长链非编码RNA在膀胱尿路上皮癌中的研究进展
2017-10-13张超综述姚欣审校
张超 综述 姚欣 审校
长链非编码RNA在膀胱尿路上皮癌中的研究进展
张超 综述 姚欣 审校
长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一组长度＞200 bp，缺少特异性开放阅读框，几乎不具备蛋白编码功能的内源性RNA分子。lncRNA可在转录、转录后及表观遗传学水平等方面调控基因表达，从而影响多种生物学进程。膀胱尿路上皮癌中多种lncRNA发挥癌基因或抑癌基因的作用，并与膀胱癌的诊断、治疗、预后及肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭密切相关。本文就膀胱癌中lncRNA的研究进展进行综述，并探讨lncRNA与膀胱癌的发生、发展之间的关系，为寻找膀胱癌分子标志物、药物靶点提供新的方向。
膀胱尿路上皮癌 长链非编码RNA 复发 转移
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
根据国家癌症中心最新数据，2015年中国膀胱癌新发病例和死亡病例分别为8.05万例和3.29万例，并呈上升趋势［1］。而全球膀胱癌1年约有42.98万例新发病例和16.51万例死亡病例，其发病率和肿瘤特异性死亡率居泌尿生殖系统肿瘤第2位［2］。膀胱癌最主要的病理类型为尿路上皮癌，依照肿瘤发生机制可分为非浸润性（Ta）和浸润性（T1～4）膀胱尿路上皮癌；依照临床治疗手段及预后可分为非肌层浸润性/浅表性（Ta、T1）和肌层浸润性/侵袭性（T2～4）膀胱尿路上皮癌［3］。膀胱癌具有复发率高、转移迅速、治疗复杂、预后差等特点，是泌尿系统肿瘤中的研究热点和难点。因此阐明膀胱癌的肿瘤发生和转移的相关分子机制、找出早期控制其发生和转移的途径、寻求更加精准的治疗方法，是防治膀胱癌的关键所在。膀胱癌的发生发展本质上是一个受内外环境多种因素影响、多基因突变、多阶段演进的复杂过程。当前观点认为［4］，长链非编码RNA（long non coding RNA，lncRNA）在肿瘤发生发展过程中发挥重要的作用。本文就与膀胱癌的分子标志物、发生发展机制、治疗及预后密切相关的lncRNA进行综述。
1 lncRNA
人类基因组中蛋白质编码基因（protein coding gene，PCG）数量虽超过20 000个，但在基因组中所占的比例不到3%，超过80%的序列在基因表达调控中被转录为数量巨大的非编码RNA而发挥重要的作用［4］。非编码RNA调控过程不涉及DNA序列变化，但基因表达却发生了可遗传的改变，这种改变可以在减数分裂和有丝分裂中稳定传递，其中长度＞200 bp的非编码RNA被命名为lncRNA，其类型包括同义、反义、双向、内含子、基因间5种，均不参与或很少参与蛋白质编码过程，而是以RNA的形式参与X染色体沉默、染色质修饰、基因组印记、转录抑制与激活、转录后调节及核内运输等重要过程［5］，这提示lncRNA可能与膀胱肿瘤的发生、发展密切相关。
作者单位：天津医科大学肿瘤医院泌尿肿瘤科，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市肿瘤防治重点实验室，天津市恶性肿瘤临床医学研究中心（天津市300060）
2 lncRNA与膀胱癌
2.1 MALAT1与膀胱癌
肺腺癌转移相关转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）定位于人类11q13.1染色体，在针对膀胱癌诊断、预后的分子标志物的研究中发现，240例膀胱癌患者的血清标本中MALAT1表达量特异性升高，其诊断符合率高于细胞学［6］。肌层浸润性膀胱癌易发生转移，其分子机制不明。研究表明，在膀胱癌细胞RT4和T24中，转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）刺激后MALAT1和Zeste抑制因子12（SUZ12）表达升高，细胞发生上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）并表现出侵袭转移能力增强，该研究推测膀胱癌中MALAT1可能通过调控下游侵袭、转移或者细胞骨架重构相关基因表达，从而发挥生物学作用［7］。另有报道miRNA-125b通过靶向沉默MALAT1抑制膀胱癌增殖、迁移并诱导凋亡，提示miRNA干预MALAT1表达，可能成为治疗膀胱癌的方法之一［8］。
