miRNA和膀胱癌发生发展的研究进展

王杰燚 陈红微 田小柯 张 霞 张 敏 黄海山 许晓玲

(温州医科大学检验医学院生命科学学院，浙江 温州 325035)

miRNA和膀胱癌发生发展的研究进展

王杰燚 陈红微 田小柯 张 霞 张 敏 黄海山 许晓玲

(温州医科大学检验医学院生命科学学院，浙江 温州 325035)

miRNA；膀胱癌

膀胱癌是国内泌尿生殖系统最常见的肿瘤，其发病率和死亡率均占泌尿生殖系统肿瘤第一位。膀胱癌具有易转移、易复发等特点，早期膀胱癌又无明显症状，因此许多患者诊断出时常已发生转移，导致预后不佳。鉴于现有膀胱癌的诊断及治疗方法存在不足，亟需新的诊断标志和有效治疗策略。当前研究表明，在膀胱中存在异常表达的特定miRNA，且与膀胱癌的发生发展密切相关，可能作为膀胱癌治疗的新靶点。本文就miRNA和膀胱癌的发生发展关系进行综述。

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、时序性及组织细胞特异性，长度约19～25个核苷酸的非编码小分子RNA〔1〕。miRNA主要来自编码基因的内含子或非编码基因，也可来自编码基因的外显子〔2〕。miRNA的生物合成步骤分为以下4步：①在细胞核内由RNA聚合酶Ⅱ的作用转录成最初产物pri-miRNA；②pri-miRNA被RNA酶Ⅲ-DrOsha及其辅助因子DGCR8识别、切割成具有发夹结构的pre-miRNA，其长度为60～70个核苷酸(图1)〔1,3,4〕；③RAN-GTP依赖因子和exportin 5输出因子将pre-miRNA输送到细胞质中；④由另一种RNA酶ⅢDicer剪切得到双链miRNA，在解旋酶的作用下打开双链，一条被降解，另一条形成长度接近19～22个核苷酸的RNA诱导的沉默复合体(RISC)〔5〕。

图1 miRNA的生物合成〔4〕

1.2 miRNA的生物学功能 最新研究表明，成熟的miRNA不但可以通过“种子区域”(2～7个核苷酸)与靶mRNA的3'UTR互补配对，也能与其5'UTR或ORF结合，从而发挥调节作用〔6〕。miRNA对mRNA的调控机制由两者的互补程度、互补碱基对等因素决定〔7〕。目前，已明确的调控机制有两种：①miRNA与靶mRNA完全互补时，促进mRNA的降解；②miRNA与靶基因部分配对，则抑制相关基因的翻译。单个miRNA 可以靶向多个mRNA，即不同的mRNA 可以有相同的miRNA 结合位点〔8〕。正是因为不需要很强的互补性调节，仅占人类基因组中约1%的miRNA 形成了一个复杂的基因调控网络，能与60%以上的编码蛋白基因配对〔9〕。miRNA 通过调节编码蛋白的基因表达来参与细胞生长、增殖、分化和凋亡等〔10〕。

2 miRNA与肿瘤

2002年，Calin等〔11〕报道了在慢性淋巴细胞性白血病患者中13q14的一个很小的基因组区域缺失，包括miR-15a和 miR-16-1基因，首次证明了miRNA异常与肿瘤密切相关。miRNA的发现在当年也被 Science 杂志列为十大科技突破之首〔12〕。并且越来越多的研究发现，在不同的肿瘤细胞中miRNA存在异常表达。研究显示，某些miRNA在肿瘤组织细胞与正常组织中相比差异显著〔13,14〕。在各种类型的肿瘤中，例如肺癌、乳腺癌、结肠癌、胶质母细胞瘤和甲状腺乳头状癌等，层次聚类分析也表明在各类肿瘤组织样本中有特定miRNA〔15～20〕。目前研究已发现，一些miRNA表达水平与肿瘤的复发、转移和预后密切相关〔21〕。

