非編碼RNA與垂體腺瘤的相關(guān)性研究進(jìn)展

劉江濤，張世淵，王凱旋，李鵬飛，胡昌辰

垂體腺瘤(pituitary adenomas，PAs)是最常見的顱內(nèi)腫瘤之一，臨床上分為具有特征性臨床癥狀(如肢端肥大癥或庫欣病)的功能性垂體腺瘤(functional pituitary adenoma，F(xiàn)PA)和通常由分泌促性腺激素的細(xì)胞引起的無功能性垂體腺瘤(nonfunctional pituitary adenoma，NFPA)。盡管大多數(shù)的垂體腺瘤在生物學(xué)上是良性的，但其中一小部分垂體腺瘤能夠侵犯海綿竇、頸內(nèi)動脈和視交叉等周圍重要結(jié)構(gòu)，極少數(shù)情況下還伴有轉(zhuǎn)移，使得手術(shù)完全切除變得非常困難；而且某些垂體腺瘤即使被完全切除，仍然有復(fù)發(fā)的風(fēng)險。

多項研究[1-2]表明非編碼RNA(no-coding RNA，ncRNA)在發(fā)育和基因表達(dá)中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，并參與腫瘤的增殖、凋亡及侵襲轉(zhuǎn)移等多個生物學(xué)過程。近年來，在垂體瘤患者體液中發(fā)現(xiàn)的循環(huán)ncRNA的表達(dá)變化，為臨床研究提供了大量能夠預(yù)測垂體腫瘤侵襲性行為和治療預(yù)后的分子標(biāo)記物。同時，隨著垂體瘤ncRNA相關(guān)分子機制的深入研究，也為侵襲性、復(fù)發(fā)性垂體瘤的治療提供了可能的干預(yù)靶點。現(xiàn)主要就目前廣泛研究的微小RNA(micro-RNA，miRNA)、長鏈非編碼RNA(long no-coding RNA，lncRNA)和環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)在垂體腺瘤進(jìn)展中的調(diào)控作用進(jìn)行綜述；并探討其在臨床診療過程中的應(yīng)用價值和研究前景。

1 miRNA與垂體腺瘤

自從1993年Lee等[3]在秀麗隱桿線蟲體內(nèi)中檢測到人類發(fā)現(xiàn)的第一個miRNA(Lin-4)以來，miRNA一直是腫瘤領(lǐng)域中研究最廣泛的一類ncRNA。miRNA通過與mRNA的3′-非翻譯區(qū)(3′-UTR)結(jié)合以降解mRNA或抑制蛋白質(zhì)翻譯，起到調(diào)節(jié)基因表達(dá)的作用。miRNAs可以與細(xì)胞周期蛋白、細(xì)胞周期依賴性蛋白激酶和轉(zhuǎn)錄因子建立起復(fù)雜的互相作用網(wǎng)絡(luò)，以調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和凋亡。目前已知有超過30%的人類蛋白質(zhì)編碼基因受miRNAs調(diào)控，從而影響基本的生物學(xué)過程[4]。在某些條件下，miRNAs表達(dá)失調(diào)可能會改變這種復(fù)雜的生物學(xué)途徑，并通過作為腫瘤抑制因子或癌基因調(diào)節(jié)腫瘤生長。功能性垂體腺瘤可以通過檢測血液中循環(huán)激素的水平對腫瘤生長及其功能進(jìn)行及時有效地監(jiān)控；因此，循環(huán)miRNA的作用可能不太重要。然而，對于無功能性垂體腺瘤和具有侵襲性行為的垂體腺瘤，循環(huán)miRNA作為無創(chuàng)性生物標(biāo)志物在判斷其預(yù)后、輔助放療適用性方面意義重大。

