任紅臻,張 潔,郭艷英
(1.新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院內(nèi)分泌科,新疆 烏魯木齊 830001;2.新疆醫(yī)科大學研究生學院,新疆 烏魯木齊 830011)
近年來,全球甲狀腺癌(thyroid cancer,TC)的發(fā)病率顯著上升,主要是甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid cancer,PTC)的增加,占甲狀腺癌的85%~90%[1-2]。在我國過去10年間,甲狀腺癌的發(fā)病率及死亡率均有顯著升高,發(fā)病率平均年變化百分比為12.4%,死亡率平均年變化百分比為2.9%[3]。關于甲狀腺癌的發(fā)病機制,既往大多數(shù)研究表明甲狀腺癌發(fā)病的分子機制主要與絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)和磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)/(protein kinase,AKT)信號通路的失調(diào),以及促甲狀腺素/促甲狀腺素受體(thyroid stimulating hormone/thyroid stimulating hormone receptor,TSH/TSHR)有關[4],但其確切的進展機制仍未闡明。甲狀腺癌發(fā)生發(fā)展的機制研究對于甲狀腺癌患者的診斷、治療及預后有重要意義。
長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一種長度大于200 個核苷酸且無編碼蛋白質(zhì)功能的RNA,主要有4 種作用模式[5]:信號、誘餌、腳手架、導向。lncRNA通過表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后修飾在控制基因表達方面發(fā)揮重要作用,并且由于其調(diào)節(jié)功能,它們可能是癌癥等疾病發(fā)病的重要影響因素[6]。目前甲狀腺癌在DNA 中的作用機制已有較多研究,然而在RNA中的作用機制還有待于進一步探討。近年來隨著對基因組研究的深入及檢測技術的提高,研究發(fā)現(xiàn)有部分lncRNA 在甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。其中由鼠類肉瘤濾過性病毒致癌同源體B1(v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1,BRAF)基因突變激活的長鏈非編碼RNA(BRAFactivated long non-coding RNA,lncRNA BANCR)與甲狀腺癌發(fā)生和發(fā)展機制密切相關,lncRNA BANCR對其發(fā)揮促癌作用還是抑癌作用,目前存在爭議。本文就lncRNA BNACR在甲狀腺乳頭狀癌中的表達、作用機制,以及作用相悖的可能原因等研究證據(jù)展開概述,對相關研究進展進行梳理。
lncRNA BANCR 是一種由BRAF基因激活的長鏈非編碼RNA,于2012年由Flockhart 等[7]首次在伴有BRAF 突變的黑色素瘤細胞中被發(fā)現(xiàn)。隨著基因檢測技術的發(fā)展進步,近些年來廣大學者對于lncRNA BANCR 的研究不斷深入,發(fā)現(xiàn)lncRNA BANCR 對甲狀腺乳頭狀癌的發(fā)生發(fā)展、臨床病理特征、診斷及預后有著重要的影響。在關于lncRNA BANCR對腫瘤患者預后價值評價的meta 分析中,表明BNACR 過表達與總體生存率、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠處轉(zhuǎn)移密切相關[8]。lncRNA BANCR 直接或間接參與和甲狀腺癌發(fā)生發(fā)展機制相關的MAPK 信號通路、PI3K-AKT信號通路、TSHR信號通路,并參與調(diào)節(jié)甲狀腺腫瘤微環(huán)境、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、細胞自噬等[9-10],進而調(diào)控甲狀腺癌的增殖、侵襲、遷移能力和凋亡。目前關于lncRNA BANCR在甲狀腺乳頭狀癌中的表達是上調(diào)還是下調(diào),或者說其在PTC中充當癌基因還是抑癌基因的作用,學界持有不同觀點。
