李 勇 郭 敏

癌癥高發(fā)生率及高病死率已經(jīng)成為制約人類生活質(zhì)量的公共衛(wèi)生事件。由于大多數(shù)腫瘤的病因復(fù)雜，給后續(xù)的診治帶來困擾。然而環(huán)狀RNA因其豐富的生物學(xué)功能逐漸進(jìn)入人們的視野，并在腫瘤學(xué)領(lǐng)域掀起了一股研究熱潮，最近研究發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA在腫瘤組織及體液中存在差異性表達(dá)，除了參與并介導(dǎo)甲狀腺癌、肝癌、白血病等多種腫瘤的增殖、浸潤、遷移等惡性病理過程，在輻射及化療藥物作用下發(fā)揮增敏或抗性作用。

一、環(huán)狀RNA的研究進(jìn)展及結(jié)果

根據(jù)主要?dú)v史事件及重大成果，環(huán)狀RNA的研究大致可分為以下幾個階段：第1階段：1976 年Sanger等[1]在植物類病毒中發(fā)現(xiàn)了一類共價閉合環(huán)狀分子，首次提出環(huán)狀RNA的概念，自此拉開了環(huán)狀RNA研究的序幕；第2階段：1976～2012年，環(huán)狀RNA不斷被發(fā)現(xiàn)存在于各種生物體內(nèi)，由于檢測工具的制約，其被認(rèn)為是無功能的剪接意外的產(chǎn)物，未給予足夠重視[2]；第3階段：2012～2013年，環(huán)狀RNA的形成機(jī)制首次得以揭示，此外其作為microRNAs海綿這一重要生物學(xué)功能被證實(shí)，環(huán)狀RNA的研究自此進(jìn)入高潮階段[3]；第4階段：2013年至今，以單分子測序技術(shù)和SMRT技術(shù)為代表的第3代高通量測序技術(shù)應(yīng)用于環(huán)狀RNA檢測，由于存在不能重復(fù)檢測、費(fèi)用高等問題，限制了其應(yīng)用。截止目前發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA具有豐富、穩(wěn)定、保守、半衰期長、特異性高、在組織及體液中廣泛存在并差異性表達(dá)等特點(diǎn)，但由于環(huán)狀RNA的研究尚處于初級階段，發(fā)掘其潛在的功能對于闡明腫瘤發(fā)生、發(fā)展的具體機(jī)制，作為新的有效靶點(diǎn)具有重要意義。

二、環(huán)狀RNA的生物學(xué)功能

1.作為miRNA“海綿”：作為miRNA“海綿”發(fā)揮競爭性內(nèi)源RNA機(jī)制是目前發(fā)現(xiàn)circRNA最主要的調(diào)節(jié)機(jī)制，circRNA可以通過與相應(yīng)的miRNA靶向結(jié)合，進(jìn)而調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。其中circ-ITCH具有多個miRNA結(jié)合位點(diǎn)，可與miR-7、miR-17、miR-214、miR-22-3p靶向結(jié)合，且在宮頸癌、甲狀腺癌等多種腫瘤中低表達(dá)，發(fā)揮促癌作用。此外有研究發(fā)現(xiàn)cESRP1可以通過海綿樣吸附miR-93-5p-p21，調(diào)控相應(yīng)靶基因及通路，增加小細(xì)胞肺癌化療敏感度[4]。可見circRNA-miRNA機(jī)制除了參與腫瘤的惡性進(jìn)程，還可能作為化療藥物的增敏劑，發(fā)揮正性調(diào)控作用，抑制腫瘤的進(jìn)展。

2.調(diào)節(jié)親本基因表達(dá):研究表明，不同來源的環(huán)狀RNA在不同物種中對親本基因的調(diào)控存在差異[5]。如存在于細(xì)胞核且包含有一段或多段內(nèi)含子序列的外顯子來源的環(huán)狀RNA EIciEIF3J和EIciPAIP2以順式作用形式與U1小核RNA和RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合到核糖核蛋白，促進(jìn)其親本基因的表達(dá)；而分布在細(xì)胞質(zhì)中僅包含外顯子的circRNA,則是通過與線性轉(zhuǎn)錄本相互作用間接影響親本基因的轉(zhuǎn)錄。而最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)擬南芥(arabidopsis)separalata3(SEP3)第6外顯子產(chǎn)生的環(huán)狀RNA通過形成R-環(huán)(RNA:DNA雜交)調(diào)控其親本基因(SEP3)的表達(dá)，這是理解植物中環(huán)狀RNA分子機(jī)制的第一項(xiàng)成果[6]?？梢?，環(huán)狀RNA通過多樣的方式調(diào)節(jié)親本基因的表達(dá)。

