miRNA与甲状腺癌发病的研究现状

谢 靖，王 旭

(1.南京中医药大学，南京 210023； 2.江苏省中医院内分泌科，南京 210046)

甲状腺癌是最常见的内分泌系统癌，约占全身恶性肿瘤的1%[1]。据研究统计，自1970年甲状腺癌被报道至今，其发病率逐年升高，其中绝大多数为乳头状甲状腺癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)，严重危害了公众的健康[2]。甲状腺癌包括4种病理类型，来源于滤泡细胞的PTC最为常见，其次为滤泡状甲状腺癌(follicular thyroid carcinoma，FTC)、未分化型甲状腺癌(anaplastic thyroid carcinoma，ATC)，以及少部分来源于滤泡旁细胞的甲状腺髓样癌(medullary thyroid cancer，MTC)[3]。甲状腺癌的发生发展是一个连续渐进的受到多因素、多种调控因子调控的过程，其分子机制目前尚不清楚。微RNA(microRNA，miRNA)是一类细胞内源性非编码的RNA分子，具有调控蛋白翻译转录的功能。miRNA主要通过与靶信使RNA 3′非翻译区互补结合抑制或阻断多种靶蛋白的翻译，调控细胞的增殖、分化、凋亡及代谢等过程[4]。大量研究表明，miRNA可调节多种细胞的生物过程，包括细胞增殖分化、侵袭、迁移等，参与多种肿瘤的发生发展[5-7]。近年来，一些研究者通过人工合成miRNA特异性靶向致癌基因，在肿瘤的治疗中取得了一定成果[7-8]。miRNA在甲状腺癌发生发展中的调节作用是目前针对甲状腺癌诊断和治疗的研究热点。现就miRNA与甲状腺癌发病的关系进行综述。

1 miRNA概述

自研究者首次在线虫中发现了miRNA-lin-4以来，目前在人类基因组中已发现数以千计的miRNA[9]。miRNA是一类长度约为22个核苷酸的内源性的非编码RNA，最原始的是由RNA聚合酶 Ⅱ催化转录的pri-miRNA，长度为300～1000个碱基；pri-miRNA经过一次加工后，成为miRNA前体，长度为70～90个碱基；miRNA前体再由Exportin 5从细胞核转运至胞质，经过Dicer酶酶切后，成为长20～24 nt的成熟miRNA。成熟的miRNA单链与Ago(argonaute)蛋白结合成miRNA-RISC(RNA-induced silencing complex)复合体，当其与靶基因互补结合时，直接靶向切割信使RNA阻断翻译；当与靶基因不完全结合时，起调节基因表达的作用。有研究发现，miRNA可调控人类大约30%的编码蛋白基因[10]。每种miRNA可以同时调控多种靶信使RNA基因以及多条信号通路，参与一系列重要的生物学行为(早期胚胎与器官发育、细胞增殖分化、凋亡、免疫调节等)。实验研究结果证明，miRNA在不同组织来源的肿瘤细胞中表达及控制机制不同，可以调控不同的信号通路，也可以调节细胞中的抑癌基因和致癌基因水平，参与恶性肿瘤的发生[11]。研究miRNA与甲状腺癌发病之间的关系，可以从分子水平更清楚地认识甲状腺发病的机制及miRNA的调控作用，发现新靶点，为新药开发提供新思路。

2 miRNA与甲状腺癌

甲状腺癌发病分子机制涉及多种基因突变或多种信号通路的异常活化，如BRAF、RAS、PIK3CA、第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)和β联蛋白突变[12]，RET(rearranged during transfection)基因突变所引起的RET信号异常活化[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相关域家族、低氧诱导因子1α、促甲状腺激素/促甲状腺激素受体信号通路等[14]。Hu等[15]的研究发现，miRNA的表达与甲状腺癌的发生发展密不可分，可作为其诊断、治疗和预后的分子标志物。进一步研究miRNA作用于甲状腺癌的分子机制，可以为其诊断、治疗与预后提供依据。

