膀胱癌相关lncRNA 的研究进展

刘杨文易 综述 颜汝平 审校

（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，云南 昆明 650101）

膀胱癌是泌尿系常见的恶性肿瘤，在欧美的发病率居男性恶性肿瘤的第4 位[1]，且近年来其发病率和死亡率日益增加，已经成为全球第9 大癌症和第14 大死因[2]。膀胱癌有着复发率高、预后不佳等特征，其五年生存率＜50%[3,4]。迄今为止，膀胱癌进展和转移的机制并未阐明清楚，较为明确的致病因素是吸烟和长期接触化工产品，并且这两大因素的致癌原理均涉及基因层面的改变[5]。因此，深入研究膀胱癌发生发展和转移的分子机制、积极研发科学有效的早期诊断技术和及时便捷的病情监测手段显得尤为重要。虽然长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA） 才作为肿瘤研究领域的新成员登上舞台不久，但已成为基因领域研究的热点内容，现阶段，膀胱癌相关lncRNA 的研究层出不穷。本文研究膀胱癌相关lncRNA 的现状，现报告如下。

一、LncRNA 的生物学特性

LncRNA 是一组碱基数超过200 的非编码RNA，通过与基因组DNA、miRNA、mRNA 和蛋白质的相互作用来发挥其生理和病理功能[6,7]。基于lncRNA 与蛋白质编码基因的相互位置关系，可将其分为5 类[6]：⑴正义lncRNA（Sense lncRNA）：与同一链上蛋白质编码基因的转录方向相同，且至少与一个蛋白质编码外显子重叠；⑵反义lncRNA（Antisense lncRNA）：与同一链上蛋白质编码基因的转录方向相反，且至少与一个蛋白质编码外显子重叠；⑶双向lncRNA（Bidirectional lncRNA）：以与蛋白质编码基因的相同和相反方向进行转录，形成双向转录，通常在几百个碱基对之内；⑷基因内lncRNA（Intronic lncRNA）：在任一方向上蛋白质编码基因的内含子内开始转录，且在没有重叠外显子的情况下终止；⑸基因间lncRNA（Intergenic lncRNA）：也称为广泛干预非编码RNA 或lincRNA，位于2 个蛋白质编码基因间的区域，有自己的启动子和单独的转录单位。早些年lncRNA被认为没有生物学功能，然而，全基因组转录组学分析揭示lncRNA 参与了多种生物学活动[8]，比如肿瘤的发生、侵袭和转移等过程[9]。近年来，学者们在膀胱癌的研究中发现了大量异常表达的lncRNA，并且认为lncRNA 作为膀胱癌新型早期诊断和预后监测的标志物具有广阔的应用前景[10]。

二、H19

H19 位于人染色体11p15.5 上，是全长2.3kb的RNA 分子，它属于母体等位基因表达的印迹基因[11]。H19 在膀胱癌组织中呈高表达，上调H19后膀胱癌细胞的体外增殖、侵袭和迁移的能力也随之增强，并且H19 还可以调节膀胱癌细胞上皮间质转化过程以及细胞骨架的重排[12-14]，与此同时，H19 的异位表达还可以促进体内肿瘤的进展、血管生成和肺转移等过程[13]。

近年来，有关H19 调控膀胱癌进展和转移的机制研究深受广大学者的青睐。Zhu 等[14]指出H19与临床分期存在相关性，同时发现肿瘤转移患者中H19 的表达水平要高于无转移的膀胱癌患者；在敲低膀胱癌细胞中的H19 后，E-钙粘蛋白的表达增强，膀胱癌细胞的转移能力随之降低，因此作者得出结论：H19 可以通过抑制E-钙粘蛋白的表达以促进膀胱癌的转移。Luo 等[12]的研究也发现H19 的表达水平和E-钙粘蛋白表达呈负相关；同时，H19 与zeste 同源增强子2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2）存在相关性，H19 和EZH2 的结合能够激活Wnt/β-catenin 通路进而介导E-钙粘蛋白的下调，最终导致膀胱癌的转移。以上机制研究中，lncRNA H19 的检测均依赖于膀胱癌患者的组织标本，而Wang 等[15]则以患者的血液为核心开展研究：作者首先明确了血清外泌体中的lncRNA H19 可以稳定存在，其次验证了膀胱癌患者血清外泌体中H19 与对应膀胱癌组织中的总H19 水平呈正相关；并且发现术后样本较对应的术前样本中的血清外泌体H19 显著下调，与此同时，膀胱癌患者血清外泌体H19 的表达水平也要显著高于健康人；Kaplan-Meier 生存曲线分析也表明膀胱癌患者血清外泌体H19 水平与患者生存率成负相关；最后，作者认为血清外泌体lncRNA H19 可以作为膀胱癌患者非侵入性诊断和预后监测的标志物。

