非编码RNA与垂体腺瘤的相关性研究进展

刘江涛，张世渊，王凯旋，李鹏飞，胡昌辰

垂体腺瘤(pituitary adenomas，PAs)是最常见的颅内肿瘤之一，临床上分为具有特征性临床症状(如肢端肥大症或库欣病)的功能性垂体腺瘤(functional pituitary adenoma，FPA)和通常由分泌促性腺激素的细胞引起的无功能性垂体腺瘤(nonfunctional pituitary adenoma，NFPA)。尽管大多数的垂体腺瘤在生物学上是良性的，但其中一小部分垂体腺瘤能够侵犯海绵窦、颈内动脉和视交叉等周围重要结构，极少数情况下还伴有转移，使得手术完全切除变得非常困难；而且某些垂体腺瘤即使被完全切除，仍然有复发的风险。

多项研究[1-2]表明非编码RNA(no-coding RNA，ncRNA)在发育和基因表达中发挥重要的调控作用，并参与肿瘤的增殖、凋亡及侵袭转移等多个生物学过程。近年来，在垂体瘤患者体液中发现的循环ncRNA的表达变化，为临床研究提供了大量能够预测垂体肿瘤侵袭性行为和治疗预后的分子标记物。同时，随着垂体瘤ncRNA相关分子机制的深入研究，也为侵袭性、复发性垂体瘤的治疗提供了可能的干预靶点。现主要就目前广泛研究的微小RNA(micro-RNA，miRNA)、长链非编码RNA(long no-coding RNA，lncRNA)和环状RNA(circular RNA，circRNA)在垂体腺瘤进展中的调控作用进行综述；并探讨其在临床诊疗过程中的应用价值和研究前景。

1 miRNA与垂体腺瘤

自从1993年Lee等[3]在秀丽隐杆线虫体内中检测到人类发现的第一个miRNA(Lin-4)以来，miRNA一直是肿瘤领域中研究最广泛的一类ncRNA。miRNA通过与mRNA的3′-非翻译区(3′-UTR)结合以降解mRNA或抑制蛋白质翻译，起到调节基因表达的作用。miRNAs可以与细胞周期蛋白、细胞周期依赖性蛋白激酶和转录因子建立起复杂的互相作用网络，以调节细胞的增殖和凋亡。目前已知有超过30%的人类蛋白质编码基因受miRNAs调控，从而影响基本的生物学过程[4]。在某些条件下，miRNAs表达失调可能会改变这种复杂的生物学途径，并通过作为肿瘤抑制因子或癌基因调节肿瘤生长。功能性垂体腺瘤可以通过检测血液中循环激素的水平对肿瘤生长及其功能进行及时有效地监控；因此，循环miRNA的作用可能不太重要。然而，对于无功能性垂体腺瘤和具有侵袭性行为的垂体腺瘤，循环miRNA作为无创性生物标志物在判断其预后、辅助放疗适用性方面意义重大。

Németh等[5]通过收集45例垂体腺瘤患者术前、术后早期和术后晚期的血浆和细胞外囊泡共149份标本进行RNA测序发现，与正常血浆相比，垂体腺瘤患者血浆中miRNA的表达水平普遍下调。在生长激素(growth hormone，GH)组、卵泡刺激素/黄体生成素(follicle stimulating hormone/luteinizing hormone，FSH/LH)组和激素免疫阴性组中，分别有3个、7个和66个miRNAs在手术前后血浆样本中有不同的表达。与术前比较，miR-143-3p在FSH/LH1腺瘤中的表达水平在术后晚期明显下调，但在术后早期无明显变化。血浆miR-143-3p水平对鉴别诊断的敏感性为81.8%，特异性为72.3%。FSH/LH1腺瘤患者血浆miR-143-3p水平降低，可能提示手术成功。Amaral等[6]研究发现，与正常垂体组织相比，分泌促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)的腺瘤中miR-143-3p的表达水平降低。Zhang等[7]的研究显示，miR-143在垂体腺瘤组织中的表达受到抑制，而miR-143-3p的过表达可以通过抑制K-Ras来抑制肿瘤细胞增殖。据He等报道，miR-186在垂体瘤中的表达水平降低，而miRNA-186过表达可以增加SKP2下游细胞周期负调节因子p27Kip1的水平，阻断G1/S转变并抑制细胞增殖[8]。这些研究显示了miRNA作为无创性分子标志物在临床诊断方面潜在的应用价值。

