miRNA和膀胱癌發生發展的研究進展

王杰燚 陳紅微 田小柯 張 霞 張 敏 黃海山 許曉玲

(溫州醫科大學檢驗醫學院生命科學學院，浙江 溫州 325035)

miRNA和膀胱癌發生發展的研究進展

王杰燚 陳紅微 田小柯 張 霞 張 敏 黃海山 許曉玲

(溫州醫科大學檢驗醫學院生命科學學院，浙江 溫州 325035)

miRNA；膀胱癌

膀胱癌是國內泌尿生殖系統最常見的腫瘤，其發病率和死亡率均占泌尿生殖系統腫瘤第一位。膀胱癌具有易轉移、易復發等特點，早期膀胱癌又無明顯癥狀，因此許多患者診斷出時常已發生轉移，導致預后不佳。鑒于現有膀胱癌的診斷及治療方法存在不足，亟需新的診斷標志和有效治療策略。當前研究表明，在膀胱中存在異常表達的特定miRNA，且與膀胱癌的發生發展密切相關，可能作為膀胱癌治療的新靶點。本文就miRNA和膀胱癌的發生發展關系進行綜述。

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在細胞核內由RNA聚合酶Ⅱ的作用轉錄成最初產物pri-miRNA；②pri-miRNA被RNA酶Ⅲ-DrOsha及其輔助因子DGCR8識別、切割成具有發夾結構的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輸送到細胞質中；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誘導的沉默復合體(RISC)〔5〕。

圖1 miRNA的生物合成〔4〕

1.2 miRNA的生物學功能 最新研究表明，成熟的miRNA不但可以通過“種子區域”(2～7個核苷酸)與靶mRNA的3'UTR互補配對，也能與其5'UTR或ORF結合，從而發揮調節作用〔6〕。miRNA對mRNA的調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 結合位點〔8〕。正是因為不需要很強的互補性調節，僅占人類基因組中約1%的miRNA 形成了一個復雜的基因調控網絡，能與60%以上的編碼蛋白基因配對〔9〕。miRNA 通過調節編碼蛋白的基因表達來參與細胞生長、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胞性白血病患者中13q14的一個很小的基因組區域缺失，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。miRNA的發現在當年也被 Science 雜志列為十大科技突破之首〔12〕。并且越來越多的研究發現，在不同的腫瘤細胞中miRNA存在異常表達。研究顯示，某些miRNA在腫瘤組織細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、結腸癌、膠質母細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〕。目前研究已發現，一些miRNA表達水平與腫瘤的復發、轉移和預后密切相關〔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，為腫瘤發生發展提供重要理論依據。值得關注的是miRNA在膀胱癌中也起著至關重要的作用。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是上調還是下調做詳細的說明。此后，Chen等〔24〕應用 Solexa 測序技術發現，與正常膀胱組織相比，膀胱癌組織中 33 種miRNA表達上調，41種miRNA表達下調，其中 miRNA-96上調最明顯，miRNA-490-5p下調最明顯。夏偉等〔25〕利用miRNA芯片技術在膀胱癌和癌旁組織中發現差異并有統計學意義的miRNA共115種，其中上調的73種(如miRNA-708、miRNA200b/c、miRNA-205、miRNA-182、miRNA-21等)、下調的42種(miRNA-145、miRNA-143、 miRNA-133a/b、miRNA-125b、miRNA-99a 等)。

miRNA與膀胱癌的發生發展有密切的關系。按其功能主要分為癌基因和抑癌基因，它們在膀胱癌的發生發展中起了重要作用。miRNA生物標本的收集可以為膀胱癌腫瘤形成提供有價值的證據。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。正常情況下負責控制調控細胞生長和增殖，但當其不能表達，或者其產物失去活性時，可能導致癌變。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是一類會引起細胞癌變的基因，此類基因編碼的產物與細胞的腫瘤性轉化有關。膀胱癌組織中有33種miRNA表達上調，上調的主要有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胞學檢查，但是膀胱鏡檢查會給患者帶來創傷和昂貴檢測費的負擔，而細胞學檢查敏感性低。所以，更多的國內研究者開始從事膀胱癌的分子生物學研究，以期從分子水平上揭示膀胱癌的發生、發展、轉移及轉歸，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，發現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性診斷奠定了基礎。

研究表明，miRNA可能是診斷和預后泌尿系統癌癥如前列腺癌、腎癌等的重要生物學標志(表3)，只有制定正確的檢測方法才能準確區分出膀胱癌〔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胞、血吸蟲血清進行實時定量PCR評價和評估miRNA-96，結果顯示在3個測試組和良惡性血吸蟲的病例中miRNA-96的表達表現有顯著的差異，因此尿miRNA-96可作為膀胱移形細胞癌無創性診斷的生物學標志。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后有一定的關系。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，且在腫瘤組織中存在表達異常。一些研究發現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〔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性。

