miRNA与甲状腺癌关系研究进展

丁伟平

[摘 要] 甲状腺癌是最常见的内分泌系统肿瘤，术前诊断的金标准细针抽吸仍有10%-20%病例不能确诊。miRNA具有潜在诊断价值，对miRNA表达的检测可以帮助鉴别病变的良恶性。文章整理近年关于miRNA与甲状腺癌研究文献，就miRNA与甲状腺癌发生发展、诊断以及治疗的关系进行综述。

[关键词] 甲状腺癌；miRNA；诊断；细针抽吸

中图分类号： R736.1 文献标识码：A 文章编号：2095-5200（2014）06-020-04

甲状腺癌是最常见的内分泌系统肿瘤，发病率约占所有恶性肿瘤中的1.7%[1]。孙嘉伟等[2]统计，1988～2009年我国甲状腺癌的发病率呈上升趋势。甲状腺癌可从两种内分泌细胞演变而来：滤泡细胞和滤泡旁C细胞。超过95%的甲状腺癌来源于滤泡细胞，可分为乳头状癌（papillary thyroid carcinoma， PTC）、滤泡状甲状腺癌（follicular thyroid carcinoma，FTC）和未分化型甲状腺癌（anaplastic thyroid carcinoma， ATC）。诊断甲状腺结节的金标准是细针抽吸（fine needle aspiration， FNA）活检，但结果中良性占60%-70%，恶性占5%-7%，可疑恶性占不到10%，意义不明的滤泡样病变或新生物占10%，滤泡样病变或新生物占10%-20%，仍有5%-15%的病例不能诊断[3]。为进一步确诊，则需行偏侧甲状腺切除术以进行组织学诊断。所以，需要引入新的技术来协助诊断甲状腺结节，从而减少有创的偏侧甲状腺切除术。

为提高FNA细胞学检查的诊断准确性，将突变分析用于结果不确定的FNA活检。而当前突变分析的特异性可达95%-100%，但敏感性只有38%-86%[4]。对无甲状腺癌没有胞体突变病例，无法应用突变分析。另一具有潜在诊断价值的分子——miRNA（miR，microRNA），是一类长约22个核苷酸的基因调节因子。某些特殊的miRNA可作为致癌基因或抑癌因子[5]。在肺癌和结直肠癌研究中，miRNA的潜在诊断能力已被证实。对miRNA表达的检测可帮助鉴别病变的良恶性，且有助于评估治疗的有效程度[6-8]。

本文回顾目前关于miRNA与甲状腺癌的研究，就miRNA与甲状腺癌发生发展、诊断以及治疗的关系进行综述。

1 miRNA与甲状腺癌的病理过程

1.1 miRNA与PTC

PTC是甲状腺癌中最常见类型，大部分的研究都包括了PTC患者组织样本。几乎所有基因芯片研究均证实了在PTC中，miRNA-221与222在PTC中较良性组织（正常组织、滤泡腺癌或结节性甲状腺肿）中表达均明显上调[6， 9-12]。He等[9]发现，miRNA-146b、miRNA-211、miRNA-222在癌组织表达比正常组织高10倍以上，通过分析，推测miRNA-146b、miRNA-211、miRNA-222的靶基因为c-KIT，可能通过下调KIT基因，参与PTC的发生。在移植大鼠人源PTC模型中，发现miRNA-221、miRNA-222、miRNA-181b均过表达，而阻断miRNA-221后，PTC生长受到抑制[10]。Visone等[13]证实了在PTC细胞中，miRNA-221、miRNA-222通过抑制p27Kip1的表达，解除p27（Kip1）对细胞周期的控制，从而参与PTC的发生和发展。戴璇璇等[14]采用RNA印记杂交法证实了miRNA-221在PTC中的表达水平明显高于癌旁正常组织，并且在分组分析中发现，miRNA-221过表达与肿瘤侵袭性的临床病理特征（如包膜侵犯、 淋巴结转移）有关。Chou等[15]评价了100例PTC患者的TNM分期和miRNA-221、miRNA-222、miRNA-146b的相关性，认为这3个miRNA与甲状腺外侵袭显著相关，且miRNA-221、miRNA-146b在高风险组表达水平显著提高。BRAF基因突变可通过NF-κB通路上调miRNA-221的表达，并且提高PTC的侵袭性，故这可能是miRNA-221与PTC侵袭性有关的分子机制之一[16-19]。

miRNA不但在乳头状甲状腺癌的发生发展的过程中有着重要意义，对PTC复发也具有一定预测价值。LeeJC等[20]回顾性分析了复发以及未复发PTC病例，miRNA-222与miRNA-146b的表达在手术后显著下降，复发后再显著上升， miRNA-222及miRNA-146b具有作为预测PTC复发标志物的潜力。

