长链非编码RNA在膀胱肿瘤中的研究进展

李子祺(综述),丁明霞,王剑松(审校)

(昆明医科大学第二附属医院泌尿外科 云南省泌尿外科研究所,昆明 650101)

长链非编码RNA在膀胱肿瘤中的研究进展

李子祺△(综述),丁明霞,王剑松※(审校)

(昆明医科大学第二附属医院泌尿外科 云南省泌尿外科研究所,昆明 650101)

摘要：近年来许多长链非编码RNA(lncRNA)被发现，lncRNA表达量的异常与肿瘤的发生、发展密切相关，根据其作用可分为促进肿瘤作用lncRNA和抑制肿瘤作用lncRNA，使lncRNA有望成为新型肿瘤诊断标志物和治疗靶点，用于肿瘤诊断、治疗和复发的监测。相关研究发现，lncRNA与膀胱肿瘤细胞的增殖、浸润、转移和复发密切相关。目前关于lncRNA在膀胱肿瘤中的作用大多来自其表达水平的差异，提示调控lncRNA表达量可能为膀胱肿瘤的诊断和治疗提供新依据。

关键词:膀胱肿瘤；长链非编码RNA；H19；尿路上皮癌相关基因1；癌症上调药物抵抗；肺腺癌转移相关转录子1

非编码RNA是指这类RNA不能编码翻译为蛋白质，但它在生物的生存过程中有很宽广的调控作用。学者越来越关注功能性非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)和蛋白翻译后修饰及调节的表观遗传调控方式。功能性ncRNA按照大小可分为长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和小非编码RNA。lncRNA是指长度超过200个核苷酸、具有调控基因表达作用的非编码RNA，与信使RNA以及其他的小分子RNA(如小干扰RNA、微RNA等)相比较，对于lncRNA的研究相对空白。研究发现，非编码DNA转录出的无生物学作用的RNA对生物的生命活动不发生影响[1]。后续的研究表明，lncRNA虽然不能翻译成蛋白质，但其对生命活动产生影响，如在基因转录调控过程，蛋白质翻译后的修饰以及遗传学的表观调控等方面有一定影响，这些作用则表现在其与疾病的病理生理改变、诊疗有紧密联系[2]。临床观察和实验研究证明，lncRNA在膀胱恶性肿瘤发生、发展中扮演着重要角色[3-4]。现就lncRNA在膀胱肿瘤中的研究进展予以综述。

1H19

H19是人类发现的第一个lncRNA，位于染色体11p15.5，长度为2.3 kb。H19与定位相近的胰岛素样生长因子2(insulin-like growth factor 2,IGF2)组成H19/IGF2印记基因，是人类已发现的为数不多的印记基因之一。H19为父源印记母源表达，而IGF2为母源印记父源表达。最初研究发现，H19在人胚胎时期为高表达，而出生后除心肌和骨骼肌有一定水平表达外，大部分组织中表达受到抑制[5]。H19/IGF2基因表达异常与许多肿瘤发生相关，Cooper等[6]通过应用原位杂交，检测H19基因在膀胱移行细胞癌中的表达量与肿瘤分级是否有关，结果表明肿瘤的恶性程度与该基因的表达相关，还发现H19基因不出现在正常的膀胱黏膜组织中，该基因有可能作为标志物检测膀胱肿瘤的进展程度，与膀胱肿瘤的进展和TNM分期等密切相关。Byun等[7]研究进一步解释了H19在膀胱癌细胞中高表达的原因，可能是与膀胱癌细胞中H19基因印记丢失和等位基因调控异常甲基化相关。Ariel等[8]在人膀胱癌中发现印记基因H19的表达，并且检测其表达量与膀胱肿瘤早期复发的关系，在该研究中84%(47/56)的膀胱肿瘤患者组织活检表达该基因，并发现H19的表达水平随肿瘤分级的升高而降低，活组织检查表达该基因患者的复发时间较不表达者长，H19基因可作为标志物用于检测术后的早期复发，并提供可能通过调节该基因序列以达到预防或治疗膀胱肿瘤的目的。非原发性膀胱尿路上皮癌的分级也与H19基因相关，H19在高分化的膀胱癌细胞中低表达甚至不表达，而在低分化的膀胱癌细胞中高表达。Matouk等[9]认为，H19可以通过上调p57(kip2)表达，促进膀胱肿瘤细胞侵袭、转移和血管形成。Ayesh等[10]研究发现，H19能上调多种基因，而这些被上调的基因对肿瘤细胞的发生、发展、侵袭力、转移能力有重要作用，其主要的致瘤方式有印记丢失、印记基因的杂合型丢失、单亲二倍体(即同源染色体中两条等位基因来源于同一亲代)、印记控制区的异常改变等。高军等[11]研究提示，H19/IGF2的印记丢失改变可能在膀胱癌的发生过程中有重要作用。Amit等[12-13]通过建立膀胱肿瘤临床模型研究发现，双启动子白喉毒素A可以在不影响正常膀胱组织细胞的前提下有效地杀伤膀胱肿瘤细胞，提示通过调控H19表达可用于膀胱肿瘤的靶向治疗。

