circRNA在膀胱癌中的研究进展

王慧单，李晓霞，荣盛忠，董 晶，孔钰琳，高 梦

(牡丹江医学院,黑龙江 牡丹江 157011)

近些年，随着科学进步，医疗水平的提高，诸多疾病已经得到有效控制，人群健康状况大幅度改善。然而，仍然存在诸多疾病有待克服。其中，癌症作为一种进展快、恶性度高、易复发的疾病，一直是当今世界重大的公共卫生问题。膀胱癌作为泌尿生殖系统中最常见的恶性肿瘤，一直严重影响着人类健康。

1 胱癌简介

1.1 膀胱癌的概念及其流行病学特点膀胱癌(Bladder cancer,BC)是指发生在膀胱黏膜上的恶性肿瘤，主要分为尿路上皮癌、鳞癌和腺癌三种，其中比例最高的为尿路上皮癌，约占90%。据统计，膀胱癌是泌尿生殖系统中最常见的恶性肿瘤之一，在全球常见癌症发病率中位居第九，是癌症引起死亡的第十三位主要死因，且男性发病率始终高于女性[1-2]。在中国，膀胱癌的发病率和死亡率在泌尿系统肿瘤中排名第一，且随着人民生活水平的提高，生活方式、饮食习惯及医疗水平的改变，我国膀胱癌的发病率和检出率都呈逐年增加且年轻化的趋势[3]。

1.2 膀胱癌的常用诊断及治疗方法目前，临床上针对膀胱癌的筛查方法较多,主要包括临床表现、尿脱落细胞学检查、光学成像、肿瘤标志物检测、影像学检查、膀胱镜检查、活检、诊断性电切术后行病理学检查等[4]。其中，膀胱镜检查是膀胱癌诊断的金标准，尤其是膀胱肿瘤切除术术前行膀胱镜检查，对于术中膀胱肿瘤的彻底切除至关重要。但是，标准白光膀胱镜检查可能漏诊多达20%的膀胱肿瘤[5]。膀胱癌常用的治疗方法多为手术切除，主要包括经尿道膀胱肿瘤电切术、膀胱全切术、膀胱灌注疗法、膀胱灌注免疫治疗、根治性膀胱切除术等，其中经尿道膀胱肿瘤电切术为低分化及部分高分化膀胱尿路上皮癌的首选。但是，高危膀胱癌患者术后1年内复发率为50%,术后5年内复发率高达90%[6]。因此，手术疗法存在治疗时间长,术后复发率高的问题。因此，寻找便捷、快速、准确的膀胱癌筛查和确诊方式是近些年的研究热点。其中，circRNA的异常表达可能在膀胱癌的发生发展过程中起着重要作用，在膀胱癌的诊断和治疗中具有一定的应用前景。

2 CircRNA简介

2.1 CircRNA的概念Sanger团队于1976年在类病毒中发现一种新型RNA分子，命名为circRNA。CircRNA是一类单链共价闭合且无5′-帽和3′-polyA尾的环状RNA，由外显子和/或内含子组成，不被RNA外切酶降解，广泛存在于各种生物体的细胞、血清外泌体以及唾液中，属于非编码RNA中的一种，具有巨大的调控潜力[7-8]。近些年研究发现，circRNA以其普遍性、高稳定性和进化保守性的特征参与了癌症的发生和发展[9]。

2.2 CircRNA的生物发生及作用机制CircRNA的生物发生主要包括外显子套索剪接环化、内含子配对环化、内环子套索剪接环化、RNA结合蛋白或反式因子驱动的环化四种模型[10]。CircRNA在不同的生物学过程中可发挥不同的生物学功能，主要包括五个方面[11]：(1)CircRNA可作为“分子海绵”,竞争性地结合某些miRNA(microRNA),一定程度上逆转miRNA对mRNA的抑制作用，间接促进靶mRNA的表达；(2)CircRNA与小核糖核蛋白粒子(small nuclear ribonucleoprotein particles，snRNP)结合,其复合物可进一步与RNA聚合酶相互作用，调控基因转录；(3)CircRNA能够与某些蛋白相互作用，从而影响其功能；(4)部分circRNA可翻译成蛋白质，行使宿主基因的部分功能或其他功能。(5)CircRNA为单链环状结构，可与某些mRNA形成双链结构，从而调节mRNA的表达；其中，circRNA作为“分子海绵”竞争性地结合某些miRNA促进靶mRNA表达的作用方式，在提出早期被称为竞争性内源RNA(competing endogenous RNAs，ceRNA)假说，即ceRNA机制[12]。在ceRNA机制中，与同一个miRNA同时具有结合位点的circRNA和mRNA具有正向调节关系，即可通过circRNA的表达趋势间接预测靶mRNA的表达趋势，反之亦可。

