長鏈非編碼RNA在膀胱尿路上皮癌中的研究進展

張超 綜述 姚欣 審校

長鏈非編碼RNA在膀胱尿路上皮癌中的研究進展

張超 綜述 姚欣 審校

長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一組長度＞200 bp，缺少特異性開放閱讀框，幾乎不具備蛋白編碼功能的內源性RNA分子。lncRNA可在轉錄、轉錄后及表觀遺傳學水平等方面調控基因表達，從而影響多種生物學進程。膀胱尿路上皮癌中多種lncRNA發揮癌基因或抑癌基因的作用，并與膀胱癌的診斷、治療、預后及腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲密切相關。本文就膀胱癌中lncRNA的研究進展進行綜述，并探討lncRNA與膀胱癌的發生、發展之間的關系，為尋找膀胱癌分子標志物、藥物靶點提供新的方向。

膀胱尿路上皮癌 長鏈非編碼RNA 復發 轉移

AbstractLong noncoding RNAs(lncRNAs)are endogenous RNA molecules with length of more than 200 bp,without specific open reading frame,and almost without protein coding function.LncRNA can regulate gene expression at transcriptional,post-transcriptional,and epigenetic levels.Thus,this molecule affects diverse biological processes.LncRNA may function as an oncogene or anti-oncogene in urothelial bladder carcinoma.Moreover,this molecule is closely related not only to the diagnosis,treatment,and prognosis of urothelial bladder carcinoma but also to the proliferation,migration,and invasion of tumor cells.Progress on the study of lncRNA in bladder cancer and the relationship between lncRNA and occurrence and development of bladder cancer was discussed.A new direction for the exploration of molecular markers and targeted therapies for bladder cancer is provided.

Keywords:urothelial bladder carcinoma,long noncoding RNA,recurrence,metastasis

根據國家癌癥中心最新數據，2015年中國膀胱癌新發病例和死亡病例分別為8.05萬例和3.29萬例，并呈上升趨勢［1］。而全球膀胱癌1年約有42.98萬例新發病例和16.51萬例死亡病例，其發病率和腫瘤特異性死亡率居泌尿生殖系統腫瘤第2位［2］。膀胱癌最主要的病理類型為尿路上皮癌，依照腫瘤發生機制可分為非浸潤性（Ta）和浸潤性（T1～4）膀胱尿路上皮癌；依照臨床治療手段及預后可分為非肌層浸潤性/淺表性（Ta、T1）和肌層浸潤性/侵襲性（T2～4）膀胱尿路上皮癌［3］。膀胱癌具有復發率高、轉移迅速、治療復雜、預后差等特點，是泌尿系統腫瘤中的研究熱點和難點。因此闡明膀胱癌的腫瘤發生和轉移的相關分子機制、找出早期控制其發生和轉移的途徑、尋求更加精準的治療方法，是防治膀胱癌的關鍵所在。膀胱癌的發生發展本質上是一個受內外環境多種因素影響、多基因突變、多階段演進的復雜過程。當前觀點認為［4］，長鏈非編碼RNA（long non coding RNA，lncRNA）在腫瘤發生發展過程中發揮重要的作用。本文就與膀胱癌的分子標志物、發生發展機制、治療及預后密切相關的lncRNA進行綜述。

1 lncRNA

人類基因組中蛋白質編碼基因（protein coding gene，PCG）數量雖超過20 000個，但在基因組中所占的比例不到3%，超過80%的序列在基因表達調控中被轉錄為數量巨大的非編碼RNA而發揮重要的作用［4］。非編碼RNA調控過程不涉及DNA序列變化，但基因表達卻發生了可遺傳的改變，這種改變可以在減數分裂和有絲分裂中穩定傳遞，其中長度＞200 bp的非編碼RNA被命名為lncRNA，其類型包括同義、反義、雙向、內含子、基因間5種，均不參與或很少參與蛋白質編碼過程，而是以RNA的形式參與X染色體沉默、染色質修飾、基因組印記、轉錄抑制與激活、轉錄后調節及核內運輸等重要過程［5］，這提示lncRNA可能與膀胱腫瘤的發生、發展密切相關。

作者單位：天津醫科大學腫瘤醫院泌尿腫瘤科，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市腫瘤防治重點實驗室，天津市惡性腫瘤臨床醫學研究中心（天津市300060）

