膀胱癌中環(huán)狀RNA相關研究的新進展

萬邦貝 綜述，呂 蔡 審校

(中南大學湘雅醫(yī)學院附屬?？卺t(yī)院泌尿外科，海南?？?570208)

膀胱癌(bladder cancer，BC)是全世界最常見的十大惡性腫瘤之一，在2018年的一份研究報告顯示全世界每年約有54.9萬新發(fā)病例和20萬的死亡人數(shù)，男性的發(fā)病率(9.6/10萬)和死亡率(3.2/10萬)是女性的4倍，且發(fā)病率和死亡率仍在攀升[1]。因此，探尋膀胱癌的特異性診斷生物標志物、靶向治療和預測預后的生物標志物將更加迫切。環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)是一類特殊的非編碼RNA，其表達失調與癌癥發(fā)生、發(fā)展密切相關[2-4]。研究表明circRNA表達失調在膀胱癌的發(fā)生以及發(fā)展等不同病理過程發(fā)揮著重要的抑癌或促癌作用，影響膀胱癌的生長以及膀胱癌細胞增殖、遷移和侵襲，但它的切確作用機制尚未完全簡明[5-6]?，F(xiàn)就circ RNA在膀胱癌中的新近研究進展作一綜述。

1 circRNA的概述

環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)，也是一類非編碼RNA，其形成與基因組所有區(qū)域的“套索循環(huán)”或“重新剪接”有關。circRNA大部分來自基因的外顯子，但也有少部分來自基因間或內含子區(qū)以及反義和非翻譯區(qū)。circRNA的形成受以下因素的影響，包括內含子長度、外顯子長度、重復序列、RNA結合蛋白(包括Quaking、腺苷脫氨酶)等[7]。circRNA可存在于亞細胞區(qū)室，但多數(shù)在細胞質中，與其他非編碼RNA不同，circRNA不含5′、3′末端和多聚腺苷酸尾而呈封閉的環(huán)狀結構，因此更能抵抗RNA外切酶的作用，表達更穩(wěn)定，不易被降解，并在真核細胞中廣泛表達[8-11]。早在1979年，cicrRNA就被發(fā)現(xiàn)在人類身體中，但由于當時科技水平的限制和缺乏確切生物化學證據(jù)，一直沒有明確的定義[12]。直到2012年國外學者利用轉錄組測序技術(RNA-seq技術)和生化分析首次證實了人類基因的轉錄本中有一部分是環(huán)狀RNA，并對它進行進一步的研究才有了突破性的進展[13]。

近年很多研究表明circRNA主要具有以下作用機制：①circRNA分子富含miRNA結合位點，能與miRNA直接結合，作為miRNA分子海綿，阻止miRNA結合到靶基因的3′端非翻譯區(qū)，從而解除miRNA對其靶基因的作用，上調或下調靶基因的表達水平，這一作用機制被稱為競爭性內源RNA(ceRNA)機制(圖1)[14-15]；②circRNA通過減少線性剪接，從而調節(jié)基因的表達[16]；③circRNA可作為一個轉錄調節(jié)者，與RNA結合蛋白結合并影響基因的轉錄[17-18]；④circRNA可作為mRNA信使，通過選擇性剪切從成熟的mRNA剪除起始密碼子，從而減少癌癥中蛋白質的生成[19]；⑤circRNA還可與其他蛋白質結合(如muscleblind蛋白)影響其他circRNA和蛋白質的動態(tài)表達[20]。

圖1 circRNA作為miRNA分子海綿作用機制

作為miRNA海綿間接調控基因表達是circRNA最常見的作用機制，其正是通過這一作用機制在多種疾病(如肝癌[21]、肺癌[22]、胃癌[23]、糖尿病腎病[24]等)中起重要的調控作用。

2 circRNA與膀胱癌

根據(jù)circRNA在膀胱癌中作用機制的差異，可將其分為抑癌circRNA及促癌circRNA，而競爭性內源RNA(ceRNA)機制是膀胱癌中circRNA相關作用研究的熱點[25]，其作為miRNA海綿調控下游靶基因的表達，從而發(fā)揮抑制或促進膀胱癌發(fā)生發(fā)展的作用(圖1)。膀胱癌中相關circRNA研究總結見表1。

