環(huán)狀RNA與甲狀腺癌關(guān)系的研究進(jìn)展

（貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 甲狀腺外科，貴州 貴陽(yáng) 550000）

甲狀腺癌（thyroid carcinoma）是內(nèi)分泌系統(tǒng)最常見(jiàn)的惡性腫瘤，約占全身惡性腫瘤的1%，近年來(lái)其發(fā)病率在世界各地穩(wěn)步增長(zhǎng)，其中甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）發(fā)病率的增長(zhǎng)速度最快，平均發(fā)病年齡更年輕[1-2]。PTC是起源于甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞的分化型甲狀腺癌，是甲狀腺癌的最常見(jiàn)病理類型，占所有甲狀腺癌的85%～95%[3-4]。目前PTC的診斷主要依靠病史、?？撇轶w、頸部超聲及超聲引導(dǎo)下細(xì)針穿刺細(xì)胞學(xué)活檢（fine needle aspiration，F(xiàn)NA）等檢查[5]。PTC大致可分為惰型和侵襲型兩種類型，惰型病程進(jìn)展緩慢，表現(xiàn)高度惰性，5年生存率＞95%，預(yù)后良好，但侵襲型PTC，例如伴有高齡，多灶性腫瘤，腺外侵犯，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移特征的PTC可分化為更具致命性的甲狀腺癌，對(duì)手術(shù)、131I治療及術(shù)后TSH抑制治療等傳統(tǒng)治療效果不理想[6]。目前研究認(rèn)為，PTC的發(fā)生與BRAF基因、RAS基因等癌基因的異常激活及P53抑癌基因失活密切相關(guān)，近年來(lái)因高通量RNA測(cè)序的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)一些非編碼RNA，如微小RNA（microRNA，miRNA）、環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）在甲狀腺癌中表達(dá)異常。

1 circRNA概述

circRNA是一類非編碼RNA，最初認(rèn)為mRNA前體剪接錯(cuò)誤產(chǎn)生的無(wú)功能副產(chǎn)物，然而隨著RNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展及高通量RNA測(cè)序的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)其在多個(gè)細(xì)胞系中以及不同生物物種中存在，并根據(jù)不同的細(xì)胞類型，組織和發(fā)育階段顯示特定的表達(dá)模式，于1976年Sanger首次在病毒中發(fā)現(xiàn)[7-8]。circRNA是通過(guò)一種名為從“尾”到“頭”的反剪接機(jī)制產(chǎn)生的，即將基因3'端的外顯子反剪接到基因5'端的外顯子上，結(jié)合形成連續(xù)閉環(huán)的單鏈非編碼RNA分子[9]。根據(jù)circRNA來(lái)源，可大致分為3類，包括外顯子circRNA，內(nèi)含子circRNA以及外顯子和內(nèi)含子基因間circRNA[10-11]。與傳統(tǒng)的線性RNA相比，circRNA是共價(jià)閉合的連續(xù)環(huán)，沒(méi)有5'-3'端極性，無(wú)5'端帽子結(jié)構(gòu)和3'端聚腺苷酸尾巴，也沒(méi)有蛋白質(zhì)編碼能力[12-13]。circRNA參與疾病調(diào)控的機(jī)制通常包括：⑴ 作為內(nèi)源性RNA的一部分即“miRNA海綿”調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)；⑵ 調(diào)節(jié)RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄物的活性；⑶ 調(diào)節(jié)RNA結(jié)合蛋白；⑷ 與核糖體結(jié)合參與蛋白質(zhì)的翻譯[14-15]。

2 circRNA與甲狀腺癌的關(guān)系

2.1 circRNA在甲狀腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用及機(jī)制

circRNA_RAPGEF5主要位于細(xì)胞核的7號(hào)染色體上，基因組長(zhǎng)度為26 863 bp，剪接后的成熟序列長(zhǎng)度為516 bp，由RAPGEF5基因的5個(gè)外顯子組成。circRNA_RAPGEF5在PTC組織和細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào)，表達(dá)上調(diào)的circRNA_RAPGEF5通過(guò)與下游靶標(biāo)miRNA-198結(jié)合使miRNA-198表達(dá)受抑，進(jìn)而上調(diào)下游靶基因成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體1（FGFR1）的表達(dá)，促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換（epithelial mesenchymal transition，EMT），從而促進(jìn)細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲而抑制細(xì)胞凋亡[16]。circRNA_0025033位于12號(hào)染色體上，是轉(zhuǎn)錄因子叉頭框1（FOXM1）基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，circRNA_0025033在PTC組織和細(xì)胞中表達(dá)增加，而下游靶標(biāo)miRNA-1231和miRNA-1304則表達(dá)減少，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，circRNA_0025033通過(guò)與miRNA-1231和miRNA-1304靶向結(jié)合使其表達(dá)下調(diào)，從而促進(jìn)PTC細(xì)胞的增殖，遷移并抑制細(xì)胞凋亡[17]。

