長鏈非編碼RNA在膀胱腫瘤中的研究進展

李子祺(綜述),丁明霞,王劍松(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,昆明 650101)

長鏈非編碼RNA在膀胱腫瘤中的研究進展

李子祺△(綜述),丁明霞,王劍松※(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,昆明 650101)

摘要：近年來許多長鏈非編碼RNA(lncRNA)被發(fā)現(xiàn)，lncRNA表達量的異常與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，根據(jù)其作用可分為促進腫瘤作用lncRNA和抑制腫瘤作用lncRNA，使lncRNA有望成為新型腫瘤診斷標志物和治療靶點，用于腫瘤診斷、治療和復(fù)發(fā)的監(jiān)測。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA與膀胱腫瘤細胞的增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)密切相關(guān)。目前關(guān)于lncRNA在膀胱腫瘤中的作用大多來自其表達水平的差異，提示調(diào)控lncRNA表達量可能為膀胱腫瘤的診斷和治療提供新依據(jù)。

關(guān)鍵詞:膀胱腫瘤；長鏈非編碼RNA；H19；尿路上皮癌相關(guān)基因1；癌癥上調(diào)藥物抵抗；肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1

非編碼RNA是指這類RNA不能編碼翻譯為蛋白質(zhì)，但它在生物的生存過程中有很寬廣的調(diào)控作用。學(xué)者越來越關(guān)注功能性非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)和蛋白翻譯后修飾及調(diào)節(jié)的表觀遺傳調(diào)控方式。功能性ncRNA按照大小可分為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和小非編碼RNA。lncRNA是指長度超過200個核苷酸、具有調(diào)控基因表達作用的非編碼RNA，與信使RNA以及其他的小分子RNA(如小干擾RNA、微RNA等)相比較，對于lncRNA的研究相對空白。研究發(fā)現(xiàn)，非編碼DNA轉(zhuǎn)錄出的無生物學(xué)作用的RNA對生物的生命活動不發(fā)生影響[1]。后續(xù)的研究表明，lncRNA雖然不能翻譯成蛋白質(zhì)，但其對生命活動產(chǎn)生影響，如在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程，蛋白質(zhì)翻譯后的修飾以及遺傳學(xué)的表觀調(diào)控等方面有一定影響，這些作用則表現(xiàn)在其與疾病的病理生理改變、診療有緊密聯(lián)系[2]。臨床觀察和實驗研究證明，lncRNA在膀胱惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中扮演著重要角色[3-4]?，F(xiàn)就lncRNA在膀胱腫瘤中的研究進展予以綜述。

