甲狀腺乳頭狀癌相關miRNAs和lncRNAs研究進展

李長霖，劉曉莉，孫 輝

(吉林大學中日聯誼醫院甲狀腺外科，吉林省外科轉化醫學重點實驗室，吉林省甲狀腺疾病防治工程實驗室，吉林 長春130033)

甲狀腺乳頭狀癌相關miRNAs和lncRNAs研究進展

李長霖，劉曉莉，孫 輝*

(吉林大學中日聯誼醫院甲狀腺外科，吉林省外科轉化醫學重點實驗室，吉林省甲狀腺疾病防治工程實驗室，吉林 長春130033)

根據國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer ，IARC)2008年五大洲癌癥發病率報告顯示:全球甲狀腺癌的發病率逐年上升,甲狀腺癌總世標發病率約為3.1/10萬。其中，中國大陸甲狀腺癌世標發病率為1.4/10萬;西歐及北美地區在4/10萬以上;韓國甲狀腺癌發病率約為35.4/10萬,居全球最高[1]。分化型甲狀腺癌包括甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroidcancer,PTC)和濾泡癌,構成比>90%,其中 PTC約占 85%，在甲狀腺癌發病率增長中占主要角色[2]。

PTC屬于惰性腫瘤,具有惡性程度低、進展緩慢、復發率低、生存率高等特征。但是,仍有部分PTC在腫瘤發展早期即出現腫瘤外侵、淋巴結轉移等影響預后的高危因素[3]。目前，仍無有效手段將其與低危PTC進行早期區分。因此,對于PTC的術前診斷、疾病進展評估以及預后判斷等方面,一直是國內外學者研究的熱點和難點。隨著分子遺傳學研究的深入,甲狀腺癌發病的分子機制逐漸闡明，其分子改變主要包括：miRNAs和lncRNAs的異常表達、基因突變、基因擴增、基因易位,以及表觀遺傳學改變。其中,miRNAs和lncRNAs在甲狀腺癌的發生、發展中起著重要作用,對于甲狀腺癌的診斷、病情進展評估和預后判斷等方面具有重要價值。本文主要對miRNAs和lncRNAs在PTC中的作用機制及臨床意義進行綜述。

1 MiRNAs

1.1 MiRNAs生物學特性

非編碼RNA(ncRNAs)調控機制復雜并具有重要的生物學功能。根據分子大小,ncRNA可分為兩類,即短鏈ncRNAs和長鏈ncRNAs(lncRNAs)。短鏈ncRNAs包括miRNAs、tRNA、siRNA、piRNA和某些核糖體RNA,其中miRNAs在人類癌癥中已被深入研究。

1993年,Lee等[4]在秀麗隱桿線蟲體內首次發現了miRNAs-lin-4。2000年,Reinhart等[5]研究線蟲時發現了另一種小分子RNA-let-7,即瞬時RNA(stRNA)。緊接著,各國學者在不同生物體內發現了大量類似的小RNA,其中大多數不具有時序性表達的特性，因此，將這些具有類似特性的小RNA統一命名為miRNAs。目前,在人類基因組中已發現1000多個miRNAs,其中約30%可能參與人類的基因調控[6]。miRNAs調節基因表達的機制類似于小干擾RNA(siRNA)，即通過RNA干擾(RNAi)途徑與靶mRNA的3’非翻譯區的互補結合來調節基因表達。miRNAs作為mRNA轉錄后調控基因表達的內源性非編碼RNA,參與細胞增殖、凋亡、分化等多種生理病理過程[7]。

1.2 MiRNAs與PTC的關系

研究指出,在眾多參與甲狀腺癌相關的miRNAs中,miR-221、miR-222、miR-181b研究較為透徹。PTC病人miRNAs表達譜中，miR-221、miR-222、miR-146表達水平顯著上調，約為正常甲狀腺組織的11-19倍[8](表1)。miRNAs對于甲狀腺癌的術前診斷、腫瘤侵襲性的評估、淋巴結轉移的預測以及疾病預后的判斷具有重要意義。尤其，miRNAs作為甲狀腺癌腫瘤標志物,對于提高細針穿刺細胞學檢查(FNA)的診斷率具有重要價值。