Németh等[5]通過收集45例垂體腺瘤患者術(shù)前、術(shù)后早期和術(shù)后晚期的血漿和細(xì)胞外囊泡共149份標(biāo)本進(jìn)行RNA測序發(fā)現(xiàn)，與正常血漿相比，垂體腺瘤患者血漿中miRNA的表達(dá)水平普遍下調(diào)。在生長激素(growth hormone，GH)組、卵泡刺激素/黃體生成素(follicle stimulating hormone/luteinizing hormone，F(xiàn)SH/LH)組和激素免疫陰性組中，分別有3個、7個和66個miRNAs在手術(shù)前后血漿樣本中有不同的表達(dá)。與術(shù)前比較，miR-143-3p在FSH/LH1腺瘤中的表達(dá)水平在術(shù)后晚期明顯下調(diào)，但在術(shù)后早期無明顯變化。血漿miR-143-3p水平對鑒別診斷的敏感性為81.8%，特異性為72.3%。FSH/LH1腺瘤患者血漿miR-143-3p水平降低，可能提示手術(shù)成功。Amaral等[6]研究發(fā)現(xiàn)，與正常垂體組織相比，分泌促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)的腺瘤中miR-143-3p的表達(dá)水平降低。Zhang等[7]的研究顯示，miR-143在垂體腺瘤組織中的表達(dá)受到抑制，而miR-143-3p的過表達(dá)可以通過抑制K-Ras來抑制腫瘤細(xì)胞增殖。據(jù)He等報道，miR-186在垂體瘤中的表達(dá)水平降低，而miRNA-186過表達(dá)可以增加SKP2下游細(xì)胞周期負(fù)調(diào)節(jié)因子p27Kip1的水平，阻斷G1/S轉(zhuǎn)變并抑制細(xì)胞增殖[8]。這些研究顯示了miRNA作為無創(chuàng)性分子標(biāo)志物在臨床診斷方面潛在的應(yīng)用價值。

Vicchio等[9]研究證實，miR-26b-5p、miR-30a-5p、miR-30a-5p和miR-30a-5p表達(dá)下調(diào)與Ki-67增殖指數(shù)、“非典型”形態(tài)學(xué)特征、臨床侵襲性生物學(xué)行為、復(fù)發(fā)等腫瘤不良預(yù)后特征之間呈負(fù)相關(guān)；提示這些特異性miRNA可以作為垂體腺瘤侵襲性行為的預(yù)測因子。Wang等[10]使用GEO數(shù)據(jù)庫GSE46294 miRNA表達(dá)譜篩選侵襲性和非侵襲性泌乳素型垂體腺瘤(prolactin pituitary adenoma，PRLPA)之間的差異表達(dá)，通過構(gòu)建miRNA-Hub基因網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)Hub基因可能受hsa-miRNA-489和hsa-miRNA-520B的調(diào)控。靶向hsa-miR-489和hsa-miR-520B可能為侵襲性PRLPA的診斷和治療提供新的線索。

He等[11]利用HiSeq 2000測序系統(tǒng)(Illumina)檢測miRNAs在無功能性垂體腺瘤、生長激素型垂體腺瘤(growth hormone pituitary adenoma，GHPA)和PRLPA中的表達(dá)譜，并與正常垂體組織中的miRNAs進(jìn)行比較；結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miR-34c-3p、miR-34b-5p、miR-378和miR-338-5p在PRLPA中的表達(dá)水平均顯著降低(均P<0.05)；在無功能性垂體腺瘤中，miR-493-5p表達(dá)下調(diào)，miR-181b-5p表達(dá)上調(diào)(均P<0.01)；在GHPA中，miR-184的表達(dá)顯著上調(diào)(P<0.05)；抑制腫瘤的miR-124-3p在無功能性垂體腺瘤和GHPA中均下調(diào)。這些miRNAs可能可作為各種類型垂體腺瘤的新的生物標(biāo)志物具有靶向治療潛力。

大量研究表明，有些miRNA在不同的腫瘤中起著截然不同的作用。其中，miR-543在乳腺癌[12]、膠質(zhì)瘤[13]和結(jié)直腸癌[14]中發(fā)揮抑制腫瘤作用；而在腎透明細(xì)胞癌[15]、肝癌[16]中miR-543表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲。Shen等最近的研究表明，高表達(dá)miR-543的HP75細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力增強，細(xì)胞凋亡率降低[17]；抑制miR-543可能通過靶向Smad7使Wnt/β-catenin信號通路失活，從而抑制垂體腺瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移，同時促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。

