膀胱癌相關lncRNA 的研究進展

劉楊文易 綜述 顏汝平 審校

（昆明醫科大學第二附屬醫院 泌尿外科/云南省泌尿外科研究所，云南 昆明 650101）

膀胱癌是泌尿系常見的惡性腫瘤，在歐美的發病率居男性惡性腫瘤的第4 位[1]，且近年來其發病率和死亡率日益增加，已經成為全球第9 大癌癥和第14 大死因[2]。膀胱癌有著復發率高、預后不佳等特征，其五年生存率＜50%[3,4]。迄今為止，膀胱癌進展和轉移的機制并未闡明清楚，較為明確的致病因素是吸煙和長期接觸化工產品，并且這兩大因素的致癌原理均涉及基因層面的改變[5]。因此，深入研究膀胱癌發生發展和轉移的分子機制、積極研發科學有效的早期診斷技術和及時便捷的病情監測手段顯得尤為重要。雖然長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA） 才作為腫瘤研究領域的新成員登上舞臺不久，但已成為基因領域研究的熱點內容，現階段，膀胱癌相關lncRNA 的研究層出不窮。本文研究膀胱癌相關lncRNA 的現狀，現報告如下。

一、LncRNA 的生物學特性

LncRNA 是一組堿基數超過200 的非編碼RNA，通過與基因組DNA、miRNA、mRNA 和蛋白質的相互作用來發揮其生理和病理功能[6,7]。基于lncRNA 與蛋白質編碼基因的相互位置關系，可將其分為5 類[6]：⑴正義lncRNA（Sense lncRNA）：與同一鏈上蛋白質編碼基因的轉錄方向相同，且至少與一個蛋白質編碼外顯子重疊；⑵反義lncRNA（Antisense lncRNA）：與同一鏈上蛋白質編碼基因的轉錄方向相反，且至少與一個蛋白質編碼外顯子重疊；⑶雙向lncRNA（Bidirectional lncRNA）：以與蛋白質編碼基因的相同和相反方向進行轉錄，形成雙向轉錄，通常在幾百個堿基對之內；⑷基因內lncRNA（Intronic lncRNA）：在任一方向上蛋白質編碼基因的內含子內開始轉錄，且在沒有重疊外顯子的情況下終止；⑸基因間lncRNA（Intergenic lncRNA）：也稱為廣泛干預非編碼RNA 或lincRNA，位于2 個蛋白質編碼基因間的區域，有自己的啟動子和單獨的轉錄單位。早些年lncRNA被認為沒有生物學功能，然而，全基因組轉錄組學分析揭示lncRNA 參與了多種生物學活動[8]，比如腫瘤的發生、侵襲和轉移等過程[9]。近年來，學者們在膀胱癌的研究中發現了大量異常表達的lncRNA，并且認為lncRNA 作為膀胱癌新型早期診斷和預后監測的標志物具有廣闊的應用前景[10]。

二、H19

H19 位于人染色體11p15.5 上，是全長2.3kb的RNA 分子，它屬于母體等位基因表達的印跡基因[11]。H19 在膀胱癌組織中呈高表達，上調H19后膀胱癌細胞的體外增殖、侵襲和遷移的能力也隨之增強，并且H19 還可以調節膀胱癌細胞上皮間質轉化過程以及細胞骨架的重排[12-14]，與此同時，H19 的異位表達還可以促進體內腫瘤的進展、血管生成和肺轉移等過程[13]。

近年來，有關H19 調控膀胱癌進展和轉移的機制研究深受廣大學者的青睞。Zhu 等[14]指出H19與臨床分期存在相關性，同時發現腫瘤轉移患者中H19 的表達水平要高于無轉移的膀胱癌患者；在敲低膀胱癌細胞中的H19 后，E-鈣粘蛋白的表達增強，膀胱癌細胞的轉移能力隨之降低，因此作者得出結論：H19 可以通過抑制E-鈣粘蛋白的表達以促進膀胱癌的轉移。Luo 等[12]的研究也發現H19 的表達水平和E-鈣粘蛋白表達呈負相關；同時，H19 與zeste 同源增強子2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2）存在相關性，H19 和EZH2 的結合能夠激活Wnt/β-catenin 通路進而介導E-鈣粘蛋白的下調，最終導致膀胱癌的轉移。以上機制研究中，lncRNA H19 的檢測均依賴于膀胱癌患者的組織標本，而Wang 等[15]則以患者的血液為核心開展研究：作者首先明確了血清外泌體中的lncRNA H19 可以穩定存在，其次驗證了膀胱癌患者血清外泌體中H19 與對應膀胱癌組織中的總H19 水平呈正相關；并且發現術后樣本較對應的術前樣本中的血清外泌體H19 顯著下調，與此同時，膀胱癌患者血清外泌體H19 的表達水平也要顯著高于健康人；Kaplan-Meier 生存曲線分析也表明膀胱癌患者血清外泌體H19 水平與患者生存率成負相關；最后，作者認為血清外泌體lncRNA H19 可以作為膀胱癌患者非侵入性診斷和預后監測的標志物。

