长链非编码RNA在甲状腺癌中的研究进展

隋 芳，石林，杨振，侯鹏

甲状腺癌是最常见的内分泌肿瘤。甲状腺癌发病率在全球范围内迅速上升，据统计2015年男性和女性甲状腺癌新发病例数估计超过62 000例[1]。目前对于甲状腺癌新发病例数持续增加的原因仍存有争议，一些研究者认为甲状腺癌发病率的升高归因于超声诊断灵敏度的增加、甲状腺横断面成像的应用以及甲状腺细针穿刺活检的日益普及；然而，另一些研究人员则认为环境因素也与甲状腺癌发病率升高有关[2-3]。

根据临床病理学特征，甲状腺癌可以分为分化型甲状腺癌和未分化甲状腺癌（anaplastic thyroid cancer），其中分化型甲状腺癌约占99%，包括乳头状甲状腺癌（papillary thyroid cancer）、滤泡性甲状腺癌（follicular thyroid cancer）和甲状腺髓样癌（medullary thyroid cancer）[4]。尽管大多数分化型甲状腺癌的进展相对缓慢，但仍有部分会进展为具有高侵袭性和致命性的未分化甲状腺癌。

目前，甲状腺癌的主要治疗方法为外科手术、内分泌抑制治疗和放射性碘治疗。然而，对于未分化甲状腺癌和碘难治性分化型甲状腺癌仍缺乏更为有效的治疗手段[5]。因此，了解甲状腺癌的发病机制，以及明确甲状腺癌进展过程中关键分子的改变及其与临床表型的关系，已成为甲状腺癌研究的重要切入点。

随着多组学研究的发展，人们对甲状腺癌不同的进展期以及不同亚型的分子病理学事件有了更加深刻的认识，这对于未来探索甲状腺癌的新诊疗模式具有深远的意义。截至当前，在甲状腺癌中已经发现了ERK/MAPK/PI3K、RAF/RAS、JAK/STAT和Wnt/β-catenin等通路的异常变化[6]。一些基因突变、蛋白质和mRNA标志物，如BRAF、RAS、RET/PTC和PAX8/PPARγ，已被用于甲状腺结节的辅助诊断[7]。因此，进一步探索新的生物标志物，不仅可以帮助深入了解疾病的发生和进展，还可以协助诊断和治疗。最新研究发现，一些长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）如BANCR和PTCSC3参与了乳头状甲状腺的发生和发展，并且具有成为生物标志物的潜力[8-9]。另一方面，由于甲状腺的解剖位置较浅，并且存在较多的囊肿性病变，因此细针穿刺（fine-needle aspiration，FNA）在甲状腺良恶性结节的鉴别诊断中发挥重要作用。然而，由于FNA无法评估甲状腺结节的组织结构，因此对部分甲状腺结节难以明确诊断[10]。根据美国甲状腺协会指南，对于细胞学诊断不明确的FNA样本，推荐使用分子生物标志物协助诊断[11]。为了提高FNA对甲状腺结节的诊断能力，人们开始关注特异性的分子工具（如深度测序和PCR技术）[12]。借助FNA技术，可以获取包括ncRNA在内的遗传物质。初步研究的结果表明，利用FNA标本，可以通过分析差异性表达的miRNA，协助识别甲状腺良性病变，避免诊断性手术切除[10]。

研究发现，在哺乳动物中，仅约2%的基因参与蛋白质翻译过程，其余98%的RNA仅参与转录，被称为ncRNA[13]。根据ncRNA分子大小，可以分为sncRNA和lncRNA。sncRNA包括miRNA、tRNA和siRNA等。近年来，随着新一代测序、第3代测序、RNA-seq、RIP-Seq和RNA阵列的出现，已发现越来越多的lncRNA[14]。作为长度超过200 nt的ncRNA，lncRNA虽然不能直接转录生成蛋白质，但可以作为工具在多个水平上调控基因的表达[15]。据报道，lncRNA通过调控血管内皮细胞的生成、增殖、迁移、凋亡和分化等，广泛参与多种肿瘤的发生和发展[16]，其中研究较多的机制是lncRNA通过阻止miRNA与mRNA靶点的结合，进而发挥促癌或抑癌的作用[17]。研究发现，lncRNA在甲状腺中的表达失调，差异表达的lncRNA可以通过调控甲状腺癌的重要驱动基因而发挥促癌或抑癌的作用。从临床信息作为切入点的相关性分析还发现，这些差异表达的lncRNA在肿瘤的不同分化阶段表现出不同的表达特征，其在组织中的表达特征可以作为鉴别肿瘤甚至预测肿瘤进展的生物标志物[18]。因此，在该领域开展进一步的探索，有望发现甲状腺癌诊疗的新靶点。

