非编码RNA在膀胱癌中的研究进展

李荣迪 综述 李学东 审校

膀胱癌是一种泌尿生殖系统肿瘤，发病率和死亡率较高。膀胱癌分为两类：非肌浸润性膀胱癌(TA和T1期)和肌肉浸润性膀胱癌(T2-4期)[1]。尽管根治性手术和放射治疗等是有效的，但仍有四分之一的肌肉浸润性膀胱癌患者预后不佳[2]。现有的诊断方法，如膀胱镜检查和尿液细胞学检查，易使患者产生不适感而且敏感度较差[3]。因此，我们迫切需要发现更敏感的生物标志物并开发新的无创方法。现代研究和技术表明，非编码RNA在许多生化过程中起着非常重要的作用。除了转移RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)外，还有以下几类常见的非编码RNA：长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)、 RNA(microRNA，miRNA)和循环RNA(circular RNA，circRNA)。越来越多的证据表明，它们与多种肿瘤特征高度相关，包括肿瘤的发生发展、转移、血管生成和增殖侵袭[4]。近年来，对膀胱癌患者中非编码RNA的科学研究取得了巨大的进展。在这篇综述中，我们主要描述了miRNA、lncRNA和circRNA在膀胱癌进展中的调控机制以及生物标志物的筛选。

1 膀胱癌中miRNA的研究进展

1.1 膀胱癌中下调的miRNA

在肿瘤中，下调的miRNA被认为是抑癌基因。有多个研究报道了mir-145在膀胱癌组织中的表达下调[5]，这些文献表明，mir-145可能是膀胱癌的关键miRNA。此外，至少有4篇文献报道在膀胱癌患者的组织或尿液中，mir-125b、mir-100、mir-143、mir-99a和mir-133a的表达下调[6]。而且在对膀胱癌中下调的miRNA研究中发现几乎所有被研究的miRNAs都能够抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和血管生成，并诱导细胞周期阻滞。这些潜在的膀胱癌抑制因子包括mir-100、mir-99a、mir-124、mir-125b、mir-1826、mir-195、mir-202、mir-23b、mir-26a、mir-30a-5p、mir-31、mir-430、mir-451、mir-5195-3p、mir-582-5p、mir-590-3p和mir-613[7-11]。还有一些低表达的miRNAs已被证明有助于提高膀胱癌细胞对化疗药物的敏感性。例如，mir-19a与三氧化二砷(ATO)协同作用，能够抑制膀胱癌细胞的增殖并诱导其凋亡[12]；mir-143能提高T24细胞对吉西他滨的化学敏感性[13]；mir-34a可以增加膀胱癌细胞对表柔比星(EPI)的敏感性[14]。然而，在膀胱癌中，还有许多下调miRNAs尚未得到充分的研究，其功能和靶基因有待进一步阐明。

1.2 膀胱癌中上调的miRNA

在膀胱癌中表达上调的miRNA可能在肿瘤的进展中起促进作用。mir-205、mir-96、mir-141、mir-146a-5p、mir-200b、mir-21、mir-106b和mir-182经常被报道在膀胱癌患者的组织和/或尿液中表达上调[15-17]。值得注意的是，来自不同临床样本的相同miRNA具有不同的表达模式。例如，mir-92a在膀胱癌患者的血浆中表达下调，但在肿瘤组织中表达显著上调[18]；mir-30b在膀胱癌患者的尿上清液中表达下调，但在膀胱癌组织中却表达上调[19]。这些miRNAs是否比其他miRNAs更容易释放到细胞外或更集中在尿液中，这是否是导致组织样本和体液之间具有不同的表达模式的原因，需要进一步的实验证实。