三、Metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1

MALAT-1 通常為＞8000nt 的lncRNA，并且由染色體11q13 編碼[16]。 大量研究證實，MALAT-1 在膀胱癌組織、細胞系中表達量要高于癌旁組織和正常細胞系[17,18]，同時，高表達水平的MALAT-1 與高病理分級、高腫瘤分期、淋巴結以及腫瘤轉移陽性的膀胱癌存在較高的相關性[17-20]。Wu 等[21]發現高表達水平的MALAT-1 與各種臨床預后較差的癌癥均存在著相關性，而Li 等[20]則進一步通過Kaplan-Meier 生存分析和Cox 回歸分析得出高表達水平的MALAT-1 是膀胱癌患者總體生存（overall survival,OS） 的獨立預后指標，這些研究結果充分表明MALAT-1 具有成為新型膀胱癌診療靶點的潛質。

近年來各大學者對MALAT-1 在膀胱癌中的作用機制進行了較為深入的研究。轉化生長因子β（TGF-β）可以誘導膀胱癌細胞中MALAT-1 的表達和上皮間質轉化過程[17,19]。Fan 等[19]發現MALAT-1與zeste 抑制因子12（suppressor of zeste 12, suz12）存在相互作用，MALAT-1 和suz12 的結合可以導致E-鈣粘蛋白表達的降低和N-鈣粘蛋白、纖連蛋白表達的增加，從而促進膀胱癌細胞的上皮間質轉化。Ying 等[18]發現用siRNA 技術沉默MALAT-1 后可以減弱膀胱癌細胞的遷移能力，MALAT-1 的下調可以導致上皮間質轉化過程中相關標志物（ZEB1、ZEB2、Slug） 表達水平的降低以及E-鈣粘蛋白水平的增加；與此同時，作者進一步證明MALAT-1 可以通過激活Wnt 信號通路進而促進膀胱癌細胞的上皮間質轉化過程。在2013年，Han 等[22]已經證明下調miR-125b 可以抑制MALAT-1 的表達，進而抑制膀胱癌的發生發展。那么MALAT-1 是否也能夠影響miR-125b 呢？Xie等[23]則在2017年通過CRISPR 和qRT-PCR 技術發現，MALAT1 能夠抑制miR-125b 表達并增加其靶基因（Bcl-2 和MMP-13）的表達；作者進一步證明MALAT-1 介導癌癥進展一定程度上是由于MALAT-1能夠特異性抑制miR-125b的表達并增加Bcl-2和MMP-13的表達。可見MALAT-1和miR-125b可以通過相互作用來調控膀胱癌發生發展。

四、Urothelial Carcinoma Associated 1,UCA1

尿路上皮癌相關1（UCA1）是一種長度為2314 bp 的lncRNA，位于19 號染色體上，且UCA1 是在膀胱癌中被鑒定出來的[24]。UCA1 在膀胱癌組織、細胞系中高表達已被證實，且高表達水平的UCA1 與高腫瘤分級相關[25,26]。近年來的研究發現UCA1 可以作為膀胱尿路上皮癌中新的獨立預后指標[27]，并且其具有較大的潛質成為診斷膀胱癌的新型標志物。

