circRNA在膀胱癌中的研究進展

王慧單，李曉霞，榮盛忠，董 晶，孔鈺琳，高 夢

(牡丹江醫(yī)學院,黑龍江 牡丹江 157011)

近些年，隨著科學進步，醫(yī)療水平的提高，諸多疾病已經(jīng)得到有效控制，人群健康狀況大幅度改善。然而，仍然存在諸多疾病有待克服。其中，癌癥作為一種進展快、惡性度高、易復發(fā)的疾病，一直是當今世界重大的公共衛(wèi)生問題。膀胱癌作為泌尿生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，一直嚴重影響著人類健康。

1 胱癌簡介

1.1 膀胱癌的概念及其流行病學特點膀胱癌(Bladder cancer,BC)是指發(fā)生在膀胱黏膜上的惡性腫瘤，主要分為尿路上皮癌、鱗癌和腺癌三種，其中比例最高的為尿路上皮癌，約占90%。據(jù)統(tǒng)計，膀胱癌是泌尿生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一，在全球常見癌癥發(fā)病率中位居第九，是癌癥引起死亡的第十三位主要死因，且男性發(fā)病率始終高于女性[1-2]。在中國，膀胱癌的發(fā)病率和死亡率在泌尿系統(tǒng)腫瘤中排名第一，且隨著人民生活水平的提高，生活方式、飲食習慣及醫(yī)療水平的改變，我國膀胱癌的發(fā)病率和檢出率都呈逐年增加且年輕化的趨勢[3]。

1.2 膀胱癌的常用診斷及治療方法目前，臨床上針對膀胱癌的篩查方法較多,主要包括臨床表現(xiàn)、尿脫落細胞學檢查、光學成像、腫瘤標志物檢測、影像學檢查、膀胱鏡檢查、活檢、診斷性電切術后行病理學檢查等[4]。其中，膀胱鏡檢查是膀胱癌診斷的金標準，尤其是膀胱腫瘤切除術術前行膀胱鏡檢查，對于術中膀胱腫瘤的徹底切除至關重要。但是，標準白光膀胱鏡檢查可能漏診多達20%的膀胱腫瘤[5]。膀胱癌常用的治療方法多為手術切除，主要包括經(jīng)尿道膀胱腫瘤電切術、膀胱全切術、膀胱灌注療法、膀胱灌注免疫治療、根治性膀胱切除術等，其中經(jīng)尿道膀胱腫瘤電切術為低分化及部分高分化膀胱尿路上皮癌的首選。但是，高危膀胱癌患者術后1年內(nèi)復發(fā)率為50%,術后5年內(nèi)復發(fā)率高達90%[6]。因此，手術療法存在治療時間長,術后復發(fā)率高的問題。因此，尋找便捷、快速、準確的膀胱癌篩查和確診方式是近些年的研究熱點。其中，circRNA的異常表達可能在膀胱癌的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用，在膀胱癌的診斷和治療中具有一定的應用前景。

2 CircRNA簡介

2.1 CircRNA的概念Sanger團隊于1976年在類病毒中發(fā)現(xiàn)一種新型RNA分子，命名為circRNA。CircRNA是一類單鏈共價閉合且無5′-帽和3′-polyA尾的環(huán)狀RNA，由外顯子和/或內(nèi)含子組成，不被RNA外切酶降解，廣泛存在于各種生物體的細胞、血清外泌體以及唾液中，屬于非編碼RNA中的一種，具有巨大的調(diào)控潛力[7-8]。近些年研究發(fā)現(xiàn)，circRNA以其普遍性、高穩(wěn)定性和進化保守性的特征參與了癌癥的發(fā)生和發(fā)展[9]。

