長鏈非編碼RNA在膀胱癌發(fā)生發(fā)展中研究進(jìn)展

關(guān)欣 楊利強(qiáng) 徐偉杰 武煜明

(昆明衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院，云南 昆明 650600)

膀胱癌是泌尿生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤〔1〕。近年來膀胱癌的發(fā)病率和病死率均呈逐年上升趨勢，嚴(yán)重威脅我國國民的健康〔2〕。膀胱癌大致可以分為兩類：非浸潤性和浸潤性膀胱癌。在新發(fā)膀胱腫瘤患者中70%～80%為非肌層浸潤性膀胱癌，盡管接受了積極的手術(shù)及化學(xué)治療，膀胱癌還是具有較高的復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移率，并且有10%～30%患者進(jìn)一步發(fā)展成肌層浸潤性膀胱癌〔3，4〕。肌層浸潤性膀胱癌預(yù)后能力較差，患者 5年生存率低于50%〔5〕。因此，明確膀胱癌發(fā)生發(fā)展的分子生物學(xué)機(jī)制，尋找膀胱癌的有效的治療靶點(diǎn)顯得至關(guān)重要。長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類轉(zhuǎn)錄本長度超過200個(gè)核苷酸的RNA分子。大量研究表明，lncRNA可以通過影響信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、表觀遺傳調(diào)控、細(xì)胞增殖分化等多個(gè)層面參與生物體內(nèi)的多種調(diào)控過程〔6，7〕。本文就lncRNA在膀胱癌發(fā)生發(fā)展及治療過程中的作用研究進(jìn)展作一簡要綜述。

1 LncRNA的概述、分類及功能

1.1LncRNA的概述 目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)lncRNA都是由RNA聚合酶(pol)Ⅱ或RNA pol Ⅲ轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生〔8〕。LncRNAs轉(zhuǎn)錄本由多個(gè)外顯子組成，與編碼蛋白質(zhì)的mRNA的結(jié)構(gòu)類似,具有3＇poly A尾巴和5＇帽子結(jié)構(gòu)，但與mRNA相比，lncRNA轉(zhuǎn)錄本的外顯子更少，總體表達(dá)水平較低，而且種間的序列保守性差，只有5%～6%的lncRNA具有保守序列〔9〕。LncRNA廣泛存在于真核生物體內(nèi)，早期研究過程中認(rèn)為lncRNA是“轉(zhuǎn)錄噪音”，不具有生物學(xué)功能〔10〕。然而，近年來研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA雖然不能參與蛋白質(zhì)編碼，但其在染色質(zhì)修飾、基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、核內(nèi)運(yùn)輸、細(xì)胞周期等發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用〔10～12〕。LncRNA的這些調(diào)控作用可能參與了疾病的發(fā)生發(fā)展，與疾病的診斷治療密切相關(guān)，使其成為了生物學(xué)研究熱點(diǎn)之一。

1.2LncRNA的分類與功能 目前尚未有明確規(guī)范的lncRNA的分類方法，最常見的主要是根據(jù)lncRNA在基因組中與鄰近編碼蛋白基因組之間的位置關(guān)系進(jìn)行劃分，可以將其分為5種類型：①基因間lncRNA：lncRNA由位于兩個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因的間隔區(qū)域，與蛋白編碼基因相距至少1 kb以上轉(zhuǎn)錄本轉(zhuǎn)錄得到；②基因內(nèi)lncRNA：lncRNA從蛋白質(zhì)編碼基因的內(nèi)含子區(qū)域轉(zhuǎn)錄形成；③雙向lncRNA：lncRNA由相鄰的蛋白質(zhì)編碼基因的啟動(dòng)子反方向轉(zhuǎn)錄而來；④反義lncRNA：由編碼基因反方向轉(zhuǎn)錄形成，轉(zhuǎn)錄本與編碼基因的外顯子存在重疊區(qū)域；⑤正義lncRNA：由編碼基因同方向轉(zhuǎn)錄形成，轉(zhuǎn)錄本與編碼基因的外顯子存在重疊區(qū)域〔13〕。LncRNA的功能與其在基因組中的定位密切相關(guān)。 絕大多數(shù)lncRNA定位在細(xì)胞核中，參與染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、募集RNA pol Ⅱ等調(diào)控過程；少數(shù)lncRNA定位在細(xì)胞質(zhì)，通過影響mRNA的穩(wěn)定性、參與翻譯調(diào)控及競爭性結(jié)合microRNA來調(diào)節(jié)生物學(xué)功能〔14，15〕。