本文整理了lncRNA在甲状腺癌中的差异性表达情况，并将其与甲状腺癌临床病理特征的相关性及其对预后的影响进行总结，最后探讨了lncRNA在甲状腺癌中的研究难点以及可能的发展方向。

1 lncRNA在甲状腺癌中的差异性表达情况及生物学功能

研究发现，lncRNA在不同的组织学类型甲状腺癌中的表达谱存在差异，这种差异在乳头状甲状腺癌中表现得尤为明显[19]。近年来，随着不同的表达谱平台和相关实验技术的不断完善，在甲状腺癌中发现了越来越多存在差异性表达且具有潜在功能的lncRNA。其中，重要的平台或技术包括全基因组lncRNA表达谱、RNA测序人类lncRNA微阵列和实时定量PCR[19]。YANG等[20]通过芯片分析比较了3组乳头状甲状腺癌组织和癌旁组织中lncRNA的表达情况，发现乳头状甲状腺癌中有675个差异表达的lncRNA，其中312个为表达上调，363个为表达下调。进一步的研究发现，部分在甲状腺癌中差异性表达的lncRNA具有一定的生物学功能，并且与甲状腺癌的发生和发展密切相关。其中，基于核酸酶的基因组编辑技术是阐明lncRNA功能的有力工具[21]，然而其发挥功能的机制仍未完全阐明。目前，lncRNA在甲状腺癌中的作用机制研究包括lncRNA/miRNA-蛋白相互作用调控、lncRNA/miRNA-靶基因调控、表观遗传学调控和信号转导通路调控等[22]。表1展示了lncRNA在各类型甲状腺癌中的差异性表达情况、生物学功能以及可能的机制。lncRNA广泛参与甲状腺肿瘤细胞的增殖、侵袭和凋亡，同时还通过影响自噬和表皮间质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）等方式影响甲状腺癌的进展，功能总结见图1。

表1 lncRNA在甲状腺癌中的差异性表达情况及生物学功能Table 1 Different expression and biological function of lncRNAs in thyroid cancer

表1 （续）lncRNA在甲状腺癌中的差异性表达情况及生物学功能Table 1 (continued) Different expression and biological function of lncRNAs in thyroid cancer

Fig.1 lncRNAs (long non-coding RNAs) that involved in the regulation of thyroid cancer图1 调控甲状腺癌进展的lncRNA

2 lncRNA异常表达在甲状腺癌中的诊断和预后预测价值

lncRNA在甲状腺癌及癌旁组织以及肿瘤不同进展阶段的差异性表达研究有助于甲状腺癌的诊断和预后预测。此外，这些差异性表达的lncRNA与甲状腺癌患者的临床病理特征之间存在一定的相关性。一些研究已经利用某些lncRNA建立了检测乳头状甲状腺癌复发以及预测预后的生物标志物系统[59]。表2总结了近年来报道的与甲状腺癌患者临床病理特征相关的lncRNA。其中，lncRNA主要与甲状腺癌的分化和预后相关，并且与甲状腺癌的肿瘤大小、TMN分期和EMT等特征之间存在一定的相关性（表2）。

表2 与甲状腺癌患者临床病理特征相关的lncRNATable 2 lncRNAs associated with clinicopathological features in thyroid cancer