三、Metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1

MALAT-1 通常为＞8000nt 的lncRNA，并且由染色体11q13 编码[16]。 大量研究证实，MALAT-1 在膀胱癌组织、细胞系中表达量要高于癌旁组织和正常细胞系[17,18]，同时，高表达水平的MALAT-1 与高病理分级、高肿瘤分期、淋巴结以及肿瘤转移阳性的膀胱癌存在较高的相关性[17-20]。Wu 等[21]发现高表达水平的MALAT-1 与各种临床预后较差的癌症均存在着相关性，而Li 等[20]则进一步通过Kaplan-Meier 生存分析和Cox 回归分析得出高表达水平的MALAT-1 是膀胱癌患者总体生存（overall survival,OS） 的独立预后指标，这些研究结果充分表明MALAT-1 具有成为新型膀胱癌诊疗靶点的潜质。

近年来各大学者对MALAT-1 在膀胱癌中的作用机制进行了较为深入的研究。转化生长因子β（TGF-β）可以诱导膀胱癌细胞中MALAT-1 的表达和上皮间质转化过程[17,19]。Fan 等[19]发现MALAT-1与zeste 抑制因子12（suppressor of zeste 12, suz12）存在相互作用，MALAT-1 和suz12 的结合可以导致E-钙粘蛋白表达的降低和N-钙粘蛋白、纤连蛋白表达的增加，从而促进膀胱癌细胞的上皮间质转化。Ying 等[18]发现用siRNA 技术沉默MALAT-1 后可以减弱膀胱癌细胞的迁移能力，MALAT-1 的下调可以导致上皮间质转化过程中相关标志物（ZEB1、ZEB2、Slug） 表达水平的降低以及E-钙粘蛋白水平的增加；与此同时，作者进一步证明MALAT-1 可以通过激活Wnt 信号通路进而促进膀胱癌细胞的上皮间质转化过程。在2013年，Han 等[22]已经证明下调miR-125b 可以抑制MALAT-1 的表达，进而抑制膀胱癌的发生发展。那么MALAT-1 是否也能够影响miR-125b 呢？Xie等[23]则在2017年通过CRISPR 和qRT-PCR 技术发现，MALAT1 能够抑制miR-125b 表达并增加其靶基因（Bcl-2 和MMP-13）的表达；作者进一步证明MALAT-1 介导癌症进展一定程度上是由于MALAT-1能够特异性抑制miR-125b的表达并增加Bcl-2和MMP-13的表达。可见MALAT-1和miR-125b可以通过相互作用来调控膀胱癌发生发展。

四、Urothelial Carcinoma Associated 1,UCA1

尿路上皮癌相关1（UCA1）是一种长度为2314 bp 的lncRNA，位于19 号染色体上，且UCA1 是在膀胱癌中被鉴定出来的[24]。UCA1 在膀胱癌组织、细胞系中高表达已被证实，且高表达水平的UCA1 与高肿瘤分级相关[25,26]。近年来的研究发现UCA1 可以作为膀胱尿路上皮癌中新的独立预后指标[27]，并且其具有较大的潜质成为诊断膀胱癌的新型标志物。

