膀胱癌相關(guān)lncRNA 的研究進(jìn)展

劉楊文易 綜述 顏汝平 審校

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

膀胱癌是泌尿系常見(jiàn)的惡性腫瘤，在歐美的發(fā)病率居男性惡性腫瘤的第4 位[1]，且近年來(lái)其發(fā)病率和死亡率日益增加，已經(jīng)成為全球第9 大癌癥和第14 大死因[2]。膀胱癌有著復(fù)發(fā)率高、預(yù)后不佳等特征，其五年生存率＜50%[3,4]。迄今為止，膀胱癌進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的機(jī)制并未闡明清楚，較為明確的致病因素是吸煙和長(zhǎng)期接觸化工產(chǎn)品，并且這兩大因素的致癌原理均涉及基因?qū)用娴母淖僛5]。因此，深入研究膀胱癌發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制、積極研發(fā)科學(xué)有效的早期診斷技術(shù)和及時(shí)便捷的病情監(jiān)測(cè)手段顯得尤為重要。雖然長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA） 才作為腫瘤研究領(lǐng)域的新成員登上舞臺(tái)不久，但已成為基因領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，現(xiàn)階段，膀胱癌相關(guān)lncRNA 的研究層出不窮。本文研究膀胱癌相關(guān)lncRNA 的現(xiàn)狀，現(xiàn)報(bào)告如下。

一、LncRNA 的生物學(xué)特性

LncRNA 是一組堿基數(shù)超過(guò)200 的非編碼RNA，通過(guò)與基因組DNA、miRNA、mRNA 和蛋白質(zhì)的相互作用來(lái)發(fā)揮其生理和病理功能[6,7]?；趌ncRNA 與蛋白質(zhì)編碼基因的相互位置關(guān)系，可將其分為5 類(lèi)[6]：⑴正義lncRNA（Sense lncRNA）：與同一鏈上蛋白質(zhì)編碼基因的轉(zhuǎn)錄方向相同，且至少與一個(gè)蛋白質(zhì)編碼外顯子重疊；⑵反義lncRNA（Antisense lncRNA）：與同一鏈上蛋白質(zhì)編碼基因的轉(zhuǎn)錄方向相反，且至少與一個(gè)蛋白質(zhì)編碼外顯子重疊；⑶雙向lncRNA（Bidirectional lncRNA）：以與蛋白質(zhì)編碼基因的相同和相反方向進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，形成雙向轉(zhuǎn)錄，通常在幾百個(gè)堿基對(duì)之內(nèi)；⑷基因內(nèi)lncRNA（Intronic lncRNA）：在任一方向上蛋白質(zhì)編碼基因的內(nèi)含子內(nèi)開(kāi)始轉(zhuǎn)錄，且在沒(méi)有重疊外顯子的情況下終止；⑸基因間lncRNA（Intergenic lncRNA）：也稱(chēng)為廣泛干預(yù)非編碼RNA 或lincRNA，位于2 個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因間的區(qū)域，有自己的啟動(dòng)子和單獨(dú)的轉(zhuǎn)錄單位。早些年lncRNA被認(rèn)為沒(méi)有生物學(xué)功能，然而，全基因組轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析揭示lncRNA 參與了多種生物學(xué)活動(dòng)[8]，比如腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移等過(guò)程[9]。近年來(lái)，學(xué)者們?cè)诎螂装┑难芯恐邪l(fā)現(xiàn)了大量異常表達(dá)的lncRNA，并且認(rèn)為lncRNA 作為膀胱癌新型早期診斷和預(yù)后監(jiān)測(cè)的標(biāo)志物具有廣闊的應(yīng)用前景[10]。

二、H19

H19 位于人染色體11p15.5 上，是全長(zhǎng)2.3kb的RNA 分子，它屬于母體等位基因表達(dá)的印跡基因[11]。H19 在膀胱癌組織中呈高表達(dá)，上調(diào)H19后膀胱癌細(xì)胞的體外增殖、侵襲和遷移的能力也隨之增強(qiáng)，并且H19 還可以調(diào)節(jié)膀胱癌細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程以及細(xì)胞骨架的重排[12-14]，與此同時(shí)，H19 的異位表達(dá)還可以促進(jìn)體內(nèi)腫瘤的進(jìn)展、血管生成和肺轉(zhuǎn)移等過(guò)程[13]。

