蔣海鋒 綜述 薄雋杰 審校

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院泌尿外科，上海 200127

膀胱癌是一個(gè)重要的公共問(wèn)題，在世界范圍內(nèi)，膀胱癌的發(fā)病率居惡性腫瘤的第九位，是我國(guó)泌尿系統(tǒng)最常見(jiàn)的惡性腫瘤，其中90%以上為膀胱移行細(xì)胞癌(bladder transitional cell carcinoma，BTCC)［1-2］。膀胱鏡檢查及尿脫落細(xì)胞學(xué)檢測(cè)仍是當(dāng)前診斷膀胱癌不可替代的金標(biāo)準(zhǔn)，由于膀胱鏡檢查會(huì)帶給患者創(chuàng)傷和昂貴的檢測(cè)費(fèi)用，而細(xì)胞學(xué)檢查的敏感性低。因此，膀胱癌的分子生物學(xué)研究日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，希望從分子水平上揭示膀胱癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)歸，從而提高膀胱癌的診治水平。近年來(lái)的研究表明，多種微小RNA(MicroRNA，miRNA)參與了腫瘤細(xì)胞的生物調(diào)控過(guò)程，間接地起著原癌基因和抑癌基因的功能，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起了至關(guān)重要的作用［3］。

1 miRNA介紹

miRNA是一種小的內(nèi)源性非編碼RNA分子，大約由19～25個(gè)核苷酸(nucleotide，nt)組成，平均為22個(gè)nt［4］。這些小的miRNA通常靶向一個(gè)或者多個(gè)mRNA，通過(guò)與靶mRNA特異的堿基配對(duì)引起靶mRNA的降解或翻譯抑制，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)，從而起著調(diào)控細(xì)胞分化、生長(zhǎng)、增殖、代謝和凋亡等功能［5］。

1.1 miRNA的合成

首先，miRNA基因產(chǎn)生的初級(jí)產(chǎn)物(primiRNA)在核內(nèi)被RNA酶Ⅲ Drosha-DGCR 8(Disgorge syndrome critical region8)復(fù)合體所切割，形成約由60～70個(gè)核苷酸組成的、具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的miRNA前體(precursor microRNA，premiRNA)。然后，迅速被Ran-GTP依賴(lài)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Exportin-5轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)。最后，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)經(jīng)Dicer酶切割形成約22 nt的雙鏈RNA片段，隨后被整合至RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RNA-induced silencing complex，RISC)中形成RISC-miRNA復(fù)合體，其中一條鏈降解，另一條生成成熟的miRNA保留在復(fù)合體中。RISC-miRNA復(fù)合體與靶mRNA完全或不完全匹配，調(diào)控靶mRNA降解或阻遏其轉(zhuǎn)錄后翻譯，影響蛋白質(zhì)的合成，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化與凋亡，參與個(gè)體發(fā)育、機(jī)體代謝以及腫瘤發(fā)生、發(fā)展等過(guò)程［6-7］。

1.2 miRNA的功能

人體內(nèi)大約含有1 000種miRNA，但卻調(diào)控著大約30%的mRNA翻譯。正常組織中，miRNA正常轉(zhuǎn)錄、加工，與mRNA特異結(jié)合，通過(guò)抑制翻譯或使mRNA降解而調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。如果miRNA與其相應(yīng)的靶mRNA以完全互補(bǔ)的方式結(jié)合在開(kāi)放閱讀框，mRNA將發(fā)生特異性降解；如果miRNA以部分互補(bǔ)的方式結(jié)合在mRNA的3’端非翻譯區(qū)(3’UTR)，則僅僅抑制其翻譯，不影響mRNA的穩(wěn)定性。miRNA的5’端有2～8個(gè)核苷酸區(qū)被稱(chēng)為“種子區(qū)”，對(duì)miRNA與mRNA的3’UTR的配對(duì)非常重要［8］。miRNA“種子區(qū)”通常和相應(yīng)的靶序列完全配對(duì)，因此可以用“種子區(qū)”序列預(yù)測(cè)miRNA的靶基因。在大多數(shù)情況下，miRNA“種子區(qū)”和相應(yīng)靶序列的完全配對(duì)是其起調(diào)控作用的前提條件。一種miRNA可作用于多種mRNA靶點(diǎn)［9］，多個(gè)miRNA也可以作用于一個(gè)mRNA［10］。mRNA 的3’UTR可以包含多個(gè)miRNA的作用位點(diǎn)，并且與抑制翻譯的程度有關(guān)，miRNA結(jié)合的位點(diǎn)越多，抑制的程度就越大。由此形成復(fù)雜而又精確的網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控著生物體的基因表達(dá)及生理功能，一旦miRNA的表達(dá)水平失衡，將可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生。