2.2 CircRNA的生物發(fā)生及作用機制CircRNA的生物發(fā)生主要包括外顯子套索剪接環(huán)化、內(nèi)含子配對環(huán)化、內(nèi)環(huán)子套索剪接環(huán)化、RNA結(jié)合蛋白或反式因子驅(qū)動的環(huán)化四種模型[10]。CircRNA在不同的生物學過程中可發(fā)揮不同的生物學功能，主要包括五個方面[11]：(1)CircRNA可作為“分子海綿”,競爭性地結(jié)合某些miRNA(microRNA),一定程度上逆轉(zhuǎn)miRNA對mRNA的抑制作用，間接促進靶mRNA的表達；(2)CircRNA與小核糖核蛋白粒子(small nuclear ribonucleoprotein particles，snRNP)結(jié)合,其復合物可進一步與RNA聚合酶相互作用，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄；(3)CircRNA能夠與某些蛋白相互作用，從而影響其功能；(4)部分circRNA可翻譯成蛋白質(zhì)，行使宿主基因的部分功能或其他功能。(5)CircRNA為單鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可與某些mRNA形成雙鏈結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)mRNA的表達；其中，circRNA作為“分子海綿”競爭性地結(jié)合某些miRNA促進靶mRNA表達的作用方式，在提出早期被稱為競爭性內(nèi)源RNA(competing endogenous RNAs，ceRNA)假說，即ceRNA機制[12]。在ceRNA機制中，與同一個miRNA同時具有結(jié)合位點的circRNA和mRNA具有正向調(diào)節(jié)關系，即可通過circRNA的表達趨勢間接預測靶mRNA的表達趨勢，反之亦可。

3 CircRNA通過ceRNA機制在膀胱癌中發(fā)揮作用

隨著對ceRNA機制研究的深入，發(fā)現(xiàn)多種circRNA能夠通過ceRNA機制在膀胱癌中發(fā)揮作用，這里列舉了部分能夠通過ceRNA機制在膀胱癌中發(fā)揮作用的circRNA。

3.1 部分抑癌circRNA在膀胱癌中的研究

3.1.1 CircHIPK3 CircBCRC-2(bladder cancer-related circular RNA-2，circBCRC-2)又名circHIPK3，是由HIPK3基因的外顯子剪接形成的一種主要存在于細胞質(zhì)中的環(huán)狀RNA，在膀胱癌組織和細胞系中表達均下調(diào)，體外誘導其過表達可有效抑制膀胱癌細胞的遷移、侵襲和血管生成，且其低表達水平與膀胱癌的不良分級、淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關。circHIPK3主要通過作為miR-558的“分子海綿”抑制HPSE(Heparanase，HPSE)的表達，在膀胱癌中發(fā)揮抑癌基因的作用[13]。

3.1.2 CircBCRC-3 CircBCRC-3(bladder cancer-related circular RNA-3,CircBCRC-3)是源自PSMD1基因的一種環(huán)狀RNA,主要定位于細胞系中，在膀胱癌組織和細胞系中顯著下調(diào)，體外誘導其過表達可抑制膀胱癌細胞的增殖。CircBCRC-3主要通過作為miR-182-5p的“分子海綿”，促進p27的表達，起到抑癌基因的作用[15]。

3.1.3 CircUBXN7 CircUBXN7(hsa_circ_0001380)是在膀胱癌組織和細胞系中表達顯著下調(diào)的環(huán)狀RNA，且其下調(diào)水平與膀胱癌的不良病理分期、分級、預后呈正相關；體外誘導其過表達能夠顯著抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲，體內(nèi)過表達能抑制腫瘤生長。CircUBXN7主要通過作為miR-1247-3p的“分子海綿”來提高B4GALT3(Recombinant Human beta-1,4-galactosyltransferase3，B4GALT3)的表達，從而起到抑癌基因的作用[15]。

3.1.4 CircSLC8A1 CircSLC8A1是一種在膀胱癌組織中顯著下調(diào)的環(huán)狀RNA，能夠抑制膀胱癌細胞增殖、遷移和侵襲，且其低表達與膀胱癌的不良病理分期和組織學分級呈正相關；主要通過作為miR-494的“分子海綿”調(diào)節(jié)PTEN的表達，在膀胱癌中發(fā)揮抑癌基因的作用[16]。

