背景:膀胱癌是全球高发的泌尿系统恶性肿瘤。全球每年新发膀胱癌约43万例,死亡约16万例,男性发病率显著高于女性。在男性中,膀胱癌发病率居所有肿瘤的第六位,死亡率的第九位。在中国,膀胱癌的发病率居男性泌尿系统恶性肿瘤首位。膀胱癌的发生发展是环境因素、遗传因素和表观遗传因素共同作用的结果。吸烟和职业有害因素暴露是膀胱癌最主要的环境危险因素。目前认为烟草中含有多种致癌物,如尼古丁、烟焦油、一氧化碳以及芳香胺类化合物等,可直接破坏细胞的DNA结构,诱导DNA损伤。此外,吸烟能够破坏免疫功能,导致癌细胞免疫逃逸。尽管暴露于相同的危险因素,仅有少部分人罹患膀胱癌,这提示遗传因素发挥重要作用,决定个体的肿瘤易感性。大量研究结果证实,基因遗传变异,其中绝大部分为单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)与个体的遗传易感密切相关。关于SNPs与膀胱癌易感性的研究已取得一系列进展,在技术方面,全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)等新方法发现了多个与膀胱癌发病相关的SNPs;在研究策略方面,围绕SNPs与肿瘤易感性的研究已拓展至具有调控作用的非编码RNA,为肿瘤遗传易感性的研究以及精准医学的发展提供了新的思路。近年来,非编码RNA因在肿瘤等复杂性疾病中的调控作用而备受关注。LncRNAs(long non-coding RNAs)是一类长度超过200个核苷酸的非编码RNA分子。目前已发现大量lncRNAs,其数量上已经远超过蛋白编码mRNA。现有的研究表明,lncRNAs虽然不直接编码蛋白质,但可在转录前、转录及转录后水平等多个层面上参与基因的表达调控。LncRNA UCA1(urothelial carcinoma associated 1)位于人类染色体19p13.12上,包含三个外显子和两个内含子。2006年,研究人员首次识别UCA1,发现UCA1在膀胱癌组织中的表达量显著高于癌旁正常组织。随后,UCA1在膀胱癌细胞株中被检测出,表明UCA1可发挥癌基因样作用。此后,UCA1被发现在多种肿瘤中异常表达,均可以促进肿瘤的发生及进展。MiRNAs(microRNAs)是一类长度约为23个碱基的非编码RNA,可以通过碱基互补的方式结合靶基因的3’非翻译区(3’-untranslated region,3’-UTR),诱导靶基因的mRNA降解以及转录后翻译的抑制,下调靶基因的表达水平,参与多种疾病的发生发展。MiRNAs与lncRNAs的结合不局限于lncRNAs的3’-UTR,还可通过碱基互补配对方式与lncRNAs的多个位置结合。已有研究结果表明,lncRNAs与相应的miRNAs靶结合区域的SNPs可影响两者的结合、lncRNAs的结构和功能,进而参与肿瘤的发生发展。方法:采用生物信息学工具,预测了 UCA1上可能影响UCA1与miRNAs结合的候选SNPs,纳入关联性研究。通过TaqMan基因分型方法,分析1,050例膀胱癌病例和1,404例对照的候选SNPs的基因型及等位基因的分布差异,并基于logistic回归模型评价候选SNPs基因型与膀胱癌发病风险的关联性,分析可能存在的环境-基因和基因-基因交互作用。运用合成miRNAs模拟体(mimics)、双荧光素酶报告基因实验、qRT-PCR(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction)技术、细胞增殖实验以及Transwell等一系列细胞分子生物学技术,探讨靶结合区域SNPs的生物学功能。使用含不同浓度尼古丁的完全培养液分别培养膀胱癌细胞,采用CCK-8法检测细胞增殖、细胞存活率和UCA1的表达,探讨UCA1存在的遗传变异与吸烟可能存在的交互作用及其参与膀胱癌发生发展的可能生物学机制。结果:生物信息学网站预测,位于UCA1外显子区的rs11085996和rs12982687可能会影响UCA1与miRNAs的结合能力,作为候选SNPs纳入关联性研究。病例对照研究表明,候选SNPs与膀胱癌发病风险均无显著相关。但分层分析结果提示,与携带rs12982687T等位基因型者相比,携带C等位基因的个体罹患膀胱癌的风险在吸烟人群中显著增加(OR = 1.52,95%CI= 1.07-2.16,P= 0.021)。对rs12982687与吸烟状况的交互作用分析表明,去除了 rs12982687和吸烟的主效应之后,二者存在明显的交互作用(OR = 1.29,95%CI = 1.06-1.58,P=0.014)。生物信息学网站预测,rs12982687C>T变异可以改变UCA1的二级结构。一系列分子生物学实验证明,与C等位基因相比,rs12982687T等位基因与miR-873-5p的结合能力显著降低,且miR-873-5p与lncRNAUCA1结合后,可以促进lnRNA UCA1的表达。转染miR-873-5pmimics之后,相对于未转染组,膀胱癌EJ细胞(携带rs12982687CC基因型)细胞转染miR-873-5pmimics可以促进细胞增殖、迁移和侵袭,然而在膀胱癌J82细胞(携带rs12982687CT基因型)中,转染组细胞表型与未转染组无明显差异。用含尼古丁的完全培养液培养膀胱癌细胞后,尼古丁均促进两株细胞的增殖,但在携带CC基因型的EJ细胞中的促增殖作用比在携带CT基因型的J82细胞中更显著(P<0.05)。与此类似,在两株细胞中,尼古丁均促进UCA1的表达,但在携带CC基因型的EJ细胞中的上调UCA1的程度比在携带CT基因型的J82细胞中更高,二者有统计学差异(P<0.05)。结论:吸烟人群携带UCA1 rs12982687罹患膀胱癌的风险显著增高,该遗传变异与吸烟之间存在明显的交互作用。UCA1 rs12982687C>T变异能显著降低UCA1与miR-873-5p的结合能力,进而影响UCA1表达,调控膀胱癌细胞恶性增殖。该研究为进一步阐释膀胱癌发病机制提供理论依据,并为今后实施个体化预防和干预提供重要线索。