miRNA和膀胱癌發(fā)生發(fā)展的研究進展

王杰燚 陳紅微 田小柯 張 霞 張 敏 黃海山 許曉玲

(溫州醫(yī)科大學(xué)檢驗醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州 325035)

miRNA和膀胱癌發(fā)生發(fā)展的研究進展

王杰燚 陳紅微 田小柯 張 霞 張 敏 黃海山 許曉玲

(溫州醫(yī)科大學(xué)檢驗醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州 325035)

miRNA；膀胱癌

膀胱癌是國內(nèi)泌尿生殖系統(tǒng)最常見的腫瘤，其發(fā)病率和死亡率均占泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤第一位。膀胱癌具有易轉(zhuǎn)移、易復(fù)發(fā)等特點，早期膀胱癌又無明顯癥狀，因此許多患者診斷出時常已發(fā)生轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致預(yù)后不佳。鑒于現(xiàn)有膀胱癌的診斷及治療方法存在不足，亟需新的診斷標(biāo)志和有效治療策略。當(dāng)前研究表明，在膀胱中存在異常表達的特定miRNA，且與膀胱癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，可能作為膀胱癌治療的新靶點。本文就miRNA和膀胱癌的發(fā)生發(fā)展關(guān)系進行綜述。

1 miRNA

1.1 miRNA概述 miRNA是普遍存在真核生物中，具有高度保守性、時序性及組織細(xì)胞特異性，長度約19～25個核苷酸的非編碼小分子RNA〔1〕。miRNA主要來自編碼基因的內(nèi)含子或非編碼基因，也可來自編碼基因的外顯子〔2〕。miRNA的生物合成步驟分為以下4步：①在細(xì)胞核內(nèi)由RNA聚合酶Ⅱ的作用轉(zhuǎn)錄成最初產(chǎn)物pri-miRNA；②pri-miRNA被RNA酶Ⅲ-DrOsha及其輔助因子DGCR8識別、切割成具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的pre-miRNA，其長度為60～70個核苷酸(圖1)〔1,3,4〕；③RAN-GTP依賴因子和exportin 5輸出因子將pre-miRNA輸送到細(xì)胞質(zhì)中；④由另一種RNA酶ⅢDicer剪切得到雙鏈miRNA，在解旋酶的作用下打開雙鏈，一條被降解，另一條形成長度接近19～22個核苷酸的RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RISC)〔5〕。

圖1 miRNA的生物合成〔4〕

1.2 miRNA的生物學(xué)功能 最新研究表明，成熟的miRNA不但可以通過“種子區(qū)域”(2～7個核苷酸)與靶mRNA的3'UTR互補配對，也能與其5'UTR或ORF結(jié)合，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用〔6〕。miRNA對mRNA的調(diào)控機制由兩者的互補程度、互補堿基對等因素決定〔7〕。目前，已明確的調(diào)控機制有兩種：①miRNA與靶mRNA完全互補時，促進mRNA的降解；②miRNA與靶基因部分配對，則抑制相關(guān)基因的翻譯。單個miRNA 可以靶向多個mRNA，即不同的mRNA 可以有相同的miRNA 結(jié)合位點〔8〕。正是因為不需要很強的互補性調(diào)節(jié)，僅占人類基因組中約1%的miRNA 形成了一個復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，能與60%以上的編碼蛋白基因配對〔9〕。miRNA 通過調(diào)節(jié)編碼蛋白的基因表達來參與細(xì)胞生長、增殖、分化和凋亡等〔10〕。

2 miRNA與腫瘤

2002年，Calin等〔11〕報道了在慢性淋巴細(xì)胞性白血病患者中13q14的一個很小的基因組區(qū)域缺失，包括miR-15a和 miR-16-1基因，首次證明了miRNA異常與腫瘤密切相關(guān)。miRNA的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)年也被 Science 雜志列為十大科技突破之首〔12〕。并且越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，在不同的腫瘤細(xì)胞中miRNA存在異常表達。研究顯示，某些miRNA在腫瘤組織細(xì)胞與正常組織中相比差異顯著〔13,14〕。在各種類型的腫瘤中，例如肺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和甲狀腺乳頭狀癌等，層次聚類分析也表明在各類腫瘤組織樣本中有特定miRNA〔15～20〕。目前研究已發(fā)現(xiàn)，一些miRNA表達水平與腫瘤的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)〔21〕。

