泌尿系肿瘤中microRNA 的相关研究进展

黄应龙 王海峰 王剑松

昆明医科大学第二附属医院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所（昆明650101）

恶性肿瘤是威胁人类生存最大的疾病，属于典型的一类多基因疾病，其发生及发展是调控细胞增殖、分化及凋亡的基因发生突变进而调控失衡后的结果。当前，肿瘤方面的研究已全面进入了基因阶段，而针对microRNA（miRNA）方面的重点攻关研究也越来越多。研究发现，miRNA对肿瘤的发生和发展存在着多重作用，一方面，miRNA 可以下调肿瘤相关蛋白的表达从而抑制肿瘤的增殖［1］；另一方面，miRNA 也能抑制抑癌蛋白的表达从而对肿瘤的增殖、血管生成、侵袭和迁移等起到促进作用［2-3］，此即部分学者所提出的原癌miRNA 和抑癌miRNA 的概念。目前可以肯定miRNA 与肿瘤形成及演进有着非常密切的关系，对于miRNA 在肿瘤细胞中的作用的探讨，将会为泌尿系肿瘤的诊断及治疗开创一条极具价值的思路。下面就miRNA 在常见泌尿系肿瘤中作用的表达研究进展作一综述。

1 miRNA 简介

miRNA 称为微小RNA，是一类非蛋白质编码的由20多个核苷酸单链构成的小分子RNA，与靶基因的3'端非翻译区（3'-untranslated region 3'-UTR）以完全或不完全互补的形式结合，并在转录后水平调节靶基因的表达。

2 miRNA 的生物起源和成熟方式

首先形成初级miRNAs（primary microRNAs，pri-miRNA），其为核内转录成的双链茎环状结构，约为300 ～1 000核苷酸长度，再经过RNA 聚合酶Ⅱ加工成70～90 个核苷酸的发夹状miRNA 前体（precursor microRNA，pre-miRNA），与转运蛋白5 结合，在细胞质内经过Dicer 酶作用形成双链，该双链由22 个核苷酸组成，然后在解旋酶作用下形成miRNA 单链，参与构成RNA 沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）。RISC 可 通 过 靶mRNA 抑 制 蛋白合成或者导致靶mRNA 降解。miRNA 转录调节的核心机制表现为：一个miRNA 可以影响一组基因的表达，从而在细胞通路和细胞生物学功能方面起到全面调节作用。

3 miRNA 作用机制

miRNA 主要通过以下机制调节基因的表达：miRNA 与靶基因的3'端非翻译区互补结合后，发挥转录后水平的调节作用，并且同时调控多个目标基因，此为miRNA 作用广泛的重要机理［4］；另外，miRNA 通过与靶基因的3'端非翻译区互补结合，靶mRNA 被直接降解。miRNA 在肿瘤中的作用来自于两个发现：一是肿瘤相关的基因组区域内或者脆性位点发现有一半的miRNA 编码基因；二是利用微阵列（microarray）和基于磁珠的流式细胞计数miRNA 表达谱技术。目前研究已证实，在肿瘤细胞及正常细胞中许多miRNA 的表达存在显著差异，并且几乎所有的肿瘤细胞中都存在相关miRNA 表达水平的改变。

4 miRNAs 的研究概况

首先于1993年报道miRNA 可以作为调节性因子在秀丽小杆线虫的时序性发育中起重要的控制作用。2000年，第2 个miRNA，let-7 被发现。随后，研究人员鉴定了越来越多具有显著差异的miRNA。迄今为止，己发现24 521 条miRNA，加工形成30 424 条成熟产物。这些小分子RNA 虽然只占人类基因数1%左右，但却参与了人类基因组中约三分之一基因表达的调控，其重要作用可见一斑。

