MicroRNA在垂体腺瘤中的诊断与治疗研究进展

WONG Tyh Chai， 顾　 晔， 黄玉莹， 张晓彪

复旦大学附属中山医院神经外科，上海　200032



·综述·

MicroRNA在垂体腺瘤中的诊断与治疗研究进展

WONG Tyh Chai， 顾 晔， 黄玉莹， 张晓彪*

复旦大学附属中山医院神经外科，上海200032

[摘要]MicroRNA(miRNA)是非编码的小分子RNA，参与靶基因转录后的表达调控，通过完全或不完全与mRNA对应的靶基因配对从而降解mRNA或干扰其翻译，负调控靶基因表达。目前研究表明miRNA的表达差异参与很多肿瘤性和非肿瘤性疾病的病理生理过程。垂体腺瘤是发生于腺垂体的肿瘤，近年来研究发现miRNA在不同激素类型、大小、侵袭性等的垂体腺瘤和垂体腺癌中表达各有差异，有可能成为垂体腺瘤的诊断标志物及治疗靶点。本文将对miRNA在垂体腺瘤中诊断与治疗的研究进展作相关的综述。

[关键词]microRNA；垂体腺瘤；诊断；靶基因

垂体腺瘤是发生于腺垂体的肿瘤，是常见的颅内肿瘤，占10%～25%，垂体腺瘤在生物学功能上大致分为三种类型：良性腺瘤、侵袭性垂体腺瘤、垂体腺癌。流行病学研究显示，垂体腺瘤患者中垂体腺癌占0.1%～0.2%，侵袭性垂体腺瘤占约35%，绝大多数是垂体良性腺瘤[1]。目前临床上的主要问题是巨大垂体腺瘤全切率低、术后并发症多、肿瘤易复发等。另外侵袭性垂体腺瘤及垂体腺癌的诊治仍存在困难，因此明确垂体腺瘤的发生及发展机制是亟待解决的问题。现有研究虽没有明确垂体腺瘤的发病机制，但很多学者都认为与癌基因激活、抑癌基因失活、表观遗传改变、microRNA(miRNA)异常等因素有关[2]。miRNA是一类非编码小分子RNA，被认为是一种基因表达调节器。miRNA不仅对垂体功能细胞的增殖和凋亡有影响，在肿瘤转化中也起到一定的作用，为垂体腺瘤发病机制的研究提供了新的思路及方法，所以成为垂体腺瘤热门研究课题之一[3]。现就miRNA在垂体腺瘤诊断与治疗中的研究进展以及前景作一综述。

1miRNA的生物合成及功能

miRNA是一类长度约22个核苷酸组成的单链、参与靶基因转录后调控的非编码的小分子RNA。miRNA基因在细胞核内通过RNA聚合酶Ⅱ/Ⅲ依赖的转录产生前体——初级miRNA(pri-miRNA)[4]，被RNA酶Ⅲ Drosha和其辅助蛋白Pasha/DGCR8识别和剪切，形成前体miRNA(pre-miRNA)之后[5]，Ran-GTP和转运蛋白5(exportin 5)将pre-miRNA转运至细胞质，与RNA酶Ⅲ Dicer结合进一步加工形成双链成熟miRNA；在特异性解旋酶作用下解旋形成单链成熟miRNA，成熟的miRNA选择性整合入RNA诱导的基因沉默复合物(RNA-induced silencing complex，RISC)，形成miRNA诱导的基因沉默复合物(microRNA-induced silencing complex，miRISC)特异性识别靶基因[6]。miRISC与靶基因(mRNA)结合后通常分为两种形式：一种是以部分互补的方式与靶mRNA 的3’非翻译区(3’-UTR)结合，使靶mRNA发生翻译抑制；另一种是以完全互补的方式与靶mRNA的编码区或开放阅读框结合，往往使靶mRNA发生降解[7]，从而负调控靶基因，下调蛋白质的表达，参与调控细胞增殖、分化、代谢、细胞凋亡等多种生理过程[8]。人体及哺乳动物中以前者较为普遍。

由于miRNA作用机制的独特性及复杂性，可表现为多个miRNA同时调节1个靶基因，或1个miRNA调节多个靶基因，所以明确1个miRNA调节的靶基因并不能完全揭示该miRNA的功能。尽管miRNA的调节功能复杂，但有助于增加调节效率[6]。

2miRNA与不同激素类型垂体腺瘤的关系

miRNA在垂体腺瘤中是一个新兴的研究热点[9]。近年来的研究已经发现在垂体腺瘤的发生发展过程中miRNA可以出现差异表达，miRNA的种类及表达水平变化与垂体腺瘤的临床特点如肿瘤类型、大小、药物治疗效果、术后复发等有一定的关联[10]。miRNA具有作为垂体腺瘤诊断的生物标志物的潜在可能性，有助于垂体腺瘤早期诊断、预后评估、术后随访、早期预测术后复发等。