2 lncRNA與垂體腺瘤

lncRNA是一類長度超過200個核苷酸的ncRNA，根據(jù)其在DNA上的位置，可分為正義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子lncRNA和基因間lncRNA。與不同物種中高度保守的miRNA不同，lncRNAs通常保守程度較低，且以高度組織特異性的方式低水平表達(dá)，其表達(dá)譜常常可以作為疾病或發(fā)育狀態(tài)的重要標(biāo)志。lncRNAs可以通過如信號傳導(dǎo)、miRNAs分子海綿和染色質(zhì)修飾等不同的分子機制調(diào)節(jié)生物過程。越來越多的研究表明，lncRNA在垂體瘤進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用，并參與調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、自噬和轉(zhuǎn)移。

一直以來，lncRNA-H19被認(rèn)為是多種腫瘤中的癌基因。Wu等研究表明，血漿外泌體lncRNA-H19在人類原發(fā)性垂體腺瘤中的表達(dá)下調(diào)，并通過抑制4E-BP1的磷酸化從而抑制腫瘤的生長[18]。同時，Wu等報道[19]，lncRNA H19可以作為競爭性內(nèi)源RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)來抑制腫瘤細(xì)胞中miR-93a的表達(dá)，使自噬相關(guān)基因7(autophagy related genes，ATG7)高水平表達(dá)，從而上調(diào)泌乳素瘤對于多巴胺激動劑的敏感性。因此，血漿外泌體H19可作為泌乳素瘤藥物反應(yīng)的預(yù)后生物標(biāo)志物。另外，這種含有大量的miRNA結(jié)合位點的ncRNA與miRNA結(jié)合后通過抑制作用間接調(diào)控miRNA下游靶基因表達(dá)的作用稱為RNA“分子海綿”作用。

Cheng等[20]通過Kaplan-Meier分析、隨機生存森林分析和受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve，ROC曲線)分析，鑒定出1個蛋白質(zhì)編碼基因(CHST12)和2個lncRNA(COA6-AS1，RP11-23N2.4)與無功能性垂體腺瘤腫瘤再生長顯著相關(guān)。該研究表明，蛋白質(zhì)編碼基因和lncRNA聯(lián)合檢測可能有助于預(yù)測無功能性垂體腺瘤患者的預(yù)后。體內(nèi)外研究[21]發(fā)現(xiàn)，lncRNA SNHG7在垂體腺瘤中表達(dá)異常上調(diào)與不良預(yù)后有關(guān)。lncRNA SNHG7基因敲除可以降低細(xì)胞存活率，抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。另外，lncRNA SNHG6/miR-994/RAB11A軸在調(diào)節(jié)侵襲性垂體瘤(invasive pituitary adenoma，IPA)細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transformation，EMT)中起了重要作用[22]。LncRNA SNHG6和miR-994可作為IPA治療的新靶點。侵襲性垂體瘤中l(wèi)ncRNA XIST競爭性結(jié)合miR-424-5p可上調(diào)堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)的表達(dá)。lncRNA XIST或bFGF缺乏和miR-424-5p上調(diào)均可抑制侵襲性垂體瘤腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，促進(jìn)細(xì)胞周期停滯和凋亡[23]。大鼠垂體瘤細(xì)胞系GH3和MMQ中過表達(dá)lncRNA UCA1可顯著促進(jìn)葡萄糖攝取和乳酸生成，而沉默LncRNA-UCA1可以明顯抑制腫瘤細(xì)胞的生長[24]。lncRNA PVT1通過激活β-catenin、c-myc和cyclin D1的表達(dá)促進(jìn)垂體腺瘤細(xì)胞的增殖、遷移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[25]。PVT1基因敲除可以抑制垂體腺瘤細(xì)胞的遷移和腫瘤的進(jìn)展。以上研究結(jié)果表明，lncRNA參與垂體腺瘤的發(fā)生發(fā)展，并且通過干預(yù)lncRNA改善預(yù)后具有可行性。

3 circRNA與垂體腺瘤

circRNA是一種共價閉合的內(nèi)源性ncRNA，最初發(fā)現(xiàn)時一直被誤解為“剪接垃圾”而未受重視。最近隨著RNA微陣列芯片和高通量測序技術(shù)的發(fā)展，有研究發(fā)現(xiàn)真核生物中存在著數(shù)千種具有組織特異性的circRNA，其生物發(fā)生受特定順式作用元件和反式作用因子的調(diào)節(jié)。許多circRNA進(jìn)化上是保守的，通過作為miRNA或蛋白質(zhì)抑制劑、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能或使自身翻譯而發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。