2.1 抑癌cicrRNA抑癌circRNA的研究將為膀胱癌的診斷、治療、預測預后提供新方向。在膀胱癌中circRNA可作為miRNA海綿間接下調靶基因表達，從而發(fā)揮抑癌作用(圖1)。有學者通過RNA-seq數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn)HIPK3在膀胱癌中表達失調，利用RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)HIPK3在44例膀胱癌組織及細胞系(T24T、UMUC3)表達明顯下調，并且與膀胱癌分級、浸潤和淋巴結轉移呈負相關，過表達HIPK3則可抑制膀胱癌細胞的遷移及侵襲，進一步實驗證實HIPK3與miR-558存在兩個關鍵結合位點，HIPK3的過表達可以作為miR-558的ceRNA抑制HPSE、VEGF、MMP9的表達從而抑制膀胱癌的進展[26]。BCRC4也是具有抑癌作用的circRNA分子之一，過表達BCRC4可以抑制膀胱癌細胞的活力并促進癌細胞的凋亡，其作用機制是BCRC4通過上調miR-101并抑制EZH2的表達來促進膀胱癌細胞凋亡的，而藥物實驗證實藤黃酸(gambogic acid，GA)誘導膀胱癌細胞的凋亡正是通過提高BCRC4表達和抑制EZH2表達來實現(xiàn)的[27]。

circRNA還可作為miRNA海綿上調靶基因的表達，從而抑制膀胱癌的進展。ITCH作為多種腫瘤抑制因子，有研究者通過qRT-PCR技術檢測72對膀胱癌患者組織發(fā)現(xiàn)，ITCH在膀胱癌組織中低表達并且與患者預后更差相關，ITCH過表達可抑制膀胱癌細胞的遷移和侵襲并誘導細胞凋亡及G1/S期細胞周期阻滯，深入研究證實ITCH可作為miR-17和miR-224的分子海綿來上調它們的靶基因p21和PTEN的表達從而實現(xiàn)對膀胱癌侵襲性生物學行為的抑制[28]。miR-182-5p是具有促癌作用的miRNA，而BCRC-3是一個較新的抑癌circRNA，有研究報道BCRC-3的過表達可以抑制膀胱癌細胞增殖以及誘導G0/G1期細胞周期阻滯和抑制腫瘤的生長，BCRC-3的抑癌作用正是作為miR-182-5p的ceRNA，上調p27的表達來實現(xiàn)的。另外，對茉莉酸甲酯(methyl jasmonate，MJ)的抗癌作用研究發(fā)現(xiàn)，其抑癌作用也是通過BCRC-3-miR-182-5p-p27通路來上調p27基因的表達執(zhí)行的[29]。此外，LIU等[30]發(fā)現(xiàn)UBXN7也是較新的抑癌circRNA，UBXN7表達量與膀胱癌患者的病理分期、分級呈負相關，與預后呈正相關，體外實驗證實UBXN7的過表達可以抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移及侵襲，而沉默UBXN7的表達則可增強癌細胞的生存以及增殖能力，體內實驗也證實了UBXN7的過表達可以抑制腫瘤的生長，UBXN7的抑癌機制是通過與直接結合miR-1247-3p，從而上調B4GALT3基因的表達來實現(xiàn)的。綜上所述，circRNA可作為預測膀胱癌患者預后的生物標志物，此外，如何提高膀胱癌中抑癌circRNA的表達或者激活其下游通路可能成為未來靶向治療膀胱癌的新方向。

2.2 促癌circRNAcicrRNA除了具有類抑癌基因作用外還具有癌基因作用，了解circRNA影響膀胱癌的發(fā)生和轉移機制，將為膀胱癌的治療提供一個新方向。很多研究發(fā)現(xiàn)其促癌作用也是通過作為miRNA海綿上調或下調靶基因的表達來執(zhí)行的(圖1)。MYLK是具有促癌作用的circRNA分子，研究發(fā)現(xiàn)MYLK和VEGFA在膀胱癌組織中均表達升高，過表達MYLK可以增強CD31、S100A4、VEGFA、snail、N-cadherin、vimentin、Ras、p-RAF-1、p-MEK1/2、pERK1/2表達并抑制E-cadherin、ZO-1表達，因此認為MYLK促進異體膀胱腫瘤的生長及轉移可能是通過VEGFA調節(jié)血管生成以及促進上皮間質轉化過程和激活Ras/ERK1/2通路來進行的，進一步研究證實了MYLK是作為miR-29a的ceRNA，解除miR-29a對VEGFA調節(jié)血管生成、上皮間質轉化、Ras/ERK1/2通路的抑制作用從而促進膀胱癌的進展[31]。PTK2也是具有促癌作用的circRNA，有研究者通過檢測患者的膀胱癌組織以及手術前后血液中PTK2的表達，發(fā)現(xiàn)PTK2在膀胱癌組織中表達較癌旁正常組織高，術前血液PTK2表達較術后高，并且PTK2表達水平與腫瘤分化、淋巴結轉移及腫瘤分期明顯相關，通過體外細胞實驗及體內動物實驗證實，過表達PTK2可以促進膀胱癌細胞的增殖及遷移和膀胱腫瘤的生長及淋巴結轉移，但研究者并未對其促癌分子機制進行深入探討[5]。