表3 作為膀胱癌診斷和預后指標的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〔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表達譜進行分析發現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被發現有望應用于膀胱癌的早期診斷以來，每年都有大量關于miRNA 的研究進展的文獻報道〔41，43，44〕。同時，隨著miRNA表達檢測技術的發展，對在膀胱癌中表達異常的miRNA有了更深的認識，從而為膀胱癌的治療提供了一些依據。經研究證明利用反義miRNA-21載體+MMC或反義miRNA-21+rAV．Tumstafin聯合治療人膀胱癌裸鼠原位移植癌的療效顯著優于單一用藥，也更接近理想治療效果〔53,54〕。沈益君〔55〕發現尿液miRNA-509-5p/miRNA-124比值可能是膀胱癌診斷的無創性生物標志物。茅利明〔56〕的研究結果顯示，miRNA-148a對于膀胱癌診斷的特異性達到94.4%，陽性預測值為97.87%。馬莎蕊等〔57〕經研究表明在很多腫瘤細胞中呈低表達的miRNA-497在加入外源miRNA-497后，可以通過靶向調節細胞周期、PI3K-AKT-mTOR、MAPK/ERK 等信號通路上的一些關鍵分子促進其抑癌作用。同時，有研究發現DNA甲基化可通過引起miR-200沉默而促進腫瘤的浸潤與轉移〔58,59〕。除此之外，已有很多潛在的靶點也被發現，例如：李洋等〔60〕發現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，將有望投入實踐當中。

6 結 語

miRNA與膀胱癌的發生發展密切相關。不僅膀胱癌組織、膀胱癌細胞株中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 應用于膀胱癌的早期治療是今后臨床和科研的主要方向。

1 Carthew RW，Sontheimer EJ.Origins and Mechanisms of miRNAs and siRNAs〔J〕.Cell,2009;136(4):642-55.

2 Duellman T,Warren C,Yang J.Single nucleotide polymorphism-specific regulation of matrix metalloproteinase-9 by multiple miRNAs targeting the coding exon〔J〕.Nucleic Acids Res,2014;42(9):5518-31.

3 Cai X,Cullen BR.Human microRNAs are processed from capped,polyadenylated transcripts that can also function as mRNAs〔J〕.RNA,2004;10(12):1957-66.

4 O'Kelly F,Marignol L,Meunier A,etal.MicroRNAs as putative mediators of treatment response in prostate cancer〔J〕.Nat Rev Urol,2012;9(7):397-407.

5 Lin H,Hannon GJ.MicroRNAs:small RNAs with a big role in gene regulation〔J〕.Nat Rev Gen,2004;5(7):522-31.

6 Orom UA,Lund AH.MicroRNA-10a binds the 5'UTR of ribosomal protein mRNAs and enhances their translation〔J〕.Mol Cell,2008;30(4):460-71.

7 Fish JE,Santoro MM,Morton SU,etal.miR-126 regulates angiogenic signaling and vascular integrity〔J〕.Dev Cell,2008;15(2):272-84.

8 Kumar A,Wong AK,Tizard ML,etal.miRNA-Targets:a database for miRNA target predictions in coding and non-coding regions of mRNAs〔J〕.Genomics,2012;100(6):352-6.

9 Friedman RC.Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs〔J〕.Genom Res,2009;19(1):92-105.

10 Monteleone K,Selvaggi C,Cacciotti G,etal.MicroRNA-29 family expression and its relation to antiviral immune response and viro-immunological markers in HIV-1-infected patients〔J〕.BMC Infect Dis,2015;15(1):1-11.

11 Calin GA,Dumitru CD,Shimizu M,etal.Frequent deletions and down-regulation of micro-RNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2002;99(24):15524-9.

12 Couzin J.Small RNAs make big splash〔J〕.Science,2002;298(5602):2296-7.

13 Hammond SM.microRNA detection comes of age〔J〕.Nature Methods,2006;3(1):12-3.

14 Liu CG,Calin GA,Meloon B,etal.An oligonucleotide microchip for genome-wide microRNA profiling in human and mouse tissues〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2004;101(26):9740-4.

15 He HL,Jazdzewski K,Li W,etal.The role of microRNA genes in papillary thyroid carcinoma〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2005;102(52):19075-80.

16 Iorio MV,Ferracin M,Liu CG,etal.MicroRNA gene expression deregulation in human breast cancer〔J〕.Cancer Res,2005;65(16):7065-70.