1.2.1 術前診斷 FNA作為甲狀腺結節術前診斷的金標準,具有安全可靠、特異性高等特點,但是仍有30%病人在行FNA檢查后仍得不到明確診斷[9]、ATA指南[9]指出:miRNAs表達譜診斷對于FNA結果不明確的甲狀腺癌病例具有潛在價值。Pallante等[10]通過對不同病理類型甲狀腺癌FNA樣本檢測發現,與其他病理類型甲狀腺癌相比,PTC中miR-221、miR-222、miR-181b表達水平約有5-35倍差異(表2)。Mazeh等[11]研究27例PTC細針穿刺組織發現miR-221在19例PTC病人中出現高表達,其PTC診斷特異性可達100%，敏感性為95%，陰性預測值、陽性預測值以及診斷準確率分別為96%、100%、98%。Mazeh[11]同時發現,miR-7對于PTC的陰性預測值達100%,這可能意味著miR-7陰性的病人不需要再行甲狀腺切除術。Lee[12]通過對miR-155表達情況檢測發現,與甲狀腺良性結節或健康人群對比,PTC病人的FNA標本中，miR-155表達上調 (表2)。

1.2.2 評估腫瘤侵襲性 眾多研究指出,miRNAs表達譜對于評估PTC侵襲性具有重要意義。Lu等[13]發現miR-222、miR-146b、miR-34b和miR-130b在浸潤性和非浸潤性PTC中存在顯著差異性,與BRAF基因突變陰性浸潤性PTC病人相比,miR-146b與BRAF突變陽性浸潤性PTC病人差異性更為顯著。Yip 等[14]通過比較浸潤性與非浸潤性PTC miRNAs表達差異發現，在浸潤性PTC中,miR-221表達顯著上調。Chou等[15]不僅證實了miR-146b、miR-222和miR-221的顯著上調與腫瘤侵襲性的相關性,同時還發現miR-1、miR-191、miR-486及 miR-451在PTC中表達水平下調，這有助于PTC患者的早期鑒別診斷和風險分層。此外，Vriens[7]研究發現，miR-100在甲狀腺癌Ⅰ期和Ⅳ期中的表達存在顯著差異性，關于miR-100與甲狀腺癌侵襲性的相關性，有待進一步證實。

1.2.3 預測區域淋巴結轉移情況 miR-221、miR-222、miR-146不僅在PTC的術前診斷和評估腫瘤侵襲性中起重要作用，在預測淋巴結轉移中仍然扮演著十分重要的角色。Yang等[16]通過PTC淋巴結轉移對比研究發現：與無淋巴結轉移的PTC相比，伴有淋巴結轉移的PTC中 miR-146b-5p、miR-221、miR-222表達水平顯著上調,同時發現，miR-16和miR-613等低表達于無淋巴結轉移的PTC。在參與PTC淋巴結轉移的多個miRNAs中，miRNA-221可能通過抑制PTEN和TIMP3來促進癌細胞浸潤和轉移。此外，除了上述miRNAs的高表達，miR-1下調在PTC淋巴結轉移中起到關鍵作用。相關基礎研究指出，miR-1作為抑癌基因與腫瘤發展、區域轉移等方面顯著相關，這進一步證實了miR-1在甲狀腺癌形成過程中的重要作用[17]。

1.2.4 判斷預后 隨著對miRNAs深入研究，我們發現miRNAs對于監測PTC的發展以及判斷預后方面有一定價值。Lee等[18]在有關miRNAs與PTC復發相關性的回顧性分析中發現,將PTC患者按照是否復發分成兩組,檢測其miRNAs序列,發現在復發性PTC患者中， miRNA-222和miRNA-146b高表達于非復發組，這說明了miRNA-222和miRNA-146b對于PTC病人預測疾病復發、規范術后治療方案中有一定幫助。Wang[19]在對PTC患者后期隨訪中發現，預后不佳的病人中miR-2861、miR-451顯著上調。miR-146b顯著上調與PTC患者的生存率及化療的敏感性呈負相關[20]。因此，對于這部分預后不佳和高復發性PTC 病人,盡早提出個體化、規范化的術后進一步治療方案，有助于降低腫瘤復發率、提高患者生存率，同時也降低病人心理上和經濟上雙重負擔。