lncRNA BANCR可激活自噬。自噬是一個吞噬自身細胞質(zhì)蛋白或細胞器并使其包被進入囊泡,并與溶酶體融合形成自噬溶酶體,降解其所包裹的內(nèi)容物的過程[11]。在正常生理狀態(tài)下,細胞自噬有利于維持自身穩(wěn)定狀態(tài),保持一種低水平、基礎狀態(tài)的自噬活性,對維持細胞自穩(wěn)至關重要。然而在腫瘤形成環(huán)境下,細胞自噬可為腫瘤細胞提供豐富的營養(yǎng),促進腫瘤增殖[12]。Wang等[13]的研究表明,在PTC中l(wèi)ncRNA BANCR表達水平上調(diào),可激活自噬,導致自噬標記物LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值升高,促進甲狀腺乳頭狀癌細胞株(IHH-4)增殖,通過自噬抑制劑(3-methyladenine,3-MA)抑制自噬則可消除BANCR 過表達誘導的細胞增殖;并且在甲狀腺乳頭狀癌細胞株IHH-4細胞中,lncRNA BANCR的敲除與抑制腫瘤細胞的增殖和促進凋亡有關。同樣地,劉濤等[14]的研究發(fā)現(xiàn),與正常甲狀腺組織結(jié)果相比,甲狀腺癌中l(wèi)ncRNA BANCR高表達,自噬蛋白表達水平也升高;同時,甲狀腺癌的增殖、侵襲和凋亡等行為可以受lncRNA BANCR調(diào)控細胞自噬的影響;甲狀腺癌的病理分期越高,lncRNA BANCR在甲狀腺癌中表達水平就越高。
lncRNA BANCR 通過調(diào)節(jié)TSHR 來調(diào)節(jié)甲狀腺癌的增殖。通過比較3種lncRNA(BANCR、PTCSC3和NAMA)在正常組織與PTC中的表達發(fā)現(xiàn),只有l(wèi)ncRNA BANCR 在PTC中表達顯著上調(diào)[15]。TSHR 是甲狀腺生長和發(fā)揮生理作用的主要激素受體,TSHR基因甲基化在甲狀腺癌的發(fā)生和發(fā)展中起關鍵作用[16]。近年來有學者認為可通過靶向TSHR 來調(diào)控甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展。果蠅zeste基因增強子同源物2(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)是一種與癌癥的發(fā)生和發(fā)展及不良預后相關的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶,EZH2 的過表達與甲狀腺癌的惡性腫瘤特征密切相關[17]。Zheng 等[15]研究表明lncRNA BANCR 被EZH2 高度富集。為進一步確定lncRNA BANCR 敲除是否改變TSHR 的表達,該課題組的研究結(jié)果提示lncRNA BANCR 敲除細胞中TSHR的表達顯著降低,這表明lncRNA BANCR可通過與EZH2結(jié)合而增強TSHR 表達。在通過PTC 組與對照組相比較中發(fā)現(xiàn),PTC 組中BANCR、TSHR 和細胞周期蛋白(cyclin D1)表達增加,然而進一步對比BANCR 敲除組與對照組發(fā)現(xiàn),BANCR敲除導致TSHR 和cyclin D1 表達受抑制,結(jié)果說明lncRNA BANCR可能通過調(diào)控TSHR和cyclin D1的表達進而調(diào)控IHH-4細胞的生長的細胞周期,從而促進甲狀腺癌的發(fā)展[18]。郝少龍等[19]總結(jié)了BANCR對甲狀腺乳頭狀癌TSHR表達調(diào)控的研究后認為BRAF基因突變導致BANCR 表達失調(diào),進而導致TSHR基因甲基化,從而導致TSHR 表達降低,最終對PTC 的發(fā)生和發(fā)展產(chǎn)生重要影響。