2 lncRNA與膀胱癌

2.1 MALAT1與膀胱癌

肺腺癌轉移相關轉錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）定位于人類11q13.1染色體，在針對膀胱癌診斷、預后的分子標志物的研究中發現，240例膀胱癌患者的血清標本中MALAT1表達量特異性升高，其診斷符合率高于細胞學［6］。肌層浸潤性膀胱癌易發生轉移，其分子機制不明。研究表明，在膀胱癌細胞RT4和T24中，轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）刺激后MALAT1和Zeste抑制因子12（SUZ12）表達升高，細胞發生上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）并表現出侵襲轉移能力增強，該研究推測膀胱癌中MALAT1可能通過調控下游侵襲、轉移或者細胞骨架重構相關基因表達，從而發揮生物學作用［7］。另有報道miRNA-125b通過靶向沉默MALAT1抑制膀胱癌增殖、遷移并誘導凋亡，提示miRNA干預MALAT1表達，可能成為治療膀胱癌的方法之一［8］。

2.2 H19與膀胱癌

H19基因定位于人11p15.5染色體，通過對1 049例膀胱癌樣本和1 399例對照樣本的基因多態性檢測發現，H19 rs217727 AA基因型顯著增加年輕、男性、吸煙、高分期和高分級患者的膀胱癌發生風險［9］。膀胱癌體外、內研究中發現，H19通過結合Zeste增強子同源物2（EZH2）的增強子，激活Wnt/β-鏈蛋白（Wnt/β-catenin）信號通路，抑制上皮細胞鈣黏蛋白（epithelial cadherin，E-cadherin），導致膀胱癌轉移、侵襲能力增強［10］。而H19過表達的膀胱癌細胞增殖能力增強，這與H19促進miRNA-675表達、抑制P53活性密切相關［11］。非肌層浸潤性膀胱癌患者行經尿道膀胱腫物電切術后接受卡介苗灌注是最有效的膀胱灌注方法之一。臨床試驗證實，卡介苗治療失敗患者接受攜帶受H19啟動子調控的白喉毒素A鏈基因片段（diphtheria toxin A fragment，DTA）的雙鏈DNA質粒BC-819膀胱灌注，不良反應小，18例患者中4例完全緩解、8例部分緩解，提示H19基因可能成為非肌層浸潤性膀胱癌的分子治療靶點［12］。針對H19與胰島素樣生長因子2（insulin like growth factor 2，IGF2）基因的連鎖特點，研究者設計出具有H19和IGF2-P4雙啟動子的DTA表達質粒，與單啟動子DTA表達質粒相比，裸鼠皮下膀胱癌成瘤模型和膀胱原位腫瘤模型均提示雙啟動子DTA表達質粒抑制腫瘤生長作用更強；而膀胱原位腫瘤模型中膀胱灌注降低腫瘤增殖和侵襲的能力更為明顯［13］。

2.3 UCA1與膀胱癌

尿路上皮癌胚抗原1（urothelial carcinoma anti?gen 1，UCA1）定位于人19p13.12染色體，研究者通過分析162例膀胱癌患者尿液樣本和臨床信息，結果顯示尿UCA1是診斷膀胱癌的高敏感性、特異性生物標志物，其敏感性高于膀胱鏡和尿脫落細胞學［14］。PI3K/AKT/mTOR是腫瘤發生發展過程中最重要的信號通路之一，研究證實UCA1與該經典信號通路聯系緊密，共同參與膀胱癌的多種生物學進程；膀胱癌細胞株中沉默UCA1后，p300蛋白、共激活劑cAMP反應元件結合蛋白（cAMP response element-binding pro?tein，CREB）表達下降，AKT磷酸化降低，細胞周期阻滯，提示UCA1可能通過PI3K/AKT信號通路調控p300及CREB，進而促進膀胱癌的發生發展［15］。膀胱癌中UCA1啟動子存在與缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）結合的缺氧反應元件（hypoxia response elements，HRES），缺氧環境下敲低HIF-1α后，膀胱癌細胞的增殖、遷移、侵襲能力受抑，提示缺氧微環境下阻斷UCA1可能是膀胱癌治療的新途徑［16］?；陧樸K的全身化療是治療肌層浸潤性膀胱癌的重要手段，膀胱癌中UCA1激活CREB，使其作用于miRNA-196a-5p啟動子，進而靶向細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1B（cyclin dependent kinase inhibitor 1B，CDKN1B），抑制膀胱癌化療敏感性，提示阻斷UCA1-CREB-miRNA-196a-5p通路可能是順鉑抵抗膀胱癌患者的治療途徑之一［17］。規律成簇間隔短回文重復序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）/CRISPR 相 關 蛋 白 9（CRISPR associated protein 9，Cas9）系統，可以有效敲除膀胱癌中UCA1表達，降低膀胱癌惡性表型，提示通過CRISPR/Cas9敲除膀胱癌中UCA1，達到治療目的［18］。