3.與RNA結(jié)合蛋白相互作用:circRNAs與RNA結(jié)合蛋白(RBP)的相互作用類似于其與miRNA。本質(zhì)上，一些環(huán)狀RNA含有RNA蛋白結(jié)合位點(diǎn)，這些結(jié)合位點(diǎn)對某些RBP具有高親和力，從而阻止了它們在細(xì)胞中的可用性和隨后的作用。研究發(fā)現(xiàn)果蠅黑胃肌蛋白(MBL)是具有特殊功能的RBP[7]。過表達(dá)的MBL蛋白可促進(jìn)circMBL產(chǎn)生而抑制其線性mRNA的產(chǎn)生，此外circMBL也可以通過與MBL蛋白結(jié)合抑制后者的堆積。而這一機(jī)制的產(chǎn)生依賴側(cè)翼內(nèi)含子序列中功能性MBL結(jié)合位點(diǎn)的存在。近年來研究發(fā)現(xiàn)，高水平的circPABPN1抑制了HuR與PABPN1的結(jié)合，HuR和circPABPN1在調(diào)控PABPN1翻譯方面作用正好相反[8]。推測circPABPN1與HuR的結(jié)合阻止了HuR與PABPN1 mRNA的結(jié)合，從而降低了PABPN1的翻譯，這是circRNA與其同源mRNA競爭RBP影響翻譯的首例。

4.翻譯蛋白質(zhì):環(huán)狀RNA除了調(diào)控親本基因的表達(dá)，還可以通過特殊的機(jī)制影響蛋白質(zhì)的翻譯。如部分病毒蛋白的翻譯依賴于內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(IRES)和細(xì)胞免疫反應(yīng)；而在真核翻譯系統(tǒng)中，cirRNA的翻譯不需要包含IRES的元素，含有小核糖體的開放性起始前復(fù)合物的結(jié)合是真核生物典型翻譯過程的起始步驟。果蠅S2細(xì)胞circRNA的表達(dá)依賴于表達(dá)V5標(biāo)記蛋白的內(nèi)含子-外顯子-內(nèi)含子微基因的存在。而含有N6-甲基腺苷的環(huán)狀RNA(m6A-cirRNA)在熱休克應(yīng)激作用下促進(jìn)GFP蛋白的翻譯，參與發(fā)育和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)等過程[9]。此類具有翻譯蛋白質(zhì)功能的環(huán)狀RNA將在不同層面上揭示人類生命活動中許多病理生理機(jī)制。

5.與癌癥相關(guān)的融合circRNA(fusion-circRNAs,f-circRNA)協(xié)助腫瘤細(xì)胞“逃逸”:研究表明與癌癥相關(guān)的染色體易位會產(chǎn)生融合環(huán)狀RNA，這些融合的circRNA是由易受影響的不同基因的轉(zhuǎn)錄外顯子產(chǎn)生，不在正常細(xì)胞中表達(dá)，其存在有助于細(xì)胞轉(zhuǎn)化，影響細(xì)胞活力，促進(jìn)細(xì)胞存活和治療抵抗，在體內(nèi)扮演癌基因的角色[10]。此外特定基因誘導(dǎo)的染色體易位除了產(chǎn)生融合蛋白和激活特定的致癌途徑外，還促使新融合環(huán)狀RNA的形成，且f-circRNA和circRNAs通常與線性轉(zhuǎn)錄體共用外顯子，推測環(huán)狀RNA與f-circRNA之間存在競爭關(guān)系,此外研究證實(shí)f-circRNA在染色體形成后早期出現(xiàn)，而不僅僅是腫瘤發(fā)生過程的產(chǎn)物。

6.作為傳播媒介:研究證實(shí)circRNA 在人體體液中大量存在并發(fā)揮促癌作用，如其在子宮內(nèi)膜癌患者血清細(xì)胞外囊泡(EVs)的濃度高于健康對照組，提示其可作為一種信息載體，在細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間傳遞信息[11]。進(jìn)一步研究這些EV-carried circRNAs的作用將有助于揭示腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制。此外最近研究發(fā)現(xiàn)，植物circRNAs有可能作為信號分子通過木質(zhì)部和韌皮部在細(xì)胞間長距離傳遞，這一發(fā)現(xiàn)將拓寬circRNA作為信息分子的應(yīng)用范圍[12]。