3 膀胱癌中差异表达的miRNA及其作用

近年来，miRNA在肿瘤中的异常表达及其在致癌中的作用逐渐阐明，为肿瘤发生发展提供重要理论依据。值得关注的是miRNA在膀胱癌中也起着至关重要的作用。2007年，Gottardo等〔22〕首次报道了膀胱癌中miRNA的表达图谱。Catto等〔23〕对6种膀胱癌细胞株、20个正常膀胱组织、52个膀胱癌组织中miRNA的表达进行研究，得出了膀胱癌组织中有16种异常表达的miRNA；但并未对这16中异常表达的miRNA是上调还是下调做详细的说明。此后，Chen等〔24〕应用 Solexa 测序技术发现，与正常膀胱组织相比，膀胱癌组织中 33 种miRNA表达上调，41种miRNA表达下调，其中 miRNA-96上调最明显，miRNA-490-5p下调最明显。夏伟等〔25〕利用miRNA芯片技术在膀胱癌和癌旁组织中发现差异并有统计学意义的miRNA共115种，其中上调的73种(如miRNA-708、miRNA200b/c、miRNA-205、miRNA-182、miRNA-21等)、下调的42种(miRNA-145、miRNA-143、 miRNA-133a/b、miRNA-125b、miRNA-99a 等)。

miRNA与膀胱癌的发生发展有密切的关系。按其功能主要分为癌基因和抑癌基因，它们在膀胱癌的发生发展中起了重要作用。miRNA生物标本的收集可以为膀胱癌肿瘤形成提供有价值的证据。因此，一个或多个miRNA的表达异常可能改善患者的危险分层，补充泌尿肿瘤的组织学诊断，特别是在膀胱癌的诊断上。因此，研究单个或多个miRNA更具有现实意义〔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能够抑制肿瘤表型表达，编码抑制肿瘤形成的蛋白质。正常情况下负责控制调控细胞生长和增殖，但当其不能表达，或者其产物失去活性时，可能导致癌变。表达谱分析显示miRNA-145、miRNA-143、miRNA-125和miRNA-490-5p是最频繁报道下调的miRNA〔24,28～30〕。见表1。

3.2 膀胱癌中具有癌基因作用的miRNA 见表2。膀胱癌中具有癌基因作用的miRNA是一类会引起细胞癌变的基因，此类基因编码的产物与细胞的肿瘤性转化有关。膀胱癌组织中有33种miRNA表达上调，上调的主要有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与膀胱癌的诊断、分级及预后

目前，临床上对膀胱癌的诊断主要依赖于膀胱镜检查和尿脱落细胞学检查，但是膀胱镜检查会给患者带来创伤和昂贵检测费的负担，而细胞学检查敏感性低。所以，更多的国内研究者开始从事膀胱癌的分子生物学研究，以期从分子水平上揭示膀胱癌的发生、发展、转移及转归，从而提高膀胱癌的诊断水平。Merle等〔40〕利用定量PCR分析尿液miRNA差异表达，发现在膀胱癌患者和正常人尿液中miRNA-126、miRNA-152的比值存在显著差异，此项研究为膀胱癌的无创性诊断奠定了基础。

研究表明，miRNA可能是诊断和预后泌尿系统癌症如前列腺癌、肾癌等的重要生物学标志(表3)，只有制定正确的检测方法才能准确区分出膀胱癌〔26〕。Eissa等〔48〕对94例膀胱癌患者、30例膀胱良性病变和60例健康人的尿脱落细胞、血吸虫血清进行实时定量PCR评价和评估miRNA-96，结果显示在3个测试组和良恶性血吸虫的病例中miRNA-96的表达表现有显著的差异，因此尿miRNA-96可作为膀胱移形细胞癌无创性诊断的生物学标志。Pignot等〔47〕对11个正常膀胱样本及 166 个肿瘤样本分析表明 miRNA-9、miRNA-182 和 miRNA-200b 对浸润性膀胱癌的诊断及预后有一定的关系。Xie等〔49〕对28例浸润性膀胱癌样本及11例非浸润性膀胱癌样本进行分析，其中miRNA-29c、miRNA-200a、miRNA-378、miRNA-429、miRNA-200c、miRNA-141和miRNA-451与肿瘤浸润性有关，且在肿瘤组织中存在表达异常。一些研究发现miRNA-143、miRNA-222、miRNA-452可用于非侵袭性膀胱癌的诊断〔46〕，此外 miRNA-9、miRNA-182、miRNA-200b与膀胱癌的侵袭性和生存有关〔50〕。Rater等〔45〕对miRNA-141和miRNA-205的分析表明其表达水平与膀胱癌患者生存率存在相关性。