2尿路上皮癌相关基因1

尿路上皮癌相关基因1(urothelial cancer associated 1,UCA1)由Wang等[14]首先报道，UCA1在检测不同病理分级的移行细胞癌患者的尿液沉渣诊断膀胱癌方面的特异度达91.8%，灵敏度为80.9%，该基因表达与G2～G3期膀胱癌密切相关，在膀胱移行细胞癌G1期的表达为40.0%，G2期的非肌层浸润性膀胱癌表达为90.9%，G2期的肌层浸润性膀胱癌表达为64.3%，G3期的非肌层浸润性膀胱癌表达为91.7%，G3期的肌层浸润性膀胱癌表达为100%，输尿管尿路上皮细胞癌为37.5%，盆腔尿路上皮细胞癌为47.4%，并发现UCA1稳定性相当高，基本不受肿瘤细胞的遗传异质性影响，在正常膀胱细胞和其他泌尿系统良性疾病，如腺性膀胱炎、良性前列腺增生症、尿道炎等中均低表达或不表达，在泌尿系其他恶性肿瘤，如肾细胞癌、前列腺腺癌中均低表达，使其在泌尿系其他恶性肿瘤(该研究中未行肾盂癌、输尿管癌相关检测)的鉴别中具有重要意义。Wang等[15]通过抑制性杂交消减技术从膀胱移行细胞癌细胞株BLZ-211和BLS-211中分离出1442bpUCA1基因，UCA1可能参与调控下游分子的蛋白质合成过程。谢小娟等[16]通过原位杂交和聚合酶链反应技术检测到UCA1基因位于肿瘤组织的细胞质中，其表达水平与膀胱癌的分期分级密切相关。王宝森等[17]采用反转录-聚合酶链反应检测发现，UCA1的表达与病理分级、临床分期和复发关系密切。张争等[18]研究发现，UCA1大量表达于膀胱癌细胞中，并发现UCA1在胚胎组织以及胎儿大多数组织中高表达，但随着胎儿出生长大，UCA1表达则呈下降趋势直至不表达，仅当膀胱细胞发生癌变后，UCA1在膀胱癌组织中表达量逐步上升至高水平，通过检测膀胱细胞中的UCA1可早期发现膀胱肿瘤。Yang等[19]研究表明，UCA1对蛋白激酶B的表达量和生物活性产生影响，并通过磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号转导通路，增强膀胱肿瘤的增殖和转移。张争等[18]研究显示，在尿液沉渣中检测UCA1的表达对诊断膀胱癌具有高度敏感性和特异性，UCA1对中高级别表浅膀胱癌的诊断价值显著，利于对这部分肿瘤的早期治疗，该研究在对照组选择了非膀胱癌的各种泌尿系统疾病来检测UCA1的鉴别诊断能力，包括腺性膀胱炎、泌尿系结石、良性前列腺增生症、泌尿系感染、肾细胞癌和前列腺腺癌等，结果表明UCA1在肾细胞癌和前列腺腺癌中显示出很高的阴性率，有助于膀胱癌和其他泌尿系肿瘤的鉴别。

3癌症上调药物抵抗基因

癌症上调药物抵抗(cancer upregulated drug resistant,CUDR)或称UCA1a，该基因定位于染色体19p13.1，长度为2.2 kb。Tsang等[20]研究发现，UCA1位于细胞质内，有3个外显子和2个内含子，有3个不同转录体，长度分别为1.4 kb、2.2 kb和2.7 kb，在膀胱尿路上皮癌中以1.4 kb剪接体为主，Western blot分析表明CUDR(UCA1a)可下调caspase-3的表达，CUDR(UCA1a)可能调节药物的敏感性，并通过下调caspase-3抑制caspase-3依赖性的细胞凋亡，促进肿瘤细胞增殖、转移。Wang等[21]研究证实，UCA1是膀胱癌的新标志物，并在人类膀胱尿路上皮癌细胞系BLZ-211中使用northern blot分析检测到3种UCA1的变异转录体，其中一条(1.4 kb)在膀胱癌进展和胚胎发育中发挥重要作用，克隆的第二条转录体(2.2 kb)UCA1a，即先前报道的CUDR，比对UCA1(1.4 kb转录体)和CUDR(UCA1a)的互补DNA序列，发现有1265 bp的共同区域，在膀胱癌、结肠癌、宫颈癌和肺癌出现CUDR(UCA1a)上调，反转录-聚合酶链反应分析显示，CUDR(UCA1a)也是胚胎发育和膀胱癌相关的RNA，过表达CUDR(UCA1a)显著增强膀胱癌细胞系UM-UC-2的增殖、迁移和侵袭。芯片分析显示，过表达CUDR(UCA1a)可拮抗顺铂诱导的膀胱癌细胞凋亡，在体内试验中可促进UM-UC-2细胞的致癌性，CUDR(UCA1a)在人类膀胱癌增殖和致癌性方面发挥着重要的作用，UCA1和CUDR(UCA1a)的共同区域对其生物活性可能至关重要，提示该共同区域可能成为膀胱癌的治疗靶点[21]。