Vicchio等[9]研究证实，miR-26b-5p、miR-30a-5p、miR-30a-5p和miR-30a-5p表达下调与Ki-67增殖指数、“非典型”形态学特征、临床侵袭性生物学行为、复发等肿瘤不良预后特征之间呈负相关；提示这些特异性miRNA可以作为垂体腺瘤侵袭性行为的预测因子。Wang等[10]使用GEO数据库GSE46294 miRNA表达谱筛选侵袭性和非侵袭性泌乳素型垂体腺瘤(prolactin pituitary adenoma，PRLPA)之间的差异表达，通过构建miRNA-Hub基因网络，发现大多数Hub基因可能受hsa-miRNA-489和hsa-miRNA-520B的调控。靶向hsa-miR-489和hsa-miR-520B可能为侵袭性PRLPA的诊断和治疗提供新的线索。

He等[11]利用HiSeq 2000测序系统(Illumina)检测miRNAs在无功能性垂体腺瘤、生长激素型垂体腺瘤(growth hormone pituitary adenoma，GHPA)和PRLPA中的表达谱，并与正常垂体组织中的miRNAs进行比较；结果发现，miR-34c-3p、miR-34b-5p、miR-378和miR-338-5p在PRLPA中的表达水平均显著降低(均P<0.05)；在无功能性垂体腺瘤中，miR-493-5p表达下调，miR-181b-5p表达上调(均P<0.01)；在GHPA中，miR-184的表达显著上调(P<0.05)；抑制肿瘤的miR-124-3p在无功能性垂体腺瘤和GHPA中均下调。这些miRNAs可能可作为各种类型垂体腺瘤的新的生物标志物具有靶向治疗潜力。

大量研究表明，有些miRNA在不同的肿瘤中起着截然不同的作用。其中，miR-543在乳腺癌[12]、胶质瘤[13]和结直肠癌[14]中发挥抑制肿瘤作用；而在肾透明细胞癌[15]、肝癌[16]中miR-543表达上调，促进肿瘤细胞的增殖和侵袭。Shen等最近的研究表明，高表达miR-543的HP75细胞增殖、迁移和侵袭能力增强，细胞凋亡率降低[17]；抑制miR-543可能通过靶向Smad7使Wnt/β-catenin信号通路失活，从而抑制垂体腺瘤细胞的增殖、侵袭和迁移，同时促进肿瘤细胞凋亡。

2 lncRNA与垂体腺瘤

lncRNA是一类长度超过200个核苷酸的ncRNA，根据其在DNA上的位置，可分为正义lncRNA、反义lncRNA、双向lncRNA、内含子lncRNA和基因间lncRNA。与不同物种中高度保守的miRNA不同，lncRNAs通常保守程度较低，且以高度组织特异性的方式低水平表达，其表达谱常常可以作为疾病或发育状态的重要标志。lncRNAs可以通过如信号传导、miRNAs分子海绵和染色质修饰等不同的分子机制调节生物过程。越来越多的研究表明，lncRNA在垂体瘤进展中起着关键作用，并参与调节肿瘤细胞的增殖、凋亡、自噬和转移。

一直以来，lncRNA-H19被认为是多种肿瘤中的癌基因。Wu等研究表明，血浆外泌体lncRNA-H19在人类原发性垂体腺瘤中的表达下调，并通过抑制4E-BP1的磷酸化从而抑制肿瘤的生长[18]。同时，Wu等报道[19]，lncRNA H19可以作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)来抑制肿瘤细胞中miR-93a的表达，使自噬相关基因7(autophagy related genes，ATG7)高水平表达，从而上调泌乳素瘤对于多巴胺激动剂的敏感性。因此，血浆外泌体H19可作为泌乳素瘤药物反应的预后生物标志物。另外，这种含有大量的miRNA结合位点的ncRNA与miRNA结合后通过抑制作用间接调控miRNA下游靶基因表达的作用称为RNA“分子海绵”作用。

Cheng等[20]通过Kaplan-Meier分析、随机生存森林分析和受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC曲线)分析，鉴定出1个蛋白质编码基因(CHST12)和2个lncRNA(COA6-AS1，RP11-23N2.4)与无功能性垂体腺瘤肿瘤再生长显著相关。该研究表明，蛋白质编码基因和lncRNA联合检测可能有助于预测无功能性垂体腺瘤患者的预后。体内外研究[21]发现，lncRNA SNHG7在垂体腺瘤中表达异常上调与不良预后有关。lncRNA SNHG7基因敲除可以降低细胞存活率，抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。另外，lncRNA SNHG6/miR-994/RAB11A轴在调节侵袭性垂体瘤(invasive pituitary adenoma，IPA)细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化(epithelial mesenchymal transformation，EMT)中起了重要作用[22]。LncRNA SNHG6和miR-994可作为IPA治疗的新靶点。侵袭性垂体瘤中lncRNA XIST竞争性结合miR-424-5p可上调碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)的表达。lncRNA XIST或bFGF缺乏和miR-424-5p上调均可抑制侵袭性垂体瘤肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，促进细胞周期停滞和凋亡[23]。大鼠垂体瘤细胞系GH3和MMQ中过表达lncRNA UCA1可显著促进葡萄糖摄取和乳酸生成，而沉默LncRNA-UCA1可以明显抑制肿瘤细胞的生长[24]。lncRNA PVT1通过激活β-catenin、c-myc和cyclin D1的表达促进垂体腺瘤细胞的增殖、迁移和上皮间质转化[25]。PVT1基因敲除可以抑制垂体腺瘤细胞的迁移和肿瘤的进展。以上研究结果表明，lncRNA参与垂体腺瘤的发生发展，并且通过干预lncRNA改善预后具有可行性。