LncRNA的亞細(xì)胞定位呈現(xiàn)多樣化，在細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中均有分布，甚至有些獨(dú)特的lncRNA具有獨(dú)特的亞細(xì)胞定位，所以lncRNA在生物體內(nèi)的功能也非常復(fù)雜。目前確定的主要有以下8種功能〔16，17〕：①在編碼蛋白基因上游啟動(dòng)子區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，影響下游基因的表達(dá)水平；②通過抑制RNA pol Ⅱ活性或參與染色質(zhì)重組及組蛋白修飾，影響下游基因的表達(dá)；③通過與編碼蛋白基因的mRNA形成互補(bǔ)雙鏈，干擾mRNA的剪切，從而形成不同的剪切形式；④通過與編碼蛋白基因的mRNA形成互補(bǔ)雙鏈，進(jìn)一步在Dicer酶作用下形成內(nèi)源性的siRNA,從而調(diào)控基因的表達(dá)水平；⑤lncRNA通過與特定的蛋白質(zhì)結(jié)合，影響蛋白多聚物的形成，調(diào)控蛋白活性；⑥作為結(jié)構(gòu)組分與蛋白質(zhì)形成核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體；⑦lncRNA通過結(jié)合到特定蛋白質(zhì)上，改變其細(xì)胞的定位；⑧l(xiāng)ncRNA作為小分子競爭性結(jié)合microRNA，抑制其與mRNA的結(jié)合，使得mRNA免于降解。研究發(fā)現(xiàn)，在許多惡性腫瘤中，lncRNA的表達(dá)和功能常常存在異?！?8〕。這些異常的lncRNA通過在基因表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控參與到腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和浸潤等發(fā)生發(fā)展過程〔19〕。這些研究提示lncRNA可能成為癌癥早期診斷的特異性生物分子標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

2 LncRNA在膀胱癌中的作用

隨著lncRNA研究的深入，其在疾病發(fā)生發(fā)展過程中的作用也越來越受大家的關(guān)注。在前列腺癌、乳腺癌、肝癌、腎癌等常見腫瘤中，都發(fā)現(xiàn)了異常表達(dá)的lncRNA，研究結(jié)果也證實(shí)這些表達(dá)異常的lncRNA確實(shí)與腫瘤的增殖、遷移、侵襲等發(fā)生發(fā)展過程密切相關(guān)〔20～22〕。在泌尿系統(tǒng)腫瘤研究中，也發(fā)現(xiàn)了多種異常表達(dá)的lncRNA參與了腫瘤發(fā)生發(fā)展，其中發(fā)現(xiàn)最早的是在膀胱癌中表達(dá)異常的H19，之后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了UCA1、MALAT1等在膀胱癌中的作用〔23～25〕。因此，不斷闡明新的lncRNA在疾病發(fā)病機(jī)制中的作用對臨床診斷、治療等方面均具有重要的價(jià)值。

2.1LncRNA對膀胱癌細(xì)胞增殖的影響 癌癥的發(fā)生發(fā)展受多種因素的調(diào)控，如環(huán)境、遺傳等，其中細(xì)胞增殖調(diào)節(jié)的失控是腫瘤發(fā)生發(fā)展的一個(gè)重要機(jī)制。細(xì)胞發(fā)生異常增殖，造成細(xì)胞凋亡減少，會(huì)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。許多關(guān)于膀胱癌和lncRNA的研究表明，lncRNA參與了膀胱癌細(xì)胞的增殖調(diào)控。