几种上调的miRNAs，如mir-130b-3p、mir-556-3p和mir-940，作为致癌因子能促进肿瘤的增殖、迁移和侵袭[20-21]。此外，mir-182-5p和mir-940在膀胱癌细胞中表现出抗凋亡作用，mir-221通过靶向TRAIL和抑制Caspase-3发挥抗凋亡作用[22]。还有一些miRNAs通过增加患者的耐药性从而在膀胱肿瘤的进展中起促进作用。例如，mir-98通过靶向LASS2增加了膀胱癌细胞对顺铂/阿霉素的耐药性[23]；mir-138和mir-1290可通过靶向MUC4来提高膀胱癌细胞系中的吉西他滨耐药性[24]。

1.3 miRNA作为膀胱癌的临床诊断和预后标志物

越来越多的证据表明，单个miRNA或miRNA组合具有作为膀胱癌诊断和预后标志的潜力。例如，尿细胞外囊泡(EVs)中的4个miRNAs诊断组合(mir-26a、mir-93、mir-191和mir-940)在区分膀胱癌患者和对照组方面表现出88%的敏感性和78%的特异性[25]；尿液中检测6个miRNAs的诊断方法(mir-187、mir-18a、mir-25、mir-142-3p、mir-140-5p和mir-204)显示出84.4%的敏感性和86.5%的特异性[26]；取自膀胱癌患者尿上清液中的7个miRNAs的诊断组合(miR-7-5p、miR-22-3p、miR-29a-3p、miR-126-5p、miR-200a-3p、miR-375和miR-423-5p)显示出85.00%敏感性和86.67%特异性[27]。此外，mir-21/mir-205比值可区分肌肉浸润性和非肌浸润性膀胱癌，敏感性和特异性分别为100%和78%[28]；mir-143和mir-497的表达水平与膀胱癌肿瘤-淋巴结转移(TNM)分期、病理分类和转移有关[29]。除了用作诊断标记外，miRNA还被用于膀胱癌的预后。Martinez-Fernandez等[30]发现膀胱癌患者mir-200家族的下调与不良的临床结果有关。

2 膀胱癌中lncRNA的研究进展

2.1 膀胱癌中的致癌lncRNA

许多致癌的lncRNA已被证明具有抗凋亡作用。研究表明HIF1A-AS2在膀胱癌组织和细胞中表达上调，该lncRNA的敲除能够抑制细胞增殖和迁移从而导致细胞凋亡[31]。此外，在健康的人尿上皮细胞中高表达的HIF1A-AS2可促进细胞增殖和迁移，同时抑制细胞凋亡[32]。在膀胱癌中，MALAT1表达上调，并且无论是体内还是体外的研究都表明，MALAT1的表达与上皮钙粘素(E-cadherin)之间存在负相关关系。MALAT1沉默阻止了转化生长因子(TGF-β)诱导的上皮-间充质转化(EMT)。此外，MALAT1基因敲除对肿瘤转移抑制的影响已在动物模型中得到证实[33]。两者都表明，MALAT1通过增强EMT发挥其在癌症进展和转移中的作用。在不影响细胞周期分布和凋亡的情况下，TUG1敲除降低了癌细胞的增殖和迁移能力[34]。早期的一项研究表明，TUG1能够影响EMT的诱导剂ZEB2的抑制剂miR-145的下调来上调ZEB2的表达从而增强EMT，导致膀胱癌的侵袭[35]。最近有报道称，TUG1沉默通过抑制Wnt/β-catenin通路抑制膀胱癌细胞的增殖并导致细胞凋亡[36]。LINC00346沉默可抑制膀胱癌细胞增殖和迁移，并可触发细胞周期阻滞和细胞凋亡，此外将这些膀胱癌细胞植入鼠体内会降低小鼠的肿瘤生长速度[37]。另一项研究表明，膀胱癌患者中表达水平升高的H19与EZH2增强子的关联引起Wnt/β-catenin通路的刺激，导致E-cadherin的下调，从而促进膀胱癌细胞转移[38]。此外，AB074278在膀胱癌患者中表达上调，并可能通过与肿瘤抑制因子和细胞增殖的负调节因子EMP1的相互作用，发挥抗凋亡和促增殖作用[39]。