1.3 MiRNAs與其他腫瘤的關系

由于miRNAs具有抑制基因表達的特性，miRNAs表達失調被認為是腫瘤發生和發展中的重要因素。某種特定miRNAs的表達失調往往會引起癌基因表達增強或抑癌基因表達減弱,從而導致細胞生物學改變,如增殖、分化和凋亡。miRNAs表達譜的特征與腫瘤的病理分型、TNM分期、疾病預后密切相關。目前，研究已發現miRNAs表達失調除了與甲狀腺癌相關外,與胃癌、結腸癌、乳腺癌、肝癌、前列腺癌、膀胱癌、胰腺癌、慢性淋巴結白血病等惡性腫瘤的發生和發展也具有相關性(表1)。不同惡性腫瘤中miRNAs異常表達不同，在不同亞型腫瘤之間以及原發性和轉移性腫瘤之間miRNAs表達譜也不盡相同 (表2)。

2 lncRNAs

2.1 lncRNAs生物學特性

lncRNAs是指長度大于200個核苷酸的非編碼 RNA。根據與蛋白編碼基因的關系,可將lncRNAs分為5類:①正義lncRNAs;②反義lncRNAs;③雙向lncRNAs;④基因內lncRNAs;⑤基因間lncRNAs[21]。lncRNAs幾乎參與了基因調控的各個方面,如:基因印記、表觀遺傳調節、細胞核與細胞質之間的運輸、mRNA的剪接和翻譯[21]。到目前為止,超過3000個lncRNAs已經被證實參與多種生物過程，其中在腫瘤發生發展中的作用包括:調控腫瘤細胞的增殖、侵襲、轉移等[22]。

2.2 lncRNAs與PTC的關系

目前，對于lncRNAs的研究仍屬于探索階段。在眾多參與甲狀腺癌相關的lncRNAs中,PTCSC2(papillary thyroid carcinomasusceptibility candidate 2)、PTCSC3(papillary thyroid cancer susceptibility candidate 3)研究較為廣泛。Jendrzejewski等人[23]研究發現一個獨特的lncRNA，即PTCSC3，PTCSC3在正常甲狀腺組織中特異性表達水平上調，而在46例PTC患者中PTCSC3表達水平顯著下調(P=2.84×10-14)，這對于PTC患者的術前早期診斷具有重要意義，不過具體作用機制仍不明確。最近,一項全基因組關聯研究對PTC易感基因進行定位,發現了兩個與PTC高度相關的易感位點(rs965513和rs944289),分別位于9q22.33和14q13.3。而PTCSC3恰恰位于-14q13.3的rs944289基因下游3.2kb處[24]，這可能解釋PTCSC3在PTC患者中表達水平顯著下調的原因，但具體機制有待進一步確認。

表1 不同惡性腫瘤中miRNAs異常表達

表2 甲狀腺癌不同病理類型中miRNAs異常表達

此外，He等[25]發現另一個lncRNAs-PTCSC2,在PTC組織中,PTCSC2表達水平下調。lncRNAs在甲狀腺癌中的研究才剛剛起步,其在PTC發生和發展中的作用尚不明了，相關機制有待進一步研究。

3 總結

甲狀腺癌發病率逐年增長，從全球范圍內來看，雖然中國甲狀腺癌發病率處于較低水平，但其形勢仍不容樂觀，尤其是PTC，作為甲狀腺癌最常見病理類型，其發病率顯著升高。雖然大多數PTC具有惡性程度低、進展緩慢、復發率低、生存率高等特征，但仍有部分PTC患者早期即出現腫瘤局部浸潤、淋巴結轉移等高危因素。因此,對于PTC的術前診斷以及風險分層評估，一直是國內外學者研究的熱點和難點。通過對非編碼RNA的研究發現，miRNAs和lncRNAs參與眾多腫瘤的發生和發展，尤其是在PTC中扮演重要角色。其對于PTC的術前診斷、腫瘤侵襲性的評估、淋巴結轉移情況的預測、預后判斷以及規范術后治療方案方面均有較大幫助。目前，通過對PTC的 miRNAs表達譜研究發現，miR-221、miR-222、miR-146、miR-181b等miRNAs在PTC的發生、局部浸潤、淋巴結轉移以及腫瘤復發過程中顯著上調，相關機制有待大樣本量進一步研究。而對于lncRNAs在PTC中的研究仍屬于起步階段，相關具體機制仍不明確，其中主要集中于PTCSC3和PTCSC2的研究中。研究發現，PTCSC3和PTCSC2在正常甲狀腺組織的表達水平上調，而PTC腫瘤組織中顯著下調，這對于PTC患者的早期診斷具有臨床意義。目前，對于lncRNAs表達譜尚未完全被揭示，更多有關lncRNAs在PTC中的臨床價值有待進一步探索，lncRNAs在PTC術前診斷、疾病監測、預后治療等方面的作用具有廣闊的前景，將會成為國內外學者的研究熱點。