三、環(huán)狀RNA與各系統(tǒng)腫瘤

1.環(huán)狀RNA與呼吸系統(tǒng)腫瘤

環(huán)狀RNA與肺癌：近年來研究發(fā)現(xiàn)，失調(diào)的環(huán)狀RNA在肺癌的惡性進(jìn)展、化療耐藥等中發(fā)揮重要作用。Zhou等[13]研究發(fā)現(xiàn)，hsa-circ-0004015在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)組織中明顯高表達(dá)，且其表達(dá)量與NSCLC生存率呈負(fù)相關(guān)，敲除hsa-circ-0004015可顯著降低細(xì)胞的活力、增殖和侵襲能力,此外hsa-circ-0004015/miR-1183/PDPK1軸調(diào)控NSCLC的增殖、侵襲和耐藥，提示其潛在的診斷及治療價值。同樣Zhu等[14]研究發(fā)現(xiàn)hsa-circ-0013958在肺腺癌組織、細(xì)胞和血漿中均上調(diào)，功能實(shí)驗(yàn)證實(shí)hsa-circ-0013958通過結(jié)合miR-134，上調(diào)癌基因cyclinD1，進(jìn)而促進(jìn)肺腺癌的惡性進(jìn)展，提示hsa-circ-0013958有望成為肺腺癌新型無創(chuàng)篩查指標(biāo)。

2.環(huán)狀RNA與消化系統(tǒng)腫瘤

(1)環(huán)狀RNA與肝癌：Wei等[15]研究發(fā)現(xiàn)circ-CDYL在早期肝癌組織較中晚期肝癌組織顯著高表達(dá)，其一方面通過結(jié)合miR-892a和miR-328-3p，促進(jìn)相應(yīng)的下游靶基因表達(dá)而激活肝癌相關(guān)的通路發(fā)揮促癌作用。另一方面增加上皮細(xì)胞黏附分子(EPCAM)+的肝癌起始細(xì)胞(T-ICs)比例，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的自我更新、惡性增殖、抗藥性和成瘤特性。此研究揭示了circ-CDYL作為新型分子，在肝癌的發(fā)生、發(fā)展及抗藥性等中意義深遠(yuǎn)。此外，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明，circ-DB通過抑制miR-34a和激活與去氫泛素相關(guān)的USP7/CyclinA2信號通路促進(jìn)肝癌生長并減少DNA損傷，敲除circ-DB可逆轉(zhuǎn)脂肪外泌體對肝癌細(xì)胞的影響，提示circ-DB有望成為高效的非侵入性早期肝癌的診斷指標(biāo)[16]。綜上所述，對此類失調(diào)的環(huán)狀RNA的探索，有助于揭示肝癌發(fā)展和化療耐藥規(guī)律，為提高肝癌診治率和預(yù)后奠定基礎(chǔ)。

(2)環(huán)狀RNA與胃癌:研究顯示環(huán)狀RNA在胃癌組織及體液中普遍下調(diào)。如Shao等[17]研究發(fā)現(xiàn)，hsa-circ-0014717在胃癌組織中下調(diào)且能穩(wěn)定存在于人胃液中，其表達(dá)水平與腫瘤分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、CA19-9的表達(dá)等顯著相關(guān)，但其在健康組、胃潰瘍和胃癌組之間無明顯差異表達(dá)，僅在慢性萎縮性胃炎組顯著降低，然而慢性萎縮性胃炎被認(rèn)為是胃癌的高危因素之一，提示hsa-circ-0014717有望成為早期胃癌高危人群的篩選指標(biāo)。此外該研究發(fā)現(xiàn)，在健康胃黏膜、胃炎、腸化生到胃癌發(fā)生4個階段中，hsa-circ-0065149僅在胃癌階段表達(dá)明顯下調(diào)，而在其他3個階段中含量無差異，且其在胃癌組織中的低表達(dá)與腫瘤直徑、神經(jīng)周圍浸潤以及高總生存期顯著相關(guān)[18]。此外他們發(fā)現(xiàn)hsa-circ-0065149在早期胃癌患者血漿外泌體中同樣顯著下調(diào)，且較傳統(tǒng)臨床生物學(xué)標(biāo)志物敏感度和特異性更高。提示hsa-circ-0065149作為胃癌新型的無創(chuàng)檢測標(biāo)志物，聯(lián)合其他生化指標(biāo)將顯著提高胃癌檢出率。然而Huang等[19]研究發(fā)現(xiàn)上調(diào)的circAKT3參與胃癌順鉑耐藥的形成。