近年來(lái)，有關(guān)H19 調(diào)控膀胱癌進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究深受廣大學(xué)者的青睞。Zhu 等[14]指出H19與臨床分期存在相關(guān)性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移患者中H19 的表達(dá)水平要高于無(wú)轉(zhuǎn)移的膀胱癌患者；在敲低膀胱癌細(xì)胞中的H19 后，E-鈣粘蛋白的表達(dá)增強(qiáng)，膀胱癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力隨之降低，因此作者得出結(jié)論：H19 可以通過(guò)抑制E-鈣粘蛋白的表達(dá)以促進(jìn)膀胱癌的轉(zhuǎn)移。Luo 等[12]的研究也發(fā)現(xiàn)H19 的表達(dá)水平和E-鈣粘蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)；同時(shí)，H19 與zeste 同源增強(qiáng)子2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2）存在相關(guān)性，H19 和EZH2 的結(jié)合能夠激活Wnt/β-catenin 通路進(jìn)而介導(dǎo)E-鈣粘蛋白的下調(diào)，最終導(dǎo)致膀胱癌的轉(zhuǎn)移。以上機(jī)制研究中，lncRNA H19 的檢測(cè)均依賴(lài)于膀胱癌患者的組織標(biāo)本，而Wang 等[15]則以患者的血液為核心開(kāi)展研究：作者首先明確了血清外泌體中的lncRNA H19 可以穩(wěn)定存在，其次驗(yàn)證了膀胱癌患者血清外泌體中H19 與對(duì)應(yīng)膀胱癌組織中的總H19 水平呈正相關(guān)；并且發(fā)現(xiàn)術(shù)后樣本較對(duì)應(yīng)的術(shù)前樣本中的血清外泌體H19 顯著下調(diào)，與此同時(shí)，膀胱癌患者血清外泌體H19 的表達(dá)水平也要顯著高于健康人；Kaplan-Meier 生存曲線(xiàn)分析也表明膀胱癌患者血清外泌體H19 水平與患者生存率成負(fù)相關(guān)；最后，作者認(rèn)為血清外泌體lncRNA H19 可以作為膀胱癌患者非侵入性診斷和預(yù)后監(jiān)測(cè)的標(biāo)志物。

三、Metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1

MALAT-1 通常為＞8000nt 的lncRNA，并且由染色體11q13 編碼[16]。 大量研究證實(shí)，MALAT-1 在膀胱癌組織、細(xì)胞系中表達(dá)量要高于癌旁組織和正常細(xì)胞系[17,18]，同時(shí)，高表達(dá)水平的MALAT-1 與高病理分級(jí)、高腫瘤分期、淋巴結(jié)以及腫瘤轉(zhuǎn)移陽(yáng)性的膀胱癌存在較高的相關(guān)性[17-20]。Wu 等[21]發(fā)現(xiàn)高表達(dá)水平的MALAT-1 與各種臨床預(yù)后較差的癌癥均存在著相關(guān)性，而Li 等[20]則進(jìn)一步通過(guò)Kaplan-Meier 生存分析和Cox 回歸分析得出高表達(dá)水平的MALAT-1 是膀胱癌患者總體生存（overall survival,OS） 的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)，這些研究結(jié)果充分表明MALAT-1 具有成為新型膀胱癌診療靶點(diǎn)的潛質(zhì)。