1H19

H19是人類發(fā)現(xiàn)的第一個lncRNA，位于染色體11p15.5，長度為2.3 kb。H19與定位相近的胰島素樣生長因子2(insulin-like growth factor 2,IGF2)組成H19/IGF2印記基因，是人類已發(fā)現(xiàn)的為數(shù)不多的印記基因之一。H19為父源印記母源表達，而IGF2為母源印記父源表達。最初研究發(fā)現(xiàn)，H19在人胚胎時期為高表達，而出生后除心肌和骨骼肌有一定水平表達外，大部分組織中表達受到抑制[5]。H19/IGF2基因表達異常與許多腫瘤發(fā)生相關(guān)，Cooper等[6]通過應(yīng)用原位雜交，檢測H19基因在膀胱移行細胞癌中的表達量與腫瘤分級是否有關(guān)，結(jié)果表明腫瘤的惡性程度與該基因的表達相關(guān)，還發(fā)現(xiàn)H19基因不出現(xiàn)在正常的膀胱黏膜組織中，該基因有可能作為標志物檢測膀胱腫瘤的進展程度，與膀胱腫瘤的進展和TNM分期等密切相關(guān)。Byun等[7]研究進一步解釋了H19在膀胱癌細胞中高表達的原因，可能是與膀胱癌細胞中H19基因印記丟失和等位基因調(diào)控異常甲基化相關(guān)。Ariel等[8]在人膀胱癌中發(fā)現(xiàn)印記基因H19的表達，并且檢測其表達量與膀胱腫瘤早期復(fù)發(fā)的關(guān)系，在該研究中84%(47/56)的膀胱腫瘤患者組織活檢表達該基因，并發(fā)現(xiàn)H19的表達水平隨腫瘤分級的升高而降低，活組織檢查表達該基因患者的復(fù)發(fā)時間較不表達者長，H19基因可作為標志物用于檢測術(shù)后的早期復(fù)發(fā)，并提供可能通過調(diào)節(jié)該基因序列以達到預(yù)防或治療膀胱腫瘤的目的。非原發(fā)性膀胱尿路上皮癌的分級也與H19基因相關(guān)，H19在高分化的膀胱癌細胞中低表達甚至不表達，而在低分化的膀胱癌細胞中高表達。Matouk等[9]認為，H19可以通過上調(diào)p57(kip2)表達，促進膀胱腫瘤細胞侵襲、轉(zhuǎn)移和血管形成。Ayesh等[10]研究發(fā)現(xiàn)，H19能上調(diào)多種基因，而這些被上調(diào)的基因?qū)δ[瘤細胞的發(fā)生、發(fā)展、侵襲力、轉(zhuǎn)移能力有重要作用，其主要的致瘤方式有印記丟失、印記基因的雜合型丟失、單親二倍體(即同源染色體中兩條等位基因來源于同一親代)、印記控制區(qū)的異常改變等。高軍等[11]研究提示，H19/IGF2的印記丟失改變可能在膀胱癌的發(fā)生過程中有重要作用。Amit等[12-13]通過建立膀胱腫瘤臨床模型研究發(fā)現(xiàn)，雙啟動子白喉毒素A可以在不影響正常膀胱組織細胞的前提下有效地殺傷膀胱腫瘤細胞，提示通過調(diào)控H19表達可用于膀胱腫瘤的靶向治療。

2尿路上皮癌相關(guān)基因1

尿路上皮癌相關(guān)基因1(urothelial cancer associated 1,UCA1)由Wang等[14]首先報道，UCA1在檢測不同病理分級的移行細胞癌患者的尿液沉渣診斷膀胱癌方面的特異度達91.8%，靈敏度為80.9%，該基因表達與G2～G3期膀胱癌密切相關(guān)，在膀胱移行細胞癌G1期的表達為40.0%，G2期的非肌層浸潤性膀胱癌表達為90.9%，G2期的肌層浸潤性膀胱癌表達為64.3%，G3期的非肌層浸潤性膀胱癌表達為91.7%，G3期的肌層浸潤性膀胱癌表達為100%，輸尿管尿路上皮細胞癌為37.5%，盆腔尿路上皮細胞癌為47.4%，并發(fā)現(xiàn)UCA1穩(wěn)定性相當(dāng)高，基本不受腫瘤細胞的遺傳異質(zhì)性影響，在正常膀胱細胞和其他泌尿系統(tǒng)良性疾病，如腺性膀胱炎、良性前列腺增生癥、尿道炎等中均低表達或不表達，在泌尿系其他惡性腫瘤，如腎細胞癌、前列腺腺癌中均低表達，使其在泌尿系其他惡性腫瘤(該研究中未行腎盂癌、輸尿管癌相關(guān)檢測)的鑒別中具有重要意義。Wang等[15]通過抑制性雜交消減技術(shù)從膀胱移行細胞癌細胞株BLZ-211和BLS-211中分離出1442bpUCA1基因，UCA1可能參與調(diào)控下游分子的蛋白質(zhì)合成過程。謝小娟等[16]通過原位雜交和聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)檢測到UCA1基因位于腫瘤組織的細胞質(zhì)中，其表達水平與膀胱癌的分期分級密切相關(guān)。王寶森等[17]采用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)檢測發(fā)現(xiàn)，UCA1的表達與病理分級、臨床分期和復(fù)發(fā)關(guān)系密切。張爭等[18]研究發(fā)現(xiàn)，UCA1大量表達于膀胱癌細胞中，并發(fā)現(xiàn)UCA1在胚胎組織以及胎兒大多數(shù)組織中高表達，但隨著胎兒出生長大，UCA1表達則呈下降趨勢直至不表達，僅當(dāng)膀胱細胞發(fā)生癌變后，UCA1在膀胱癌組織中表達量逐步上升至高水平，通過檢測膀胱細胞中的UCA1可早期發(fā)現(xiàn)膀胱腫瘤。Yang等[19]研究表明，UCA1對蛋白激酶B的表達量和生物活性產(chǎn)生影響，并通過磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，增強膀胱腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移。張爭等[18]研究顯示，在尿液沉渣中檢測UCA1的表達對診斷膀胱癌具有高度敏感性和特異性，UCA1對中高級別表淺膀胱癌的診斷價值顯著，利于對這部分腫瘤的早期治療，該研究在對照組選擇了非膀胱癌的各種泌尿系統(tǒng)疾病來檢測UCA1的鑒別診斷能力，包括腺性膀胱炎、泌尿系結(jié)石、良性前列腺增生癥、泌尿系感染、腎細胞癌和前列腺腺癌等，結(jié)果表明UCA1在腎細胞癌和前列腺腺癌中顯示出很高的陰性率，有助于膀胱癌和其他泌尿系腫瘤的鑒別。