[1]Soerjomataram I,Lortet-Tieulent J,Parkin D M,et al.Global burden of cancer in 2008:a systematic analysis of disability-adjusted life-years in 12 world regions[J].Lancet,2012,380(9856):1840

[2]Siegel R,Ma J,Zou Z,et al.Cancer statistics,2014[J].CA Cancer J Clin,2014,64(1):9.

[3]Xing M,Liu R,Liu X,et al.BRAF V600E and TERT promoter mutations cooperatively identify the most aggressive papillary thyroid cancer with highest recurrence[J].J Clin Oncol,2014,32(25):2718.

[4]Lee RC,Feinbaum RL,Ambros V.The C.elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14[J].Cell,1993,75(5):843.

[5]Reinhart BJ,Slack FJ,Basson M,et al.The 21-nucleotide let-7 RNA regulates developmental timing in Caenorhabditis elegans[J].Nature,2000,403(6772):901.

[6]Lewis B P,Burge C B,Bartel D P.Conserved seed pairing,often flanked by adenosines,indicates that thousands of human genes are microRNA targets[J].Cell,2005,120(1):15.

[7]Vriens MR,Weng J,Suh I,et al.MicroRNA expression profiling is a potential diagnostic tool for thyroid cancer[J].Cancer,2012,118(13):3426.

[8]Liu X,He M,Hou Y,et al.Expression profiles of microRNAs and their target genes in papillary thyroid carcinoma[J].Oncol Rep,2013,29(4):1415.

[9]Cooper DS,Doherty GM,Haugen BR,et al.Revised American Thyroid Association management guidelines for patients with thyroid nodules and differentiated thyroid cancer[J].Thyroid,2009,19(11):1167.

[10]Pallante P,Visone R,Croce CM,et al.Deregulation of microRNA expression in follicular-cell-derived human thyroid carcinomas[J].Endocr Relat Cancer,2010,17(1):F91.

[11]Mazeh H,Mizrahi I,Halle D,et al.Development of a microRNA-based molecular assay for the detection of papillary thyroid carcinoma in aspiration biopsy samples[J].Thyroid,2011,21(2):111.

[12]Lee YS,Lim YS,Lee JC,et al.Differential expression levels of plasma-derived miR-146b and miR-155 in papillary thyroid cancer[J].Oral Oncol,2015,51(1):77.

[13]Lu J,Getz G,Miska E A,et al.MicroRNA expression profiles classify human cancers[J].Nature,2005,435(7043):834.

[14]Yip L,Kelly L,Shuai Y,et al.MicroRNA signature distinguishes the degree of aggressiveness of papillary thyroid carcinoma[J].Ann Surg Oncol,2011,18(7):2035.

[15]Chou CK,Liu RT,Kang HY.MicroRNA-146b:A Novel Biomarker and Therapeutic Target for Human Papillary Thyroid Cancer[J].Int J Mol Sci,2017,18(3).

[16]Yang Z,Yuan Z,Fan Y,et al.Integrated analyses of microRNA and mRNA expression profiles in aggressive papillary thyroid carcinoma[J].Mol Med Rep,2013,8(5):1353.

[17]Nasser MW,Datta J,Nuovo G,et al.Down-regulation of micro-RNA-1 (miR-1) in lung cancer.Suppression of tumorigenic property of lung cancer cells and their sensitization to doxorubicin-induced apoptosis by miR-1[J].J Biol Chem,2008,283(48):33394.