Bottoni等[11]通过基因芯片技术得出在正常人与垂体腺瘤患者中有30个miRNA存在差异表达，还描述了组织学类型特定的miRNA，发现这些特异的miRNA可以正确鉴别75%促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)腺瘤，100%的无功能性垂体腺瘤(Non-functioning adenomas，NFAs)，80%的泌乳素(prolactin，PRL)腺瘤和30%的生长激素(growth hormone，GH)腺瘤。其研究还发现在GH腺瘤和PRL腺瘤中microRNA-23 a(miR-23 a)、miR-23 b和miR-24-2呈高表达，而miR-26b为低表达。但其中几例GH腺瘤被误认为PRL腺瘤，从而分析可能GH腺瘤与PRL腺瘤来源于同个生长激素干细胞[12]，共享了同一种miRNA标记。进一步研究发现miR-23 a、miR-23 b和miR-24-2与造血干细胞的生长和定位及神经元的发育相关，推测其可能促进垂体GH和PRL腺瘤细胞生长作用的靶基因为SDF-1[13]。

Liang等[14]关于NFAs、促性腺激素腺瘤与正常垂体组织中miRNA差异表达(10个NFAs标本，10个促性腺激素腺瘤标本，2个正常垂体组织标本)的基因芯片研究结果显示，NFAs与促性腺激素腺瘤中miRNA最显著的表达差异如下：NFAs中miR-124 a高表达，而miR-31低表达；促性腺激素腺瘤中miR-10 b高表达，而miR-503低表达。进一步行反转录-聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR)验证结果与基因芯片一致。

研究发现ACTH腺瘤与PRL腺瘤中的miR-30a、miR-30b和miR-30c均有显着表达差异，ACTH腺瘤中miR-30a、miR-30b和miR-30c表达明显升高，而PRL腺瘤中则反之[11]，从而将两种腺瘤区分开来。因此，miRNA在不同激素类型的垂体腺瘤中种类及表达均存在差异，在未来可能成为诊断垂体腺瘤的生物标志物。

3miRNA与垂体腺瘤的大小及侵袭性的关系

大小及侵袭性不同的垂体腺瘤中miRNA表达水平的差异性在临床样本中得到证实。例如，miR-140在无功能微腺瘤与大腺瘤中有不一样的表达方式，有可能成为潜在诊断标志物。但这仍需大量的临床样本实验去证实。另有研究表明，miR-450 b、miR-424、miR-503、miR-542-3 p、miR-629和miR-214表达与NFAs大小有相关性[15]。在ACTH腺瘤中，Amaral等[16]对14组ACTH腺瘤与正常垂体组织标本进行对比，虽然未发现miRNA表达与肿瘤大小相关，但发现miR-141表达下调与肿瘤复发风险增高有关，这可能与垂体腺瘤的侵袭性有一定的关系。Qian等[17]也发现侵袭性与非侵袭性垂体腺瘤存在miRNA Let-7的表达差异，其中在侵袭性垂体腺瘤中Let-7表达显著下调，调控其靶基因高迁移率族蛋白A2(high mobility group A2，HMGA2)过表达，从而促进肿瘤的发生和侵袭性生长。近年我国学者骆慧等[18]发现miR-10 a和miR-10 b在侵袭性垂体腺瘤组织中表达显著上调，而且与垂体腺瘤侵袭程度正相关，特别是miR-10 b，但具体机制仍需进一步研究。

4与垂体腺癌相关的miRNA

Stilling等[19]通过1145个miRNA探针正常垂体组织、ACTH腺瘤和垂体腺癌中miRNA的表达谱进行了研究，发现与正常垂体组织相比，miR-122及miR-493在垂体腺癌中的表达显著上调。我国学者魏俊吉等[20]利用高通量miRNA微阵列和miRNA芯片对垂体腺瘤和转移性垂体腺癌标本的miRNA表达差异进行检测，再进一步行RT-PCR，发现转移性垂体腺癌中miR-20 a、miR-106 b和miR-17-5 p升高，并通过抑制第10号染色体上磷酸酶和张力蛋白同源缺失的基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome 10，PTEN)和金属蛋白酶组织抑制剂2(TIMP-2)促进垂体腺癌转移。曾报道的miRNA与肿瘤类型、侵袭性与垂体腺癌的研究统计见表1～表4。

5miRNA在垂体腺瘤中作为诊断生物标志物的研究进展

目前关于miRNA在肿瘤中的特异性及一致性的研究已有不少成果，但miRNA在血液或体液中的表达浓度是否与组织中大致相同仍需进一步研究。至今尚无研究证实血液或体液中的miRNA可作为垂体腺瘤的生物标志物。Wang等[29]发现在10个胶质瘤患者中，血浆里的3个miRNA(miR-21、miR-128和miR-342-3p)可以用于调控和识别脑胶质瘤。但可能只局限于胶质瘤，并不适用于其他肿瘤。这也证明了miRNA是具有肿瘤特异性的，不同miRNA的表达形式与不同的肿瘤相对应。

另外，未来的研究还需证实随着肿瘤细胞的出现以及时间的变化，miRNA是否有对应的表达变化，这也是确定miRNA成为诊断垂体腺瘤生物标志物的条件之一。随着研究进展，miRNA有望成为理想的非侵入性诊断标志物，尤其在垂体腺瘤中，可作为早期发现、明确诊断、术后预后评估的手段。