circRNA_0004458位于8號(hào)染色體上，由PSD3-mRNA的第5外顯子和第8外顯子剪接形成，基因組長(zhǎng)度為448 bp，最佳轉(zhuǎn)錄本為NM_015310，最早在胃癌中發(fā)現(xiàn)[18]，circRNA_0004458在PTC組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)且miRNA-885-5p是circRNA_0004458的直接靶標(biāo)，而RAC1蛋白是miR-885-5p的下游靶標(biāo)，RAC1蛋白是一種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，屬于Rho家族小G蛋白，在各種蛋白激酶的細(xì)胞生長(zhǎng)，骨架形成，遷移，侵襲和激活中起著關(guān)鍵作用[19]。circRNA_0004458通過(guò)靶向結(jié)合miRNA-885-5p上調(diào)RAC1的表達(dá)，從而促進(jìn)PTC的增殖，并抑制細(xì)胞周期停滯和凋亡，相反circ_0004458的沉默則抑制PTC的生長(zhǎng)并誘導(dǎo)PTC細(xì)胞周期阻滯和凋亡，且circRNA_0004458的表達(dá)水平與腫瘤大小、浸潤(rùn)程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、和TNM分期密切相關(guān)[20]。circRNA-NEK6是一種編碼NEK6-mRNA的外顯子circRNA，MiRNA-370-3p和人類卷曲蛋白8（FZD8）是其下游通路中的靶基因，circRNA-NEK6通過(guò)減少M(fèi)iRNA-370-3p的表達(dá)而增加FZD8的表達(dá)并激活Wnt信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲，而抑制凋亡[21]。

2.2 circRNA在甲狀腺癌中的表達(dá)及其與臨床病理的關(guān)系

2.2.1 表達(dá)上調(diào)的circRNAWei等[22]采用qRT-PCR技術(shù)檢測(cè)了41對(duì)PTC組織及癌旁正常組織的circ_ZFR表達(dá)，發(fā)現(xiàn)circ_ZFR在PTC組織中表達(dá)上調(diào)，其中III～I(xiàn)V期標(biāo)本的circ_ZFR的表達(dá)顯著高于I～I(xiàn)I期的標(biāo)本，伴有轉(zhuǎn)移標(biāo)本的circ_ZFR表達(dá)比非轉(zhuǎn)移樣本的表達(dá)高，原因?yàn)閏irc_ZFR通過(guò)充當(dāng)下游靶基因miRNA-1261的“miRNA海綿”，靶向結(jié)合C8ORF4蛋白的3'-非翻譯區(qū)，使C8orf4蛋白表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)PTC細(xì)胞的的增殖，遷移和侵襲，因此，circ_ZFR在PTC的發(fā)生發(fā)展中起致癌基因的作用。Wang等[23]報(bào)道發(fā)現(xiàn)circ_0067934在甲狀腺癌組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，且circ_0067934的表達(dá)水平與腫瘤大小，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、AJCC分期呈正相關(guān)，而與患者生存率呈負(fù)相關(guān)，和年齡、性別沒(méi)有相關(guān)性，circRNA_0067934通過(guò)激活EMT和PI3K/Akt信號(hào)通路，調(diào)控細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和凋亡，是甲狀腺癌預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。Liu等[24]分析發(fā)現(xiàn)，circ_0011385在PTC組織中表達(dá)上調(diào)，circ_0011385通過(guò)與miRNA-204-CDH2或miRNA-6777-VC靶向結(jié)合，在此基礎(chǔ)上通過(guò)參與p53信號(hào)通路，細(xì)胞黏附分子途徑等方式參與甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展。