3 circRNA与垂体腺瘤

circRNA是一种共价闭合的内源性ncRNA，最初发现时一直被误解为“剪接垃圾”而未受重视。最近随着RNA微阵列芯片和高通量测序技术的发展，有研究发现真核生物中存在着数千种具有组织特异性的circRNA，其生物发生受特定顺式作用元件和反式作用因子的调节。许多circRNA进化上是保守的，通过作为miRNA或蛋白质抑制剂、调节蛋白质功能或使自身翻译而发挥重要的生物学功能。

Guo等[26]使用RNA芯片技术检测了73例无功能性垂体腺瘤患者的circRNA表达谱；通过Cox比例风险回归模型分析和随机生存森林算法在7 481个circRNA中选择了9个与肿瘤进展或复发最密切相关的circRNA，再用具有良好预测特征的风险评分生存预测方法分析，结果显示hsa_circ_0000066和hsa_circ_0069707的组合风险评分的ROC曲线下面积最大和预测能力最高。基于双环RNA的分类器直接构建早期复发模型可以更准确地预测疾病的复发。Hu等[27]通过检测侵袭性和非侵袭性无功能性垂体腺瘤的circRNA表达谱，发现了152个在侵袭性无功能性垂体腺瘤中显著异常表达的circRNA，包括91种上调的circRNA和61种下调的circRNA；其中hsa_circRNA_102597表达水平降低与肿瘤直径和Knosp分级密切相关(P<0.05，P<0.01)；Ki-67指数和hsa_circRNA_102597表达水平的组合可能是垂体腺瘤浸润和预后的有效预测标志物。该研究通过生物信息学分析进一步发现，CDKN1A、WNT4、EGFR等基因可能作为下游靶基因参与hsa_circRNA_102597-miRNA网络，从而调节垂体腺瘤的发生与发展。随着研究的不断深入发现，circRNA不仅作为垂体腺瘤预后预测的标志物发挥重要作用，而且提供了一种干预miRNA的新媒介。

4 miRNA、lncRNA和circRNA在PA中的相互作用

竞争性内源RNA的提出揭示了一种RNA间相互作用的新机制。miRNA通过结合mRNA导致基因沉默，而lncRNA和circRNA作为ceRNA可以通过miRNA应答元件(microRNA response elements，MREs)竞争性结合miRNA解除其对靶基因的抑制作用从而调节基因表达。Xue等[28]基于miRNA靶标预测，构建了lncRNAs介导的ceRNAs网络。该网络共包括25个lncRNA、58个miRNAs和67个mRNAs，其中KCNQ1OT1、SNHG7、LINC00472和C9orf72对20多个miRNAs发挥分子海绵作用，并在垂体腺瘤发生发展过程中有重要意义。Cheng等[29]研究发现，circNFIX(has_circ_0005660)可以通过竞争性结合miR-34a-5p抑制其功能，并使CCNB1表达上调，从而促进垂体腺瘤的细胞侵袭、迁移和增殖。Du等[30]根据体内外研究结果证实,circOMA1(hsa_circRNA_0002316)通过充当抑癌基因miR-145-5p的海绵体来调节TPT1信号通路，从而促进无功能性垂体腺瘤的发生发展。

5 总结与展望

综上所述，ncRNA的研究为了解垂体腺瘤的发生和发展拓展了新的方向。迄今为止，已经发现了上万种ncRNA，其中miRNA作为研究最广泛的ncRNA参与了垂体腺瘤的大量分子调控，而lncRNA和circRNA对miRNA的调控作用完善了垂体瘤相关ncRNA的调控网络，对于miRNA、lncRNA和circRNA的靶向干预将为垂体瘤的分子治疗提供了一个较好的选择。随着人们对ncRNAs在垂体腺瘤中的分子机制和信号通路更深入的了解，相信基于ncRNA的新的临床诊断标志物和靶向治疗药物可能在不久的将来成为现实。