5 miRNA 在常见泌尿系肿瘤中的表达研究

5.1 miRNA 在膀胱癌中的表达近些年来，在对肌层浸润性膀胱癌的研究中，证实了miRNA 在膀胱癌的发生、发展中的重要作用［5-6］。

有研究发现［7］，一些基因如miR-222、miR-137、miR-708、miR-96 在膀胱癌组织中高表达，发挥促癌基因的作用，其能促进膀胱癌细胞的发生和转移；近期研究发现［8］，XIST 可能是一种致癌长链非编码RNA，通过miR-124 依赖的雄激素受体调控来促进膀胱癌细胞的生长、侵袭和迁移；亦有研究发现［9］，miR-21 的过表达与膀胱肿瘤分级、侵袭性和复发的相关性提示miR-21 在膀胱肿瘤发生中具有明显的致病作用。

此外，也有研究发现［10］，一些miRNA 如miR-451、miR-34a，当其表达上调时，能够显著抑制膀胱癌细胞的发生、发展及转移；针对miR-29c 的研究显示［11］，在膀胱癌组织中miR-29c 呈低表达，miR-29c 的上调可以靶向于CDK6，从而抑制细胞的增殖及迁移，并将癌细胞抑制在G1 期，这表明miR-29c 可能成为未来膀胱癌诊断和治疗的新靶标；董晴等［12］研究指出，miRNA BANCR 在膀胱癌组织中显著下调，其过表达能抑制肿瘤细胞增殖及迁移，诱导癌细胞凋亡；最近亦有研究表明［13］，miR-154 在膀胱癌中表达水平显著降低，miR-154 的下调与膀胱癌患者的晚期临床病理学特征和更差的预后相关。通过多种综合方法证明，与RUN 相关的转录因子2（RUNX2）和重构和间隔因子1（RSF1）是miR-154 靶标。因此作者指出，miR-154 及其下游靶点RSF1 和RUNX2 是未来膀胱癌治疗选择的又一希望；不止于此，有报道显示［14］，miR-203 是肿瘤抑制性miRNA，在膀胱癌细胞中的表达显著下降，通过miR-203 模拟物的研究提示miR-203 能够降低细胞活力，抑制侵袭、迁移，并增强细胞凋亡，si-Twist1 的给予又能抵消miR-203 抑制剂对细胞增殖、凋亡、侵袭和迁移的作用，这些结果表明miR-203 可能通过负性靶向Twist1 而在膀胱癌中起到肿瘤抑制性miRNA 的作用。

5.2 miRNA 在肾癌中表达近几年对于肾癌的治疗，靶向药物虽然取得了一定的疗效，但其治疗效果仍十分有限。许多学者通过对miRNA 在肾癌方面的研究后认为，miRNA 在肾癌的治疗方面也有望成为新的靶标。在miR-708、miR-204、miR-1826、miR-205、miR-200c、miR-192、miR-145、miR-194、miR-215 及miR-134 等的研究中［15］，显示了肾癌中一些特定miRNA 的调控活性。随着miRNA 芯片等技术的引进，miRNA 在肾癌方面的研究越来越深入，越来越多的实验结果证实miRNA 表达谱的变化与肾癌的发生和发展存在重要联系［16］。

如研究发现miR-495 在肾细胞癌中起到了抑癌基因的作用，它能够抑制肾癌细胞的增殖和迁移［17］，并且通过与其对应的靶基因SATB1 作用，从而阻滞细胞周期G0/G1 期；另有研究显示，miR-134 在肾癌中也起到抑癌基因的作用，其靶基因为KRAS，通过与其相互结合，抑制肾癌细胞的增殖［15］；此外，miR-377 通过与转录因子ETS1基因结合，从而抑制肾癌的发生［18］。绝大多数研究显示，miR-200 家族成员miR-200c、miR-200a、miR-200b 及miR-141、miR-145 和miR-429 在肾癌组织中相对于正常组织显著下调，上调这些基因后会抑制肾细胞癌的发生、侵袭及转移，并且显示表达水平与癌症大小和癌症病理分期相关［19］。

与前相反，有研究显示［20］，miR242 与细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡同样有关，miR242 可能是作为肾癌癌基因存在；FEDORKO 等［21］在肾癌患者的研究中发现，miR-210 和miR-378 在肾癌患者的血清中表达上调，它们的表达与患者存活期相关；VERGHO 等［22］在肾癌的研究中指出，miR-21在肾癌组织中表达水平显著上调。结果证实，以上这些基因的高表达会促进肾癌的发生及转移，起到了促癌基因的作用。