2.1miRNA与PTC PTC是甲状腺癌最常见的病理类型，恶性度最低，约占甲状腺癌的85%[16]，也是目前研究最多的甲状腺癌。Minna等[17]通过基因芯片检测了19个PTC组织中miRNA的差异表达，发现miR-221、miR-222-3p、miR-15a-5p、miR-21-5p等的表达显著上调，miR-451a、miR-365a-3p、miR-195-5p、miR-199a-3p等表达显著下调；同时，对已有15篇文献(共计969例PTC组织)进行荟萃分析，发现miR-146b-5p、miR-221-3p和miR-222-3p几乎在所有的PTC组织中均出现了差异表达，其次为miR-34a-5p、miR-181b-5p、miR-21-5p和miR-31-5p，提示miRNA的差异表达可能与PTC的发生有关。Rosignolo等[18]从11例行甲状腺切除术的PTC患者的血清中检测到754种miRNA，其中11种在术后30 d表达量显著下降；对44例行甲状腺切除术的PTC患者进行验证试验，发现其中6种miRNA在术后30 d表达显著下调，采用受试者工作特征曲线分析发现miR-146a-5p和miR-221-3p对PTC具有较高的诊断价值，进一步证实miR-146a-5p、miR-221-3p等多种miRNA共同参与PTC的发生发展。Lee等[19]对纳入的70例(78.7%)PTC患者进行分析，发现miR-146b和miR-155在PTC中具有高表达，采用受试者工作特征曲线分析发现，miR-146b和miR-155对PTC的诊断价值分别为0.649 和0.695，提示miRNA在PTC的诊断中具有一定的应用价值。Dai等[20]对纳入的78例PTC患者(未复发54例，复发24例)进行分析，发现miR-221和miR-222与甲状腺肿瘤大小、临床TNM分期、扩散转移等密切相关，采用多重Cox风险分析，发现miR-221是PTC预后复发的独立危险因素，提示miRNA还可用于PTC预后评估，预测PTC的预后复发。综上，miRNA的差异表达与PTC病情的发展密切相关，为PTC的诊断和预后预测提供了理论依据。

研究表明，RAS突变、BRAF突变、RET/PTC重排等与PTC临床病理特征(肿瘤大小、淋巴结转移、远端转移等)相关，参与PTC的发生发展[13]。Fuziwara等[21]综述了近年来的研究结果，发现miR-146b、miR-221和miR-222在PTC、FTC和ATC中均存在差异表达，充分说明miR-146b、miR-221和miR-222在甲状腺癌的发生发展中具有重要作用。 Stokowy等[22]采用基因组学分析了PTC中可能存在的miRNA信使RNA调节子，发现hsa-miR-146b-5p可能调控磷酸化酶激酶β亚单位(phosphorylase kinase beta subunit，PHKB)和人白细胞介素受体相关激酶。Diao等[23]研究发现，miR-221可与金属蛋白酶组织抑制因子的 3′非翻译区结合，抑制金属蛋白酶组织抑制因子3 的表达，从而增强PTC细胞的增殖和侵袭能力，提示miRNA可能通过调控机体的多条信号通路，参与PTC的发生发展。let-7家族是目前研究较为清楚的miRNA，包含8个成员(let-7a、let-7b、let-7c、let-7d、let-7e、let-7f、let-7g和let-7i)，其3′非翻译区包含3个RAS基因互补结合位点，可以下调RAS的表达，抑制多种肿瘤的发生发展。Perdas等[24]分析了let-7家族在PTC中的作用，发现在RET突变的甲状腺癌细胞中，let-7f的表达下调，而let-7的下调可激活RAS的表达，还可降低甲状腺细胞分化的标志物人甲状腺转录因子1的表达，在甲状腺癌的发生发展中具有重要的调控作用，可作为PTC诊断、预后、治疗分子标志物。综上，miR-146b、miR-221、miR-222、let-7家族等均与PTC的发生密切相关，可能通过调控RAS突变、BRAF突变、RET/PTC重排等，参与PTC的发生发展，有望作为其基因治疗的新靶点。