lncRNA BANCR 參與MAPK 信號通路調(diào)控PTC 的侵襲性。甲狀腺癌分子致病機制中最常見的通路為MAPK信號通路,其通過調(diào)節(jié)各種基因的表達,在調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、凋亡和代謝活動中起著重要作用[9,20]。BRAF 與ARAF、CRAF 同屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶家族(rat sarcoma,RAS),BRAF基因突變?yōu)榧谞钕侔┲凶畛R姷耐蛔?,BRAF基因與RAS 結(jié)合后被激活轉(zhuǎn)位到細胞膜上,進而激活MAPK信號通路下游效應器分子,從而影響細胞的生長、增殖,誘導腫瘤的形成[21]。lncRNA BANCR在甲狀腺癌中的表達增加,其過度表達可上調(diào)MAPK信號通路磷酸化RAF蛋白(raf protein kinase,RAF)、磷酸化絲裂原活化蛋白(mitogen activated protein,MEK)、磷酸化細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK1/2),使用MEK抑制劑(U0126)可抑制BANCR 的上述影響;并且在PTC 細胞株(BCPAP 細胞)中,lncRNA BANCR 的過表達可導致腫瘤干細胞(cancer stem cell,CSC)標記物(LGR5 和EpCAM)的表達增加,腫瘤干細胞標記物與腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、復發(fā)密切相關。在使用U0126 后,LGR5 和EpCAM 的表達下調(diào),因此認為在PTC中,BANCR 通過MAPK 信號通路調(diào)節(jié)LGR5 和EpCAM 的表達,進而調(diào)控甲狀腺癌的遷移、侵襲等[22]。另外,有研究表明,在PTC 中l(wèi)ncRNA BANCR 通過MAPK 信號通路促進上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)調(diào)控甲狀腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。EMT是上皮細胞轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)細胞表型的過程,對腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲有重要作用[23]。Wang 等[24]報道,lncRNA BANCR 在PTC 中過度表達,其表達水平的增加與EMT 誘導的標記物(N-黏蛋白和波形蛋白)的表達增加相關;與上述研究結(jié)果[22]一致,BANCR 過度表達可能激活MAPK 信號通路,使用U0126 可逆轉(zhuǎn)這種效應,所以lncRNA BANCR可能通過MAPK信號通路促進甲狀腺乳頭狀癌中的EMT,從而促進遷移、侵襲等惡性特征的發(fā)生。
有研究結(jié)果表明,PTC 中l(wèi)ncRNA BANCR 表達水平下調(diào)。lncRNA BANCR 是一種抑制腫瘤生長轉(zhuǎn)移的腫瘤抑制劑,lncRNA BANCR過表達抑制細胞增殖、遷移和侵襲,同時誘導腫瘤細胞凋亡;lncRNA BANCR 表達水平的降低與腫瘤大小、多灶性病變PTC的分期相關;以上可能是因為lncRNA BANCR過表達使MAPK 信號通路中的ERK1/2 和P38 失活,并且MEK抑制劑U0126可增強這種作用,從而降低PTC的增殖,促進細胞凋亡,抑制轉(zhuǎn)移[25]。Zhang 等[26]研究結(jié)果表明,lncRNA BANCR過表達損害了PTC細胞的遷移和侵襲,同時可誘導PTC細胞G2/M 期阻滯并增強癌細胞的凋亡;lncRNA BANCR 下調(diào)使得MAPK和PI3K-Akt通路異常激活,從而調(diào)節(jié)PTC的增殖和遷移,這些發(fā)現(xiàn)均揭示了BANCR 在甲狀腺癌變過程中起著腫瘤抑制作用。因此,lncRNA BANCR可能是一個潛在的治療靶點,在甲狀腺癌中BANCR的水平可作為衡量預后的標志。