LncRNA H19是最早發(fā)現(xiàn)的在膀胱癌中異常表達(dá)的長鏈非編碼RNA。H19位于人染色體11p15.5上，全長2.3 kb，是母源性印跡基因，在胚胎發(fā)育時(shí)期呈現(xiàn)高表達(dá)水平，而出生后表達(dá)水平快速降低〔26〕。通過實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-qPCR)對24例膀胱癌組織、癌旁組織及膀胱癌細(xì)胞系的H19表達(dá)水平進(jìn)行檢測分析，發(fā)現(xiàn)膀胱癌組織和膀胱癌細(xì)胞系的H19呈高表達(dá)水平，并且過表達(dá)H19可以通過調(diào)節(jié)分化抑制因子(ID)2和果蠅zeste基因增強(qiáng)子同源物(EZH)2蛋白的表達(dá)促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的增殖〔27〕。Luo等〔28〕研究也證實(shí)H19通過與EZH2相結(jié)合，可以激活Wnt/β-鏈蛋白信號(hào)通路，從而抑制上皮細(xì)胞E-鈣黏附素(cadherin)的表達(dá)促進(jìn)膀胱癌增殖、轉(zhuǎn)移。尿路上皮癌相關(guān)抗原(UCA)1是參與膀胱癌發(fā)生發(fā)展過程中特異性表達(dá)的lncRNA，其在膀胱癌組織中呈現(xiàn)高表達(dá)，并與膀胱癌的增殖密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA UCA1的表達(dá)水平與環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)表達(dá)量呈正相關(guān)，過表達(dá)UCA1可以通過調(diào)控細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)1/2和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活性和表達(dá)，激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶(PI3K/AKT)信號(hào)通路,從而調(diào)控p300 和CREB的表達(dá)，最終促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。LncRNA在腫瘤中的功能并不是單一的，有促癌作用也有抑癌作用。母系表達(dá)基因(MEG)3就是少數(shù)發(fā)揮抑癌作用的lncRNA之一。采用RT-qPCR對31例膀胱癌組織和對應(yīng)的癌旁組織進(jìn)行監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)在膀胱癌組織中MEG3表達(dá)水平明顯下調(diào)〔29〕。此外體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在 T24細(xì)胞中對MEG3做敲除處理，使MEG3表達(dá)缺失會(huì)增加膀胱癌細(xì)胞的增殖，而重新表達(dá)MEG3則可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和集落的形成，更重要的是自噬抑制可以抵抗MEG3下調(diào)造成的細(xì)胞增殖〔29〕。MEG3在膀胱癌中具有抑癌功能，但其發(fā)揮作用的機(jī)制仍不明確，需要進(jìn)一步的研究探討。