[18]Lee JC,Zhao JT,Clifton-Bligh RJ,et al.MicroRNA-222 and microRNA-146b are tissue and circulating biomarkers of recurrent papillary thyroid cancer[J].Cancer,2013,119(24):4358.

[19]Wang Z,Zhang H,Zhang P,et al.Upregulation of miR-2861 and miR-451 expression in papillary thyroid carcinoma with lymph node metastasis[J].Med Oncol,2013,30(2):577.

[20]Chou CK,Yang KD,Chou FF,et al.Prognostic implications of miR-146b expression and its functional role in papillary thyroid carcinoma[J].J Clin Endocrinol Metab,2013,98(2):E196.

[21]Mattick JS,Makunin IV.Non-coding RNA[J].Hum Mol Genet,2006,15 Spec No 1:R17.

[22]Wilusz JE,Sunwoo H,Spector DL.Long noncoding RNAs:functional surprises from the RNA world[J].Genes Dev,2009,23(13):1494.

[23]Jendrzejewski J,He H,Radomska HS,et al.The polymorphism rs944289 predisposes to papillary thyroid carcinoma through a large intergenic noncoding RNA gene of tumor suppressor type[J].Proc Natl Acad Sci USA,2012,109(22):8646.

[24]Rogounovitch TI,Bychkov A,Takahashi M,et al.The common genetic variant rs944289 on chromosome 14q13.3 associates with risk of both malignant and benign thyroid tumors in the Japanese population[J].Thyroid,2015,25(3):333.

[25]He H,Li W,Liyanarachchi S,et al.Genetic predisposition to papillary thyroid carcinoma:involvement of FOXE1,TSHR,and a novel lincRNA gene,PTCSC2[J].J Clin Endocrinol Metab,2015,100(1):E164.

[26]Shin KM,Jung DK,Hong MJ,et al.The pri-let-7a-2 rs1143770C>T is associated with prognosis of surgically resected non-small cell lung cancer[J].Gene,2016,577(2):148.

[27]Tanoglu A,Balta A Z,Berber U,et al.MicroRNA expression profile in patients with stage II colorectal cancer:a Turkish referral center study[J].Asian Pac J Cancer Prev,2015,16(5):1851.

[28]Hu J,Shan Z,Hu K,et al.miRNA-223 inhibits epithelial-mesenchymal transition in gastric carcinoma cells via Sp1[J].Int J Oncol,2016,49(1):325.

[29]Liu M,Liu J,Wang L,et al.Association of serum microRNA expression in hepatocellular carcinomas treated with transarterial chemoembolization and patient survival[J].PLoS One,2014,9(10):e109347.

[30]Liu J,Mao Q,Liu Y,et al.Analysis of miR-205 and miR-155 expression in the blood of breast cancer patients[J].Chin J Cancer Res,2013,25(1):46.

[31]Lin MS,Chen WC,Huang JX,et al.Aberrant expression of microRNAs in serum may identify individuals with pancreatic cancer[J].Int J Clin Exp Med,2014,7(12):5226.

[32]Zheng C,Yinghao S,Li J.MiR-221 expression affects invasion potential of human prostate carcinoma cell lines by targeting DVL2[J].Med Oncol,2012,29(2):815.

[33]Man YG,Fu SW,Liu AJ,et al.Aberrant expression of chromogranin A,miR-146a,and miR-146b-5p in prostate structures with focally disrupted basal cell layers:an early sign of invasion and hormone-refractory cancer?[J].Cancer Genomics Proteomics,2011,8(5):235.

[34]Stamatopoulos B,Van Damme M,Crompot E,et al.Opposite Prognostic Significance of Cellular and Serum Circulating MicroRNA-150 in Patients with Chronic Lymphocytic Leukemia[J].Mol Med,2015,21:123.

[35]Agretti P,Ferrarini E,Rago T,et al.MicroRNA expression profile helps to distinguish benign nodules from papillary thyroid carcinomas starting from cells of fine-needle aspiration[J].Eur J Endocrinol,2012,167(3):393.

[36]Nikiforova MN,Chiosea SI,Nikiforov YE.MicroRNA expression profiles in thyroid tumors[J].Endocr Pathol,2009,20(2):85.

*通訊作者

1007-4287(2017)09-1463-05

2017-01-13)