2 miRNA與腫瘤的關(guān)系

腫瘤的發(fā)生是由于腫瘤細(xì)胞的無(wú)限增殖或凋亡失控引起的。正常的細(xì)胞已形成保護(hù)功能，以確保細(xì)胞的分裂、分化和凋亡過(guò)程協(xié)調(diào)有序地進(jìn)行。雖然很多研究表明miRNA在腫瘤中表達(dá)異常，但對(duì)于它們的具體機(jī)制并未完全明了。目前大部分研究認(rèn)為miRNA與腫瘤的發(fā)生有關(guān)是基于以下幾點(diǎn)：⑴在不同的腫瘤中，某些miRNA特異性的表達(dá)增多，顯示這些miRNA與基因突變一樣，可能為腫瘤的發(fā)生提供了某些有利因素［11-12］；⑵研究發(fā)現(xiàn)，miRNA直接調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、分化和凋亡［13］；⑶許多miRNA直接表現(xiàn)為一種原癌基因或抑癌基因的作用［14-15］。因此，miRNA是一種新的生物分子，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后存在著密切的聯(lián)系。

2.1 原癌基因作用

miRNA-155位于BIC基因第三個(gè)外顯子內(nèi)，BIC基因是已知的癌基因之一。在人類(lèi)B細(xì)胞淋巴瘤中，人們發(fā)現(xiàn)miRNA-155/BIC表達(dá)水平普遍增高，導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖。還有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-155能直接下調(diào)myc基因的抑制因子(如MAD1、MXI1、ROX/MNT等)的表達(dá)，從而增強(qiáng)myc基因的活性，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變，形成B細(xì)胞淋巴瘤［16-17］。因此，miRNA-155可能作為一個(gè)原癌基因與myc基因具有協(xié)同作用。miRNA-10b位于HOXD基因家族，其表達(dá)水平在乳腺癌中明顯上調(diào)，其轉(zhuǎn)錄過(guò)程受轉(zhuǎn)錄因子Twist調(diào)控，該系列通過(guò)調(diào)控HOXD基因而提高轉(zhuǎn)移相關(guān)基因RHOC表達(dá)水平，促進(jìn)腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移［18］。一項(xiàng)利用芯片的獨(dú)立研究檢測(cè)245個(gè)miRNA在正常組織和腫瘤組織中的表達(dá)差異，發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中miRNA-21表達(dá)升高，而在乳腺癌樣品中表達(dá)也有增加，因此認(rèn)為miRNA-21可能在腫瘤發(fā)生中起到廣泛的作用［19］。也有應(yīng)用反義核酸技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，其通過(guò)抑制凋亡而并非促進(jìn)細(xì)胞增殖來(lái)導(dǎo)致細(xì)胞的癌變［20-21］。另有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA的異常可能會(huì)導(dǎo)致具有腫瘤特異性表型的表觀遺傳基因程序重組細(xì)胞的出現(xiàn)，而這些細(xì)胞日后將引起癌變［22］。