2.2LncRNA對膀胱癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的影響 惡性腫瘤的發(fā)展進(jìn)程常伴有腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，而這也是造成腫瘤患者死亡及難以治療的主要原因。以往研究證實(shí)，表達(dá)異常的lncRNA可能參與了腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移調(diào)控過程。目前已被研究報(bào)道的lncRNA MALAT-1、UBC1、MDC1-AS、SNHG7、ncRNA、UCA1等〔30～32〕與膀胱癌的侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。LncRNA MALAT-1是一個(gè)在膀胱癌、肝癌、前列腺癌等癌癥中都高表達(dá)的特異性lncRNA。在膀胱癌的研究中發(fā)現(xiàn)，MALAT-1在癌組織中的表達(dá)量明顯高于癌旁組織，與沒有發(fā)生轉(zhuǎn)移病灶的膀胱癌組織相比，發(fā)生轉(zhuǎn)移的膀胱組織中MALAT-1呈現(xiàn)高表達(dá)。體外研究證實(shí)，在膀胱癌細(xì)胞株T24和RT4中通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β表達(dá)水平上調(diào)MALAT-1和SUZ12的表達(dá)，從而激活Wnt信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)，進(jìn)而增強(qiáng)了膀胱癌細(xì)胞的侵襲、遷移、轉(zhuǎn)移能力〔33〕。另外，He等〔34〕發(fā)現(xiàn)lncRNA UBC1在膀胱組織中的表達(dá)水平明顯高于癌旁組織，且UBC1的表達(dá)與淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移及較差的預(yù)后密切相關(guān)。研究表明，UBC1在原發(fā)性膀胱癌中表達(dá)水平升高，并且其表達(dá)水平越高，膀胱癌患者發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的概率越大〔35〕。通過RNA免疫沉淀發(fā)現(xiàn)UBC1可以與多梳抑制性復(fù)合物(PRC)2的核心成分EZH2和SUZ12相互結(jié)合，從而促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲〔34〕。以上研究都表明lncRNA的異常表達(dá)與腫瘤發(fā)生進(jìn)程的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移具有高度的相關(guān)性，這也提示了我們更加深入研究lncRNA在癌癥發(fā)生過程中的作用及機(jī)制，可以為腫瘤治療和干預(yù)提供一定的基礎(chǔ)和方向。

3 LncRNA在膀胱癌診斷和治療中的作用

膀胱癌良好治療的基礎(chǔ)是可能患膀胱癌人群的早期篩查診斷和有效且無創(chuàng)的術(shù)后監(jiān)測方法。膀胱鏡檢查雖然是膀胱癌診斷的金標(biāo)準(zhǔn)〔36〕，但其有創(chuàng)性的特點(diǎn)，常令患者望而生畏，且膀胱鏡無法發(fā)現(xiàn)早期、較小的膀胱癌病變，因此無法用于膀胱癌高危人群的早期篩查。尿液細(xì)胞學(xué)檢查是臨床應(yīng)用最為廣泛的無創(chuàng)檢查方法，但其敏感性較低，可重復(fù)性較差〔37〕。目前研究最多的膀胱癌標(biāo)志物是核基質(zhì)蛋白(NMP)22〔38〕和膀胱腫瘤抗原(BTA)〔39〕系列試驗(yàn),但均存在特異性較低的問題。這些方法無法滿足目前臨床早期診斷和術(shù)后監(jiān)測膀胱癌的需要。因此，確定更好的、可靠的、無創(chuàng)的、可用于早期診斷和術(shù)后監(jiān)測的膀胱癌標(biāo)志物非常重要。

在膀胱癌中，有些lncRNA不僅與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，而且在診斷、預(yù)后方面具有高度的敏感性和特異性。研究發(fā)現(xiàn)，通過尿液細(xì)胞學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)尿液中UCA1顯示其在膀胱癌診斷中具有明顯的特異度(91.76%，78/85)和靈敏度(80.85%，76/94)，而且UCA1與膀胱癌的分期分級(jí)密切相關(guān)，膀胱癌的分級(jí)越高，UCA1診斷的靈敏度也越高，在膀胱癌G2～G3期患者中靈敏度高達(dá)91.11%(41/45)〔40〕。在膀胱癌患者尿液中UCA1所表現(xiàn)出來的高特異度和靈敏度，使其可能成為膀胱癌診斷及治療預(yù)后評估的腫瘤標(biāo)志物。還發(fā)現(xiàn)UBC1在膀胱癌中的表達(dá)與腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、術(shù)后生存率呈負(fù)相關(guān)。提示UBC1也可作為膀胱癌高風(fēng)險(xiǎn)患者加強(qiáng)治療和預(yù)后評價(jià)的一個(gè)指標(biāo)。另外，Wang等〔41〕在膀胱癌患者血清外泌體中關(guān)于lncRNA H19的研究結(jié)果也表明，膀胱癌患者血清外泌體中H19與癌旁組織中的H19表達(dá)水平呈正相關(guān)，且與術(shù)前樣本相比術(shù)后樣本中的血清外泌體H19顯著降低，膀胱癌患者血清外泌體H19表達(dá)水平也顯著高于健康人群。生存曲線分析也表明膀胱癌患者血清外泌體H19表達(dá)水平與患者生存率呈負(fù)相關(guān)，以上結(jié)果都提示我們血清外泌體H19可以作為膀胱癌非侵入性診斷和治療預(yù)后監(jiān)測的標(biāo)志物。