2.2miRNA与FTC FTC约占甲状腺癌的20%[1]，为中度恶性肿瘤，临床常缺乏明显的局部恶性表现，不进行手术的情况下很难诊断。因此，研究者迫切希望寻找一些分子标志物作为诊断的辅助依据，相关miRNA的研究日趋增多。Zhao等[25]的研究发现，miR-17参与调控酪氨酸蛋白激酶6/胞外信号调节激酶1/2信号通路，从而调节FTC细胞的增殖和迁移。Miao等[26]的研究发现，miR-4299与FTC的侵袭及肿瘤的发生过程密切相关，miR-4299可以靶向调控FTC-133和FTC-238细胞中ST6GALNAC4的表达，调控其增殖和侵袭。Ma等[27]的研究发现，miR-146a和miR-146b可以靶向抑制ST8SIA4的表达，激活PI3K-Akt-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信号通路，从而抑制FTC的增殖、侵袭和迁移。Chi等[28]通过基因芯片分析FTC中miRNA信使RNA的差异表达，发现36个miRNA信使RNA，基因调控网络分析显示miR-296-5p、miR-10a、miR-139-5p、miR-452、miR-493、miR-7、miR-137、miR-144、miR-145与肿瘤坏死因子受体家族的11个成员、苯二氮类受体相关蛋白、转化生长因子-β2等相关，共同调控FTC的发生发展，在其致病、诊断和治疗过程中具有重要作用，提示miR-17、miR-4299、miR-146a、miR-146b等多种miRNA均可调节机体的信号通路，调控甲状腺癌的恶性生物学行为，临床有望作为甲状腺癌诊断、治疗和预后分子标志物。Sun等[29]的研究发现，miR-199a-5p作为一种重要的肿瘤抑制剂，在甲状腺滤泡性肿瘤的形成中起到重要作用，可作为治疗的新靶标。Jikuzono等[30]的研究发现，在FTC细胞中，miR-221/222、miR-10b和miR-92a的表达显著上调，回归分析显示，miR-10b与FTC患者预后显著相关，提示miRNA有望应用于临床FTC的预后评估。综上，miRNA可以通过调控酪氨酸蛋白激酶6/胞外信号调节激酶1/2、PI3K-Akt-mTOR等信号通路的表达，调控FTC的增殖、侵袭、迁移和凋亡，有望作为FTC诊断、治疗和预后的分子标志物。

2.3miRNA与ATC ATC产生于甲状腺上皮细胞间质的去分化和转分化，又称间变性癌或肉瘤样癌，发病迅速，恶性程度最高，且预后差，临床常规外科手术和放化疗均不能明显提高其生存率。因此，寻求新的治疗方案，开发新的治疗药物是治疗ATC的关键。Fuziwara等[21]通过基因芯片分析，发现ATC中miR-200和miR-30家族表达显著下调，从而促进ATC肿瘤细胞的迁移、侵袭和上皮-间充质转化，提示以差异表达的miRNA为肿瘤治疗的新靶点具有重要意义。Vosgha等[31]发现，miR-205可以靶向调控血管内皮生长因子A和锌指E盒结合同源异1形盒(zinc finger E box Binding homeobox 1，ZEB1)及其下游相关蛋白的表达，直接调控血管生成和上皮-间充质转化，可作为ATC治疗的分子标志物。Bu等[32]的研究发现，miR-125b可以靶向负调控PIK3CD，抑制PI3K-Akt-mTOR信号通路，从而抑制ATC细胞的侵袭和迁移，临床可作为ATC治疗的靶点。Liu等[33]的研究发现，miR-144在ATC细胞中表达下调，过表达的miR-144可增加ATC对顺铂的敏感性。综上，miRNA在ATC的发生发展中具有重要作用，不仅可以调节ATC细胞的生物学行为，还可以应用于临床，增加ATC对化疗药物的敏感性，为ATC的基因治疗提供了新的思路。但相比于PTC和FTC，ATC的临床发病率较低，相关研究较少，很多调控机制尚不清楚，有待于进一步研究。