2.2 抑癌基因作用

某些miRNA表達(dá)的下調(diào)可能會(huì)引起腫瘤細(xì)胞侵襲力的增加，導(dǎo)致患者預(yù)后不佳，生存率下降。Takamizawa等［23］在2004年報(bào)道了第一個(gè)與肺癌相關(guān)的miRNA-let-7(let-7)，發(fā)現(xiàn)在非小細(xì)胞肺癌患者中l(wèi)et-7表達(dá)顯著降低。Johnson等［24］的研究發(fā)現(xiàn)，let-7高表達(dá)的肺癌患者生存率要顯著高于低表達(dá)患者，這可能是由于let-7過(guò)表達(dá)可負(fù)調(diào)控靶基因Ras的表達(dá)，抑制肺癌生長(zhǎng)。Iorio等［19］對(duì)76例乳腺癌患者的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行miRNA表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌患者中隨著miRNA-145的下調(diào)，腫瘤的增殖指數(shù)升高，miRNA-9-3在有高度血管侵襲和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者中表達(dá)下調(diào)，提示miRNA-145和miRNA-9-3的正常表達(dá)可能有抑制腫瘤的作用。另一項(xiàng)關(guān)于乳腺癌和miRNA的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乳腺癌具有轉(zhuǎn)移能力時(shí)，一些miRNAs的表達(dá)顯著缺失，而恢復(fù)這些miRNAs的表達(dá)則可抑制腫瘤細(xì)胞向肺部和骨骼的轉(zhuǎn)移［25］。miRNA-203在結(jié)直腸癌組織和細(xì)胞株中表達(dá)顯著降低，并可以抑制腫瘤細(xì)胞株的增殖，而且miRNA-203低表達(dá)的患者腫瘤數(shù)目更多和病理分期更高［26］。還有研究還發(fā)現(xiàn)，在慢性淋巴細(xì)胞性白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)中， miRNA-15a和miRNA-16-1的表達(dá)下調(diào)將導(dǎo)致抗凋亡基因Bcl-2的明顯上調(diào)，并抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡［27］，同時(shí)也可通過(guò)靶基因(cyclin D，CDK6)參與細(xì)胞周期的調(diào)控，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖［28］，這些現(xiàn)象均提示某些miRNA具有抑癌基因的作用。

3 miRNA與膀胱癌的關(guān)系

目前，關(guān)于miRNA與膀胱癌的研究已經(jīng)展開(kāi)，并在不斷深入。幾個(gè)基于芯片技術(shù)和生物信息學(xué)的研究已發(fā)現(xiàn)一些與膀胱癌密切有關(guān)的miRNA。但這些miRNA到底是通過(guò)哪些具體的機(jī)制來(lái)促進(jìn)或抑制膀胱癌的發(fā)生，目前還不是很清楚。

2009年有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA的表達(dá)與膀胱癌的分期有關(guān)，在淺表性膀胱癌中高表達(dá)的有miRNA-10a，在肌層浸潤(rùn)性膀胱癌中高表達(dá)的有miRNA-222和miRNA-125b，而在淋巴結(jié)陽(yáng)性患者中高表達(dá)的有miRNA-452，認(rèn)為miRNA-452能成為一種預(yù)測(cè)膀胱癌患者預(yù)后的指標(biāo)［29］。最近Wiklund等［30］的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-200家族和miRNA-205在淺表性膀胱癌中表達(dá)要比在肌層浸潤(rùn)性膀胱癌中高1.5～2.5倍，而且在浸潤(rùn)性膀胱癌中miRNA-200家族和miRNA-205經(jīng)常發(fā)生表達(dá)沉默，提示它們可能與腫瘤的進(jìn)展有關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miRNA-200c的表達(dá)與早期(Ta、T1期)膀胱癌的進(jìn)展有關(guān)，能成為一種預(yù)測(cè)早期膀胱癌進(jìn)展的生物學(xué)指標(biāo)，并且可以指導(dǎo)早期膀胱癌治療方案的選擇。

Catto等［31］檢測(cè)了322個(gè)miRNA，發(fā)現(xiàn)有12個(gè)miRNA僅在膀胱癌組織中表達(dá)，其中有5～7個(gè)具有較高的診斷價(jià)值，靈敏度為90%～100%，特異度為80%～100%，miRNA-99a/100的表達(dá)下調(diào)可能預(yù)示著一個(gè)更好的結(jié)局，而miRNA-21/373表達(dá)升高的患者可能預(yù)后更差。Neely等［32］分析了膀胱癌細(xì)胞株中343個(gè)miRNA的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)其中有9個(gè)miRNA(miR-21/miR-31/miR-200a/miR-200c/miR-205/miR-373/miR-487b/miR-498/miR-503)在淺表性膀胱癌和肌層浸潤(rùn)性膀胱癌中表達(dá)不同。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于淺表性膀胱癌，浸潤(rùn)性膀胱癌中miR-21表達(dá)升高，而miR-205表達(dá)下降，并且，在浸潤(rùn)性膀胱癌中，miR-21：miR-205的比值要比淺表性膀胱癌高至少10倍以上，此比值能有效地區(qū)分淺表性和浸潤(rùn)性膀胱癌，其靈敏度達(dá)100%，特異度為78%，能成為評(píng)價(jià)膀胱腫瘤浸潤(rùn)性的潛在指標(biāo)。