2.2 H19与膀胱癌
H19基因定位于人11p15.5染色体，通过对1 049例膀胱癌样本和1 399例对照样本的基因多态性检测发现，H19 rs217727 AA基因型显著增加年轻、男性、吸烟、高分期和高分级患者的膀胱癌发生风险［9］。膀胱癌体外、内研究中发现，H19通过结合Zeste增强子同源物2（EZH2）的增强子，激活Wnt/β-链蛋白（Wnt/β-catenin）信号通路，抑制上皮细胞钙黏蛋白（epithelial cadherin，E-cadherin），导致膀胱癌转移、侵袭能力增强［10］。而H19过表达的膀胱癌细胞增殖能力增强，这与H19促进miRNA-675表达、抑制P53活性密切相关［11］。非肌层浸润性膀胱癌患者行经尿道膀胱肿物电切术后接受卡介苗灌注是最有效的膀胱灌注方法之一。临床试验证实，卡介苗治疗失败患者接受携带受H19启动子调控的白喉毒素A链基因片段（diphtheria toxin A fragment，DTA）的双链DNA质粒BC-819膀胱灌注，不良反应小，18例患者中4例完全缓解、8例部分缓解，提示H19基因可能成为非肌层浸润性膀胱癌的分子治疗靶点［12］。针对H19与胰岛素样生长因子2（insulin like growth factor 2，IGF2）基因的连锁特点，研究者设计出具有H19和IGF2-P4双启动子的DTA表达质粒，与单启动子DTA表达质粒相比，裸鼠皮下膀胱癌成瘤模型和膀胱原位肿瘤模型均提示双启动子DTA表达质粒抑制肿瘤生长作用更强；而膀胱原位肿瘤模型中膀胱灌注降低肿瘤增殖和侵袭的能力更为明显［13］。
2.3 UCA1与膀胱癌
尿路上皮癌胚抗原1（urothelial carcinoma anti⁃gen 1，UCA1）定位于人19p13.12染色体，研究者通过分析162例膀胱癌患者尿液样本和临床信息，结果显示尿UCA1是诊断膀胱癌的高敏感性、特异性生物标志物，其敏感性高于膀胱镜和尿脱落细胞学［14］。PI3K/AKT/mTOR是肿瘤发生发展过程中最重要的信号通路之一，研究证实UCA1与该经典信号通路联系紧密，共同参与膀胱癌的多种生物学进程；膀胱癌细胞株中沉默UCA1后，p300蛋白、共激活剂cAMP反应元件结合蛋白（cAMP response element-binding pro⁃tein，CREB）表达下降，AKT磷酸化降低，细胞周期阻滞，提示UCA1可能通过PI3K/AKT信号通路调控p300及CREB，进而促进膀胱癌的发生发展［15］。膀胱癌中UCA1启动子存在与缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）结合的缺氧反应元件（hypoxia response elements，HRES），缺氧环境下敲低HIF-1α后，膀胱癌细胞的增殖、迁移、侵袭能力受抑，提示缺氧微环境下阻断UCA1可能是膀胱癌治疗的新途径［16］。基于顺铂的全身化疗是治疗肌层浸润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启动子，进而靶向细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1B（cyclin dependent kinase inhibitor 1B，CDKN1B），抑制膀胱癌化疗敏感性，提示阻断UCA1-CREB-miRNA-196a-5p通路可能是顺铂抵抗膀胱癌患者的治疗途径之一［17］。规律成簇间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）/CRISPR 相 关 蛋 白 9（CRISPR associated protein 9，Cas9）系统，可以有效敲除膀胱癌中UCA1表达，降低膀胱癌恶性表型，提示通过CRISPR/Cas9敲除膀胱癌中UCA1，达到治疗目的［18］。