5.3 miRNA 在前列腺癌中的表达miRNA 在调节前列腺癌的发生和发展中起着重要作用，新的证据［23］揭示了miR-129 在前列腺癌中的一种新的肿瘤抑制功能，miR-129 在前列腺癌细胞系和组织中具有相对较少的表达，此外，miR-129 通过结合其3'-UTR 来抑制ETS1 的表达，机制上可能是发挥了对前列腺癌细胞的增殖、侵袭及迁移力的抑制，这一发现为前列腺癌的精准治疗提供了新的理论依据，另外，对于ETS1 的开发，有助于深化对前列腺癌治疗方法的探索；ZONI 等［24］发现，在前列腺癌细胞中，miRNA-25 表达下调，实验结果显示miR-25 可以负性靶向具有促侵袭功能的整合素αv、α6 从而调节癌细胞迁移、侵袭［25］；此外，有学者在前列腺癌的研究中［26］指出，miR-454的过表达对前列腺癌细胞增殖和侵袭起到促进作用，生物信息学分析表明，已知的抑癌基因N-myc 下游调控基因2（NDRG2）被确定为miR-454 的潜在靶基因，同样，miR-454也可能作为治疗前列腺癌的潜在治疗靶点；另有研究显示［27］EN2 受miR-605 的负调控，而miR-605 的下调又通过上调EN2 来促进前列腺癌细胞的增殖和侵袭，导致前列腺癌的发生和发展。

在许多对前列腺癌组织的检测中，通过miRNA 的表达谱，发现miRNA 均具有较高的表达特异性，这也为今后前列腺癌的诊断及治疗研究提供了一定的理论依据。同时，在前列腺癌患者的尿液中，miRNA 同样能被检测出，故miRNA 可作为肿瘤标记物用以早期检测前列腺癌，其结果可能优于前列腺癌肿瘤标记物PSA，在临床应用上具有更加广阔的前景［28］。

6 miRNA 在肿瘤治疗中的临床意义

目前对于泌尿系肿瘤的治疗，药物的耐受性是一个比较棘手的问题，尽管应用了一些生物小分子或合成抑制剂，但仍然难以克服药物的耐受性而导致的治疗失败。所以对于泌尿系肿瘤的治疗需要我们探索更新、更有效的方法，而以miRNA 模拟物或是miRNA 抑制剂作为肿瘤的靶向治疗技术在当前成为一种潜在可行的方案，同时也受到学界广泛的关注。

以膀胱癌为例，当前，辅助化疗成为继根治性切除等外科手术治疗后膀胱癌诊疗领域的新兴热点。相关研究［29］也表明了miRNA 在膀胱癌辅助化疗上的应用价值。如有研究表明，长链非编码RNA UCA1（urothelial cancer associated 1）可以激活转录因子CREB（cAMP response element-binding protein），使miR-196a-5p 转录增多，表 达 增加，miR-196a-5p 调控靶基因p27kip1的表达，通过UCA1/CREB/mi R-196a-5p/p27kip1 这一通路，miR-196a-5p 在使顺铂和吉西他滨导致的膀胱癌细胞凋亡显著减少的同时，也能够增加其耐药性［30］。

然而，亦有相关miRNA 能增加膀胱癌化疗敏感性，如miR-101 和miR-122 均可以通过靶向调控血管上皮生长因子C（vascular endothelial growth factor C，VEGFC），从而抑制血管生成，最终提高膀胱癌细胞对顺铂的敏感性［31］；有学者在对miR-34a 的研究中发现［32］，当miR-34a 的表达上调时，肿瘤细胞的增殖受到抑制，增加了膀胱癌细胞对顺铂的敏感性［33］；而对miR-1182 的研究表明，miR-1182 直接调控靶点为hTERT［34］，可增强膀胱癌细胞对于化疗药物的敏感性；在其他化疗药物对膀胱癌的治疗方面，miRNA 研究亦取得了一定的进展，miR-31 过表达的膀胱癌细胞系经丝裂霉素C 处理后其细胞生存减少，凋亡增加，并且Akt 和ERK（extracellular signal-regulated kinase）信号通路失活，该现象主要是通过miR-31 对ITGA5 的靶向调控完成［35］；另研究显示，miR-27a 的靶基因为RUNX-1，通过对靶基因RUNX-1 的表达进行调控，可以增加膀胱癌细胞对化疗药物如顺铂和紫杉醇的敏感性［36］。