17 Calin GA,Sevignani C,Dan Dumitru C,etal.Human microRNA genes are frequently located at fragile sites and genomic regions involved in cancers〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2004;101(9):2999-3004.

18 Ciafre SA,Galardi S,Mangiola A,etal.Extensive modulation of a set of microRNAs in primary glioblastoma〔J〕.Biochem Biophys Res Commun,2005;334(4):1351-8.

19 Yanaihara N,Caplen N,Bowman E,etal.Unique microRNA molecular profiles in lung cancer diagnosis and prognosis〔J〕.Cancer Cell,2006;9(3):189-98.

20 Murakami Y,Yasuda T,Saigo K,etal.Comprehensive analysis of microRNA expression patterns in hepatocellular carcinoma and non-tumorous tissues〔J〕.Oncogene,2006;25(17):2537-45.

21 Esquela-Kerscher A,Slack FJ.Oncomirs-microRNAs with a role in cancer〔J〕.Nat Rev Cancer,2006;6(4):259-69.

22 Gottardo F,Liu CG,Ferracin M,etal.Micro-RNA profiling in kidney and bladder cancers〔J〕.Urol Oncol Semin Orig Invest,2007;25(5):387-92.

23 Catto JW,Miah S,Owen HC,etal.Distinct MicroRNA alterations characterize high-and Low-grade bladder cancer〔J〕.Cancer Res,2009;69(21):8472-81.

24 Chen YH,Wang SQ,Wu XL,etal.Characterization of microRNAs expression profiling in one group of Chinese urothelial cell carcinoma identified by Solexa sequencing〔J〕.Urol Oncol Semin Orig Inves,2013;31(2):219-27.

25 夏 偉,宋 濤,李 潔,等.臨床膀胱癌組織中miRNA的差異表達研究〔J〕.軍事醫學科學院院刊,2010;34(6):540-2.

26 Braicu C,Cojocneanu-Petric R,Chira S,etal.Clinical and pathological implications of miRNA in bladder cancer〔J〕.Int J Nanomed,2015;10:791-800

27 Ouyang H,Zhou YZ,Zhang L,etal.Diagnostic value of microRNAs for urologic cancers a systematic review and meta-analysis〔J〕.Medicine,2015;94(37):1-8.

28 Dyrskjot L,Ostenfeld MS,Bramsen JB,etal.Genomic profiling of MicroRNAs in bladder cancer:miR-129 is associated with poor outcome and promotes cell death in vitro〔J〕.Cancer Res,2009;69(11):4851-60.

29 Ichimi T,Enokida H,Okuno Y,etal.Identification of novel microRNA targets based on microRNA signatures in bladder cancer〔J〕.Int J Cancer,2009;125(2):345-52.

30 Yoshino H,Chiyomaru T,Enokida H,etal.The tumour-suppressive function of miR-1 and miR-133a targeting TAGLN2 in bladder cancer〔J〕.Br J Cancer,2011;104(5):808-18.

31 董 文,林天歆,黃 健,等.miR-143和miR-145在膀胱癌中的表達及意義〔J〕.中山大學學報(醫學科學版),2011;32(6):719-22.

32 陳興無,李文澤,李 進,等.miR-143在膀胱癌組織中的表達及意義〔J〕.醫學臨床研究,2014;(2):337-9.

33 Yoshino H,Seki N,Itesako T,etal.Aberrant expression of microRNAs in bladder cancer〔J〕.Nat Rev Urol,2013;10(7):396-404.

34 郎 斌.MiR-34a在前列腺癌、膀胱癌和腎癌中作用機制的研究進展〔J〕.江西醫藥,2016;(2):185-7.

35 王 偉，李 覃.microRNA在膀胱癌中的作用研究進展〔J〕.武警后勤學院學報(醫學版),2012;21(12):1053-6,封4.

36 Liu L,Qiu MN,Tan GB,etal.miR-200c inhibits invasion,migration and proliferation of bladder cancer cells through down-regulation of BMI-1 and E2F3〔J〕.J Transl Med,2014;12(1):305.

37 王金鳳.microRNA-214在膀胱癌中表達的生物學功能、調控機制及臨床應用研究〔D〕.濟南：山東大學，2015.

38 易正金,何云鋒,王 勇,等.miRNA沉默ILK基因對人膀胱癌T24細胞侵襲功能的影響〔J〕.生命科學研究,2012;16(2):164-8.

39 Yan B,Fu QH,Lai LH,etal.Downregulation of microRNA 99a in oral squamous cell carcinomas contributes to the growth and survival of oral cancer cells〔J〕.Mol Med Rep,2012;6(3):675-81.

40 Merle H,Kai H,Hartmut M,etal.A robust methodology to study urine microRNA as tumor marker:microRNA-126 and microRNA-182 are related to urinary bladder cancer〔J〕.Urol Oncol,2010;28(6):655-61.

