李欣 張金鳳 周麗艷

(吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林 四平 136001)

環(huán)狀RNA(circular RNA)在真核細(xì)胞基因表達(dá)過程中起到重要的調(diào)控作用〔1～3〕。最近的研究表明，circRNA在腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展和治療抵抗過程中同樣發(fā)揮著重要的基因調(diào)控功能〔4～6〕，可以作為腫瘤抑制劑或加速器發(fā)揮作用〔5〕。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以很容易的比較circRNA在腫瘤組織和癌旁組織中表達(dá)水平的差異。截至目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)數(shù)千個在腫瘤組織表達(dá)水平明顯變化的circRNA〔7〕。與線性RNA不同，circRNA的結(jié)構(gòu)是共價閉合的環(huán)，在5′-3′端口沒有尾部，這一結(jié)構(gòu)能夠抵抗RNA酶的消化，使其保持完整結(jié)構(gòu)〔2，8～10〕。因此，circRNA是腫瘤診斷、監(jiān)測和預(yù)后的理想的生物標(biāo)志物。circRNA主要可以分為3中：外顯子來源的circRNA、內(nèi)含子來源的circRNA及內(nèi)外外顯子混合來源的circRNA，其在腫瘤發(fā)生過程中的調(diào)控作用是一個十分復(fù)雜的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。由于circRNA的表達(dá)水平具有組織特異性等特點，并且在病理條件下其表達(dá)水平變化顯著，這些特點使得其在人類疾病和腫瘤中的作用具有重要的研究價值〔11，12〕。雖然circRNA參與基因調(diào)控的確切作用和機(jī)制仍有待研究，但是circRNA具有作為疾病和腫瘤生物標(biāo)志物和新治療靶標(biāo)的潛力。本文將針對circRNA在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的作用及相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

1 circRNA在腫瘤中的作用機(jī)制

1.1內(nèi)源競爭RNA機(jī)制 關(guān)于circRNA發(fā)揮生物學(xué)功能的機(jī)制有很多假說，其中最受關(guān)注的是內(nèi)源競爭RNA(ceRNA)機(jī)制，這一假說認(rèn)為circRNA能夠特異性識別微小RNA(miRNA)的應(yīng)答元件(MREs)并與miRNA互補結(jié)合，作為miRNA海綿吸附miRNA〔13〕，從而降低miRNA的表達(dá)水平，抑制其生物學(xué)功能，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后水平的基因表達(dá)〔5，14，15〕。miRNA的重要功能是之一就是調(diào)節(jié)靶基因mRNA的表達(dá)水平〔16〕。在ceRNA網(wǎng)絡(luò)中研究最多的miRNA之一是miR-7，最新的研究表明miR-7的表達(dá)水平受到ciRS-7的調(diào)控。miR-7可以直接下調(diào)表皮生長因子受體(EGFR)，P21激活的激酶-1(Pak1)，胰島素受體底物(IRS)-1，磷酸肌醇3-激酶催化亞基(PIK3CD)及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等腫瘤相關(guān)基因〔17〕。在某些條件下，RNA結(jié)合蛋白(RBP)可以作為circRNA形成的調(diào)節(jié)激活劑或抑制劑〔18〕。RBP可以影響前體mRNA形成，mRNA轉(zhuǎn)換和翻譯等過程，并且在多種癌癥及其他疾病中發(fā)揮作用〔19〕。

1.2融合circRNA在腫瘤中的作用 腫瘤細(xì)胞復(fù)制過程中發(fā)生的染色體易位能夠產(chǎn)生異常的融合-circRNA(f-circRNA)〔20〕。致癌融合蛋白是由兩個分離的基因連接在一起而形成，導(dǎo)致融合基因的形成和突變蛋白的產(chǎn)生，這種融合蛋白可導(dǎo)致癌癥發(fā)生和進(jìn)展〔21～23〕。Barrett等〔24〕的研究發(fā)現(xiàn)，在circRNA形成過程中同樣會發(fā)生這種基因融合現(xiàn)象，產(chǎn)生f-circRNA。F-circRNA由不相關(guān)的內(nèi)含子序列組合在一起形成，從而發(fā)揮新的反向調(diào)節(jié)作用。Guarnerio等〔20〕通過RNA-seq檢測證實了肺癌中f-circRNA存在EML4/ALK1易位和與Ewing肉瘤相關(guān)的EWSR1/FLI1易位。應(yīng)用細(xì)胞系模型進(jìn)行的體外實驗發(fā)現(xiàn)，f-circRNA能夠激活PI3K和MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)癌癥發(fā)展的原始致癌和促增殖〔9〕。此外，f-circRNA也能夠增加腫瘤細(xì)胞對治療的抵抗性，體外研究顯示在用三氧化二砷(ATO)處理白血病細(xì)胞時，f-circM9能夠?qū)Π准?xì)胞起到保護(hù)作用〔3〕。實際上，在克服腫瘤細(xì)胞治療抗性的過程中，靶向抑制f-circRNA比靶向抑制circRNA的效果更為明顯。

1.3circRNA可作為腫瘤分子標(biāo)志物 檢查與癌發(fā)生有關(guān)的信號傳導(dǎo)通路，可以篩選出可用作腫瘤分子標(biāo)志物的circRNA。例如，circRNA在Wnt/β-連環(huán)蛋白通路的調(diào)節(jié)過程中起到重要的調(diào)控作用〔25〕。Wnt信號傳導(dǎo)通路是參與腫瘤進(jìn)展的重要機(jī)制之一〔26〕。如果確認(rèn)circRNA調(diào)節(jié)該通路，則可以通過靶向抑制circRNA的方法阻斷該通路，抑制腫瘤生長和發(fā)育。許多研究已經(jīng)證明，ciRS-7在腫瘤組織中的過表達(dá)可以抑制miR-7，并激活EGFR和RAF1癌基因。這些結(jié)果進(jìn)一步驗證了circRNA在癌癥發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著重要的基因調(diào)控作用〔27〕。此外，circRNA也參與了PI3K/ATK和Raf/MEK/ERK等通路的調(diào)節(jié)過程。