lncRNA作为较新的甲状腺癌研究领域，其不仅与甲状腺癌患者的临床病理特征之间存在一定相关性，也参与多种肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。在甲状腺癌中，lncRNA在诊断尤其是预测侵袭和转移中显示出令人鼓舞的价值。研究发现，在10%甲醛溶液固定的石蜡包埋组织中可以检测出lncRNA的表达水平，如此在保证研究样本来源的同时，也使lncRNA在传统病理实验室中的检测和评估成为了可能。不仅如此，包括血清在内的多种体液样本也可用于lncRNA的研究，这使得lncRNA在微创检测领域也显示出一定的研究价值。例如，CUI等[60]利用qRT-PCR检测了乳头状甲状腺癌患者血浆中lncRNA-ATB的表达水平，并与健康志愿者进行了比较，结果显示甲状腺癌患者血浆中高表达的lncRNA-ATB能够较为敏感地分辨甲状腺癌样本与正常甲状腺组织样本。此外，血浆中高lncRNA-ATB水平与甲状腺癌患者的不良预后相关[60]。然而，这些遗传物质进入体液的机制尚未阐明。表3总结了在不同组织学类型甲状腺癌中异常表达的lncRNA的诊断及预后预测价值。其中，FAL1、HOTAIRM1、LINC00271和MALAT1等在多项研究中均被发现与甲状腺癌的恶性进展相关，然而其中的分子机制仍有待进一步研究[56,61-65]。

表3 lncRNA在甲状腺癌中的诊断及预后价值Table 3 Diagnostic and prognostic value of lncRNA in thyroid cancer

3 结论与展望

甲状腺癌是最常见的内分泌肿瘤，其发病率呈上升趋势。长久以来，美国甲状腺协会提出的甲状腺癌临床风险分层对指导决策发挥着重要作用。然而，如何识别出放射性碘难治性甲状腺癌的高风险患者，如何对碘难治甲状腺癌和未分化甲状腺癌患者采取更有效的治疗方式，以及如何防止过度治疗，均是甲状腺癌治疗领域亟待解决的难题[100]。与此同时，如何进一步提高甲状腺FNA细胞学检查的诊断效能也是普遍关注的问题。面对细胞学诊断无法确定的甲状腺结节，甲状腺样本的基因分型以及突变类型为确定正确的治疗方案提供了宝贵的信息。

随着精准医学的不断发展，基因诊断和治疗将成为未来肿瘤研究的热点之一。多组学研究的不断深入促使甲状腺癌分子病理学研究迅速发展。这些遗传学方面的进展使人们对于甲状腺癌的认识不再局限于单一的病理学分型。包括基因突变在内的分子病理学特征不仅有助于更准确地确定甲状腺结节的恶性程度，还有助于预测甲状腺癌的生物学特性，这对于量身定制治疗策略至关重要[101]。然而，目前的研究大多停留于实验阶段，距离临床应用还面临一些瓶颈问题需要解决。在过去的10年中，有关甲状腺组织中miRNA的研究已经积累了大量的新线索，然而关于lncRNA在甲状腺癌中的研究还处于相对初期的阶段。由于lncRNA不翻译成蛋白质，因此只能通过RNA测序、PCR和荧光原位杂交等方法在核酸水平进行检测[102]，因此要实现其在常规病理实验室中的检测仍面临着挑战性。不仅如此，在样本的运输和提取过程中，如何保护样本不受降解、如何提高lncRNA的提取速度和效率以及如何降低检测成本等，均是值得思考和解决的问题。近年来提出了液体活检的概念。液体活检是指采用非侵入性的方法，在血液或其他体液中检测基因物质，以协助诊断[103]。令人欣慰的是，lncRNA在血清、血浆、尿液和唾液等体液中可以较稳定地存在，因此可以通过相应技术进行检测[104-105]，由此为肿瘤的非侵入性检测和微创诊断提供了新的思路。尽管如此，由于在随访过程中应用了超声及各种血清学指标，因此lncRNA在肿瘤复发评估中的应用价值较为有限。与此相比，lncRNA检测作为非侵入性方法，在辅助甲状腺良恶性结节的鉴别判断以及甲状腺癌患者的预后评估中显示出更加宽广的发展前景。其中，对于FNA细胞学难以明确诊断的甲状腺结节，以及为常规治疗失败的甲状腺癌患者探索新的治疗模式，将成为lncRNA相关研究的重要切入点。众所周知，肿瘤的治疗可以通过沉默某些致癌基因或恢复某些抑癌基因来实现。CRISPRCAS9系统能够快速有效地去除相对或完整的lncRNA[106]，也可以通过向上游基因引入强启动子或靶向转录激活复合物来增加lncRNA的表达[107]。因此，lncRNA还有望成为基因靶向治疗的靶点。

综上所述，随着ncRNA在甲状腺癌中的研究不断深入，lncRNA在甲状腺癌的诊断和预后评估中将显示出广阔的应用前景。与此同时，相关的分子机制以及应用转化难题，仍有待进一步探索。