时至今日，有关UCA1 在膀胱癌中作用机制的研究已颇具规模。Luo 等[25]发现UCA1 与肿瘤细胞的侵袭力呈正相关，并且UCA1 和高迁移率族蛋白1（high mobility group box 1,HMGB1） 的3'非翻译区结合可以下调抑癌基因miR-143 的表达，即UCA1 的过表达可以通过调节miR-143/HMGB1通路来促进膀胱癌细胞的侵袭和上皮间质转化。Xue 等[28]于2014年通过电泳迁移率变动分析和染色质免疫沉淀分析发现转录因子CCAA/增强子结合蛋白α（enhancer binding protein α, EBPα）（C/EBPα） 与UCA1 的核心启动子区域结合；此外，C/EBPα 经过siRNA 处理后，UCA1 出现转录抑制，同时细胞活力随之降低并出现细胞凋亡；而上调C/EBPα 可以提高UCA1 的表达水平进而促进膀胱癌细胞的增殖并减少细胞凋亡。Jin 等[29]则于2018年通过进一步的研究发现C/EBPβ 可以通过诱导UCA1 的转录进而提高膀胱癌细胞的活力。可见C/EBPα/β 通过参与UCA1 的转录调控进而影响膀胱癌细胞的活性。为了克服实体肿瘤恶劣的缺氧微环境，肿瘤细胞往往需要分泌大量含lncRNA 的外泌体，那么这些外泌体中的lncRNA 是否和癌症的进展相关呢？Xue 等[30]的研究发现在低氧环境下膀胱癌细胞分泌外泌体中的lncRNA UCA1 表达量更高，同时证明缺氧环境下膀胱癌细胞分泌外泌体中的UCA1 能够促进肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化过程。可见缺氧环境下，膀胱癌细胞分泌的外泌体中的UCA1在调控膀胱癌发生和转移等过程中起着重要作用。

五、HOX antisense intergenic RNA，HOTAIR

HOTAIR 由12 号染色体中HOXC 基因簇的反义链转录而来，长度为2.2 kb[31]。HOTAIR 在膀胱癌组织和细胞系中呈高表达[32,33]，且HOTAIR 表达水平对膀胱癌进展、复发和预后情况具有预测价值[32]。Yan 等[34]也指出HOTAIR 的表达水平和膀胱癌的复发率呈正相关，且HOTAIR 的表达水平可以作为膀胱癌（Ta/T1） 患者肿瘤复发的独立预后因素。下调HOTAIR 可以减弱膀胱癌细胞的迁移和侵袭能力，并且HOTAIR 的缺失还能抑制膀胱癌细胞的上皮间质转化[35]。

近年来，有关HOTAIR 调控膀胱癌的机制研究层出不穷。研究发现HOTAIR 和zeste 基因增强子同源物2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2） 的表达水平呈正相关[32,36]，并且下调EZH2 后，HOTAIR 的表达水平随之降低；过表达EZH2，HOTAIR 的表达量随之增加，可见EZH2 可以调控HOTAIR 的表达[32]。Sun 等[33]研究发现miR-205 表达水平与膀胱癌恶性程度呈负相关，并且上调miR-205 可以抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭；细胞周期蛋白J（cyclin J,CCNJ） 在高度恶性的膀胱癌细胞中呈高表达，并且参与细胞周期调控的CCNJ 被鉴定为miR-205 的靶标基因，上调miR-205 可以抑制CCNJ 的表达，从而破坏膀胱癌细胞的有丝分裂；值得注意的是HOTIAR 可以通过募集PRC2 和LSD1 直接下调miR-205 的表达，可见HOTIAR 可以通过调控miR-205/CCNJ 通路来影响膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭。

六、展望

随着科技的日新月异，对膀胱癌相关lncRNA研究已取得阶段性成果，大量研究表明lncRNA 在膀胱癌细胞的增殖、迁移、侵袭等方面起着不可小觑的作用，这也奠定了lncRNA 作为膀胱癌早期诊断和复发监测潜在标志物的重要地位。虽然前期研究发现了较多的膀胱癌相关lncRNA，但是其组织特异性较低，不少lncRNA 在多种癌症中均呈异常表达，因此研发新型特异性强、灵敏度高的lncRNA 标志物仍然任重而道远。膀胱癌的发生发展是一个多基因改变的复杂过程，单个的lncRNA、mRNA 亦或是miRNA 很难独立成为膀胱肿瘤标志物，我们更应注重lncRNA、mRNA、miRNA及其相应靶基因间的相互作用在肿瘤发生发展中所起的作用，笔者认为由多个具有代表性的lncRNA、mRNA、miRNA 及其靶基因所组成的综合评价体系才能更加全面的对肿瘤进行诊断和监测。至今为止，大部分研究均是从膀胱肿瘤组织中检测lncRNA 的表达量，这种方法无法实现肿瘤早期诊断和复发监测的微创化甚至无创化。而近两年，有学者[15,30]发现尿液、血液外泌体中的lncRNA 可作为膀胱癌患者的非侵入诊断和监测标志物，这些发现无疑为膀胱癌的早期诊断、术后复发和转移监测打开了新格局。