泌尿系腫瘤中microRNA 的相關研究進展

黃應龍 王海峰 王劍松

昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所（昆明650101）

惡性腫瘤是威脅人類生存最大的疾病，屬于典型的一類多基因疾病，其發(fā)生及發(fā)展是調控細胞增殖、分化及凋亡的基因發(fā)生突變進而調控失衡后的結果。當前，腫瘤方面的研究已全面進入了基因階段，而針對microRNA（miRNA）方面的重點攻關研究也越來越多。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA對腫瘤的發(fā)生和發(fā)展存在著多重作用，一方面，miRNA 可以下調腫瘤相關蛋白的表達從而抑制腫瘤的增殖［1］；另一方面，miRNA 也能抑制抑癌蛋白的表達從而對腫瘤的增殖、血管生成、侵襲和遷移等起到促進作用［2-3］，此即部分學者所提出的原癌miRNA 和抑癌miRNA 的概念。目前可以肯定miRNA 與腫瘤形成及演進有著非常密切的關系，對于miRNA 在腫瘤細胞中的作用的探討，將會為泌尿系腫瘤的診斷及治療開創(chuàng)一條極具價值的思路。下面就miRNA 在常見泌尿系腫瘤中作用的表達研究進展作一綜述。

1 miRNA 簡介

miRNA 稱為微小RNA，是一類非蛋白質編碼的由20多個核苷酸單鏈構成的小分子RNA，與靶基因的3'端非翻譯區(qū)（3'-untranslated region 3'-UTR）以完全或不完全互補的形式結合，并在轉錄后水平調節(jié)靶基因的表達。

2 miRNA 的生物起源和成熟方式

首先形成初級miRNAs（primary microRNAs，pri-miRNA），其為核內轉錄成的雙鏈莖環(huán)狀結構，約為300 ～1 000核苷酸長度，再經(jīng)過RNA 聚合酶Ⅱ加工成70～90 個核苷酸的發(fā)夾狀miRNA 前體（precursor microRNA，pre-miRNA），與轉運蛋白5 結合，在細胞質內經(jīng)過Dicer 酶作用形成雙鏈，該雙鏈由22 個核苷酸組成，然后在解旋酶作用下形成miRNA 單鏈，參與構成RNA 沉默復合體（RNA-induced silencing complex，RISC）。RISC 可 通 過 靶mRNA 抑 制 蛋白合成或者導致靶mRNA 降解。miRNA 轉錄調節(jié)的核心機制表現(xiàn)為：一個miRNA 可以影響一組基因的表達，從而在細胞通路和細胞生物學功能方面起到全面調節(jié)作用。

3 miRNA 作用機制

miRNA 主要通過以下機制調節(jié)基因的表達：miRNA 與靶基因的3'端非翻譯區(qū)互補結合后，發(fā)揮轉錄后水平的調節(jié)作用，并且同時調控多個目標基因，此為miRNA 作用廣泛的重要機理［4］；另外，miRNA 通過與靶基因的3'端非翻譯區(qū)互補結合，靶mRNA 被直接降解。miRNA 在腫瘤中的作用來自于兩個發(fā)現(xiàn)：一是腫瘤相關的基因組區(qū)域內或者脆性位點發(fā)現(xiàn)有一半的miRNA 編碼基因；二是利用微陣列（microarray）和基于磁珠的流式細胞計數(shù)miRNA 表達譜技術。目前研究已證實，在腫瘤細胞及正常細胞中許多miRNA 的表達存在顯著差異，并且?guī)缀跛械哪[瘤細胞中都存在相關miRNA 表達水平的改變。

4 miRNAs 的研究概況

首先于1993年報道m(xù)iRNA 可以作為調節(jié)性因子在秀麗小桿線蟲的時序性發(fā)育中起重要的控制作用。2000年，第2 個miRNA，let-7 被發(fā)現(xiàn)。隨后，研究人員鑒定了越來越多具有顯著差異的miRNA。迄今為止，己發(fā)現(xiàn)24 521 條miRNA，加工形成30 424 條成熟產(chǎn)物。這些小分子RNA 雖然只占人類基因數(shù)1%左右，但卻參與了人類基因組中約三分之一基因表達的調控，其重要作用可見一斑。

