microRNA在膀胱癌中的研究进展

任一　肖明朝　何卫阳

摘要：膀胱癌（bladder cancer）是泌尿外科临床上最常见的恶性肿瘤，其高复发率及高进展率使其成为实体肿瘤中总体花费最多的肿瘤之一。microRNA是一组内源性非编码小分子RNA，在调控多种生物活动进程中到起至关重要的作用。近年来研究表明，microRNA与膀胱癌的发生、发展有着密切联系，本文将对microRNA在膀胱癌中的研究进展予以综述。

关键词：microRNA；膀胱癌；基因调控

Abstract：Bladder cancer is the most common malignant tumor of clinical， the high recurrence rate and high rate of progress makes it one of overall cost most tumors in solid tumors.MicroRNAs are a group of endogenous non-coding small RNA molecules， in the process of regulation of a variety of biological activity to the vital role.In recent years， studies have shown that microRNAs has closely related with the occurrence and development of bladder cancer， this article will review the progress of microRNAs in bladder cancer.

Key words：MicroRNA；Bladder cancer；Gene regulation

目前在世界范围内，膀胱癌发病率居恶性肿瘤第11位[1]。在中国，膀胱癌也是临床上最常见的泌尿系肿瘤，不仅治疗费用高昂，且复发率高，患者往往需要终生严密随访[2]。大部分膀胱肿瘤患者早期临床症状往往不典型，故易漏诊及误诊，从而导致患者错失最佳治疗时机，致使肿瘤的进一步发展，因此膀胱癌的早期诊断至关重要[3]。目前临床上对于膀胱癌的早期辅助检查主要有：膀胱镜活检和尿脱落细胞学检查。前者属于侵入性检查，对于绝大部分患者而言具有一定的心理恐惧以及疼痛刺激，且膀胱镜自身对于膀胱顶部以及膀胱前壁存在视觉盲区，故其临床应用受到一定程度的限制；后者属于非侵入性检查，对于诊断膀胱癌的特异性高达70%～100%，但敏感性却低至20%～30%，这两种检查都存在自身限制性。因此，越来越多的国内外学者致力于从新的基因调控水平来阐释膀胱癌的发生、发展以及转归，希望从基因角度找到膀胱癌早期发现以及治疗的突破口，进而全面提升对膀胱癌的认识。近年来许多研究表明，一些microRNA参与膀胱癌发生、发展的调控，其中一部分microRNA促使膀胱癌的发生，相反另一部microRNA则抑制膀胱癌的发生。本文将针对调控膀胱癌发生发展的microRNA进行综述，microRNA有望成为膀胱癌早期诊断及治疗的新突破口。

1 microRNA概述

microRNA是一类长度约20～25个碱基组成的非编码单链RNA，广泛存在于病毒、植物和动物等各种生物中。它是由一段长度为70～90个碱基组成且具有发夹环结构的单链RNA前体（pre-miRNA）经核酸酶（Dicer酶）剪切后形成的。这些被剪切后形成的microRNA与其他蛋白质结合，形成了RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）。RISC中的microRNA通过与其靶mRNA的3'端非编码区域互补匹配，从而诱导mRNA的抑制翻译、切割降解或者其他形式的调节机制，进而对基因的表达进行调控[4]。microRNA在细胞生长、分化、增殖以及凋亡等多项生命活动中起着至关重要的调控作用，大量研究表明，多种微小RNA同时也参与了肿瘤细胞的生命活动过程，间接的发挥着原癌基因和抑癌基因的功能，故microRNA与肿瘤的发生、发展以及转归有着密切相关性[5]。到目前为止，已有超过1400个人类microRNA序列被发现，随着越来越多的microRNA被陆续发现，同时研究者们也提高了疾病尤其是肿瘤相关性疾病在基因水平的认知。