4肺腺癌转移相关转录子1

肺腺癌转移相关转录子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT-1)的转录本是一长度超过8000 nt的lncRNA，定位于11q13.1[22]，在人类正常组织及多种肿瘤(如膀胱癌、乳腺癌、肝癌、胰腺癌等)组织中均有表达，但在非小细胞肺癌中过表达最为显著。Tripathi等[23]研究发现，MALAT-1可以通过调节SR(serine/arginine)蛋白的磷酸化影响信使RNA前体剪切发挥作用。Ying等[24]通过反转录-聚合酶链反应检测发现MALAT-1在膀胱癌组织中表达，其表达水平在膀胱癌组织中较相邻正常组织上调，随访发现发生转移的原发肿瘤中MALAT-1表达比未发现转移的原发肿瘤显著升高，通过小干扰RNA介导MALAT-1沉默可抑制体外膀胱癌细胞的迁移能力，表明MALAT-1在膀胱癌治疗中有潜在应用前景。Han等[25]采用反转录-聚合酶链反应定量检测MALAT-1在36例膀胱尿路上皮癌患者的肿瘤组织和正常膀胱组织间表达量的差别，认为表达量不同与肿瘤的分级、分期相关。与正常膀胱尿路上皮相比，膀胱尿路上皮癌组织中MALAT-1表达上调，MALAT-1在高级别肿瘤的表达水平较低级别肿瘤高，MALAT-1在肌层浸润性癌的表达水平较非肌层浸润性癌高。通过诱导沉默MALAT-1可抑制膀胱尿路上皮癌细胞增殖，降低肿瘤细胞运动性，以及促进其凋亡。在膀胱尿路上皮癌中MALAT-1起致癌作用，因此，沉默MALAT-1可能成为治疗膀胱癌的一种新方法。

5结语

越来越多的研究者关注并且投身到lncRNA的研究领域，对lncRNA的的认识逐步深入。lncRNA不仅在生物体中以多种机制发挥其生物学功能，而且其功能失调与多种疾病的发生、发展有关。然而，由于lncRNA作用机制的多样性和复杂性，目前对lncRNA功能的认识仍十分有限。随着研究技术的不断发展，可通过多种方法研究特定的lncRNA对膀胱癌的影响及作用，一方面使其有望成为靶向治疗和新抗癌药物，另一方面可作为肿瘤标志物，用于肿瘤诊断、治疗和复发的监测。

参考文献

[1]Eggleston AK,Eccleston A,Marte B,etal.Regulatory RNA[J].Nature,2012,482(7385):321.

[2]Gutschner T,Diederichs S.The hallmarks of cancer A long non-coding RNA point of view[J].RNA Biol,2012,9(6):703-719.

[3]Gibb EA,Vucic EA,Enfield KS,etal.Human cancer long non-coding RNA transcriptomes[J].PLoS One,2011,6(10):5915-

5917.

[4]Zhu Y,Yu M,Li Z,etal.LncRNA,a newly identified long noncoding RNA,enhances human bladder tumor growth,invasion,and survival[J].Urology,2011,77(2):510-515.

[5]Lustig O,Ariel I,Ilan J,etal.Expression of the imprinted gene H19 in the human fetus[J].Mol Reprod Dev,1994,38(3):239-

246.

[6]Cooper MJ,Fischer M,Komitowski D,etal.Developmentally imprinted genes as markers for bladder tumor progression[J].J Urol,1996,155(6):2120-2127.

[7]Byun HM,Wong HL,Birnstein EA,etal.Examination of IGF2 and H19 loss of imprinting in bladder cancer[J].Cancer Res,2007,67(22):10753-10758.

[8]Ariel I,Sughayer M,Fellig Y,etal.The imprinted H19 gene is a marker of early recurrence in human bladder carcinoma[J].Mol Pathol,2000,53(6):320-323.