Chiyomaru等［33］通過(guò)寡核苷酸芯片技術(shù)分析顯示，轉(zhuǎn)染了miRNA-145/miRNA-133a的膀胱癌細(xì)胞株，大約有200個(gè)基因發(fā)生表達(dá)減少，而FSCN1(束蛋白1)基因是下調(diào)最明顯的。通過(guò)熒光素酶基因分析表明，膀胱癌細(xì)胞株轉(zhuǎn)染了miRNA-145/miRNA-133a后，F(xiàn)SCN1蛋白表達(dá)明顯減少，細(xì)胞的增殖、侵襲以及轉(zhuǎn)移顯著性受到抑制(P＜0.0001)。Dyrskj?t等［34］認(rèn)為轉(zhuǎn)染了miRNA-129的膀胱癌細(xì)胞株，其細(xì)胞的生長(zhǎng)明顯變的緩慢，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miRNA-129可能參與了細(xì)胞的凋亡過(guò)程，引起腫瘤細(xì)胞的自發(fā)凋亡。Ichimi等［35］發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染了miRNA-30a-3p/miRNA133a/miRNA-199a的膀胱癌細(xì)胞株，其KRT7(角蛋白)的表達(dá)減少，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。而Huang等［36］發(fā)現(xiàn)，miRNA-125b通過(guò)減少細(xì)胞周期中轉(zhuǎn)錄因子E2F3蛋白的表達(dá)，抑制E2F3-cyclinA2信號(hào)途徑，使膀胱腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)在G期發(fā)生停滯。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)miRNA-221在膀胱癌細(xì)胞中表達(dá)升高，如果使miRNA-221發(fā)生表達(dá)沉默，能通過(guò)TRAIL(腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體)途徑促使腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡［37］。我們之前首次證實(shí)在膀胱癌組織中miRNA-203表達(dá)減低，而且在膀胱癌細(xì)胞株中，我們發(fā)現(xiàn)miRNA-203的高表達(dá)將抑制細(xì)胞的增殖，通過(guò)進(jìn)一步研究，我們發(fā)現(xiàn)miRNA-203可能通過(guò)抑制Bcl-w基因的表達(dá)來(lái)發(fā)揮其抑癌基因的作用［38］?；蛲蛔兪枪J(rèn)的與腫瘤發(fā)生最相關(guān)的機(jī)制，van der Kwast等［39］認(rèn)為在膀胱癌發(fā)生過(guò)程中，miRNA-7的表達(dá)下調(diào)和miRNA-10a的表達(dá)上調(diào)與FGFR3基因的突變機(jī)制有關(guān)，認(rèn)為這些miRNA能成為優(yōu)先于臨床和病理而早期診斷膀胱腫瘤的指標(biāo)。

一直以來(lái)，所有泌尿科醫(yī)生都希望能利用尿液來(lái)早期發(fā)現(xiàn)膀胱腫瘤，但理想的尿液膀胱腫瘤標(biāo)志物仍未被發(fā)現(xiàn)。目前，關(guān)于尿液中miRNA的研究也已開(kāi)展。一項(xiàng)來(lái)自德國(guó)的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)檢測(cè)尿液中miRNA-126：miRNA-152以及miRNA-182：miRNA-152的比值能將膀胱癌患者從正常人之中篩選出來(lái)，其中miRNA-126：miRNA-152的比值敏感度達(dá)72%，特異度達(dá)82%［40］。

4 展望

隨著對(duì)miRNA在膀胱癌中研究的深入，發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的miRNA與膀胱癌密切相關(guān)。miRNA通過(guò)表達(dá)上調(diào)或下調(diào)，與某些原癌基因、抑癌基因、凋亡相關(guān)基因相互作用，或調(diào)解某些細(xì)胞因子，參與腫瘤的生成、發(fā)展甚至侵襲轉(zhuǎn)移。但目前關(guān)于miRNA與膀胱癌的研究尚處于起步階段，如何精確預(yù)測(cè)miRNA及其靶mRNA，miRNA抑制靶基因蛋白翻譯的具體作用機(jī)制，以及哪些細(xì)胞因子參與了這些過(guò)程等等，都是等待我們?nèi)ヌ剿鞯奈粗獏^(qū)域。隨著最新的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于miRNA的研究，人們對(duì)miRNA的表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)將提高到一個(gè)新的水平。相信在不久的將來(lái)，以miRNA為靶點(diǎn)的診斷措施及生物靶向治療會(huì)應(yīng)用于臨床中，為膀胱癌的治療提供一個(gè)更有效的手段。

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