2 microRNA与肿瘤

肿瘤是指机体在各种致癌因素作用下，代谢发生严重紊乱导致细胞异常增殖形成的新生物。已有大量研究表明，microRNA在肿瘤的发生发展中起到了至关重要的作用。2002年Calin等在慢 性淋巴细胞性白血病患者中发现了miR15和miR16在基因组中位于肿瘤细胞通常缺失的13q14，进而首次证实了microRNA与肿瘤发生的密切相关性[6]。此后，在消化系统、呼吸系统、内分泌系统等多方面陆续发现了与肿瘤发生、发展及转归密切相关的microRNA。例如：He等[7]在部分乳突状甲状腺癌组织或细胞中发现，Kit蛋白剧烈下降甚至无法检出，但miR221、miR222和miR146则处于过度表达状态，其浓度是正常甲状腺组织的11～19倍。Johnson等[8]针对肺癌患者进行研究发现，let-7在大部分肺癌患者中处于低表达状态，且let-7低表达水平的肺癌患者与let-7表达水平正常的肺癌患者相比较具有更低的术后生存率，在离体培养的肺癌细胞系中，诱导let-7的表达可以明显抑制肿瘤细胞的生长，进而从侧面证实了let-7表达相关microRNA与肿瘤发生有着密切联系。随着基因组学的飞速发展，越来越多与肿瘤相关的microRNA被发现，但其致癌机制仍有待进一步挖掘。

3 microRNA与膀胱癌

近些年来，随着国家工业化以及吸烟人口数量的增加，膀胱癌发病率逐年增高，与其他恶性肿瘤一样，其发生是一个多基因参与调控的极其复杂的病理过程。随着基因芯片技术的发展，许多研究者筛选出多个在膀胱癌中差异表达的microRNA，并验证其表达情况。Song等[9]在25例膀胱尿路上皮癌患者中筛选出与正常组织相比差异表达明显的microRNA共51个，其中20个上调，其余均为下调。由此证明，microRNA在膀胱癌中存在差异表达。Chiyomaru等[10]研究发现miR-145在膀胱癌中表达明显下调，从而降低对致癌因子FSCN1的表达抑制，进而诱导了膀胱癌的发生。Ke等[11]将421例非肌层浸润性膀胱癌患者电切下的病理标本分别进行基因检测，挑选其中8种microRNA进行基因分型，并且将其与患者的复发率以及进展率进行对比分析，预测microRNA的遗传变异与膀胱癌的预后可能存在相关性。Catto等[12]针对78例膀胱癌组织样本中microRNA的表达情况分别进行检测，发现在高级别膀胱癌分组中大量的microRNA处于激活状态，相反的在低级别膀胱癌分组中大量的microRNA处于抑制状态，从侧面反映了不同病理分级的膀胱癌组织中microRNA的表达状态是截然不同的，进而microRNA有望应用于膀胱癌的病理分级诊断。此外，国内外学者研究发现，microRNA-100、microRNA-200、microRNA-205、microRNA-21等与膀胱癌有着密切联系。

3.1 microRNA-100 随着基因组学的发展，研究者们已经发现microRNA-100位于11q24.1，长度为22个核苷酸，参与着生物体内大量的信号传导路径。近些年来，有关microRNA-100的研究已成为国内外学者的关注热点，其不仅在肿瘤的发生中起着重要作用，而且还通过对靶基因的调节影响着肿瘤对化学治疗、放射治疗的敏感性。在膀胱癌、急性髓细胞性白血病、宫颈癌中，microRNA-100呈低表达状态，而在急性淋巴细胞性白血病、髓母细胞瘤以及神经胶质瘤中，microRNA-100呈高表达状态，说明在不同肿瘤细胞中microRNA-100发挥着不同的作用机理。Xu等[13]离体培养膀胱肿瘤细胞发现microRNA-100处于稳定低表达状态，进一步抑制microRNA-100的表达可促使膀胱肿瘤细胞的增值，相反激活其表达可以抑制肿瘤的增值。将携带有lenti-microRNA-100的病毒感染小鼠且与对照组小鼠相比较，发现膀胱肿瘤体积明显减小（P<0.05），说明microRNA-100高表达可抑制膀胱肿瘤的生长。进一步，基因组学研究发现，microRNA-100是通过下调其靶基因p70S6K以及mTOR，从而降低癌细胞增殖扩增和远处转移能力，同时亦可增加癌细胞对化疗药物的敏感性。所以，microRNA-100有望成为膀胱癌早期诊断、预后评估以及基因靶向治疗的新工具。