1.2 miRNA与FTC

滤泡状甲状腺癌的恶性程度要高于PTC，且多与PTC伴随发生。在FTC的发生过程中，多种microRNA均有不同程度高表达。这种细胞表达与细胞类型有一定关系。Weber等[21]证明了过表达miRNA-197、miRNA-346能够诱导HEK293T细胞的增殖，而抑制miRNA-197、miRNA-346则会导致FTC133和K5细胞系（人FTC细胞系）增长停滞，而对NPA87细胞系（人PTC细胞系）并无影响。他们还证实了miRNA-346通过抑制EFEMP2，miRNA-197通过抑制ACVR1和TSPAN3来促进癌细胞生长。故沉默miRNA-197、miRNA-346基因可以成为治疗FTC的新方向。Nikiforova等[22]发现miRNA-187在PTC和FTC中高表达，但在甲状腺滤泡状腺瘤（follicle adenoma， FA）中表达水平不变，故可通过测量miRNA-187的水平来鉴别FTC和FA，却不能鉴别FTC和其他滤泡细胞来源肿瘤。FTC与miRNA相关研究较少，在国内尚无该领域研究。可能是此种病例相对较少，且多与PTC伴发，限制了FTC与miRNA相关研究进展。

1.3 miRNA与ATC

ATC是卵泡起源的甲状腺癌，其侵袭性和死亡率在所有甲状腺癌中最高，发病人数占所有甲状腺癌的10%-15%，其生长迅速，极易产生局部症状。ATC对化疗和放疗均不敏感，所以明确miRNA在ATC增殖和凋亡中的作用对治疗有重要意义，可能带来治疗ATC的新方法。Takakura等[23]发现，抑制miRNA-17-3p可能通过活化caspase-3和9，导致细胞生长停滞，使细胞凋亡。抑制MiRNA-17-5p或miRNA19a也可诱导出强烈的生长受限，但只有miRNA-17-5p能使细胞衰老。因抑制miRNA-17-5p和miRNA19a 后RB1和PTEN的表达增加，所以miRNA17-5p和miRNA19a的靶点被确定位于RB1和PTEN基因。有报道显示，PTEN去活化可出现于高度恶性或晚期甲状腺癌，特别是在ATC中[24]。Mitomo等[25]发现，相比于正常甲状腺组织，甲状腺癌中分别有5种miRNA的表达上调和下调。相比于PTC中，MiRNA-138是其中唯一在ATC中表达显著下调的miRNA，且发现其靶基因是hTERT 基因（human telomerase reverse transcriptase gene，人端粒酶反转录酶基因），该靶基因表达产物蛋白在ATC中过表达。确定的特异靶点是miRNA-138和hTERT 3未翻译区，失去miRNA抑制的细胞中hTERT蛋白表达增加，导致甲状腺癌的发生。此外，hTERT表达上调和序贯的miRNA-138表达下调，可能是高分化PTC进展为ATC的机制之一[26-27]。2010年，Braun等[28]证实：miRNA-200和miRNA-30在ATC中表达显著降低，从而可区别于PTC和FTC。ATC衍生的间质细胞中这些miRNA的表达减少了细胞的侵袭能力，并通过调节MET（mesenchymal-epithelial transition，间质-上皮转换）标记蛋白诱导了MET。支持TGF-β信号通路在MET/EMT（epithelial-mesenchymal transition，上皮-间质转换）的作用，SMAD2和TGF-βR1的表达在大多数ATC中都上调，并在ATC衍生的细胞中受到miRNA-30和/或miRNA-200家族中成员的调控。某些特征MiRNA可作为潜在的ATC生物标志物。Visone等[29]在ATC细胞系中诱导miRNA-26a和miRNA-125b高表达，导致细胞生长抑制，解释了这两种miRNA对细胞周期的负向调节和其在甲状腺肿瘤发生中的下调原因。Pacifico等[30]提出，NF-κB通过上调miRNA-146a的表达，参与ATC的发生。MiRNA表达的调节受到RNA多聚酶II依赖的转录因子控制，NF-κB在ATC来源的FRO细胞系中被失活，miRNA-146a在人ATC标本中比正常甲状腺组织要高表达。NF-κB通过上调miRNA-146a的表达参与ATC的发生发展。综上可见microRNA的表达研究对于ATC的治疗有着积极的意义，抑制某些蛋白的表达对ATCs的治疗有借鉴意义。