血清外泌體呈囊狀，帶有雙膜，直徑約100 nm，內(nèi)含轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，主要存在于大多數(shù)細(xì)胞的小內(nèi)分泌囊泡內(nèi)[25]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)外泌體中circRNA的濃度高于正常細(xì)胞的circRNA濃度，且外泌體中的circRNA可以反映細(xì)胞和組織中circRNA的水平[26]。Yang等[27]應(yīng)用高通量測(cè)序從PTC患者血清中篩選出22個(gè)差異表達(dá)的circRNA，其中3個(gè)circRNA表達(dá)上調(diào)，19個(gè)circRNA表達(dá)下調(diào)，這些差異表達(dá)的circRNA通過(guò)參與甲狀腺激素信號(hào)通路、PI3K/Akt信號(hào)通路、5'-單磷酸腺苷AMPK信號(hào)通路和磷脂酰肌醇信號(hào)通路等16條信號(hào)通路參與PTC的發(fā)生發(fā)展。因此對(duì)血清外泌體中circRNA的表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，有望成為PTC的潛在診斷及治療的分子生物標(biāo)志物。Lan等[28]從90對(duì)PTC及癌旁正常甲狀腺組織行微陣列分析，發(fā)現(xiàn)87個(gè)顯著差異性表達(dá)的circRNA，其中41個(gè)表達(dá)上調(diào)，46個(gè)表達(dá)下調(diào)；在這些差異表達(dá)的circRNA中，外顯子circRNA 70個(gè)，內(nèi)含子circRNA 7個(gè)；基因間circRNA 1個(gè)，其余9個(gè)來(lái)自轉(zhuǎn)錄重疊區(qū)域，并且這些差異表達(dá)的circRNA通過(guò)調(diào)控親本基因的表達(dá)參與PTC的發(fā)生發(fā)展。甲狀腺球蛋白（TG）是甲狀腺激素合成的基質(zhì)，對(duì)甲狀腺激素的合成和分泌具有調(diào)節(jié)作用，TG的突變是導(dǎo)致先天性甲狀腺功能減低癥的重要原因之一。Teng等[29]研究了circRNA與TG之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在TG中circTG1-circTG6等6個(gè)circRNA的突變與PTC的不良預(yù)后顯著相關(guān)，且同一供體circRNA具有不同的受體，同一宿主基因的不同環(huán)狀RNA其表達(dá)譜具有差異性。

2.2.2 表達(dá)下調(diào)的circRNAcirc_0137287基因位于8號(hào)染色體上，長(zhǎng)度為284 bp，基因符號(hào)為SLC26A7，主要存在于哺乳動(dòng)物的大腦中[30]。Lan等[31]報(bào)道circ_0137287在PTC組織及細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，且表達(dá)下調(diào)的circ_0137287與PTC的腺外侵犯，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，晚期T期和腫瘤大小等侵襲性臨床病理特征密切相關(guān)，尤其與腫瘤大小之間呈負(fù)相關(guān)，但與其他臨床病理參數(shù)（例如年齡，性別，TNM分期和腫瘤數(shù)量）之間沒(méi)有相關(guān)性，circ_0137287可作為PTC的診斷、腺外侵犯及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的標(biāo)志物，其敏感度和特異度分別為79.2%、90.0%、64.1%和65.4%、89.3%、38.9%。Ren等[32]對(duì)PTC和與之相匹配的非癌甲狀腺組織進(jìn)行了circRNA微陣列分析，共鑒定出206個(gè)上調(diào)的circRNA和177個(gè)下調(diào)的circRNA，其中上調(diào)和下調(diào)最明顯的是circRNA_007148和circRNA_047771，且circRNA_047771的低表達(dá)與BRAFV600突變，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及晚期TNM分期呈負(fù)相關(guān)，而與其他臨床病理因素（包括年齡，性別，橋本甲狀腺炎的病史），甲狀腺影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)（TI-RAIDS），腫瘤大小和多灶性無(wú)關(guān)，相反circRNA_007148的高表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。Peng等[33]通過(guò)微陣列分析和qRTPCR驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，與良性甲狀腺組織相比，PTC組織中circRNA_104566等12個(gè)circRNA表達(dá)明顯上 調(diào)，而circRNA_100777、circRNA_104348、circRNA_103454、circRNA_100395等4個(gè)circRNA表達(dá)顯著下調(diào)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)表達(dá)下調(diào)的circRNA_100395通過(guò)與下游靶標(biāo)miR-141-3p/miR-200A-3p相互作用參與PTC的發(fā)生發(fā)展。

2.3 circRNA通過(guò)調(diào)控相關(guān)信號(hào)通路中的靶基因的表達(dá)、參與甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展

Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路是涉及腫瘤發(fā)生的經(jīng)典途徑，Wnt/β-catenin通路的異常激活通常會(huì)導(dǎo)致多種癌癥的發(fā)展，例如重組人β-連環(huán)素蛋白互作蛋白1（CTNNBIP1）是β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的相互作用蛋白，對(duì)Wnt/β-catenin通路具有負(fù)調(diào)控的作用[34]。Bi等[35]發(fā)現(xiàn)circRNA_102171在PTC組織和細(xì)胞中高表達(dá)，circRNA_102171通過(guò)與CTNNBIP1相互作用，阻止CTNNBIP1與β-catenin/TCF3/TCF4/LEF1復(fù)合物的結(jié)合，而促進(jìn)β-catenin與TCF蛋白結(jié)合形成β-catenin/TCF復(fù)合物啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，從而激活Wnt/β-catenin通路，促進(jìn)甲狀腺甲狀腺癌的進(jìn)展。敲除circRNA_102171能促進(jìn)β-catenin與CTNNBIP1之間的相互作用，抑制Wnt /β-catenin通路的靶基因CCND1，CCND2，MYC和SOX4的表達(dá)，抑制PTC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Wang等[36]報(bào)道發(fā)現(xiàn)circRNA-ITCH在PTC組織和細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，且miR-22-3p是circRNAITCH和CBLmRNA的共同靶基因，circRNA-ITCH通過(guò)與miR-22-3p靶向結(jié)合后促使核b-連環(huán)蛋白的E3連接酶（CBLmRNA）表達(dá)上調(diào)，從而抑制Wnt/b-catenin通路的靶基因（MYC、CCND1、SOX4）的表達(dá)并促進(jìn)b-catenin的降解，抑制PTC的侵襲和轉(zhuǎn)移，在甲狀腺癌的進(jìn)展中扮演著抑癌基因的作用。

單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是一種重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，主要通過(guò)p53依賴方式對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)控，是一種腫瘤抑制激酶，對(duì)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）起負(fù)調(diào)控作用[37]。mTOR是一種非典型的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、存活和運(yùn)動(dòng)的重要調(diào)節(jié)因子，mTOR的異常激活能抑制細(xì)胞自噬并增強(qiáng)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖[38]。circRNA_0008274位于11號(hào)染色體上，基因符號(hào)為UGGT2。circRNA_0008274在PTC組織和細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào)，circRNA_0008274通過(guò)抑制p-AMPK信號(hào)通路的激活并促進(jìn)p-mTOR的表達(dá)，激活A(yù)MPK/mTOR信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)PTC細(xì)胞的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移并抑制凋亡，此外circRNA_0008274的表達(dá)與TNM分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，而與年齡，性別，甲狀腺腺外侵犯，原發(fā)腫瘤位置和腫瘤大小無(wú)關(guān)[39]。由notch受體、notch配體及notch的調(diào)節(jié)分子等組成的notch通路在生物進(jìn)化中高度保守，能通過(guò)對(duì)腫瘤微環(huán)境、血管生成、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換、侵襲轉(zhuǎn)移等的調(diào)控參與腫瘤的發(fā)生進(jìn)展[40]。circRNA_0058124位于2號(hào)染色體上，長(zhǎng)度為864 bp，由纖連蛋白1基因組的5個(gè)外顯子組成，在腫瘤較大、甲狀腺腺外侵犯、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的PTC患者中的表達(dá)水平顯著增高，而與年齡、性別及病灶數(shù)量之間沒(méi)有相關(guān)性，circ_0058124通過(guò)作為miRNA-218-5p的“miRNA海綿”上調(diào)靶基因numb的表達(dá)，而numb是notch通路的一個(gè)強(qiáng)有力的抑制因子，因此上調(diào)的numb抑制notch3/gatad2A通路的激活，增強(qiáng)PTC細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲并抑制凋亡，在甲狀腺癌的進(jìn)展中扮演著癌基因啟動(dòng)子的作用[41]。

3 展 望

circRNA在甲狀腺癌中表達(dá)紊亂。了解甲狀腺癌中特異性circRNA表達(dá)譜的變化及其生物學(xué)功能的差異，有望應(yīng)用于甲狀腺癌的早期診斷、鑒別診斷、高危人群的普查、腫瘤預(yù)后評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。相信隨著新一代測(cè)序技術(shù)與基因芯片技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將有助于更加全面真實(shí)地揭示circRNA的功能和作用機(jī)制，也為甲狀腺癌的無(wú)創(chuàng)診斷、靶向治療提供新的思路及依據(jù)。