3 CircRNA通过ceRNA机制在膀胱癌中发挥作用

随着对ceRNA机制研究的深入，发现多种circRNA能够通过ceRNA机制在膀胱癌中发挥作用，这里列举了部分能够通过ceRNA机制在膀胱癌中发挥作用的circRNA。

3.1 部分抑癌circRNA在膀胱癌中的研究

3.1.1 CircHIPK3 CircBCRC-2(bladder cancer-related circular RNA-2，circBCRC-2)又名circHIPK3，是由HIPK3基因的外显子剪接形成的一种主要存在于细胞质中的环状RNA，在膀胱癌组织和细胞系中表达均下调，体外诱导其过表达可有效抑制膀胱癌细胞的迁移、侵袭和血管生成，且其低表达水平与膀胱癌的不良分级、淋巴转移呈正相关。circHIPK3主要通过作为miR-558的“分子海绵”抑制HPSE(Heparanase，HPSE)的表达，在膀胱癌中发挥抑癌基因的作用[13]。

3.1.2 CircBCRC-3 CircBCRC-3(bladder cancer-related circular RNA-3,CircBCRC-3)是源自PSMD1基因的一种环状RNA,主要定位于细胞系中，在膀胱癌组织和细胞系中显著下调，体外诱导其过表达可抑制膀胱癌细胞的增殖。CircBCRC-3主要通过作为miR-182-5p的“分子海绵”，促进p27的表达，起到抑癌基因的作用[15]。

3.1.3 CircUBXN7 CircUBXN7(hsa_circ_0001380)是在膀胱癌组织和细胞系中表达显著下调的环状RNA，且其下调水平与膀胱癌的不良病理分期、分级、预后呈正相关；体外诱导其过表达能够显著抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭，体内过表达能抑制肿瘤生长。CircUBXN7主要通过作为miR-1247-3p的“分子海绵”来提高B4GALT3(Recombinant Human beta-1,4-galactosyltransferase3，B4GALT3)的表达，从而起到抑癌基因的作用[15]。

3.1.4 CircSLC8A1 CircSLC8A1是一种在膀胱癌组织中显著下调的环状RNA，能够抑制膀胱癌细胞增殖、迁移和侵袭，且其低表达与膀胱癌的不良病理分期和组织学分级呈正相关；主要通过作为miR-494的“分子海绵”调节PTEN的表达，在膀胱癌中发挥抑癌基因的作用[16]。

3.1.5 CircITCH CircITCH是由ITCH(itchy E3 ubiquitin protein ligase，ITCH)基因的外显子剪切而成的著名的环状RNA，在膀胱癌组织和细胞系中表达均下调，体外诱导其过表达可抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移、侵袭以及肿瘤生长和转移，且其表达水平与膀胱癌患者愈后生存时间成正比。CircITCH主要通过作为miR-17和miR-224的“分子海绵”调节p21和PTEN(p21 and phosphatase and tensin homologue，PTEN)的表达在膀胱癌中发挥抑癌基因的作用[17]。

3.1.6 CircACVR2A CircACVR2A(hsa_circ_0001073)是一种主要定位于细胞质中的环状RNA，在膀胱癌组织和细胞系中表达下调，体外诱导其过表达能够显著抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭，体内过表达能抑制肿瘤生长和淋巴转移，且其低表达与不良的愈后具有一定的相关性。CircACVR2A主要通过作为miR-626的“分子海绵”靶向EYA4(eyes absent 4,EYA4)，从而起到抑癌基因的作用[18]。

3.1.7 CircPICALM CircPICALM是主要来自PICALM(Recombinant Phosphatidylinositol Binding Clathrin Assembly Protein，PICALM)基因外显子9至12的细胞质转录物，在膀胱癌组织和细胞系中表达下调，体外诱导其过表达能够显著抑制膀胱癌细胞的迁移和侵袭；且其低表达与膀胱癌的病理分期、分级、淋巴结转移呈正相关，还与膀胱癌患者生存状况具有一定的相关性，有望成为膀胱癌切除术术前预测性生物标志物。CircPICALM主要通过作为miR-1265的“分子海绵”调节STEAP4(Six transmembrane epithelial antigen of the prostate 4，STEAP4)的表达，在膀胱癌中发挥抑癌基因的作用[19]。

3.1.8 CircZKSCAN1 CircZKSCAN1是一种主要位于细胞质中的环状RNA，在膀胱癌组织和细胞系中表达均下调，体外诱导其过表达能够抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭；其低表达与无瘤生存率差、复发率高和肿瘤转移阳性显著相关。CircZKSCAN1主要通过作为miR-1178-3p的“分子海绵”调节p21的表达，在膀胱癌中发挥抑癌基因的作用[20]。