HOX反義轉(zhuǎn)錄RNA(HOTAIR)是位于12號(hào)染色體上由HOXC基因簇的反義鏈轉(zhuǎn)錄而來的lncRNA。研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR在宮頸癌中表達(dá)上調(diào)，并且與腫瘤的大小、淋巴轉(zhuǎn)移、浸潤深度相關(guān)，而且上調(diào)的HOTAIR還可以作為宮頸癌預(yù)后評估的有效分子標(biāo)志物〔42〕。在甲狀腺癌中，也發(fā)現(xiàn)HOTAIR通過激活Wnt信號(hào)通路影響甲狀腺癌患者的腫瘤大小、淋巴轉(zhuǎn)移并且和腫瘤患者較差的存活率有明顯的關(guān)系〔43〕。另外，在原發(fā)性腫瘤患者和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的唾液中檢測發(fā)現(xiàn)HOTAIR表達(dá)量有明顯的差異。唾液 HOTAIR檢測被認(rèn)為是無創(chuàng)、快速診斷口腔癌的標(biāo)志物。HOTAIR不僅在宮頸癌、甲狀腺癌、乳腺癌、口腔癌等腫瘤中可作為分子標(biāo)志物，在膀胱癌中HOTAIR表達(dá)水平對膀胱癌發(fā)生發(fā)展、復(fù)發(fā)和預(yù)后情況也具有明顯的預(yù)測價(jià)值。HOTAIR表達(dá)水平與膀胱癌復(fù)發(fā)率呈正相關(guān)，其中Ta/T1級(jí)膀胱癌復(fù)發(fā)率較高。在Ta/T1級(jí)膀胱癌組織切片中通過免疫組化檢測發(fā)現(xiàn)Wnt-抑制因子(WIF)-1表達(dá)水平與 HOTAIR呈負(fù)相關(guān)，由此可見HOTAIR可作為Ta/T1級(jí)膀胱癌復(fù)發(fā)率的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo)〔44〕。

綜上，膀胱癌和其他腫瘤一樣，其發(fā)生發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)多變的過程。近年來關(guān)于膀胱癌的診斷、治療雖然出現(xiàn)了一些新方法，但是對于早期的診斷、術(shù)后的監(jiān)測等問題還是未能作出建設(shè)性的突破。隨著科技技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于lncRNA在膀胱癌中的研究成果也越來越多，大量的研究也表明lncRNA與膀胱癌的增殖、遷移、侵襲等生物進(jìn)程密切相關(guān)，這也使lncRNA有可能成為膀胱癌早期診斷、治療、復(fù)發(fā)監(jiān)測的潛在分子標(biāo)志物。雖然當(dāng)前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了較多與膀胱癌相關(guān)的lncRNA,但其在組織中特異性低，而且在其他腫瘤中也呈現(xiàn)異常表達(dá)，這為我們開發(fā)膀胱癌特異性強(qiáng)，靈敏度高的lncRNA分子標(biāo)志物提供了難度。因此，我們應(yīng)該更加深入的研究探討lncRNA在膀胱癌發(fā)生發(fā)展中作用，才能更好地預(yù)測、診斷膀胱癌及為膀胱癌個(gè)性化治療和藥物研發(fā)提供具有意義的理論指導(dǎo)。