2.2 膀胱癌中的抑癌lncRNA

GAS5被认为是膀胱癌中的一种抑癌lncRNA，因为该lncRNA的敲除增加了膀胱癌细胞的增殖，而其高表达则抑制了细胞的增殖[40]。此外，GAS5的沉默上调了膀胱癌细胞CDK6的mRNA和蛋白水平，导致S期显著增加[41]。最近的一项研究表明，强制过表达的GAS5可降低阿霉素的化疗耐药性，增加阿霉素诱导的细胞凋亡，并抑制抗凋亡蛋白的表达[42]。与邻近未受影响的组织相比，LINC00312在膀胱癌中的表达也有所下降。高表达的LINC00312通过靶向miR-197-3p来抑制细胞迁移和侵袭[43]。最后，LOC572558是另一种抑癌lncRNA，其在膀胱癌及其衍生细胞系中的表达明显降低，高表达的LOC572558通过触发细胞周期S期的阻滞，从而抑制细胞增殖来诱导膀胱癌细胞株细胞凋亡，因此，LOC572558被认为是一种肿瘤抑制因子[44]。

2.3 lncRNA在膀胱癌早期诊断和预后评估中的作用

Duan等[39]认为3种差异表达的lncRNAs(MEG3、SNHG16和MALAT1)小组可能有助于诊断膀胱癌。几种lncRNAs(NEAT1、PANDAR、PVT1、SUMO1P3、CCAT2和HIF1A-AS2)在膀胱癌中的表达与膀胱癌的组织学分级和TNM分期显著相关[32]。此外，lncRNA-n336928的低表达与膀胱肿瘤分期低、组织学分级低和患者生存率低相关[45]。与邻近未受影响的组织相比，GHET1在膀胱癌中的表达升高，其上调与肿瘤大小、晚期肿瘤和淋巴结状况以及生存期不良有关[46]。另一方面，BANCR和MIR31HG的低表达与高TNM分期相关[47]。此外，MEG3表达下调与较低的无复发生存率有关[39]。膀胱癌中GAS5的下调与较高的病理分级和较低的无病生存率有关[42]。

3 膀胱癌中circRNA的研究进展

3.1 膀胱癌中的致癌circRNA

已有研究表明，一些circRNA在膀胱癌中表达失调并且能够促进膀胱癌的进展。例如，通过筛选circRNA表达谱，Zhong等[48]发现膀胱癌组织样本中的circMYLK水平明显高于正常膀胱组织样本，并且circMYLK水平与膀胱癌分期有关。在体外膀胱癌样本和膀胱癌细胞系的组织样本中发现circTCF25高表达，circTCF25高表达导致CDK6表达增加，CDK6参与细胞周期调节，并且在膀胱癌、骨肉瘤、胰腺癌和胃癌中发现了CDK6的过度表达，这些发现表明，circTCF25可能通过调节CDK6表达来促进膀胱癌的发展[49]；circUVRAG在膀胱癌细胞中的表达显著增加，并且circUVRAG沉默抑制膀胱癌细胞的增殖和迁移，体内研究表明，circUVRAG的下调导致肿瘤异种移植体积和重量显著减少，此外，circUVRAG沉默促进了miR-223的表达，从而抑制了FGFR2基因的表达，表明circUVRAG通过作为miR-223海绵在膀胱癌中调节FGFR2的表达水平[50]；Wu等[51]发现circCEP128在膀胱癌患者的肿瘤标本中明显高表达，进一步的研究表明敲除circCEP128可抑制膀胱癌细胞增殖，促进细胞凋亡；与正常膀胱组织相比，circINTS4在膀胱癌组织样本中表达上调，功能研究表明，circINTS4通过调节miR-146b和ARMA3通路促进膀胱癌细胞增殖和诱导细胞凋亡[52]。