表1　人体内不同垂体腺瘤类型对应的miRNA与靶基因的对应关系

表2　人体内差异表达的miRNA与靶基因及垂体腺瘤类型的对应关系

表3　侵袭性垂体腺瘤与非侵袭性垂体腺瘤miRNA的表达差异

表4　miRNA在垂体腺癌的表达差异

6miRNA在垂体腺瘤中作为潜在的药物治疗靶点

研究发现NFAs患者服用多巴胺受体激动剂治疗后的miRNA表达的变化较服药前有显著差异(miR-134、miR-148和miR-155表达上调，而miR-29b、miR-29c和miR-200a表达下调)[11]。另有研究发现GH腺瘤患者服用生长抑素类似物后，在13种不同miRNA中，有7种miRNA的表达发生变化且与药物反应相关[30]。从以上研究可见垂体腺瘤患者在经过药物治疗后出现了一些miRNA的表达变化。另外，Krutzfeldt等[31]通过对成年小鼠注射四种miRNA抑制剂，成功抑制了miRNA对应的靶基因表达变化，从而抑制了肿瘤的生长。miRNA作为一个可以调节抑癌基因与致癌基因的小分子RNA，在垂体腺瘤发病机制中发挥重要的作用。所以为了深入了解垂体腺瘤发病机制与miRNA的关系，可从药物治疗与miRNA对应的靶基因表达变化着手，这也为将来用药物治愈垂体腺瘤提供新的可能。

7总结与展望

近年来，对miRNA能否成为诊断垂体腺瘤的生物标志物，以及垂体腺瘤的药物治疗靶点的探索仍在进行，目前仍有许多问题尚未解决。首先，miRNA与靶基因的调控网络需要继续研究。可通过验证不同miRNA的调控靶基因，得到各自靶基因的功能，从而通过靶基因的功能阐述miRNA所发挥的功能。但miRNA的调控功能较为复杂，其与垂体腺瘤的生长、大小、类型、侵袭性都有关联，单个miRNA可调控多个靶基因，也可能多个miRNA调控同一个靶基因，对miRNA单一靶基因的研究并不能完全揭示该miRNA的功能。其次，miRNA能否作为垂体腺瘤的诊断生物标志物仍不明确。与其他特定蛋白质标记物对比，miRNA缺点是容易被翻译后修饰，影响其表达；另外miRNA很难被检测且容易降解，不易被PCR定量。另外，关于垂体肿瘤患者血液中miRNA水平的研究仍十分匮乏。

针对以上问题，可研究各种miRNA对应的功能网络，从中选择对应的靶基因功能较为单一的miRNA进行检测，对敏感性及稳定性较好的miRNA可进行进一步的研究，以期能够应用于未来的临床工作中。由于miRNA难以检测且易降解，可通过对比研制较为实用的miRNA固定方式，优化检测方法，增强miRNA的稳定性，同时提高其敏感性而使其易于被检测。此外，需要投入更多的精力检测不同类型垂体腺瘤患者体液中miRNA的差异。只有采取大量临床数据以及完整的分析，才有机会把miRNA应用于临床辅助诊断及药物治疗中。相信随着研究的进展，miRNA与垂体腺瘤相互作用的机制可进一步明确，最终实现miRNA在垂体腺瘤的临床诊断、治疗、预后方面的运用。

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[本文编辑]叶婷，贾泽军

[收稿日期]2016-01-26[接受日期]2016-05-24

[基金项目]上海市科委引导项目(134119a1202)，上海市申康项目横向课题(SHDC12013121). Supported by Municipal Science and Technology Commission Guidance Project of Shanghai (134119a1202) and Horizontal Project of Shanghai Shen Kang Program(SHDC12013121).

[作者简介]WONG Tyh Chai，硕士生. E-mail: luv3_wong@hotmail.com *通信作者(Corresponding author). Tel: 021-64041990，E-mail: xiaobiao_zhang@163.com

[中图分类号]R 736.4

[文献标志码]A

IsolationThe role of microRNA in the diagnosis and treatment of pituitary adenomas

WONG Tyh Chai, GU Ye, HUANG Yu-ying, ZHANG Xiao-biao*

Department of Neurosurgery, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai200032, China

[Abstract]MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs involved in the expression and regulation after target gene transcription. Through complete or incomplete pairing with corresponding target gene so as to degrade mRNA or interfere with its translation, they negatively regulate target gene expression. The differential expression of miRNA has been reported to play a role in the pathophysiological process of neoplastic and non-neoplastic diseases. Pituitary adenomas are tumors that occur in the anterior pituitary gland. Recently, researchers have found that differential expression of miRNA can be shown in different hormone types, sizes and invasiveness of pituitary adenoma and pituitary carcinoma, which implicate the possible role of miRNA as diagnosis marker and therapeutic target of pituitary adenoma. This article will summarize the research progress of miRNA in the diagnosis and treatment of pituitary adenomas.

[Key Words]microrna; pituitary adenoma; diagnosis; target gene