circRNA直接結合miRNA從而上調靶基因的表達并發(fā)揮促癌作用，仍然是研究的主流。ZHONG等[32]通過生信分析發(fā)現(xiàn)多種circRNA在膀胱癌中表達失調，qRT-PCR檢測40對樣本證實FAM169A、TRIM24在膀胱癌組織中表達下調，而TCF25、ZFR、PTK2、BC048201則表達明顯上調，進一步對TCF25調節(jié)膀胱癌進展通路預測發(fā)現(xiàn)，在體內或體外TCF25可下調miR-103a-3p和miR-107的表達并增加CDK6的表達來促進膀胱癌細胞的增殖和遷移。BPTF是從BPTF基因外顯子中轉錄出來的一種新促癌circRNA，其與膀胱癌患者的腫瘤分級、復發(fā)、預后差明顯相關，通過對它的功能及分子機制研究發(fā)現(xiàn)，BPTF與miR-31-5p存在結合位點，BPTF可減弱miR-31-5p的功能并增強RAB27A(miR-31-5p的靶基因)表達和膀胱腫瘤細胞增殖，但這種作用可被miR-31-5p模擬物所逆轉，因此認為BPTF是通過miR-31-5p/RAB27A通路來發(fā)揮促癌作用[33]，BPTF及其相關通路可作為治療的靶向和預測膀胱癌預后的標志物。另外，WU等[34]研究發(fā)現(xiàn)CEP128也是一種促癌circRNA，miR-145-5p是一種重要的抑癌分子，通過生信分析發(fā)現(xiàn)CEP128可能是miR-145-5p的ceRNA，進一步實驗證實了CEP128可減弱miR-145-5p的作用，其作為miR-145-5p的分子海綿直接上調SOX11來促進膀胱癌細胞的增殖，而沉默CEP128的表達則可抑制膀胱癌細胞的增殖并促進凋亡。因此，對circRNA促癌通路的研究可能將成為未來治療膀胱癌的新靶標。

另外，新近報道膀胱癌中的促癌circRNA還有circ-0000144/miR-217/RUNX2[35]、UVRAG/miR-223/FGFR2[36]、VANGL1/miR-605-3p/VANGl1[37]等。膀胱癌中相關circRNA功能見表1。

表1 膀胱癌中相關circRNA總結

CircRNA miRNA 下游靶基因功 能參考文獻HIPK3miR-558HPSE、VEGF、MMP9抑制癌細胞遷移、侵襲、血管新生、腫瘤的生長和 轉移[26]BCRC4miR-101EZH2抑制癌細胞增殖并誘導凋亡[27]ITCHmiR-17、miR-224p21、PTEN抑制癌細胞遷移、侵襲,誘導凋亡及G1/S期阻滯[28]BCRC-3miR-182-5pp27抑制癌細胞增殖,誘導G0/G1期阻滯[29]UBXN7miR-1247-3pB4GALT3抑制癌細胞增殖、遷移、侵襲,誘導G0/G1期阻滯[30]MYLKmiR-29aVEGFA促進癌細胞增殖、遷移、侵襲以及腫瘤生長、轉 移、上皮間質轉化,抑制凋亡[31]PTK2--促進癌細胞增殖、遷移以及腫瘤生長、淋巴結轉移[5]TCF25miR-103a-3p、miR-107CDK6促進癌細胞增殖、遷移[32]BPTFmiR-31-5pRAB27A促進癌細胞侵襲、遷移以及腫瘤生長[33]CEP128miR-145-5pSOX11促進癌細胞增殖并抑制凋亡[34]circ-0000144miR-217RUNX2促進癌細胞增殖、遷移、侵襲以及腫瘤生長[35]UVRAGmiR-223FGFR2促進癌細胞增殖、遷移以及腫瘤生長[36]VANGL1miR-605-3pvangl1促進癌細胞增殖、遷移以及腫瘤生長[37]

3 小結與展望

目前，circRNA種類繁多且功能復雜，尚未完全研究透徹，多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)circRNA在癌癥中的作用主要是作為miRNA的ceRNA來破壞miRNA對靶基因的抑制作用，從而發(fā)揮其抑癌或促癌作用，而對circRNA通過其他通路及分子機制影響癌癥的發(fā)生、發(fā)展研究仍然較少，仍有待進一步深入探索。因此，如何實現(xiàn)對促癌circRNA的抑制以及提高抑癌cicrRNA的表達可能是未來治療膀胱癌的一個新靶向，從而實現(xiàn)對膀胱癌患者的個體化治療，造福更多的膀胱癌患者。