表3 作为膀胱癌诊断和预后指标的miRNA

miRNA-96、miRNA-183在膀胱癌患者的尿液中表达量显著升高，与肿瘤的分级及病理分期有关〔51〕。Srinivas等〔42〕对Ta、T1、T2～T3膀胱癌组织的miRNA谱进行比较，观察到肌层浸润型膀胱癌与非肌层浸润型膀胱癌存在 51 个miRNA差异表达，如肌层浸润型膀胱癌中miR-222和miRNA-125b显著升高而非浸润性膀胱癌中并不明显。Neely等〔52〕对28例浅表性膀胱癌和25例侵袭性膀胱癌组织miRNA表达谱进行分析发现miRNA-21/miRNA-205可用于判断膀胱癌是否具有侵袭性。因此各阶段及各类型的膀胱癌分别有相对应的miRNA表达谱，确定膀胱癌中特异表达的miRNA谱对膀胱癌的临床诊断和治疗有很大的意义。

5 miRNA作为膀胱癌治疗的新靶点

miRNA被发现有望应用于膀胱癌的早期诊断以来，每年都有大量关于miRNA 的研究进展的文献报道〔41，43，44〕。同时，随着miRNA表达检测技术的发展，对在膀胱癌中表达异常的miRNA有了更深的认识，从而为膀胱癌的治疗提供了一些依据。经研究证明利用反义miRNA-21载体+MMC或反义miRNA-21+rAV．Tumstafin联合治疗人膀胱癌裸鼠原位移植癌的疗效显著优于单一用药，也更接近理想治疗效果〔53,54〕。沈益君〔55〕发现尿液miRNA-509-5p/miRNA-124比值可能是膀胱癌诊断的无创性生物标志物。茅利明〔56〕的研究结果显示，miRNA-148a对于膀胱癌诊断的特异性达到94.4%，阳性预测值为97.87%。马莎蕊等〔57〕经研究表明在很多肿瘤细胞中呈低表达的miRNA-497在加入外源miRNA-497后，可以通过靶向调节细胞周期、PI3K-AKT-mTOR、MAPK/ERK 等信号通路上的一些关键分子促进其抑癌作用。同时，有研究发现DNA甲基化可通过引起miR-200沉默而促进肿瘤的浸润与转移〔58,59〕。除此之外，已有很多潜在的靶点也被发现，例如：李洋等〔60〕发现miRNA-29b-3p可能通过抑制其靶基因DNMT3A促进膀胱癌对丝裂霉素的耐受。这些研究为膀胱癌的治疗提供了新的解答思路，将有望投入实践当中。

6 结 语

miRNA与膀胱癌的发生发展密切相关。不仅膀胱癌组织、膀胱癌细胞株中miRNA 表达异常，而且在膀胱癌患者的血液、尿液等体液中也能检测出异常表达的 miRNA。经过近几年的研究，人们逐渐了解到各类miRNA在膀胱癌中的作用机制。这些研究结果也为膀胱癌病因及临床诊治提供了一个新的方向。但是如何将 miRNA 应用于膀胱癌的早期治疗是今后临床和科研的主要方向。

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〔2016-06-17修回〕

(编辑 曲 莉)

国家自然科学基金项目(81372946)；浙江省大学生科技创新活动计划(新苗人才计划)项目(2014R413061)

许晓玲(1983-)，女，硕士，实验师，主要从事肿瘤的生物学治疗方面研究。

王杰燚(1995-)，男，在读本科，主要从事肿瘤的生物学治疗方面研究。

Q786

A

1005-9202(2017)05-1257-05；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.05.102