3.2 microRNA-200 1993年研究者通过对秀丽新小杆线虫的研究中首次发现了microRNA-200，其家族由5个成员组成，它们分别为：microRNA-200a、microRNA-200b、microRNA-200c、microRNA-141以及microRNA-429。根据不同的功能可以将microRNA-200家族分为两个亚家族：microRNA-200a、microRNA-141和microRNA-200b、microRNA-200c、microRNA-429。microRNA-200家组在膀胱癌、胰腺癌、胃癌中表达下调，而在子宫内膜癌、肝癌以及卵巢癌中表达上调。Lu等[14]离体培养细胞研究发现Sox2在正常细胞中表达受到microRNA-200c的抑制，进而使磷脂酰肌醇3蛋白激酶-蛋白激酶B（PI3K-AKT）信号通路受阻，从而抑制肿瘤细胞增殖。近年来有学者认为，上皮细胞间充质转分化（epithelial mesenchymal transition，EMT）不仅存在于伤口愈合和胚胎发育过程中，而且发生于肿瘤去分化进程中，由于EMT可以促进细胞运动，所以它亦是肿瘤细胞浸润以及转移的启动关键所在。因此肿瘤发生的实质为细胞持续性发生上皮间质化的过程，而这一过程则是由microRNA-200s的特异性表达所引发。Xiong等[15]通过结扎小鼠单侧输尿管建模与空白对照组试验证实了microRNA-200s是通过Smad路径激活靶基因ZEB1和ZEB2，从而调控转化生长因子β1（TGF-β1）诱导的EMT进程，且与对照组比较分析发现microRNA-200s明显下调，以致E-钙粘连蛋白表达下降，在microRNA-200家族中，每一个成员都有具有抑制细胞迁移以及EMT的能力。

3.3 microRNA-205 microRNA-205是一种主要分布于鳞状上皮细胞组织中的RNA，目前国内外针对其研究主要集中在肿瘤相关领域。microRNA-205在前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌中呈低表达状态，而在卵巢癌、食管癌以及肺癌中呈高表达状态[16]。Song等[17]于2009年首次研究证实了负责转录低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）的信使RNA（mRNA）上有3'UTR区域是microRNA-205的作用靶点，通过该靶点可以抑制LRP1的转录，从而抑制肿瘤细胞的转移。Wszolek等[18]研究发现在不同临床分期的膀胱癌组织中microRNA-205的表达处于不同水平，在非肌层浸润性膀胱中microRNA-205处于高表达状态，而在肌层浸润性膀胱中microRNA-205则处于低表达状态。由此可说明microRNA-205在肿瘤进展变化过程中，其表达水平以及调节机制亦在发生变化。

3.4 microRNA-21 对于microRNA-21的大量研究主要集中于肝癌、肺腺癌以及乳腺癌等肿瘤方向，近些年来研究者开始越来越关注microRNA-21在膀胱癌中的作用机理。Dyrsk?jt等[19]将106个膀胱癌组织与11个正常组织进行离体基因检测分析，发现了膀胱癌组织中microRNA-21明显上调。T24细胞是一类存在于膀胱癌组织中的特异型细胞，越来越多的证据表明microRNA-21可以通过调节T24细胞来增强膀胱癌对化疗药物的敏感性。Neely LA等[20]将离题的正常膀胱组织与膀胱癌组织进行基因检测，对比发现在膀胱癌组织中microRNA-21表达明显上调，相反microRNA-205表达下调，与此同时也发现了在浸润性膀胱癌细胞中microRNA-21与microRNA-205表达量的比值是非浸润性膀胱癌细胞两者比值的10倍以上，从而可以根据microRNA-21与microRNA-205的比值来鉴别肿瘤是否具有侵袭性。最近一些研究表明，膀胱移形细胞的侵袭性与microRNA-21的表达水平亦有着密切关系[21]。

近年来，基因组学研究突飞猛进，大量的microRNA逐渐被发现，肿瘤组织与正常组织相比具有不同microRNA表达谱，且不同的肿瘤类型以及不同病理分期肿瘤的microRNA的表达也各具特点。近些年来，随着研究的逐渐深入，microRNA有望成为膀胱癌早期诊断、恶性程度分级以及评估预后的重要指标，也将为临床治疗膀胱癌打开新的思路和方案。

参考文献：

[1] Jemal A，Bray F，Center MM，et al.Global cancer statistics[J].CA Cancer J Clin，2011，61（2）：69-90.