3.2 部分促癌circRNA在膀胱癌中的研究

3.2.1 CircVANGL1 CircVANGL1(hsa_circ_0002623)是一种在膀胱癌组织和细胞系中表达均上调的环状RNA,体外沉默VANVANGL1的表达可抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移、侵袭。从机制上讲,circVANGL1主要通过作为miR-1184“分子海绵”促进IGFBP2(Insulin like growth factor binding protein 2，IGFBP2)的表达，发挥促癌基因的作用[21]。

3.2.2 CircUVRAG CircUVRAG是通过高通量测序发现的一种主要位于细胞质中的环状RNA，在膀胱癌细胞系中的表达明显上调。通过对膀胱癌细胞系和裸鼠异种移植发现，沉默CircUVRAG可抑制膀胱癌细胞的生长、转移和肿瘤生长。CircUVRAG主要通过作为miR-223的“分子海绵”调节FGFR2(Fibroblast growth factor receptor 2,FGFR2)的表达来发挥促癌基因的做用，但是其在人体膀胱癌组织中的功能是否类似，尚待研究[22]。

3.2.3 CircTFRC CircTFRC是一种在膀胱癌组织和细胞系中均高表达的环状RNA，其高表达可促进膀胱癌细胞的增殖、侵袭和诱导上皮细胞间质化(EMT)；且其高表达与膀胱癌患者的肿瘤分级、T分期和淋巴转移呈正相关。CircTFRC主要通过作为miR-107的“分子海绵”调节TFRC(transferrin receptor,TFRC)的表达，在膀胱癌中发挥促癌基因的作用[23]。

3.2.4 CircBPTF CircBPTF(hsa_circ_0000799)是由前体基因BPTF(Bromodomain PHD finger transcription factor,BPTF)反向剪接而成的环状RNA，主要位于细胞质中，在膀胱癌组织和细胞系中的表达均上调，且在膀胱癌组织中上调更明显。CircBPTF高表达可显著促进膀胱癌细胞的迁移和侵袭；CircBPTF的表达上调和膀胱癌患者不良的生存、较高的肿瘤分级和高肿瘤复发率具有一定的相关性。CircBPTF主要通过作为miR-31-5p的“分子海绵”调节RAB27A(Ras-Related protein Rab-27A,RAB27A)的表达，在膀胱癌中发挥促癌基因的作用[24]。

3.2.5 CircPRMT5 CircPRMT5是在膀胱尿路上皮癌(UCB)患者的癌组织、血清、尿液外泌体中表达均上调的环状RNA。其上调与患者晚期临床阶段和/或存活率降低等较差的生存呈正相关，可预测UCB的淋巴转移。CircPRMT5主要通过作为miR-30c的“分子海绵”间接调节SNAIL1(Recombinant Snail homolog 1，SNAIL1)的表达发挥促癌作用。且研究发现，CircPRMT5在其他人类癌症中的表达没有明显上调，该结果提示UCB中circPRMT5表达上调可能是肿瘤特异性事件。因此，circPRMT5可能成为预测人类UCB淋巴转移的特异性生物标志物[25]。

表1 癌中相关circRNA总结

4 讨论

由上述膀胱癌相关circRNA的研究发现，circRNA的表达水平可能与膀胱癌细胞的生物学行为(增殖、迁移、侵袭)、病理分期或分型(分化水平、病理分期和淋巴结转移)、预后生存状况等具有一定的相关性，是潜在的膀胱癌相关生物标志物。在以上多种膀胱癌相关circRNA中，CircITCH、CircACVR2A、CircPICALM、CircZKSCAN1四种circRNA的表达水平越高，膀胱癌患者的预后生存状况越好；CircBPTF、CircPRMT5两种circRNA的表达水平越高，膀胱癌患者的预后生存状况越差。该结果提示，膀胱癌的筛检、诊断、预后分析可同时纳入多个相关circRNA，从而提高结果的准确性。其中，CircPRMT5的致癌作用可能是膀胱癌中的特异性事件，有望成为膀胱癌相关的特异性生物标志物。

通过对circRNA在膀胱癌中作用机制的研究发现，circRNA可通过作为相关miRNA的“分子海绵”间接调控下游靶mRNA，即circRNA-miRNA-mRNA型的ceRNA机制通路。该机制通路从多基因协同作用的角度探索膀胱癌发生发展的病因，为膀胱癌的诊断和治疗提供了新的思路。但如何通过对具体circRNA表达水平的检测来实现膀胱癌诊断的个体化，仍需进一步研究。