關于lncRNA BANCR在甲狀腺癌中的表達和功能,目前尚存在爭議,有研究表明lncRNA BANCR 在甲狀腺癌中表達上調(diào),作為致癌基因發(fā)揮促癌作用,然而另有研究認為BANCR在甲狀腺癌中表達下調(diào),具有抑癌作用,作為腫瘤的啟動子[27]。我們通過查閱近年相關文獻總結(jié)其結(jié)果相悖的可能原因主要有以下幾方面:①樣本數(shù)量的差異。Liao等[25]、Zhang等[26]報道與正常組織相比,甲狀腺癌中l(wèi)ncRNA BANCR的表達水平顯著下調(diào);然而,Wang等[22]報道,與癌旁正常組織相比,甲狀腺癌中l(wèi)ncRNA BANCR的表達水平明顯增高。這種結(jié)果差異可能源于檢測組織樣本數(shù)量的差異(Liao 等、Zhang 等用于檢測的組織樣本數(shù)量分別為92 例、60 例,而Wang 等僅有30 例)。②腫瘤的異質(zhì)性。不同細胞系(IHH-4、TPC-1、NPA 等)中BANCR的表達模式不同。與正常甲狀腺上皮細胞株(Nthy-ori3-1)相比,4 種甲狀腺癌細胞系(BCPAP、CAL-62、WRO、FTC-133)lncRNA BANCR 的表達水平均顯著升高,并且這4 種甲狀腺癌細胞系顯示出不同的BANCR 的表達水平(P<0.01)[22]。另外,在樣本數(shù)量一致的情況下,Zhang等[26]的研究中使用TPC-1和NPA 細胞,表示BANCR 的過表達損害了PTC 細胞的遷移和侵襲,BANCR 下調(diào)則可保護PTC 細胞免受早期凋亡的影響。而Zheng 等[18]使用IHH-4 細胞,表示BANCR 的表達通過調(diào)控TSHR 來促進甲狀腺惡性腫瘤的發(fā)展。同時,Zhang 等[26]報道BANCR 低表達水平與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關,而Liao 等[25]報道,BANCR 表達下調(diào)與腫瘤大小、多灶性病變及病理分期相關。以上研究結(jié)果的差異可能源于腫瘤的異質(zhì)性。由此可見,關于使用不同的細胞系是否是影響得出不同結(jié)果的影響因素之一,還需要深入研究。③BRAFV600E 突變狀態(tài)的不同。Liao 等[25]在過表達BANCR的TPC-1和K1細胞進行的細胞增殖和凋亡實驗結(jié)果不同,他們認為可能與這些細胞不同的BRAF狀態(tài)有關,值得進一步研究。有研究在比較PTC 中BRAFV600E、lncRNA BANCR 和微小RNA-9 與臨床病理特征的關系中,發(fā)現(xiàn)存在BRAFV600E 突變的患者具有較高的BANCR 過表達率[28]。近年來,有研究根據(jù)BRAFV600E 基因突變存在與否,分情況來探討B(tài)ANCR 表達水平升高對PTC 的進展有不同影響[29]。研究結(jié)果表明在PTC中BANCR表達水平與BRAFV600E突變存在顯著相關性,即BANCR 表達水平上調(diào)還是下調(diào),取決于BRAFV600E 突變的存在與否。由于BRAFV600E 突變的頻率因研究而異,所以BRAFV600E突變在測試樣本中的分布不同可能是之前研究中BANCR 表達情況不同的原因。因此在不了解BRAFV600E突變狀態(tài)的情況下,BANCR對于甲狀腺癌惡化的影響還需進一步確認。
從現(xiàn)有研究來看,BANCR 在甲狀腺癌發(fā)病過程中呈現(xiàn)出雙向作用,這種效應的可能解釋是因為其組織特異性和靶點的多樣性,某些調(diào)節(jié)BANCR 效應的突變(BRAFV600E 等)的存在,還有腫瘤的異質(zhì)性,不同研究樣本數(shù)量的差異以及其他需要在未來研究中揭示的混雜因素[30]。關于lncRNA BANCR 在甲狀腺癌中的作用,值得廣大學者進一步深入研究,為甲狀腺癌的診斷、治療及預后提供新的診療思路。
綜上所述,在甲狀腺癌中,lncRNA BANCR的研究目前處于初始階段。由于研究樣本數(shù)量的差異、腫瘤的異質(zhì)性、相關基因突變的影響,以及各種未知的混雜因素等多方面的相互作用,lncRNA BANCR在甲狀腺癌中的表達及作用機制目前仍處于爭議之中。lncRNA BANCR 通過對MAPK 信號通路、TSHR、自噬等調(diào)控,參與甲狀腺癌的發(fā)生和發(fā)展,為其提供了一種新的機制。表明lncRNA BANCR對于甲狀腺癌診斷和判斷預后有重要影響,也可能是一個治療甲狀腺癌新的潛在靶點,但其作為PTC發(fā)展的預后生物標志物或治療靶點的價值還有待進一步多層面展開研究。