1.4 miRNA与MTC

目前只有两个关于MTC中miRNA表达的研究。Nikiforova等[22]发现了一组共10个miRNA在MTC中表达上调。2011年Abraham等[31]试图通过分析miRNA表达来确定MTC的预后生物标志物和治疗靶点。MiRNA-183和miRNA-375在MTC中高表达，且预示着外侧淋巴结转移，与残余癌细胞载量、远处转移和死亡率有关。在TT细胞（人MTC细胞系）中敲低miRNA-183的表达能诱导增殖细胞减少，且LC3B蛋白表达上调，LC3B与细胞自噬活动有关。

2 miRNA与甲状腺癌的诊断

在FFPE样本中检测miRNA的能力使miRNA成为非常吸引人的生物标志物[7， 32]。与mRNA相反，miRNA受固定的影响较小，且因其体积小、稳定性高，故易于从FFPE样本中提取出[33]。此外，由于miRNA体积小、质量轻，miRNA也可通过FNA抽出。无论如何，关键是最终结果与FFPE对照样本一致[34]。有试验证实，使用一系列miRNA检测甲状腺癌的敏感性或阴性预测值为100%，他们的研究设计是可靠的[3， 22， 35， 36]。而miRNA检测甲状腺癌的特异性，各个研究中的结果不一，从29%至94%不等[22， 33， 35， 36]。Mazeh等[37]以FNA活检作为对照，分析了单miRNA鉴别确诊的恶性结节和对侧甲状腺叶的能力。他们的预测值结果非常高，但他们却忽略了患者间的异质性。Shen等[38]和Vriens等[39]分析了一组miRNA，敏感性和阴性预测值接近100%，但临床适用性差。

3 miRNA的靶点

miRNA-21在多种肿瘤类型中均上调，是较佳的评价肿瘤指标。通过抑制PTEN和PDCD4这两种抑癌蛋白，在肿瘤发生、发展、转移和抗肿瘤药物抵抗中起重要作用[40-41]。MiRNA-146b通常在滤泡来源的甲状腺癌中高表达，而在其他肿瘤类型中则并不高。它作为原癌因子与SMAD4 3非转录区结合，抑制TGFβ信号通路[42]。MiRNA-221和miRNA-222直接作用于p27Kip1mRNA转录，作用于细胞周期中的静止细胞，使它们进入S期[13]。确认miRNA的靶点能够使我们更深入理解miRNA在细胞周期中的作用，从而通过控制miRNA的表达，抑制肿瘤的生长。

4 小结

甲状腺FNA是术前诊断、评价甲状腺结节的重要方法，但仍有10%-20%的样本不能确定。所以需要额外的手段来提高术前诊断率。在不同类型的甲状腺癌中，miRNA的表达均有着显著的差异，使得我们不仅能鉴别甲状腺肿瘤的良恶性，而且能区分肿瘤类型。已有研究报道了使用循环中miRNA作为新一类的生物标志物来诊断甲状腺癌。通过miRNA靶向治疗甲状腺癌，还需更多有关miRNA靶基因作用的研究。

参 考 文 献

[1] Ferlay J， Shin H R， Bray F， et al. Estimates of worldwide burden of cancer in 2008： GLOBOCAN 2008[J]. Int J Cancer，2010，127（12）：2893-2917.

[2] 孙嘉伟， 许晓君， 蔡秋茂， 等. 中国甲状腺癌发病趋势分析[J]. 中国肿瘤，2013，22（9）： 690-693.

[3] Baloch Z W， Livolsi V A， Asa S L， et al. Diagnostic terminology and morphologic criteria for cytologic diagnosis of thyroid lesions： a synopsis of the National Cancer Institute Thyroid Fine-Needle Aspiration State of the Science Conference[J]. Diagn Cytopathol.2008，36（6）：425-437.