2.4 TUG1与膀胱癌
牛磺酸上调基因1（taurine up-regulated gene 1，TUG1），定位于人22q12.2染色体，膀胱癌中TUG1高表达提示患者更易发生转移、预后更差［19］。基于膀胱癌放疗抵抗组织中高迁移率族蛋白B1（high mobil⁃ity group box 1 protein，HMGB1）表达增高的特点，在膀胱癌对放疗抵抗的基础研究中，首先发现膀胱癌组织中TUG1与HMGB1表达水平呈正相关；其次发现沉默TUG1后膀胱癌细胞株对放疗敏感性增强而HMGB1表达受抑，但HMGB1过表达则抵消沉默TUG1所导致的放疗增敏；最后通过体内研究进一步证实TUG1能诱导膀胱癌放疗增敏；根据上述发现，敲除TUG1联合放疗可能是膀胱癌患者放疗抵抗的有效治疗方式［20］。
2.5 HOTAIR与膀胱癌
HOX转录反义RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR），定位于人12q13.1染色体，研究一方面发现肌层浸润性膀胱癌患者的尿液中HOTAIR大量富集，另一方面发现沉默HOTAIR后，膀胱癌细胞的迁移力和侵袭力下降，同时EMT调节因子表达改变［21］。该研究认为，尿液来源的HOTAIR具有作为膀胱癌生物标志物的潜力。随着观察的深入，有报道pTa～pT4分期膀胱癌中，HOTAIR高表达水平与膀胱癌患者的低肿瘤特异性生存率、高分级、高分期密切相关［22］。另有文献针对非肌层浸润性膀胱癌（Ta/T1）临床易复发的特点，通过检测110例非肌层浸润性膀胱癌患者组织的HOTAIR表达量发现，HOTAIR表达水平不仅与肿瘤复发率呈正相关，而且还是肿瘤复发率的独立预测因子［23］。
2.6 ncRAN与膀胱癌
侵袭性神经母细胞瘤表达非编码RNA（noncoding RNA expressed in aggressive neuroblastoma，ncRNA）定位于人17q25.1染色体，通过检测6例Ta、13例T1、21例T2～T4膀胱癌和癌旁组织以及细胞株中ncRAN的表达量，结果发现ncRAN在癌组织、侵袭性（T2～T4）膀胱癌和侵袭性膀胱癌细胞株（5637、T24、J82）中的表达水平，分别高于对应的癌旁、浅表性（Ta～T1）膀胱癌和浅表性膀胱癌细胞株（RT4）；此外ncRNA功能学研究结果显示，ncRNA在RT4细胞中促进肿瘤增殖、迁移和侵袭，而在5637细胞中降低顺铂、阿霉素化疗敏感度［24］。
2.7 MEG3与膀胱癌
抑癌因子母系表达3（maternally expressed 3，MEG3）定位于人14q32.3染色体，膀胱癌的相关研究发现，240例膀胱癌患者血清中MEG3表达量特异性降低并提示肿瘤易复发，其诊断符合率高于细胞学，证实膀胱癌中MEG3起抑制作用；其次，膀胱癌组织中MEG3表达降低、自噬活性增加，沉默MEG3后膀胱癌细胞凋亡受抑、增殖增强［25］。该研究抑制自噬可缓解沉默MEG3所引起的细胞凋亡受抑、增殖增强，结果表明下调MEG3可以激活自噬、诱导膀胱癌细胞增殖。
3 结语
从表观遗传学角度探究膀胱尿路上皮癌的发生发展、转移复发机制，是泌尿系统肿瘤中的研究热点和难点之一。膀胱癌中lncRNA的作用机制随着基因调控研究的逐步深入和生物学技术的推陈出新而逐渐清晰。但仍需在如何运用特征性lncRNA对膀胱癌患者早期无创筛查，膀胱癌的病理分型、分期、分级，增强放化疗敏感性，设计新靶点药物，预测膀胱癌患者复发及生存率方面进行更具深度和纬度的研究。为膀胱癌的诊断、治疗、预后提供研究方向和理论依据，从而完成临床转化和跨越。
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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
张超 专业方向为泌尿系肿瘤的外科及综合治疗。
E-mail：enzo_zc@163.com