3.2 膀胱癌中的抑癌circRNA

除了作为致癌因子外，还有研究表明一些circRNA在癌症的进展中有抑制和保护作用。Li等[53]检测94例膀胱癌患者肿瘤标本和正常对照组织发现，肿瘤标本的Cdr1as表达显著下调，体外研究表明，Cdr1as的高表达降低了膀胱癌细胞系中的细胞增殖率，阻断了细胞周期，体内研究结果显示，Cdr1as高表达的膀胱癌的肿瘤体积和重量显著减少。circHIPK3在膀胱癌中表现为抑癌基因，Li等[54]表明circHIPK3在膀胱癌组织标本中的表达低于正常膀胱组织，在体外，circHIPK3的高表达显著抑制膀胱癌细胞的迁移，抑制膀胱癌的体内增殖。相似的，膀胱癌组织样本中BCRC-3水平明显低于正常膀胱组织，体外研究发现在膀胱癌细胞中，BCRC-3高表达能够抑制细胞增殖，诱导细胞周期阻滞[55]。

3.3 circRNA作为膀胱癌诊断和预后生物标志物的潜在作用

研究表明，一些circRNA的高表达会促进膀胱癌进展并与患者生存时间降低有关，它们可能作为癌症诊断和靶向治疗的生物标志物。例如，circVANGL1高表达的膀胱癌患者与低表达的膀胱癌患者相比总生存率较低[56]，表明circVANGL1可能是膀胱癌患者的诊断和预后生物标志物；最近的一项研究表明，has_circ0000144的表达在膀胱癌组织样本中显著上调，has_circ0000144高水平患者的总体生存期(OS)比has_circ0000144低水平的患者更低[57]；来自BPTF基因外显子的circBPTF在膀胱癌细胞中过度表达，circBPTF高水平与患者生存率低有关，而且circBPTF表达水平与TNM分期和肿瘤复发有关[58]；膀胱癌组织样本中circPRMT5的水平显著上调，而在膀胱癌总体生存期较短的患者中，circPRMT5的上调更常发生，且较高的circPRMT5水平与淋巴转移和晚期肿瘤分期显著相关[59]。

同时，还有一些circRNA高表达对膀胱癌进展起抑制作用，与生存时间长有关。例如，Li等[60]发现膀胱癌组织标本中的circMTO1水平明显低于正常膀胱组织标本，并且circMTO1表达水平较低的患者总生存期降低；在一项对72名膀胱癌患者进行的研究中，与非肿瘤样本相比，circITCH在膀胱癌组织样本中显著下调，分析结果表明circITCH表达水平与组织学肿瘤分级呈正相关，且circITCH表达较低的患者总体生存期降低[61]；Liu等[62]采用qRT-PCR实验表明，与非肿瘤样本相比，膀胱癌组织样本中circUBXN7水平降低，并且发现circUBXN7较低水平的患者生存期降低；在125例膀胱癌患者中，与正常膀胱组织样本中的表达水平相比，circLPAR1在膀胱癌组织样本中显著下调，单因素和多因素Cox回归分析表明，较低的circLPAR1水平与较低的疾病特异性生存(DSS)相关[63]。

4 小结与展望

本文综述了目前所知的非编码RNA在人类膀胱癌中调节细胞增殖、侵袭和转移的作用，并强调了它们在膀胱癌化疗的诊断、预后和反应中的潜在临床意义。非编码RNA具有广泛的生物学功能，包括miRNA海绵、调节转录和RNA结合蛋白的活性等。目前，几种非编码RNA参与了膀胱癌的发病机制，其中一些可能作为有前途的生物标志物。进一步深入了解与膀胱癌进展相关的分子机制可以促进治疗膀胱癌的临床应用的突破。然而目前，大多数的非编码RNA在膀胱癌细胞中的表达水平尚未在实验室中得到证实，在非编码RNA的研究中，我们不仅需要尽量减少系统的方法学错误，而且需要重视患者之间的异质性。实现膀胱癌的精准诊断和治疗，还需要广大科研人员和临床医生的共同努力。