3.1.5 CircITCH CircITCH是由ITCH(itchy E3 ubiquitin protein ligase，ITCH)基因的外顯子剪切而成的著名的環(huán)狀RNA，在膀胱癌組織和細胞系中表達均下調(diào)，體外誘導其過表達可抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移、侵襲以及腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，且其表達水平與膀胱癌患者愈后生存時間成正比。CircITCH主要通過作為miR-17和miR-224的“分子海綿”調(diào)節(jié)p21和PTEN(p21 and phosphatase and tensin homologue，PTEN)的表達在膀胱癌中發(fā)揮抑癌基因的作用[17]。

3.1.6 CircACVR2A CircACVR2A(hsa_circ_0001073)是一種主要定位于細胞質(zhì)中的環(huán)狀RNA，在膀胱癌組織和細胞系中表達下調(diào)，體外誘導其過表達能夠顯著抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲，體內(nèi)過表達能抑制腫瘤生長和淋巴轉(zhuǎn)移，且其低表達與不良的愈后具有一定的相關性。CircACVR2A主要通過作為miR-626的“分子海綿”靶向EYA4(eyes absent 4,EYA4)，從而起到抑癌基因的作用[18]。

3.1.7 CircPICALM CircPICALM是主要來自PICALM(Recombinant Phosphatidylinositol Binding Clathrin Assembly Protein，PICALM)基因外顯子9至12的細胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄物，在膀胱癌組織和細胞系中表達下調(diào)，體外誘導其過表達能夠顯著抑制膀胱癌細胞的遷移和侵襲；且其低表達與膀胱癌的病理分期、分級、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關，還與膀胱癌患者生存狀況具有一定的相關性，有望成為膀胱癌切除術術前預測性生物標志物。CircPICALM主要通過作為miR-1265的“分子海綿”調(diào)節(jié)STEAP4(Six transmembrane epithelial antigen of the prostate 4，STEAP4)的表達，在膀胱癌中發(fā)揮抑癌基因的作用[19]。

3.1.8 CircZKSCAN1 CircZKSCAN1是一種主要位于細胞質(zhì)中的環(huán)狀RNA，在膀胱癌組織和細胞系中表達均下調(diào)，體外誘導其過表達能夠抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲；其低表達與無瘤生存率差、復發(fā)率高和腫瘤轉(zhuǎn)移陽性顯著相關。CircZKSCAN1主要通過作為miR-1178-3p的“分子海綿”調(diào)節(jié)p21的表達，在膀胱癌中發(fā)揮抑癌基因的作用[20]。

3.2 部分促癌circRNA在膀胱癌中的研究

3.2.1 CircVANGL1 CircVANGL1(hsa_circ_0002623)是一種在膀胱癌組織和細胞系中表達均上調(diào)的環(huán)狀RNA,體外沉默VANVANGL1的表達可抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移、侵襲。從機制上講,circVANGL1主要通過作為miR-1184“分子海綿”促進IGFBP2(Insulin like growth factor binding protein 2，IGFBP2)的表達，發(fā)揮促癌基因的作用[21]。

3.2.2 CircUVRAG CircUVRAG是通過高通量測序發(fā)現(xiàn)的一種主要位于細胞質(zhì)中的環(huán)狀RNA，在膀胱癌細胞系中的表達明顯上調(diào)。通過對膀胱癌細胞系和裸鼠異種移植發(fā)現(xiàn)，沉默CircUVRAG可抑制膀胱癌細胞的生長、轉(zhuǎn)移和腫瘤生長。CircUVRAG主要通過作為miR-223的“分子海綿”調(diào)節(jié)FGFR2(Fibroblast growth factor receptor 2,FGFR2)的表達來發(fā)揮促癌基因的做用，但是其在人體膀胱癌組織中的功能是否類似，尚待研究[22]。

