞，而p53非依赖性型凋亡通常阻滞在G0/G1期。研究发现在PTC细胞中，p53依赖型周期阻滞常发生在G0/G1期。胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)-5是IGFBP家族中非常保守的一种分泌蛋白，在IGF依赖及非依赖通路中起重要作用。在乳腺癌中IGFBP5将细胞周期阻滞在G2/M期，介导细胞凋亡；在神经细胞瘤中，IGFBP5促进细胞增殖。Liu等[21]通过荧光素酶实验发现在PTC中miRNA-204-5p可以直接定位IGFBP5的3′-UTR，下调IGFBP5表达，抑制甲状腺癌细胞凋亡。Ma等[22]发现GAS1在转染miRNA-34a癌细胞株中表达降低，在转染anti-miRNA-34a的癌细胞株中表达升高，这种作用在GAS 3′-UTR端缺失的情况下消失。GAS1可以抑制RET的激活，而RET下游通路PI3K/Akt 在肿瘤进展中具有重要作用。进一步研究证实miRNA-34a通过对生长抑制特异性基因1(GSA1)的调控，使其抑制RET及其下游PI3K/Akt/Bad通路的作用减弱，从而抑制细胞凋亡。Zhang等[23]发现在PTC中miRNA-21表达上调，PDCD4与miRNA-21呈负相关，提示PDCD4可能是miRNA-21的靶基因。PDCD4可以沉默PI3K/AKT信号通路，参与多途径抑制细胞凋亡，提示miRNA-21在PTC中可能通过抑制PDCD4表达，使PI3K/AKT信号通路激活增加,降低细胞凋亡率。研究发现在PTC患者中，miRNA-146a可以直接通过调节蛋白激酶Cε(PKCε)的表达或通过靶基因TRAF6、IRAK1对NF-κB 产生调节作用，从而抑制癌细胞凋亡[24]。

4.4 对细胞侵袭及转移的影响 转化生长因子β(transforming growth factor beta，TGF-β)及其受体信号传导通路是启动和促进上皮-间质转化(epithelial-mesenchymaltransition，EMT) 的主要机制。Carvalheira等[19]在TPC1中转染miRNA-106b 后，癌细胞侵袭力明显降低。Wang等[10]通过荧光素酶实验发现miRNA-663的一个靶基因为TGF-β1。有报道TGF-β1 在肿瘤的发展过程中作用有差异，在肿瘤的早期起抑制作用，在晚期起促进抑制作用。TGF-β1 可以通过Smad非依赖性和 Smad依赖性通路调节癌细胞的转移、侵袭及增殖[18,22]。EMT是晚期肿瘤表现出侵袭特征的一个重要因素。现在研究表明TGF-β1在EMT过程中起重要作用。基质金属蛋白酶(MMP)-2和MMP-9在甲状腺癌中表达上调与淋巴结转移相关。研究发现miRNA-663可以下调TGF-β1表达，抑制EMT进程，减弱癌细胞侵袭力。同时，降低MMP-2和MMP-9的表达，抑制淋巴结转移。Deng等[25]发现miRNA-146b-5p 可以通过下调 ZNRF3表达，促进Wnt/β-catenin 激活，介导增强EMT过程，从而促进甲状腺癌侵袭及转移。Lin等[26]通过硅芯片发现，Rac1是miRNA-101的一个靶基因。miRNA-101是一个抑癌基因，在多种肿瘤中表达降低。Rac1能编码一个小G蛋白，是Rho家族的重要成员，参与细胞的生长、存活、黏附与迁移侵袭的调控。Wang等[27]发现miRNA-101可以直接作用于Rac1 3′UTR端，下调Racl的表达，抑制肿瘤细胞侵袭及迁移。

4.5 对PTC术后复发的影响 尽管大部分PTC患者预后很好，但仍有部分患者复发。为更加准确地区分这部分患者，相关分子水平的研究逐渐深入。如BRAF、p27、p21、cyclin D1、sCEACAM-1、OPN等。miRNA为研究的一个新方向。Sondermann等[28]通过比较PTC术后复发及未复发两个组别miRNA变化发现，miRNA-9及miRNA-21在复发组别中表达降低。miRNA-21的一个靶基因为细胞间黏附因子(ICAM1)，ICAM1与甲状腺癌的淋巴结转移相关，在PTC中表达上调。由此推断miRNA-21表达降低，对ICAM1抑制减弱，可能对PTC的复发起一定作用。cyclin D1与STMN1(一种磷蛋白)是miRNA-9的两个靶基因，而STMN1与P27表达相关。由此推断miRNA-9可通过调节cyclin D1及P27表达，对PTC患者术后复发产生抑制作用。提示miRNA-9、miRNA-21有期望作为PTC患者术后监测复发的指标。Lee等[29]通过基因微阵列发现miRNA-222、miRNA-146b在PTC术后复发组别中明显增高，且血清中miRNA-146b，miRNA-222在PTC患者术前、术后差异明显。提示它们可能代替甲状腺球蛋白(Tg)，作为PTC术后随访监测复发的生物标志。

5 小 结

目前，对甲状腺肿瘤的术前诊断主要依靠细胞学穿刺(FNAB)，但一些较小位置隐蔽的肿瘤，尤其是PTMC容易漏诊，即使操作无误，仍有3%～6%的送检标本不能确定性质。术后随访、复发监测主要依靠Tg，但约25%的患者因Tg抗体存在而无意义。联合多个miRNAs检测，可辅助提升PTC诊断准确率，替代Tg监测远期预后，但尚未被临床广泛接受。需进一步研究miRNA在PTC患者组织及循环中的表达变化、作用及其机制，在基因分子水平建立miRNA作用图谱，为临床中PTC,尤其是PTMC的早期准确诊断、风险分级评估、个体化精准治疗方案制订及随访监测复发转移提供参考。

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乔德辉(1991-)，在读硕士，主要从事甲状腺恶性肿瘤方面的研究。

△通信作者，E-mail:314110852@qq.com。

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.21.038

R736.1

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1671-8348(2017)21-2995-04

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2017-04-08)