[9]Matouk IJ,DeGroot N,Mezan S,etal.The H19 non-coding RNA is essential for human tumor growth[J].PLoS One,2007,2(9):e845.

[10]Ayesh S,Matouk I,Schneider T,etal.Possible physiological role of H19 RNA[J].Mol Carcinog,2002,35(2):63-74.

[11]高军,苏晖,黄伟,等.膀胱癌组织中IGF-2和H19的基因印迹状态及其临床意义[J].中国医药导刊,2010,12(4):585-587.

[12]Amit D,Hochberg A.Development of targeted therapy for bladder cancer mediated by a double promoter plasmid expressin diphtheria toxin under the control of H19 and IGF2-P4 regulatory seque-nces[J].J Transl Med,2010,8:134.

[13]Amit D,Gofrit ON,Matouk I,etal.Use of preclinical models to assess the therapeutic potential of new drug candidates for bladder cancer[J].Semin Oncol,2012,39(5):534-542.

[14]Wang XS,Zhang Z,Wang HC,etal.Rapid identification of UCA1 as a very sensitive and specific unique marker for human bladder carcinoma[J].Clin Cancer Res,2006,12(16):4851-4858.

[15]Wang F,Li X,Xie X,etal.UCA1,a non-protein-coding RNA up-regulated in bladder carcinoma and embryo,influencing cell growth and promoting invasion[J].FEBS Lett,2008,582(13):1919-1927.

[16]谢小娟，李旭，王帆，等.非编辑RNA UCA1基因的细胞定位和组织表达谱分析[J].南方医科大学学报,2010,30(1):57-60，69.

[17]王宝森,邢金春,郑嘉欣.UCA1在膀胱癌中的表达及临床意义[J].中国现代医生,2010,48(4):16-18.

[18]张争，郝瀚，张崔建，等.新基因UCA1用于膀胱诊断的临床应用价值[J].中华医学杂志,2012,92(6):384-387.

[19]Yang C,Li X,Wang Y,etal.Long non-coding RNA UCA1 regulated cell cycle distribution via CREB through PI3-K dependent pathway in bladder carcinoma cells[J].Gene,2012,496(1):8-16.

[20]Tsang WP,Wong TW,Cheung AH,etal.Induction of drug resistance and transformation in human cancer cells by the noncoding RNA CUDR[J].RNA,2007,13(6):890-898.

[21]Wang Y,Chen W,Yang C,etal.Long non-ceding RNA UCA1a(CUDR) promotes proliferation and tumorigenesis of bladder cancer[J].Int J Oncol,2012,41(1):276-284.

[22]Ji P,Diederichs S,Wang W,etal.MALAT-1,a novel noncoding RNA,and thymosin beta4 predict metastasis and survival in early-stage non-small cell lung cancer[J].Oncogene,2003,22(39):8031-8041.

[23]Tripathi V,Ellis JD,Shen Z,etal.The nuclear-retained noncoding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factor phosphorylation[J].Mol Cell,2010,39(6):925-

938.

[24]Ying L,Chen Q,Wang Y,etal.Upregulated MALAT-1 contributes to bladder cancer cell migration by inducing epithelial-to-mesenchymal transition[J].Mol Biosyst,2012,8(9):2289-2294.

[25]Han Y,Liu Y,Nie L,etal.Inducing cell proliferation inhibition,apoptosis,and motility reduction by silencing long noncoding ribonucleic acid metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1 in urothelial carcinoma of the bladder[J].Urology,2013,81(1):209.e1-7.

Progress with Long Non-coding RNA in Bladder Neoplasms Research

LIZi-qi,DINGMing-xia,WANGJian-song.

(DepartmentofUrology,theSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity,YunnanInstituteofUrology,Kunming650101,China)

Abstract:Many long non-coding RNAs(lncRNA) were found in recent years,and the abnormal lncRNA expression is closely related to the occurrence and development of tumor.lncRNA is expected to become a new cancer diagnosis marker and therapeutic target.lncRNA can be divided into the tumor-promoting and tumor-inhibiting according to the function,and it can be used for the carcinoma diagnosis,treatment and relapse monitoring.Some studies suggested that lncRNA was closely related to bladder tumor cell proliferation,invasion,metastasis and recurrence.Most of the reports on lncRNA role in bladder tumor are about the different expression level,indicating that regulating the expression level of lncRNA may provide a new basis for the diagnosis and treatment of bladder tumor.

Key words:Bladder tumor; Long non-coding RNA; H19; Urothelial cancer associated gene 1; Cancer upregulated drug resistance; Lung adenocarcinoma metastasis-associated transcriptor 1

收稿日期：2013-03-04修回日期：2014-07-17编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.04.022

中图分类号：R737.1

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)04-0632-03