3.2.3 CircTFRC CircTFRC是一種在膀胱癌組織和細胞系中均高表達的環(huán)狀RNA，其高表達可促進膀胱癌細胞的增殖、侵襲和誘導上皮細胞間質(zhì)化(EMT)；且其高表達與膀胱癌患者的腫瘤分級、T分期和淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關。CircTFRC主要通過作為miR-107的“分子海綿”調(diào)節(jié)TFRC(transferrin receptor,TFRC)的表達，在膀胱癌中發(fā)揮促癌基因的作用[23]。

3.2.4 CircBPTF CircBPTF(hsa_circ_0000799)是由前體基因BPTF(Bromodomain PHD finger transcription factor,BPTF)反向剪接而成的環(huán)狀RNA，主要位于細胞質(zhì)中，在膀胱癌組織和細胞系中的表達均上調(diào)，且在膀胱癌組織中上調(diào)更明顯。CircBPTF高表達可顯著促進膀胱癌細胞的遷移和侵襲；CircBPTF的表達上調(diào)和膀胱癌患者不良的生存、較高的腫瘤分級和高腫瘤復發(fā)率具有一定的相關性。CircBPTF主要通過作為miR-31-5p的“分子海綿”調(diào)節(jié)RAB27A(Ras-Related protein Rab-27A,RAB27A)的表達，在膀胱癌中發(fā)揮促癌基因的作用[24]。

3.2.5 CircPRMT5 CircPRMT5是在膀胱尿路上皮癌(UCB)患者的癌組織、血清、尿液外泌體中表達均上調(diào)的環(huán)狀RNA。其上調(diào)與患者晚期臨床階段和/或存活率降低等較差的生存呈正相關，可預測UCB的淋巴轉(zhuǎn)移。CircPRMT5主要通過作為miR-30c的“分子海綿”間接調(diào)節(jié)SNAIL1(Recombinant Snail homolog 1，SNAIL1)的表達發(fā)揮促癌作用。且研究發(fā)現(xiàn)，CircPRMT5在其他人類癌癥中的表達沒有明顯上調(diào)，該結(jié)果提示UCB中circPRMT5表達上調(diào)可能是腫瘤特異性事件。因此，circPRMT5可能成為預測人類UCB淋巴轉(zhuǎn)移的特異性生物標志物[25]。

表1 癌中相關circRNA總結(jié)

4 討論

由上述膀胱癌相關circRNA的研究發(fā)現(xiàn)，circRNA的表達水平可能與膀胱癌細胞的生物學行為(增殖、遷移、侵襲)、病理分期或分型(分化水平、病理分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移)、預后生存狀況等具有一定的相關性，是潛在的膀胱癌相關生物標志物。在以上多種膀胱癌相關circRNA中，CircITCH、CircACVR2A、CircPICALM、CircZKSCAN1四種circRNA的表達水平越高，膀胱癌患者的預后生存狀況越好；CircBPTF、CircPRMT5兩種circRNA的表達水平越高，膀胱癌患者的預后生存狀況越差。該結(jié)果提示，膀胱癌的篩檢、診斷、預后分析可同時納入多個相關circRNA，從而提高結(jié)果的準確性。其中，CircPRMT5的致癌作用可能是膀胱癌中的特異性事件，有望成為膀胱癌相關的特異性生物標志物。

通過對circRNA在膀胱癌中作用機制的研究發(fā)現(xiàn)，circRNA可通過作為相關miRNA的“分子海綿”間接調(diào)控下游靶mRNA，即circRNA-miRNA-mRNA型的ceRNA機制通路。該機制通路從多基因協(xié)同作用的角度探索膀胱癌發(fā)生發(fā)展的病因，為膀胱癌的診斷和治療提供了新的思路。但如何通過對具體circRNA表達水平的檢測來實現(xiàn)膀胱癌診斷的個體化，仍需進一步研究。