3癌癥上調(diào)藥物抵抗基因

癌癥上調(diào)藥物抵抗(cancer upregulated drug resistant,CUDR)或稱UCA1a，該基因定位于染色體19p13.1，長度為2.2 kb。Tsang等[20]研究發(fā)現(xiàn)，UCA1位于細胞質(zhì)內(nèi)，有3個外顯子和2個內(nèi)含子，有3個不同轉(zhuǎn)錄體，長度分別為1.4 kb、2.2 kb和2.7 kb，在膀胱尿路上皮癌中以1.4 kb剪接體為主，Western blot分析表明CUDR(UCA1a)可下調(diào)caspase-3的表達，CUDR(UCA1a)可能調(diào)節(jié)藥物的敏感性，并通過下調(diào)caspase-3抑制caspase-3依賴性的細胞凋亡，促進腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移。Wang等[21]研究證實，UCA1是膀胱癌的新標志物，并在人類膀胱尿路上皮癌細胞系BLZ-211中使用northern blot分析檢測到3種UCA1的變異轉(zhuǎn)錄體，其中一條(1.4 kb)在膀胱癌進展和胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要作用，克隆的第二條轉(zhuǎn)錄體(2.2 kb)UCA1a，即先前報道的CUDR，比對UCA1(1.4 kb轉(zhuǎn)錄體)和CUDR(UCA1a)的互補DNA序列，發(fā)現(xiàn)有1265 bp的共同區(qū)域，在膀胱癌、結(jié)腸癌、宮頸癌和肺癌出現(xiàn)CUDR(UCA1a)上調(diào)，反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)分析顯示，CUDR(UCA1a)也是胚胎發(fā)育和膀胱癌相關(guān)的RNA，過表達CUDR(UCA1a)顯著增強膀胱癌細胞系UM-UC-2的增殖、遷移和侵襲。芯片分析顯示，過表達CUDR(UCA1a)可拮抗順鉑誘導(dǎo)的膀胱癌細胞凋亡，在體內(nèi)試驗中可促進UM-UC-2細胞的致癌性，CUDR(UCA1a)在人類膀胱癌增殖和致癌性方面發(fā)揮著重要的作用，UCA1和CUDR(UCA1a)的共同區(qū)域?qū)ζ渖锘钚钥赡苤陵P(guān)重要，提示該共同區(qū)域可能成為膀胱癌的治療靶點[21]。

4肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1

肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT-1)的轉(zhuǎn)錄本是一長度超過8000 nt的lncRNA，定位于11q13.1[22]，在人類正常組織及多種腫瘤(如膀胱癌、乳腺癌、肝癌、胰腺癌等)組織中均有表達，但在非小細胞肺癌中過表達最為顯著。Tripathi等[23]研究發(fā)現(xiàn)，MALAT-1可以通過調(diào)節(jié)SR(serine/arginine)蛋白的磷酸化影響信使RNA前體剪切發(fā)揮作用。Ying等[24]通過反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)檢測發(fā)現(xiàn)MALAT-1在膀胱癌組織中表達，其表達水平在膀胱癌組織中較相鄰正常組織上調(diào)，隨訪發(fā)現(xiàn)發(fā)生轉(zhuǎn)移的原發(fā)腫瘤中MALAT-1表達比未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移的原發(fā)腫瘤顯著升高，通過小干擾RNA介導(dǎo)MALAT-1沉默可抑制體外膀胱癌細胞的遷移能力，表明MALAT-1在膀胱癌治療中有潛在應(yīng)用前景。Han等[25]采用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)定量檢測MALAT-1在36例膀胱尿路上皮癌患者的腫瘤組織和正常膀胱組織間表達量的差別，認為表達量不同與腫瘤的分級、分期相關(guān)。與正常膀胱尿路上皮相比，膀胱尿路上皮癌組織中MALAT-1表達上調(diào)，MALAT-1在高級別腫瘤的表達水平較低級別腫瘤高，MALAT-1在肌層浸潤性癌的表達水平較非肌層浸潤性癌高。通過誘導(dǎo)沉默MALAT-1可抑制膀胱尿路上皮癌細胞增殖，降低腫瘤細胞運動性，以及促進其凋亡。在膀胱尿路上皮癌中MALAT-1起致癌作用，因此，沉默MALAT-1可能成為治療膀胱癌的一種新方法。

5結(jié)語

越來越多的研究者關(guān)注并且投身到lncRNA的研究領(lǐng)域，對lncRNA的的認識逐步深入。lncRNA不僅在生物體中以多種機制發(fā)揮其生物學(xué)功能，而且其功能失調(diào)與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。然而，由于lncRNA作用機制的多樣性和復(fù)雜性，目前對lncRNA功能的認識仍十分有限。隨著研究技術(shù)的不斷發(fā)展，可通過多種方法研究特定的lncRNA對膀胱癌的影響及作用，一方面使其有望成為靶向治療和新抗癌藥物，另一方面可作為腫瘤標志物，用于腫瘤診斷、治療和復(fù)發(fā)的監(jiān)測。

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Progress with Long Non-coding RNA in Bladder Neoplasms Research

LIZi-qi,DINGMing-xia,WANGJian-song.

(DepartmentofUrology,theSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity,YunnanInstituteofUrology,Kunming650101,China)

Abstract:Many long non-coding RNAs(lncRNA) were found in recent years,and the abnormal lncRNA expression is closely related to the occurrence and development of tumor.lncRNA is expected to become a new cancer diagnosis marker and therapeutic target.lncRNA can be divided into the tumor-promoting and tumor-inhibiting according to the function,and it can be used for the carcinoma diagnosis,treatment and relapse monitoring.Some studies suggested that lncRNA was closely related to bladder tumor cell proliferation,invasion,metastasis and recurrence.Most of the reports on lncRNA role in bladder tumor are about the different expression level,indicating that regulating the expression level of lncRNA may provide a new basis for the diagnosis and treatment of bladder tumor.

Key words:Bladder tumor; Long non-coding RNA; H19; Urothelial cancer associated gene 1; Cancer upregulated drug resistance; Lung adenocarcinoma metastasis-associated transcriptor 1

收稿日期：2013-03-04修回日期：2014-07-17編輯：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.04.022

中圖分類號：R737.1

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)04-0632-03