[4] Ferraz C， Eszlinger M， Paschke R. Current state and future perspective of molecular diagnosis of fine-needle aspiration biopsy of thyroid nodules[J]. J Clin Endocrinol Metab.2011，96（7）：2016-2026.

[5] Zhang B， Pan X， Cobb G P， et al. microRNAs as oncogenes and tumor suppressors[J]. Dev Biol. 2007，302（1）：1-12.

[6] 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）：2035-2041.

[7] Hui A， How C， Ito E， et al. Micro-RNAs as diagnostic or prognostic markers in human epithelial malignancies[J]. BMC Cancer. 2011， 500.

[8] de la Chapelle A， Jazdzewski K. MicroRNAs in thyroid cancer[J]. J Clin Endocrinol Metab. 2011，96（11）：3326-3336.

[9] He H， Jazdzewski K， Li W， et al. The role of microRNA genes in papillary thyroid carcinoma[J]. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005，102（52）：19075-19080.

[10] Pallante P， Visone R， Ferracin M， et al. MicroRNA deregulation in human thyroid papillary carcinomas[J]. Endocr Relat Cancer. 2006，13（2）：497-508.

[11] Nikiforova M N， Chiosea S I， Nikiforov Y E. MicroRNA expression profiles in thyroid tumors[J]. Endocr Pathol. 2009，20（2）：85-91.

[12] Tetzlaff M T， Liu A， Xu X， et al. Differential expression of miRNAs in papillary thyroid carcinoma compared to multinodular goiter using formalin fixed paraffin embedded tissues[J]. Endocr Pathol. 2007，18（3）：163-173.

[13] Visone R， Russo L， Pallante P， et al. MicroRNAs （miR）-221 and miR-222， both overexpressed in human thyroid papillary carcinomas， regulate p27Kip1 protein levels and cell cycle[J]. Endocr Relat Cancer.2007，14（3）：791-798.

[14] 戴璇璇， 周毅力， 刘超， 等. miRNAs在甲状腺乳头状癌中的表达及临床病理意义[J]. 浙江医学.2013，（20）：1802-1806.

[15] Chou C K， Chen R F， Chou F F， et al. miR-146b is highly expressed in adult papillary thyroid carcinomas with high risk features including extrathyroidal invasion and the BRAF（V600E） mutation[J]. Thyroid. 2010，20（5）：489-494.

[16] Kim J， Giuliano A E， Turner R R， et al. Lymphatic mapping establishes the role of BRAF gene mutation in papillary thyroid carcinoma[J]. Ann Surg. 2006，244（5）：799-804.

[17] Galardi S， Mercatelli N， Giorda E， et al. miR-221 and miR-222 expression affects the proliferation potential of human prostate carcinoma cell lines by targeting p27Kip1[J]. J Biol Chem.2007， 282（32）： 23716-23724.

[18] Xing M， Westra W H， Tufano R P， et al. BRAF mutation predicts a poorer clinical prognosis for papillary thyroid cancer[J]. J Clin Endocrinol Metab.2005， 90（12）：6373-6379.

[19] Kim T Y， Kim W B， Rhee Y S， et al. The BRAF mutation is useful for prediction of clinical recurrence in low-risk patients with conventional papillary thyroid carcinoma[J]. Clin Endocrinol （Oxf）. 2006，65（3）：364-368.

[20] Lee J C， Zhao J T， Clifton-Bligh R J， et al. MicroRNA-222 and microRNA-146b are tissue and circulating biomarkers of recurrent papillary thyroid cancer[J]. Cancer.2013，19（24）：4358-4365.

[21] Weber F， Teresi R E， Broelsch C E， et al. A limited set of human MicroRNA is deregulated in follicular thyroid carcinoma[J]. J Clin Endocrinol Metab.2006， 91（9）：3584-3591.

[22] Nikiforova M N， Tseng G C， Steward D， et al. MicroRNA expression profiling of thyroid tumors： biological significance and diagnostic utility[J]. J Clin Endocrinol Metab. 2008，93（5）： 1600-1608.

[23] Takakura S， Mitsutake N， Nakashima M， et al. Oncogenic role of miR-17-92 cluster in anaplastic thyroid cancer cells[J]. Cancer Sci.2008，99（6）：1147-1154.