2 circRNA與不同腫瘤之間的關(guān)系

2.1胃癌 盡管許多發(fā)達(dá)國家的胃癌發(fā)病率呈明顯下降趨勢，但胃癌仍然是世界范圍內(nèi)由于癌癥導(dǎo)致死亡的主要原因之一。Li等〔28〕的研究認(rèn)為hsa_circ_002059與胃癌的發(fā)生之間存在潛在的相關(guān)性。與正常對照相比，胃腫瘤組織中hsa_circ_002059表達(dá)量顯著下調(diào)。此外，在患有胃癌的患者的血漿樣品中可檢測到游離的hsa_circ_002059分子，并且與健康對照相比，血漿中的游離hsa_circ_002059含量也顯著下調(diào)。hsa_circ_002059的表達(dá)水平還與性別、年齡病理分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等臨床和病理特征相關(guān)。同樣，Chen等〔29〕已經(jīng)鑒定出在胃癌組織中circPVT表達(dá)水平上調(diào)，并通過特異性吸附miR-125，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞增殖。

2.2結(jié)直腸癌(CRC) CRC是世界范圍內(nèi)發(fā)病率第三的惡性腫瘤，在腫瘤中死亡率也排名第三。Bachmayr-Heyda等〔30〕比較了患者的正常黏膜組織和腫瘤組織樣品中的circRNA表達(dá)水平，研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)circRNA呈下調(diào)趨勢。隨機(jī)選擇5個circRNA驗證其表達(dá)水平變化趨勢，結(jié)果表明與正常結(jié)腸黏膜組織相比，5個circRNA中的4個在腫瘤組織中的表達(dá)水平降低，其中僅有一個circRNA(circ6229)變化水平具有統(tǒng)計學(xué)差異。Dou等〔31〕在針對KRAS突變型CRC的研究中發(fā)現(xiàn)，與KRAS野生型CRC相比，KRAS突變型CRC腫瘤細(xì)胞中circRNA表達(dá)水平下調(diào)更為顯著。類似研究還發(fā)現(xiàn)cirITCH在CRC組織中也呈下調(diào)趨勢〔25〕。 cirITCH特異性吸附miRNA并提高ITCH基因的表達(dá)水平。ITCH基因參與Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑，其與CRC的發(fā)生和進(jìn)展相關(guān)〔32〕。

2.3膀胱癌 膀胱癌起源于膀胱上皮細(xì)胞，是全球第九大常見腫瘤。Zhong等〔33〕使用高通量微陣列鑒定膀胱癌中circRNA的表達(dá)特征，他們以癌旁非腫瘤組織為對照，鑒定了2個在腫瘤組織中顯著下調(diào)的circRNA(circFAM169A，circTRIM24)和4個在瘤組織中顯著上調(diào)circRNA(circTCF25，circZFR，circPTK2和circBC048201)。此外還發(fā)現(xiàn)，circTCF25通過miRNA海綿作用下調(diào)腫瘤組織中的miR-103a-3p和miR-107，從而導(dǎo)致CDK6表達(dá)水平升高，這與膀胱癌的發(fā)展密切相關(guān)〔33〕。

2.4肝細(xì)胞癌(HCC) HCC是肝臟的原發(fā)性惡性腫瘤，主要發(fā)生在潛在的慢性肝病和肝硬化患者中。研究顯示與癌旁正常組織相比，在HCC中circRNA的表達(dá)水平失調(diào)〔7〕。Qin等〔34〕發(fā)現(xiàn)與對應(yīng)的癌旁正常肝組織相比，hsa_circ_0001649的表達(dá)水平顯著下調(diào)。同時，Shang等〔35〕研究發(fā)現(xiàn)與癌旁正常組織相比，hsa_circ_0005075在HCC中顯著上調(diào)。同樣，Yu等〔36〕研究發(fā)現(xiàn)ciRs-7的表達(dá)水平在HCC腫瘤組織顯著上調(diào)。

2.5其他癌癥 研究發(fā)現(xiàn)，與癌旁正常組織相比，食管癌和肺癌組織中circRNA的表達(dá)水平降低〔37，38〕，上消化道癌癥、胰腺癌中circRNA的表達(dá)水平異?！?9〕。在前列腺和腎細(xì)胞癌等腫瘤組織中circHIPK3的表達(dá)水平顯著上調(diào)〔7〕。此外，通過靶向抑制癌基因相關(guān)的circRNA，還可能有助于開發(fā)克服治療相關(guān)耐藥性的新方法〔37，38〕。最近的研究表明，circHIAT1作為轉(zhuǎn)移抑制劑起到抑制雄激素受體增強(qiáng)的腎細(xì)胞癌細(xì)胞遷移和侵襲的作用，并且可以通過增加circHIAT1表達(dá)以靶向抑制雄激素受體，從而抑制腎細(xì)胞癌的侵襲和遷移能力〔40〕。

目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并驗證了數(shù)千種具有特定功能的circRNA。隨著人們對circRNA分子作用機(jī)制更透徹的研究及對復(fù)雜circRNA分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步探索，circRNA將為研究細(xì)胞發(fā)育、疾病形成和腫瘤發(fā)生機(jī)制等領(lǐng)域提供新的重要的見解。