5 miRNA 在常見泌尿系腫瘤中的表達研究

5.1 miRNA 在膀胱癌中的表達近些年來，在對肌層浸潤性膀胱癌的研究中，證實了miRNA 在膀胱癌的發(fā)生、發(fā)展中的重要作用［5-6］。

有研究發(fā)現(xiàn)［7］，一些基因如miR-222、miR-137、miR-708、miR-96 在膀胱癌組織中高表達，發(fā)揮促癌基因的作用，其能促進膀胱癌細胞的發(fā)生和轉移；近期研究發(fā)現(xiàn)［8］，XIST 可能是一種致癌長鏈非編碼RNA，通過miR-124 依賴的雄激素受體調控來促進膀胱癌細胞的生長、侵襲和遷移；亦有研究發(fā)現(xiàn)［9］，miR-21 的過表達與膀胱腫瘤分級、侵襲性和復發(fā)的相關性提示miR-21 在膀胱腫瘤發(fā)生中具有明顯的致病作用。

此外，也有研究發(fā)現(xiàn)［10］，一些miRNA 如miR-451、miR-34a，當其表達上調時，能夠顯著抑制膀胱癌細胞的發(fā)生、發(fā)展及轉移；針對miR-29c 的研究顯示［11］，在膀胱癌組織中miR-29c 呈低表達，miR-29c 的上調可以靶向于CDK6，從而抑制細胞的增殖及遷移，并將癌細胞抑制在G1 期，這表明miR-29c 可能成為未來膀胱癌診斷和治療的新靶標；董晴等［12］研究指出，miRNA BANCR 在膀胱癌組織中顯著下調，其過表達能抑制腫瘤細胞增殖及遷移，誘導癌細胞凋亡；最近亦有研究表明［13］，miR-154 在膀胱癌中表達水平顯著降低，miR-154 的下調與膀胱癌患者的晚期臨床病理學特征和更差的預后相關。通過多種綜合方法證明，與RUN 相關的轉錄因子2（RUNX2）和重構和間隔因子1（RSF1）是miR-154 靶標。因此作者指出，miR-154 及其下游靶點RSF1 和RUNX2 是未來膀胱癌治療選擇的又一希望；不止于此，有報道顯示［14］，miR-203 是腫瘤抑制性miRNA，在膀胱癌細胞中的表達顯著下降，通過miR-203 模擬物的研究提示miR-203 能夠降低細胞活力，抑制侵襲、遷移，并增強細胞凋亡，si-Twist1 的給予又能抵消miR-203 抑制劑對細胞增殖、凋亡、侵襲和遷移的作用，這些結果表明miR-203 可能通過負性靶向Twist1 而在膀胱癌中起到腫瘤抑制性miRNA 的作用。

5.2 miRNA 在腎癌中表達近幾年對于腎癌的治療，靶向藥物雖然取得了一定的療效，但其治療效果仍十分有限。許多學者通過對miRNA 在腎癌方面的研究后認為，miRNA 在腎癌的治療方面也有望成為新的靶標。在miR-708、miR-204、miR-1826、miR-205、miR-200c、miR-192、miR-145、miR-194、miR-215 及miR-134 等的研究中［15］，顯示了腎癌中一些特定miRNA 的調控活性。隨著miRNA 芯片等技術的引進，miRNA 在腎癌方面的研究越來越深入，越來越多的實驗結果證實miRNA 表達譜的變化與腎癌的發(fā)生和發(fā)展存在重要聯(lián)系［16］。

如研究發(fā)現(xiàn)miR-495 在腎細胞癌中起到了抑癌基因的作用，它能夠抑制腎癌細胞的增殖和遷移［17］，并且通過與其對應的靶基因SATB1 作用，從而阻滯細胞周期G0/G1 期；另有研究顯示，miR-134 在腎癌中也起到抑癌基因的作用，其靶基因為KRAS，通過與其相互結合，抑制腎癌細胞的增殖［15］；此外，miR-377 通過與轉錄因子ETS1基因結合，從而抑制腎癌的發(fā)生［18］。絕大多數(shù)研究顯示，miR-200 家族成員miR-200c、miR-200a、miR-200b 及miR-141、miR-145 和miR-429 在腎癌組織中相對于正常組織顯著下調，上調這些基因后會抑制腎細胞癌的發(fā)生、侵襲及轉移，并且顯示表達水平與癌癥大小和癌癥病理分期相關［19］。