3 膀胱癌中差異表達的miRNA及其作用

近年來，miRNA在腫瘤中的異常表達及其在致癌中的作用逐漸闡明，為腫瘤發(fā)生發(fā)展提供重要理論依據(jù)。值得關(guān)注的是miRNA在膀胱癌中也起著至關(guān)重要的作用。2007年，Gottardo等〔22〕首次報道了膀胱癌中miRNA的表達圖譜。Catto等〔23〕對6種膀胱癌細(xì)胞株、20個正常膀胱組織、52個膀胱癌組織中miRNA的表達進行研究，得出了膀胱癌組織中有16種異常表達的miRNA；但并未對這16中異常表達的miRNA是上調(diào)還是下調(diào)做詳細(xì)的說明。此后，Chen等〔24〕應(yīng)用 Solexa 測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，與正常膀胱組織相比，膀胱癌組織中 33 種miRNA表達上調(diào)，41種miRNA表達下調(diào)，其中 miRNA-96上調(diào)最明顯，miRNA-490-5p下調(diào)最明顯。夏偉等〔25〕利用miRNA芯片技術(shù)在膀胱癌和癌旁組織中發(fā)現(xiàn)差異并有統(tǒng)計學(xué)意義的miRNA共115種，其中上調(diào)的73種(如miRNA-708、miRNA200b/c、miRNA-205、miRNA-182、miRNA-21等)、下調(diào)的42種(miRNA-145、miRNA-143、 miRNA-133a/b、miRNA-125b、miRNA-99a 等)。

miRNA與膀胱癌的發(fā)生發(fā)展有密切的關(guān)系。按其功能主要分為癌基因和抑癌基因，它們在膀胱癌的發(fā)生發(fā)展中起了重要作用。miRNA生物標(biāo)本的收集可以為膀胱癌腫瘤形成提供有價值的證據(jù)。因此，一個或多個miRNA的表達異常可能改善患者的危險分層，補充泌尿腫瘤的組織學(xué)診斷，特別是在膀胱癌的診斷上。因此，研究單個或多個miRNA更具有現(xiàn)實意義〔26,27〕。

3.1 膀胱癌中具有抑癌基因作用的miRNA 膀胱癌中具有抑癌基因作用的miRNA能夠抑制腫瘤表型表達，編碼抑制腫瘤形成的蛋白質(zhì)。正常情況下負(fù)責(zé)控制調(diào)控細(xì)胞生長和增殖，但當(dāng)其不能表達，或者其產(chǎn)物失去活性時，可能導(dǎo)致癌變。表達譜分析顯示miRNA-145、miRNA-143、miRNA-125和miRNA-490-5p是最頻繁報道下調(diào)的miRNA〔24,28～30〕。見表1。

3.2 膀胱癌中具有癌基因作用的miRNA 見表2。膀胱癌中具有癌基因作用的miRNA是一類會引起細(xì)胞癌變的基因，此類基因編碼的產(chǎn)物與細(xì)胞的腫瘤性轉(zhuǎn)化有關(guān)。膀胱癌組織中有33種miRNA表達上調(diào)，上調(diào)的主要有miRNA-708、miRNA200b/c、miRNA-205、miRNA-182、miRNA-183、miRNA-21、miRNA-96、miRNA17-5p 和 miRNA-20a等〔33〕。

表1 膀胱癌中具有抑癌作用的miRNA

表2 膀胱癌中具有癌基因作用的miRNA

4 miRNA與膀胱癌的診斷、分級及預(yù)后

目前，臨床上對膀胱癌的診斷主要依賴于膀胱鏡檢查和尿脫落細(xì)胞學(xué)檢查，但是膀胱鏡檢查會給患者帶來創(chuàng)傷和昂貴檢測費的負(fù)擔(dān)，而細(xì)胞學(xué)檢查敏感性低。所以，更多的國內(nèi)研究者開始從事膀胱癌的分子生物學(xué)研究，以期從分子水平上揭示膀胱癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)歸，從而提高膀胱癌的診斷水平。Merle等〔40〕利用定量PCR分析尿液miRNA差異表達，發(fā)現(xiàn)在膀胱癌患者和正常人尿液中miRNA-126、miRNA-152的比值存在顯著差異，此項研究為膀胱癌的無創(chuàng)性診斷奠定了基礎(chǔ)。

研究表明，miRNA可能是診斷和預(yù)后泌尿系統(tǒng)癌癥如前列腺癌、腎癌等的重要生物學(xué)標(biāo)志(表3)，只有制定正確的檢測方法才能準(zhǔn)確區(qū)分出膀胱癌〔26〕。Eissa等〔48〕對94例膀胱癌患者、30例膀胱良性病變和60例健康人的尿脫落細(xì)胞、血吸蟲血清進行實時定量PCR評價和評估m(xù)iRNA-96，結(jié)果顯示在3個測試組和良惡性血吸蟲的病例中miRNA-96的表達表現(xiàn)有顯著的差異，因此尿miRNA-96可作為膀胱移形細(xì)胞癌無創(chuàng)性診斷的生物學(xué)標(biāo)志。Pignot等〔47〕對11個正常膀胱樣本及 166 個腫瘤樣本分析表明 miRNA-9、miRNA-182 和 miRNA-200b 對浸潤性膀胱癌的診斷及預(yù)后有一定的關(guān)系。Xie等〔49〕對28例浸潤性膀胱癌樣本及11例非浸潤性膀胱癌樣本進行分析，其中miRNA-29c、miRNA-200a、miRNA-378、miRNA-429、miRNA-200c、miRNA-141和miRNA-451與腫瘤浸潤性有關(guān)，且在腫瘤組織中存在表達異常。一些研究發(fā)現(xiàn)miRNA-143、miRNA-222、miRNA-452可用于非侵襲性膀胱癌的診斷〔46〕，此外 miRNA-9、miRNA-182、miRNA-200b與膀胱癌的侵襲性和生存有關(guān)〔50〕。Rater等〔45〕對miRNA-141和miRNA-205的分析表明其表達水平與膀胱癌患者生存率存在相關(guān)性。