[2]Svatek RS，Hollenbeck BK，Holma S，et al.The economics of bladder cancer：costs and considerations of caring for this disease[J].Eur Urol，2014，66（2）：253-262.

[3]王浩等.BLCA-4在膀胱肿瘤研究中的进展.[J]临床泌尿外科杂志.2014，29（1）：83-87.

[4]Yang H，Dinney CP，Ye Y，et al.Evaluation of genetic variants in microRNA-related genes and risk of bladder cancer [J].Cancer Res，2008，68（7）：2530-2537.

[5]Luo SS，Ishibashi O，Ishikawa G，et al.Human villous trophoblasts express and serete placenta-specific microRNAs into maternal circulation via exosomes[J].Biol Reprod，2009，81（4）：717-729.

[6]Calin GA，Dumitru CD，Shimizu M，et al.Frequent deletions and down-regulation of micro-RNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2002，99（24）：15524-15529.

[7]He H，Jazdzewski K，Li W，et al.The role of microRNA genes in papillary thyroid carcinoma[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2005，102（52）：19075-19080.

[8]Johnson SM，Grosshans H，Shingara J，et al.RAS is regulated by the let-7 microRNA family[J].Cell，2005，120（5）：635-647.

[9]Song T，Xia W，Shao N，et al.Differential miRNA expression profiles in bladder urothelial carcinomas[J].Asian Pac J Cancer Prev，2010，11（4）：905-911.

[10]Chiyomaru T，Enokida H，Tatarano S，et al.miR-145 and miR-133a function as tumour suppressors and directly regulate FSCN1 expression in bladder cancer[J].Br J Cancer，2010，102（5）：883-891.

[11]Ke H L，Chen M，Ye Y，et al.Genetic variations in micro-RNA biogenesis genes and clinical outcomes in non-muscle-invasive bladder cancer[J].Carcinogenesis，2013，34（5）： 1006-1011.

[12]Catto JW，Miah S，Owen HC，et al.Distinct microRNA alterations characterize high- and low-grade bladder cancer[J].Cancer Res.2009；69（21）：8472-8481.

[13]Xu C，Zeng Q，Xu W，et al.miRNA-100 inhibits human bladder urothelial carcinogenesis by directly targeting mTOR[J].Mol Cancer Ther，2013，12（2）：207-219.

[14]Lu YX，Yuan L，Xue XL，et al.Regulation of colorectal carcinoma stemness，growth，and metastasis by an miR-200c-Sox2-negative feedback loop mechanism[J].Clin Cancer Res，2014，20（10）：2631-2642.

[15]Xiong M，Jiang L，Zhou Y，et al.The miR-200 family regulates TGF-β1-induced renal tubular epithelial to mesenchymal transition through Smad pathway by targeting ZEB1 and ZEB2 expression[J].Am J Physiol Renal Physiol，2012，302（3）：F369-F379.

[16]Yang CS，Rana TM.Learning the molecular mechanisms of the reprogramming factors：let's start from microRNAs[J].Mol Biosyst，2013，9（1）：10-17.

[17]Song H，Bu G.MicroRNA-205 inhibits tumor cell migration through down-regulating the expression of the LDL receptor-related protein 1[J].Biochem Biophys Res Commun，2009，388（2）：400-405.

[18]Wszolek MF，Rieger-Christ KM，Kenney PA，et al.A MicroRNA expression profile defining the invasive bladder tumor phenotype[J].Urol Oncol，2011，29（6）：794-801.

[19]Dyrskj？t L，Ostenfeld MS，Bramsen JB，et al.Genomic profiling of microRNAs in bladder cancer：miR-129 is associated with poor outcome and promotes cell death in vitro [J].Cancer Res，2009，69（11）：4851-4860.

[20]Neely LA，Rieger-Christ KM，Neto BS，et al.A microRNA expression ratio defining the invasive phenotype in bladder tumors[J].Urol Oncol，2010，28（1）：39-48.

[21]Wszolek MF，Rieger-Christ KM，Kenney PA，et al.A MicroRNA expression profile defining the invasive bladder tumor phenotype[J].Urol Oncol，2011，29（6）：794-801.

编辑/成森