時至今日，有關UCA1 在膀胱癌中作用機制的研究已頗具規模。Luo 等[25]發現UCA1 與腫瘤細胞的侵襲力呈正相關，并且UCA1 和高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1,HMGB1） 的3'非翻譯區結合可以下調抑癌基因miR-143 的表達，即UCA1 的過表達可以通過調節miR-143/HMGB1通路來促進膀胱癌細胞的侵襲和上皮間質轉化。Xue 等[28]于2014年通過電泳遷移率變動分析和染色質免疫沉淀分析發現轉錄因子CCAA/增強子結合蛋白α（enhancer binding protein α, EBPα）（C/EBPα） 與UCA1 的核心啟動子區域結合；此外，C/EBPα 經過siRNA 處理后，UCA1 出現轉錄抑制，同時細胞活力隨之降低并出現細胞凋亡；而上調C/EBPα 可以提高UCA1 的表達水平進而促進膀胱癌細胞的增殖并減少細胞凋亡。Jin 等[29]則于2018年通過進一步的研究發現C/EBPβ 可以通過誘導UCA1 的轉錄進而提高膀胱癌細胞的活力。可見C/EBPα/β 通過參與UCA1 的轉錄調控進而影響膀胱癌細胞的活性。為了克服實體腫瘤惡劣的缺氧微環境，腫瘤細胞往往需要分泌大量含lncRNA 的外泌體，那么這些外泌體中的lncRNA 是否和癌癥的進展相關呢？Xue 等[30]的研究發現在低氧環境下膀胱癌細胞分泌外泌體中的lncRNA UCA1 表達量更高，同時證明缺氧環境下膀胱癌細胞分泌外泌體中的UCA1 能夠促進腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和上皮間質轉化過程。可見缺氧環境下，膀胱癌細胞分泌的外泌體中的UCA1在調控膀胱癌發生和轉移等過程中起著重要作用。

五、HOX antisense intergenic RNA，HOTAIR

HOTAIR 由12 號染色體中HOXC 基因簇的反義鏈轉錄而來，長度為2.2 kb[31]。HOTAIR 在膀胱癌組織和細胞系中呈高表達[32,33]，且HOTAIR 表達水平對膀胱癌進展、復發和預后情況具有預測價值[32]。Yan 等[34]也指出HOTAIR 的表達水平和膀胱癌的復發率呈正相關，且HOTAIR 的表達水平可以作為膀胱癌（Ta/T1） 患者腫瘤復發的獨立預后因素。下調HOTAIR 可以減弱膀胱癌細胞的遷移和侵襲能力，并且HOTAIR 的缺失還能抑制膀胱癌細胞的上皮間質轉化[35]。

近年來，有關HOTAIR 調控膀胱癌的機制研究層出不窮。研究發現HOTAIR 和zeste 基因增強子同源物2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2） 的表達水平呈正相關[32,36]，并且下調EZH2 后，HOTAIR 的表達水平隨之降低；過表達EZH2，HOTAIR 的表達量隨之增加，可見EZH2 可以調控HOTAIR 的表達[32]。Sun 等[33]研究發現miR-205 表達水平與膀胱癌惡性程度呈負相關，并且上調miR-205 可以抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲；細胞周期蛋白J（cyclin J,CCNJ） 在高度惡性的膀胱癌細胞中呈高表達，并且參與細胞周期調控的CCNJ 被鑒定為miR-205 的靶標基因，上調miR-205 可以抑制CCNJ 的表達，從而破壞膀胱癌細胞的有絲分裂；值得注意的是HOTIAR 可以通過募集PRC2 和LSD1 直接下調miR-205 的表達，可見HOTIAR 可以通過調控miR-205/CCNJ 通路來影響膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲。

六、展望

隨著科技的日新月異，對膀胱癌相關lncRNA研究已取得階段性成果，大量研究表明lncRNA 在膀胱癌細胞的增殖、遷移、侵襲等方面起著不可小覷的作用，這也奠定了lncRNA 作為膀胱癌早期診斷和復發監測潛在標志物的重要地位。雖然前期研究發現了較多的膀胱癌相關lncRNA，但是其組織特異性較低，不少lncRNA 在多種癌癥中均呈異常表達，因此研發新型特異性強、靈敏度高的lncRNA 標志物仍然任重而道遠。膀胱癌的發生發展是一個多基因改變的復雜過程，單個的lncRNA、mRNA 亦或是miRNA 很難獨立成為膀胱腫瘤標志物，我們更應注重lncRNA、mRNA、miRNA及其相應靶基因間的相互作用在腫瘤發生發展中所起的作用，筆者認為由多個具有代表性的lncRNA、mRNA、miRNA 及其靶基因所組成的綜合評價體系才能更加全面的對腫瘤進行診斷和監測。至今為止，大部分研究均是從膀胱腫瘤組織中檢測lncRNA 的表達量，這種方法無法實現腫瘤早期診斷和復發監測的微創化甚至無創化。而近兩年，有學者[15,30]發現尿液、血液外泌體中的lncRNA 可作為膀胱癌患者的非侵入診斷和監測標志物，這些發現無疑為膀胱癌的早期診斷、術后復發和轉移監測打開了新格局。