表3 作為膀胱癌診斷和預(yù)后指標(biāo)的miRNA

miRNA-96、miRNA-183在膀胱癌患者的尿液中表達量顯著升高，與腫瘤的分級及病理分期有關(guān)〔51〕。Srinivas等〔42〕對Ta、T1、T2～T3膀胱癌組織的miRNA譜進行比較，觀察到肌層浸潤型膀胱癌與非肌層浸潤型膀胱癌存在 51 個miRNA差異表達，如肌層浸潤型膀胱癌中miR-222和miRNA-125b顯著升高而非浸潤性膀胱癌中并不明顯。Neely等〔52〕對28例淺表性膀胱癌和25例侵襲性膀胱癌組織miRNA表達譜進行分析發(fā)現(xiàn)miRNA-21/miRNA-205可用于判斷膀胱癌是否具有侵襲性。因此各階段及各類型的膀胱癌分別有相對應(yīng)的miRNA表達譜，確定膀胱癌中特異表達的miRNA譜對膀胱癌的臨床診斷和治療有很大的意義。

5 miRNA作為膀胱癌治療的新靶點

miRNA被發(fā)現(xiàn)有望應(yīng)用于膀胱癌的早期診斷以來，每年都有大量關(guān)于miRNA 的研究進展的文獻報道〔41，43，44〕。同時，隨著miRNA表達檢測技術(shù)的發(fā)展，對在膀胱癌中表達異常的miRNA有了更深的認(rèn)識，從而為膀胱癌的治療提供了一些依據(jù)。經(jīng)研究證明利用反義miRNA-21載體+MMC或反義miRNA-21+rAV．Tumstafin聯(lián)合治療人膀胱癌裸鼠原位移植癌的療效顯著優(yōu)于單一用藥，也更接近理想治療效果〔53,54〕。沈益君〔55〕發(fā)現(xiàn)尿液miRNA-509-5p/miRNA-124比值可能是膀胱癌診斷的無創(chuàng)性生物標(biāo)志物。茅利明〔56〕的研究結(jié)果顯示，miRNA-148a對于膀胱癌診斷的特異性達到94.4%，陽性預(yù)測值為97.87%。馬莎蕊等〔57〕經(jīng)研究表明在很多腫瘤細(xì)胞中呈低表達的miRNA-497在加入外源miRNA-497后，可以通過靶向調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、PI3K-AKT-mTOR、MAPK/ERK 等信號通路上的一些關(guān)鍵分子促進其抑癌作用。同時，有研究發(fā)現(xiàn)DNA甲基化可通過引起miR-200沉默而促進腫瘤的浸潤與轉(zhuǎn)移〔58,59〕。除此之外，已有很多潛在的靶點也被發(fā)現(xiàn)，例如：李洋等〔60〕發(fā)現(xiàn)miRNA-29b-3p可能通過抑制其靶基因DNMT3A促進膀胱癌對絲裂霉素的耐受。這些研究為膀胱癌的治療提供了新的解答思路，將有望投入實踐當(dāng)中。

6 結(jié) 語

miRNA與膀胱癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。不僅膀胱癌組織、膀胱癌細(xì)胞株中miRNA 表達異常，而且在膀胱癌患者的血液、尿液等體液中也能檢測出異常表達的 miRNA。經(jīng)過近幾年的研究，人們逐漸了解到各類miRNA在膀胱癌中的作用機制。這些研究結(jié)果也為膀胱癌病因及臨床診治提供了一個新的方向。但是如何將 miRNA 應(yīng)用于膀胱癌的早期治療是今后臨床和科研的主要方向。

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〔2016-06-17修回〕

(編輯 曲 莉)

國家自然科學(xué)基金項目(81372946)；浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃(新苗人才計劃)項目(2014R413061)

許曉玲(1983-)，女，碩士，實驗師，主要從事腫瘤的生物學(xué)治療方面研究。

王杰燚(1995-)，男，在讀本科，主要從事腫瘤的生物學(xué)治療方面研究。

Q786

A

1005-9202(2017)05-1257-05；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.102