與前相反，有研究顯示［20］，miR242 與細胞增殖、遷移、侵襲和凋亡同樣有關，miR242 可能是作為腎癌癌基因存在；FEDORKO 等［21］在腎癌患者的研究中發(fā)現(xiàn)，miR-210 和miR-378 在腎癌患者的血清中表達上調，它們的表達與患者存活期相關；VERGHO 等［22］在腎癌的研究中指出，miR-21在腎癌組織中表達水平顯著上調。結果證實，以上這些基因的高表達會促進腎癌的發(fā)生及轉移，起到了促癌基因的作用。

5.3 miRNA 在前列腺癌中的表達miRNA 在調節(jié)前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用，新的證據(jù)［23］揭示了miR-129 在前列腺癌中的一種新的腫瘤抑制功能，miR-129 在前列腺癌細胞系和組織中具有相對較少的表達，此外，miR-129 通過結合其3'-UTR 來抑制ETS1 的表達，機制上可能是發(fā)揮了對前列腺癌細胞的增殖、侵襲及遷移力的抑制，這一發(fā)現(xiàn)為前列腺癌的精準治療提供了新的理論依據(jù)，另外，對于ETS1 的開發(fā)，有助于深化對前列腺癌治療方法的探索；ZONI 等［24］發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌細胞中，miRNA-25 表達下調，實驗結果顯示miR-25 可以負性靶向具有促侵襲功能的整合素αv、α6 從而調節(jié)癌細胞遷移、侵襲［25］；此外，有學者在前列腺癌的研究中［26］指出，miR-454的過表達對前列腺癌細胞增殖和侵襲起到促進作用，生物信息學分析表明，已知的抑癌基因N-myc 下游調控基因2（NDRG2）被確定為miR-454 的潛在靶基因，同樣，miR-454也可能作為治療前列腺癌的潛在治療靶點；另有研究顯示［27］EN2 受miR-605 的負調控，而miR-605 的下調又通過上調EN2 來促進前列腺癌細胞的增殖和侵襲，導致前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展。

在許多對前列腺癌組織的檢測中，通過miRNA 的表達譜，發(fā)現(xiàn)miRNA 均具有較高的表達特異性，這也為今后前列腺癌的診斷及治療研究提供了一定的理論依據(jù)。同時，在前列腺癌患者的尿液中，miRNA 同樣能被檢測出，故miRNA 可作為腫瘤標記物用以早期檢測前列腺癌，其結果可能優(yōu)于前列腺癌腫瘤標記物PSA，在臨床應用上具有更加廣闊的前景［28］。

6 miRNA 在腫瘤治療中的臨床意義

目前對于泌尿系腫瘤的治療，藥物的耐受性是一個比較棘手的問題，盡管應用了一些生物小分子或合成抑制劑，但仍然難以克服藥物的耐受性而導致的治療失敗。所以對于泌尿系腫瘤的治療需要我們探索更新、更有效的方法，而以miRNA 模擬物或是miRNA 抑制劑作為腫瘤的靶向治療技術在當前成為一種潛在可行的方案，同時也受到學界廣泛的關注。

以膀胱癌為例，當前，輔助化療成為繼根治性切除等外科手術治療后膀胱癌診療領域的新興熱點。相關研究［29］也表明了miRNA 在膀胱癌輔助化療上的應用價值。如有研究表明，長鏈非編碼RNA UCA1（urothelial cancer associated 1）可以激活轉錄因子CREB（cAMP response element-binding protein），使miR-196a-5p 轉錄增多，表 達 增加，miR-196a-5p 調控靶基因p27kip1的表達，通過UCA1/CREB/mi R-196a-5p/p27kip1 這一通路，miR-196a-5p 在使順鉑和吉西他濱導致的膀胱癌細胞凋亡顯著減少的同時，也能夠增加其耐藥性［30］。