Guo等[26]使用RNA芯片技術(shù)檢測了73例無功能性垂體腺瘤患者的circRNA表達(dá)譜；通過Cox比例風(fēng)險回歸模型分析和隨機生存森林算法在7 481個circRNA中選擇了9個與腫瘤進(jìn)展或復(fù)發(fā)最密切相關(guān)的circRNA，再用具有良好預(yù)測特征的風(fēng)險評分生存預(yù)測方法分析，結(jié)果顯示hsa_circ_0000066和hsa_circ_0069707的組合風(fēng)險評分的ROC曲線下面積最大和預(yù)測能力最高。基于雙環(huán)RNA的分類器直接構(gòu)建早期復(fù)發(fā)模型可以更準(zhǔn)確地預(yù)測疾病的復(fù)發(fā)。Hu等[27]通過檢測侵襲性和非侵襲性無功能性垂體腺瘤的circRNA表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)了152個在侵襲性無功能性垂體腺瘤中顯著異常表達(dá)的circRNA，包括91種上調(diào)的circRNA和61種下調(diào)的circRNA；其中hsa_circRNA_102597表達(dá)水平降低與腫瘤直徑和Knosp分級密切相關(guān)(P<0.05，P<0.01)；Ki-67指數(shù)和hsa_circRNA_102597表達(dá)水平的組合可能是垂體腺瘤浸潤和預(yù)后的有效預(yù)測標(biāo)志物。該研究通過生物信息學(xué)分析進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，CDKN1A、WNT4、EGFR等基因可能作為下游靶基因參與hsa_circRNA_102597-miRNA網(wǎng)絡(luò)，從而調(diào)節(jié)垂體腺瘤的發(fā)生與發(fā)展。隨著研究的不斷深入發(fā)現(xiàn)，circRNA不僅作為垂體腺瘤預(yù)后預(yù)測的標(biāo)志物發(fā)揮重要作用，而且提供了一種干預(yù)miRNA的新媒介。

4 miRNA、lncRNA和circRNA在PA中的相互作用

競爭性內(nèi)源RNA的提出揭示了一種RNA間相互作用的新機制。miRNA通過結(jié)合mRNA導(dǎo)致基因沉默，而lncRNA和circRNA作為ceRNA可以通過miRNA應(yīng)答元件(microRNA response elements，MREs)競爭性結(jié)合miRNA解除其對靶基因的抑制作用從而調(diào)節(jié)基因表達(dá)。Xue等[28]基于miRNA靶標(biāo)預(yù)測，構(gòu)建了lncRNAs介導(dǎo)的ceRNAs網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)共包括25個lncRNA、58個miRNAs和67個mRNAs，其中KCNQ1OT1、SNHG7、LINC00472和C9orf72對20多個miRNAs發(fā)揮分子海綿作用，并在垂體腺瘤發(fā)生發(fā)展過程中有重要意義。Cheng等[29]研究發(fā)現(xiàn)，circNFIX(has_circ_0005660)可以通過競爭性結(jié)合miR-34a-5p抑制其功能，并使CCNB1表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)垂體腺瘤的細(xì)胞侵襲、遷移和增殖。Du等[30]根據(jù)體內(nèi)外研究結(jié)果證實,circOMA1(hsa_circRNA_0002316)通過充當(dāng)抑癌基因miR-145-5p的海綿體來調(diào)節(jié)TPT1信號通路，從而促進(jìn)無功能性垂體腺瘤的發(fā)生發(fā)展。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，ncRNA的研究為了解垂體腺瘤的發(fā)生和發(fā)展拓展了新的方向。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上萬種ncRNA，其中miRNA作為研究最廣泛的ncRNA參與了垂體腺瘤的大量分子調(diào)控，而lncRNA和circRNA對miRNA的調(diào)控作用完善了垂體瘤相關(guān)ncRNA的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對于miRNA、lncRNA和circRNA的靶向干預(yù)將為垂體瘤的分子治療提供了一個較好的選擇。隨著人們對ncRNAs在垂體腺瘤中的分子機制和信號通路更深入的了解，相信基于ncRNA的新的臨床診斷標(biāo)志物和靶向治療藥物可能在不久的將來成為現(xiàn)實。