近年來(lái)各大學(xué)者對(duì)MALAT-1 在膀胱癌中的作用機(jī)制進(jìn)行了較為深入的研究。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）可以誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞中MALAT-1 的表達(dá)和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程[17,19]。Fan 等[19]發(fā)現(xiàn)MALAT-1與zeste 抑制因子12（suppressor of zeste 12, suz12）存在相互作用，MALAT-1 和suz12 的結(jié)合可以導(dǎo)致E-鈣粘蛋白表達(dá)的降低和N-鈣粘蛋白、纖連蛋白表達(dá)的增加，從而促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。Ying 等[18]發(fā)現(xiàn)用siRNA 技術(shù)沉默MALAT-1 后可以減弱膀胱癌細(xì)胞的遷移能力，MALAT-1 的下調(diào)可以導(dǎo)致上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中相關(guān)標(biāo)志物（ZEB1、ZEB2、Slug） 表達(dá)水平的降低以及E-鈣粘蛋白水平的增加；與此同時(shí)，作者進(jìn)一步證明MALAT-1 可以通過(guò)激活Wnt 信號(hào)通路進(jìn)而促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程。在2013年，Han 等[22]已經(jīng)證明下調(diào)miR-125b 可以抑制MALAT-1 的表達(dá)，進(jìn)而抑制膀胱癌的發(fā)生發(fā)展。那么MALAT-1 是否也能夠影響miR-125b 呢？Xie等[23]則在2017年通過(guò)CRISPR 和qRT-PCR 技術(shù)發(fā)現(xiàn)，MALAT1 能夠抑制miR-125b 表達(dá)并增加其靶基因（Bcl-2 和MMP-13）的表達(dá)；作者進(jìn)一步證明MALAT-1 介導(dǎo)癌癥進(jìn)展一定程度上是由于MALAT-1能夠特異性抑制miR-125b的表達(dá)并增加Bcl-2和MMP-13的表達(dá)。可見(jiàn)MALAT-1和miR-125b可以通過(guò)相互作用來(lái)調(diào)控膀胱癌發(fā)生發(fā)展。

四、Urothelial Carcinoma Associated 1,UCA1

尿路上皮癌相關(guān)1（UCA1）是一種長(zhǎng)度為2314 bp 的lncRNA，位于19 號(hào)染色體上，且UCA1 是在膀胱癌中被鑒定出來(lái)的[24]。UCA1 在膀胱癌組織、細(xì)胞系中高表達(dá)已被證實(shí)，且高表達(dá)水平的UCA1 與高腫瘤分級(jí)相關(guān)[25,26]。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)UCA1 可以作為膀胱尿路上皮癌中新的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)[27]，并且其具有較大的潛質(zhì)成為診斷膀胱癌的新型標(biāo)志物。

時(shí)至今日，有關(guān)UCA1 在膀胱癌中作用機(jī)制的研究已頗具規(guī)模。Luo 等[25]發(fā)現(xiàn)UCA1 與腫瘤細(xì)胞的侵襲力呈正相關(guān)，并且UCA1 和高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1,HMGB1） 的3'非翻譯區(qū)結(jié)合可以下調(diào)抑癌基因miR-143 的表達(dá)，即UCA1 的過(guò)表達(dá)可以通過(guò)調(diào)節(jié)miR-143/HMGB1通路來(lái)促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的侵襲和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。Xue 等[28]于2014年通過(guò)電泳遷移率變動(dòng)分析和染色質(zhì)免疫沉淀分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子CCAA/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α（enhancer binding protein α, EBPα）（C/EBPα） 與UCA1 的核心啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合；此外，C/EBPα 經(jīng)過(guò)siRNA 處理后，UCA1 出現(xiàn)轉(zhuǎn)錄抑制，同時(shí)細(xì)胞活力隨之降低并出現(xiàn)細(xì)胞凋亡；而上調(diào)C/EBPα 可以提高UCA1 的表達(dá)水平進(jìn)而促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的增殖并減少細(xì)胞凋亡。Jin 等[29]則于2018年通過(guò)進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)C/EBPβ 可以通過(guò)誘導(dǎo)UCA1 的轉(zhuǎn)錄進(jìn)而提高膀胱癌細(xì)胞的活力?？梢?jiàn)C/EBPα/β 通過(guò)參與UCA1 的轉(zhuǎn)錄調(diào)控進(jìn)而影響膀胱癌細(xì)胞的活性。為了克服實(shí)體腫瘤惡劣的缺氧微環(huán)境，腫瘤細(xì)胞往往需要分泌大量含lncRNA 的外泌體，那么這些外泌體中的lncRNA 是否和癌癥的進(jìn)展相關(guān)呢？Xue 等[30]的研究發(fā)現(xiàn)在低氧環(huán)境下膀胱癌細(xì)胞分泌外泌體中的lncRNA UCA1 表達(dá)量更高，同時(shí)證明缺氧環(huán)境下膀胱癌細(xì)胞分泌外泌體中的UCA1 能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程。可見(jiàn)缺氧環(huán)境下，膀胱癌細(xì)胞分泌的外泌體中的UCA1在調(diào)控膀胱癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移等過(guò)程中起著重要作用。