2.4 TUG1與膀胱癌

?；撬嵘险{基因1（taurine up-regulated gene 1，TUG1），定位于人22q12.2染色體，膀胱癌中TUG1高表達提示患者更易發生轉移、預后更差［19］?；诎螂装┓暖煹挚菇M織中高遷移率族蛋白B1（high mobil?ity group box 1 protein，HMGB1）表達增高的特點，在膀胱癌對放療抵抗的基礎研究中，首先發現膀胱癌組織中TUG1與HMGB1表達水平呈正相關；其次發現沉默TUG1后膀胱癌細胞株對放療敏感性增強而HMGB1表達受抑，但HMGB1過表達則抵消沉默TUG1所導致的放療增敏；最后通過體內研究進一步證實TUG1能誘導膀胱癌放療增敏；根據上述發現，敲除TUG1聯合放療可能是膀胱癌患者放療抵抗的有效治療方式［20］。

2.5 HOTAIR與膀胱癌

HOX轉錄反義RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR），定位于人12q13.1染色體，研究一方面發現肌層浸潤性膀胱癌患者的尿液中HOTAIR大量富集，另一方面發現沉默HOTAIR后，膀胱癌細胞的遷移力和侵襲力下降，同時EMT調節因子表達改變［21］。該研究認為，尿液來源的HOTAIR具有作為膀胱癌生物標志物的潛力。隨著觀察的深入，有報道pTa～pT4分期膀胱癌中，HOTAIR高表達水平與膀胱癌患者的低腫瘤特異性生存率、高分級、高分期密切相關［22］。另有文獻針對非肌層浸潤性膀胱癌（Ta/T1）臨床易復發的特點，通過檢測110例非肌層浸潤性膀胱癌患者組織的HOTAIR表達量發現，HOTAIR表達水平不僅與腫瘤復發率呈正相關，而且還是腫瘤復發率的獨立預測因子［23］。

2.6 ncRAN與膀胱癌

侵襲性神經母細胞瘤表達非編碼RNA（noncoding RNA expressed in aggressive neuroblastoma，ncRNA）定位于人17q25.1染色體，通過檢測6例Ta、13例T1、21例T2～T4膀胱癌和癌旁組織以及細胞株中ncRAN的表達量，結果發現ncRAN在癌組織、侵襲性（T2～T4）膀胱癌和侵襲性膀胱癌細胞株（5637、T24、J82）中的表達水平，分別高于對應的癌旁、淺表性（Ta～T1）膀胱癌和淺表性膀胱癌細胞株（RT4）；此外ncRNA功能學研究結果顯示，ncRNA在RT4細胞中促進腫瘤增殖、遷移和侵襲，而在5637細胞中降低順鉑、阿霉素化療敏感度［24］。

2.7 MEG3與膀胱癌

抑癌因子母系表達3（maternally expressed 3，MEG3）定位于人14q32.3染色體，膀胱癌的相關研究發現，240例膀胱癌患者血清中MEG3表達量特異性降低并提示腫瘤易復發，其診斷符合率高于細胞學，證實膀胱癌中MEG3起抑制作用；其次，膀胱癌組織中MEG3表達降低、自噬活性增加，沉默MEG3后膀胱癌細胞凋亡受抑、增殖增強［25］。該研究抑制自噬可緩解沉默MEG3所引起的細胞凋亡受抑、增殖增強，結果表明下調MEG3可以激活自噬、誘導膀胱癌細胞增殖。

3 結語

從表觀遺傳學角度探究膀胱尿路上皮癌的發生發展、轉移復發機制，是泌尿系統腫瘤中的研究熱點和難點之一。膀胱癌中lncRNA的作用機制隨著基因調控研究的逐步深入和生物學技術的推陳出新而逐漸清晰。但仍需在如何運用特征性lncRNA對膀胱癌患者早期無創篩查，膀胱癌的病理分型、分期、分級，增強放化療敏感性，設計新靶點藥物，預測膀胱癌患者復發及生存率方面進行更具深度和緯度的研究。為膀胱癌的診斷、治療、預后提供研究方向和理論依據，從而完成臨床轉化和跨越。

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（2017-04-19收稿）

（2017-06-16修回）

Research progress on long noncoding RNA in urothelial bladder carcinoma

Chao ZHANG,Xin YAO

10.3969/j.issn.1000-8179.2017.17.451

Correspondence to:Xin YAO;E-mail:yaoxin1969@hotmail.com

Department of Genitourinary Oncology,Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital;National Clinical Research Center for Cancer,Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy,Tianjin;Tianjin's Clinical Research Center for Cancer,Tianjin 300060,China

姚欣 yaoxin1969@hotmail.com

張超 專業方向為泌尿系腫瘤的外科及綜合治療。

E-mail：enzo_zc@163.com