然而，亦有相關miRNA 能增加膀胱癌化療敏感性，如miR-101 和miR-122 均可以通過靶向調控血管上皮生長因子C（vascular endothelial growth factor C，VEGFC），從而抑制血管生成，最終提高膀胱癌細胞對順鉑的敏感性［31］；有學者在對miR-34a 的研究中發(fā)現(xiàn)［32］，當miR-34a 的表達上調時，腫瘤細胞的增殖受到抑制，增加了膀胱癌細胞對順鉑的敏感性［33］；而對miR-1182 的研究表明，miR-1182 直接調控靶點為hTERT［34］，可增強膀胱癌細胞對于化療藥物的敏感性；在其他化療藥物對膀胱癌的治療方面，miRNA 研究亦取得了一定的進展，miR-31 過表達的膀胱癌細胞系經(jīng)絲裂霉素C 處理后其細胞生存減少，凋亡增加，并且Akt 和ERK（extracellular signal-regulated kinase）信號通路失活，該現(xiàn)象主要是通過miR-31 對ITGA5 的靶向調控完成［35］；另研究顯示，miR-27a 的靶基因為RUNX-1，通過對靶基因RUNX-1 的表達進行調控，可以增加膀胱癌細胞對化療藥物如順鉑和紫杉醇的敏感性［36］。

綜上，由于miRNA 在不同腫瘤中表達量的不同，通過改變miRNA 的活性來達到靶向治療的技術成為具有潛在可行性的另一方案［37］。MiRNAs 數(shù)量巨大，對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展起到重要的作用，這一特性對于臨床有著巨大的應用價值，另外，miRNA 又不具有長鏈的特性，缺乏穩(wěn)定性，因此，在臨床的應用上又存在著諸多挑戰(zhàn)。

7 展望

泌尿系惡性腫瘤是目前世界范圍內致死率最高的一類疾病，其致死原因多為腫瘤的侵襲及遠處臟器的轉移。因為腫瘤的形成及發(fā)展是一個復雜的過程，存在于一個龐博復雜的網(wǎng)絡中，且包含多方面的因素參與。故到目前為止，也難有有效的方法徹底根治惡性腫瘤。因此，對于相關基因的研究盡早用于腫瘤的診斷及治療便迫在眉睫。目前，一些研究從腫瘤轉移相關基因入手，通過開發(fā)促進腫瘤轉移的特異性診斷技術，探索相關的腫瘤標志物，另外，在腫瘤轉移相關基因的研究中，開發(fā)針對抵抗腫瘤轉移的制劑，在腫瘤的治療方面提供新的方法。越來越多的研究表明，除了原癌基因和抑癌基因等蛋白編碼基因外，小分子非編碼RNA 同樣調控著腫瘤進展、轉移的多個階段，這對惡性腫瘤在轉移機制方面的研究提供了新的思路。miRNA 是通過與不同的原癌基因或抑癌基因靶向結合后發(fā)揮作用，這也就意味著一個miRNA 可以與多個不同的靶基因發(fā)生作用，一個靶基因也可同時受多個miRNA的調控［38］。另外，部分miRNA 起到細胞之間信息傳遞的作用，通過從細胞內分泌到細胞外，因此，可通過調控靶點信息的表達影響周圍細胞的生物學特性。并且不同腫瘤的miRNA 表達譜也表現(xiàn)出不同的特征，其在病理發(fā)展上相互有著密切的關系，這個特性為泌尿系腫瘤的早期診斷和預后判斷提供了非常重要的參考價值。

8 結語

近些年來，相關miRNA 在泌尿系腫瘤的研究越來越多，并且取得了一定的進展，其與腫瘤的診斷、分期、進展、預后以及治療密切相關［39］。本文中總結了miRNA 作為原癌基因和抑癌基因在常見泌尿系腫瘤中的雙重作用，miRNA 不僅與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關，同時在腫瘤組織的轉移上也起著至關重要的調控作用。這些研究還為腫瘤的早期診斷和治療提供重要的理論依據(jù)，并且在化療藥物的耐受及敏感性方面提供了理論指導。本研究組也發(fā)現(xiàn)了多個與膀胱癌發(fā)生、發(fā)展密切相關的miRNA，如miR-92、miR-93、miR-3658 等［40-42］，并進一步研究了其在膀胱癌化療敏感性或化療抵抗性的作用，其中發(fā)現(xiàn)miR-92 能夠通過靶向作用于GSK3β并活化Wnt 信號通路從而促進膀胱癌侵襲和化療抵抗性，而miR-93 能夠調節(jié)LASS2 蛋白水平的變化從而增強膀胱癌的化療敏感性。但由于miRNA數(shù)量較多，調節(jié)通路復雜多樣，很多問題還丞待解決，因此，仍需進一步的研究構建全面的miRNA 調控網(wǎng)絡［43］。希望在不久的將來，我們能夠將miRNAs 作為泌尿系腫瘤的診斷標志物、治療靶點或者新型治療藥物而廣泛應用于臨床，造福患者。