五、HOX antisense intergenic RNA，HOTAIR

HOTAIR 由12 號(hào)染色體中HOXC 基因簇的反義鏈轉(zhuǎn)錄而來(lái)，長(zhǎng)度為2.2 kb[31]。HOTAIR 在膀胱癌組織和細(xì)胞系中呈高表達(dá)[32,33]，且HOTAIR 表達(dá)水平對(duì)膀胱癌進(jìn)展、復(fù)發(fā)和預(yù)后情況具有預(yù)測(cè)價(jià)值[32]。Yan 等[34]也指出HOTAIR 的表達(dá)水平和膀胱癌的復(fù)發(fā)率呈正相關(guān)，且HOTAIR 的表達(dá)水平可以作為膀胱癌（Ta/T1） 患者腫瘤復(fù)發(fā)的獨(dú)立預(yù)后因素。下調(diào)HOTAIR 可以減弱膀胱癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，并且HOTAIR 的缺失還能抑制膀胱癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[35]。

近年來(lái)，有關(guān)HOTAIR 調(diào)控膀胱癌的機(jī)制研究層出不窮。研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR 和zeste 基因增強(qiáng)子同源物2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2） 的表達(dá)水平呈正相關(guān)[32,36]，并且下調(diào)EZH2 后，HOTAIR 的表達(dá)水平隨之降低；過(guò)表達(dá)EZH2，HOTAIR 的表達(dá)量隨之增加，可見(jiàn)EZH2 可以調(diào)控HOTAIR 的表達(dá)[32]。Sun 等[33]研究發(fā)現(xiàn)miR-205 表達(dá)水平與膀胱癌惡性程度呈負(fù)相關(guān)，并且上調(diào)miR-205 可以抑制膀胱癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲；細(xì)胞周期蛋白J（cyclin J,CCNJ） 在高度惡性的膀胱癌細(xì)胞中呈高表達(dá)，并且參與細(xì)胞周期調(diào)控的CCNJ 被鑒定為miR-205 的靶標(biāo)基因，上調(diào)miR-205 可以抑制CCNJ 的表達(dá)，從而破壞膀胱癌細(xì)胞的有絲分裂；值得注意的是HOTIAR 可以通過(guò)募集PRC2 和LSD1 直接下調(diào)miR-205 的表達(dá)，可見(jiàn)HOTIAR 可以通過(guò)調(diào)控miR-205/CCNJ 通路來(lái)影響膀胱癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。

六、展望

隨著科技的日新月異，對(duì)膀胱癌相關(guān)lncRNA研究已取得階段性成果，大量研究表明lncRNA 在膀胱癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲等方面起著不可小覷的作用，這也奠定了lncRNA 作為膀胱癌早期診斷和復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)潛在標(biāo)志物的重要地位。雖然前期研究發(fā)現(xiàn)了較多的膀胱癌相關(guān)lncRNA，但是其組織特異性較低，不少lncRNA 在多種癌癥中均呈異常表達(dá)，因此研發(fā)新型特異性強(qiáng)、靈敏度高的lncRNA 標(biāo)志物仍然任重而道遠(yuǎn)。膀胱癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)多基因改變的復(fù)雜過(guò)程，單個(gè)的lncRNA、mRNA 亦或是miRNA 很難獨(dú)立成為膀胱腫瘤標(biāo)志物，我們更應(yīng)注重lncRNA、mRNA、miRNA及其相應(yīng)靶基因間的相互作用在腫瘤發(fā)生發(fā)展中所起的作用，筆者認(rèn)為由多個(gè)具有代表性的lncRNA、mRNA、miRNA 及其靶基因所組成的綜合評(píng)價(jià)體系才能更加全面的對(duì)腫瘤進(jìn)行診斷和監(jiān)測(cè)。至今為止，大部分研究均是從膀胱腫瘤組織中檢測(cè)lncRNA 的表達(dá)量，這種方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)腫瘤早期診斷和復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)的微創(chuàng)化甚至無(wú)創(chuàng)化。而近兩年，有學(xué)者[15,30]發(fā)現(xiàn)尿液、血液外泌體中的lncRNA 可作為膀胱癌患者的非侵入診斷和監(jiān)測(cè)標(biāo)志物，這些發(fā)現(xiàn)無(wú)疑為膀胱癌的早期診斷、術(shù)后復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移監(jiān)測(cè)打開(kāi)了新格局。