2.4miRNA与MTC MTC发病的主要原因为RET基因突变所引起的RET信号异常活化，导致甲状腺C细胞内外区蛋白构象的改变，进而诱导细胞增生过度而发生癌变。miRNA与MTC的发生发展密切相关，miRNA与RET之间也存在一定的相互调控作用。Duan等[34]的研究表明，miR-129-5p可直接与RET的3′非翻译区结合，抑制其表达，从而抑制MTC细胞的生长，诱导其凋亡，可作为临床治疗MTC的一种新的治疗方案。Cavedon等[35]的研究发现，miR-244在RAS突变的MTC中表达量显著升高，且高表达的MTC患者生存率显著升高，临床可作为MTC的预后标志物。由此可见，miRNA与MTC的发生密切相关，参与了RET、RAS等突变诱导的MTC，有望用于临床MTC的分子靶向治疗，提高预后生存率。

Hudson等[36]的研究发现，在MTC细胞中miR-10a和miR-375表达上调，miR-455表达下调，其差异表达的miRNA与MTC的发生发展密切相关。Shi等[37]通过基因组学分析发现，miR-375可靶向调控机体多条关键细胞信号转导通路，尤其是PI3K/Akt信号通路，有望作为临床治疗MTC的新靶点。Galuppini等[38]的研究表明，miR-375在MTC中表达显著上调，且miR-375表达量与MTC肿瘤大小、淋巴结转移、临床分期等显著相关，在肿瘤的发生发展过程中具有重要作用，提示miR-375可能通过调节PI3K/Akt信号通路调节MTC的发生发展。Romeo等[39]的研究发现，miR-375在转移性MTC的预后评价中也具有重要作用，在MTC患者血浆中表达量显著高于健康或缓解期患者，且高表达的MTC患者生存率显著降低，临床可作为MTC的预后标志物，提示miR-375有望作为新的分子标志物应用于MTC的基因靶向治疗与预后评估。Xu等[40]的研究发现，miRNA(miR-27b-3p)具有调控肿瘤细胞耐药性的能力，有望应用于临床提高肿瘤的化疗效果。因此，miRNA(miR-375、miR-10a等)不仅可以调控MTC的发生发展，作为MTC预后评估的分子标志物，还有望应用于临床，提高化疗效果。

3 miRNA在甲状腺癌中的临床应用

随着对miRNA与甲状腺癌研究的深入，miRNA作为甲状腺癌诊断、治疗、预后的分子标志物正逐步被应用于临床。Yang等[41]通过测定细针穿刺样本中miR-146b的表达量来区分PTC和良性甲状腺组织，发现miR-146b的表达对PTC具有较高的诊断价值。Sondermann等[42]采用miR-9和miR-21来诊断PTC的复发情况，证实miR-9和miR-21对PTC的预后具有一定预测价值。因此，可以通过对一些特异性miRNA进行修饰(干扰或过表达等)，增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，提高化疗的效果；或过表达抑癌基因，促进抑制基因的抑癌作用，使其达到抗肿瘤的作用；或特异性干扰沉默促癌基因，降低其在肿瘤细胞中的表达，抑制肿瘤的发生发展。但目前对于miRNA应用于肿瘤治疗的研究尚处在基础研究阶段，相关的研究报道较少，从实验室研究过渡到临床应用尚需大量的临床前研究。

4 小 结

miRNA在甲状腺癌的差异表达与甲状腺癌的增殖分化、侵袭、转移、凋亡以及耐药等密切相关，在甲状腺癌的发生与恶性转化中起关键的调控作用。大量的miRNA(miR-146b、miR-222、miR-221等)在甲状腺癌的发生发展中均有差异表达，这些差异表达的miRNA有望作为甲状腺癌的肿瘤标志物用于甲状腺癌的早期诊断、靶向治疗以及预测预后。但目前关于miRNA在甲状腺癌中的研究尚处于起步阶段，已有的研究大多集中在体外基础研究，有很多调控机制尚不清楚，仍需进一步研究。