[24] Frisk T， Foukakis T， Dwight T， et al. Silencing of the PTEN tumor-suppressor gene in anaplastic thyroid cancer[J]. Genes Chromosomes Cancer.2002，35（1）：74-80.

[25] Mitomo S， Maesawa C， Ogasawara S， et al. Downregulation of miR-138 is associated with overexpression of human telomerase reverse transcriptase protein in human anaplastic thyroid carcinoma cell lines[J]. Cancer Sci.2008，99（2）：280-286.

[26] Wang Y， Kowalski J， Tsai H L， et al. Differentiating alternative splice variant patterns of human telomerase reverse transcriptase in thyroid neoplasms[J]. Thyroid.2008，18（10）：1055-1063.

[27] Ito Y， Yoshida H， Tomoda C， et al. Telomerase activity in thyroid neoplasms evaluated by the expression of human telomerase reverse transcriptase （hTERT）[J]. Anticancer Res. 2005，25（1B）： 509-514.

[28] Braun J， Hoang-Vu C， Dralle H， et al. Downregulation of microRNAs directs the EMT and invasive potential of anaplastic thyroid carcinomas[J]. Oncogene. 2010，29（29）：4237-4244.

[29] Visone R， Pallante P， Vecchione A， et al. Specific microRNAs are downregulated in human thyroid anaplastic carcinomas[J]. Oncogene. 2007，26（54）：7590-7595.

[30] Pacifico F， Crescenzi E， Mellone S， et al. Nuclear factor-{kappa}B contributes to anaplastic thyroid carcinomas through up-regulation of miR-146a[J]. J Clin Endocrinol Metab.2010，95（3）： 1421-1430.

[31] Abraham D， Jackson N， Gundara J S， et al. MicroRNA profiling of sporadic and hereditary medullary thyroid cancer identifies predictors of nodal metastasis， prognosis， and potential therapeutic targets[J]. Clin Cancer Res. 2011，17（14）：4772-4781.

[32] Osaki M， Takeshita F， Ochiya T. MicroRNAs as biomarkers and therapeutic drugs in human cancer[J]. Biomarkers. 2008，13（7）：658-670.

[33] Zhang X， Chen J， Radcliffe T， et al. An array-based analysis of microRNA expression comparing matched frozen and formalin-fixed paraffin-embedded human tissue samples[J]. J Mol Diagn.2008， 10（6）：513-519.

[34] Chen Y T， Kitabayashi N， Zhou X K， et al. MicroRNA analysis as a potential diagnostic tool for papillary thyroid carcinoma[J]. Mod Pathol. 2008，21（9）：1139-1146.

[35] Keutgen X M， Filicori F， Crowley M J， et al. A panel of four miRNAs accurately differentiates malignant from benign indeterminate thyroid lesions on fine needle aspiration[J]. Clin Cancer Res. 2012，18（7）：2032-2038.

[36] Kitano M， Rahbari R， Patterson E E， et al. Evaluation of candidate diagnostic microRNAs in thyroid fine-needle aspiration biopsy samples[J]. Thyroid.2012，22（3）：285-291.

[37] 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）： 111-118.

[38] Shen R， Liyanarachchi S， Li W， et al. MicroRNA signature in thyroid fine needle aspiration cytology applied to “atypia of undetermined significance” cases[J]. Thyroid.2012，22（1）：9-16.

[39] Vriens M R， Weng J， Suh I， et al. MicroRNA expression profiling is a potential diagnostic tool for thyroid cancer[J]. Cancer.2012，118（13）：3426-3432.

[40] Pan X， Wang Z X， Wang R. MicroRNA-21： a novel therapeutic target in human cancer[J]. Cancer Biol Ther. 2010，10（12）：1224-1232.

[41] Talotta F， Cimmino A， Matarazzo M R， et al. An autoregulatory loop mediated by miR-21 and PDCD4 controls the AP-1 activity in RAS transformation[J]. Oncogene.2009，28（1）：73-84.

[42] Geraldo M V， Yamashita A S， Kimura E T. MicroRNA miR-146b-5p regulates signal transduction of TGF-beta by repressing SMAD4 in thyroid cancer[J]. Oncogene.2012，31（15）：1910-1922.