综上，由于miRNA 在不同肿瘤中表达量的不同，通过改变miRNA 的活性来达到靶向治疗的技术成为具有潜在可行性的另一方案［37］。MiRNAs 数量巨大，对肿瘤的发生、发展起到重要的作用，这一特性对于临床有着巨大的应用价值，另外，miRNA 又不具有长链的特性，缺乏稳定性，因此，在临床的应用上又存在着诸多挑战。

7 展望

泌尿系恶性肿瘤是目前世界范围内致死率最高的一类疾病，其致死原因多为肿瘤的侵袭及远处脏器的转移。因为肿瘤的形成及发展是一个复杂的过程，存在于一个庞博复杂的网络中，且包含多方面的因素参与。故到目前为止，也难有有效的方法彻底根治恶性肿瘤。因此，对于相关基因的研究尽早用于肿瘤的诊断及治疗便迫在眉睫。目前，一些研究从肿瘤转移相关基因入手，通过开发促进肿瘤转移的特异性诊断技术，探索相关的肿瘤标志物，另外，在肿瘤转移相关基因的研究中，开发针对抵抗肿瘤转移的制剂，在肿瘤的治疗方面提供新的方法。越来越多的研究表明，除了原癌基因和抑癌基因等蛋白编码基因外，小分子非编码RNA 同样调控着肿瘤进展、转移的多个阶段，这对恶性肿瘤在转移机制方面的研究提供了新的思路。miRNA 是通过与不同的原癌基因或抑癌基因靶向结合后发挥作用，这也就意味着一个miRNA 可以与多个不同的靶基因发生作用，一个靶基因也可同时受多个miRNA的调控［38］。另外，部分miRNA 起到细胞之间信息传递的作用，通过从细胞内分泌到细胞外，因此，可通过调控靶点信息的表达影响周围细胞的生物学特性。并且不同肿瘤的miRNA 表达谱也表现出不同的特征，其在病理发展上相互有着密切的关系，这个特性为泌尿系肿瘤的早期诊断和预后判断提供了非常重要的参考价值。

8 结语

近些年来，相关miRNA 在泌尿系肿瘤的研究越来越多，并且取得了一定的进展，其与肿瘤的诊断、分期、进展、预后以及治疗密切相关［39］。本文中总结了miRNA 作为原癌基因和抑癌基因在常见泌尿系肿瘤中的双重作用，miRNA 不仅与肿瘤的发生、发展密切相关，同时在肿瘤组织的转移上也起着至关重要的调控作用。这些研究还为肿瘤的早期诊断和治疗提供重要的理论依据，并且在化疗药物的耐受及敏感性方面提供了理论指导。本研究组也发现了多个与膀胱癌发生、发展密切相关的miRNA，如miR-92、miR-93、miR-3658 等［40-42］，并进一步研究了其在膀胱癌化疗敏感性或化疗抵抗性的作用，其中发现miR-92 能够通过靶向作用于GSK3β并活化Wnt 信号通路从而促进膀胱癌侵袭和化疗抵抗性，而miR-93 能够调节LASS2 蛋白水平的变化从而增强膀胱癌的化疗敏感性。但由于miRNA数量较多，调节通路复杂多样，很多问题还丞待解决，因此，仍需进一步的研究构建全面的miRNA 调控网络［43］。希望在不久的将来，我们能够将miRNAs 作为泌尿系肿瘤的诊断标志物、治疗靶点或者新型治疗药物而广泛应用于临床，造福患者。