41 Jaime S,Sandy B,Harriet F,etal.A pilot study of urinary microRNA as a biomarker for urothelial cancer〔J〕.Can Urol Assoc J,2013;7(1-2):28.

42 Srinivas V,David L,Anders K,etal.MiRNA expression in urothelial carcinomas:important roles of miR-10a,miR-222,miR-125b,miR-7 and miR-452 for tumor stage and metastasis,and frequent homozygous losses of miR-31〔J〕.Int J Cancer,2009;124(9):2236-42.

43 Wszolek MF,Rieger-Christ KM,Kenney PA,etal.A MicroRNA expression profile defining the invasive bladder tumor phenotype〔J〕.Urol Oncol,2011;29(6):794-801.

44 Miah S,Dudziec E,Drayton RM,etal.An evaluation of urinary microRNA reveals a high sensitivity for bladder cancer〔J〕.Br J Cancer,2012;107(1):123-8.

45 Rater N,Meyer HA,Jung M,etal.miRNA profiling identifies candidate miRNAs for bladder cancer diagnosis and clinical outcome〔J〕.J Mol Diagn,2013;15(5):695-705.

46 Rosenberg E,Baniel J,Spector Y,etal.Predicting progression of bladder urothelial carcinoma using micro RNA expression〔J〕.BJU Int,2013;112(7):1027-34.

47 Pignot G,Cizeron-Clairac G,Vacher S,etal.microRNA expression profile in a large series of bladder tumors:identification of a 3-miRNA signature associated with aggressiveness of muscle-invasive bladder cancer〔J〕.Int J Cancer,2013;132(11):2479-91.

48 Eissa S,Habib H,Ali E,etal.Evaluation of urinary miRNA-96 as a potential biomarker for bladder cancer diagnosis〔J〕.Med Oncol,2015;32(1):1-7.

49 Xie P,Xu F,Cheng W,etal.Infiltration related miRNAs in bladder urothelial carcinoma〔J〕.J Huazhong Univ Sci Technol Med Sci,2012;32(4):576-80.

50 Puerta-Gil P,García-Baquero R,Jia AY,etal.miR-143,miR-222,and miR-452 are useful as tumor stratification and noninvasive diagnostic biomarkers for bladder cancer〔J〕.Am J Pathol,2012;180(5):1808-15.

51 Yamada Y,Enokida H,Kojima S,etal.MiR-96 and miR-183 detection in urine serve as potential tumor markers of urothelial carcinoma:correlation with stage and grade,and comparison with urinary cytology〔J〕.Cancer Sci,2011;102(3):522-9.

52 Neely L,Rieger-Christ K,Neto B,etal.A microRNA expression ratio defining the invasive phenotype in bladder tumors〔J〕.Urol Oncol,2010;28(1):39.

53 張 明,范海濤,李然偉,等.反義微小RNA-21基因治療改善膀胱癌化療敏感性的實驗研究及臨床應用前景〔J〕.中國實驗診斷學,2013;17(4):669-71.

54 李然偉,魏 巍,劉祿成,等.反義miRNA-21/ rAV-Tumstatin病毒載體對裸鼠膀胱癌生物學行為的影響〔J〕.中國實驗診斷學,2012;16(5):782-4.

55 沈益君.miR-100調控PLK1基因在膀胱癌中的生物學功能及膀胱癌尿液miRNA標志物的篩選研究〔D〕.上海：復旦大學,2012.

56 茅利明.miR-148a在膀胱癌組織中的異常表達及初步臨床意義探討〔D〕.福州：溫州醫學院，2015.

57 馬沙蕊,宋劉梅,李冬民.miRNA-497在腫瘤中的研究進展〔J〕.國外醫學(醫學地理分冊),2015;(1):75-8.

58 Vrba L,Jensen TJ,Garbe JC,etal.Role for DNA methylation in the regulation of miR-200c and miR-141 expression in normal and cancer cells〔J〕.PLoS One,2010;5(1):e8697.

59 Neves R,Scheel C,Weinhold S,etal.Role of DNA methylation in miR-200c/141 cluster silencing in invasive breast cancer cells〔J〕.BMC Res Notes,2010;3:219.

60 李 洋，梁 瑜.MiR-29 b-3 p在膀胱癌化療耐受機制中的作用〔J〕.皖南醫學院學報,2015;(2):117-21.

〔2016-06-17修回〕

(編輯 曲 莉)

國家自然科學基金項目(81372946)；浙江省大學生科技創新活動計劃(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治療方面研究。

Q786

A

1005-9202(2017)05-1257-05；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.102