(3)環(huán)狀RNA與結(jié)直腸癌：結(jié)直腸癌是世界范圍內(nèi)最常見的癌癥之一，其發(fā)生率及病死率均較高，越來越多的研究報(bào)道了環(huán)狀RNA推動了結(jié)直腸癌進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，在大腸癌血漿和細(xì)胞系中顯著上調(diào)的hsa-circ-0082182和hsa-circ-0000370與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，下調(diào)的hsa-circ-0035445與TNM分期密切相關(guān)[20]。但均與年齡等臨床特征無關(guān)。且hsa-circ-0082182和hsa-circ-0035445在大腸癌術(shù)前和術(shù)后血漿中表達(dá)有顯著性差異，而hsa-circ-0000370在這兩個階段差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這3個circRNAs聯(lián)合較單個用于鑒別診斷具有更高的精準(zhǔn)度，提示這3個環(huán)狀RNAs在大腸癌早期無創(chuàng)診斷中潛在的價值。此外Abu等[21]推測表達(dá)上調(diào)且在細(xì)胞外小泡中存在的hsa-circ-32883可能是化療敏感的分子指標(biāo)。

3.環(huán)狀RNA與內(nèi)分泌系統(tǒng)腫瘤

環(huán)狀RNA與甲狀腺癌：甲狀腺癌是內(nèi)分泌系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，其發(fā)生率逐年升高。最近研究發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA在甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid cancer，PTC)的發(fā)生、發(fā)展以及耐藥性中扮演重要角色。Minnan等[22]首次揭示了過表達(dá)circ-ITCH通過與miR-22-3p靶向結(jié)合上調(diào)b-連環(huán)蛋白E3連接酶CBL的表達(dá)抑制Wnt/β-catenin通路的激活，從而抑制PTC的進(jìn)展。然而Ren等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在甲狀腺組織中hsa-circ-047771的低表達(dá)與BRAFV600突變、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期有關(guān)，其高表達(dá)與TNM分期顯著相關(guān)。提示這些失調(diào)的circRNAs在PTC的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。此外，近年來研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)的circEIF6參與甲狀腺癌順鉑耐藥性的形成，提示circEIF6可能作為反轉(zhuǎn)甲狀腺乳頭狀癌化療耐藥的分子靶點(diǎn)[24]。

4.環(huán)狀RNA與生殖系統(tǒng)腫瘤

環(huán)狀RNA與宮頸癌:Xu等[25]研究發(fā)現(xiàn),hsa-circ-0109046和hsa-circ-0002577在子宮內(nèi)膜癌患者的血清外泌體中顯著高表達(dá)，提示其潛在的宮頸癌無創(chuàng)檢測價值。然而體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)circ-ITCH在宮頸癌組織及細(xì)胞中低表達(dá)，上調(diào)circ-ITCH可通過circ-ITCH/miR-93-5p/FOXK軸發(fā)揮抑癌作用，可見這些差異性表達(dá)的環(huán)狀RNA在宮頸癌診療中具有潛在價值[26]。

5.環(huán)狀RNA與其他腫瘤

研究表明hsa-circ-0000885在骨肉瘤組織及血清中明顯上調(diào)，且其高表達(dá)與骨肉瘤不良預(yù)后相關(guān)[27]。此外在中晚期骨肉瘤及骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移患者血清中同樣發(fā)現(xiàn)hsa-circ-0000885高表達(dá)，而在骨肉瘤化療或手術(shù)后hsa-circ-0000885顯著下調(diào)?？梢娖溆型蔀楣侨饬鲈\斷、治療效果及不良預(yù)后監(jiān)測的良好的生物學(xué)標(biāo)志物。此外朱昆鵬等[28]研究發(fā)現(xiàn)，hsa-circ-0004674在化療耐藥的骨肉瘤細(xì)胞系和組織中明顯上調(diào)，且其表達(dá)水平與骨肉瘤患者不良預(yù)后有關(guān)，提示hsa-circ-0004674作為骨肉瘤化療耐藥檢測指標(biāo)。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，在鼻咽癌患者患者血清中circMAN1A2高表達(dá)，此外在口腔癌、甲狀腺癌、卵巢癌以及肺癌患者中同樣發(fā)現(xiàn)circMAN1A2顯著高表達(dá)，進(jìn)一步評價其臨床特征，發(fā)現(xiàn)在上述5種腫瘤中circMAN1A2均表現(xiàn)出較高的診斷價值，其中在鼻咽癌中診斷價值最高[29]?？傊?，血清中circMAN1A2的檢測將成為新型無創(chuàng)的惡性腫瘤的篩查指標(biāo)。

四、展 望

綜上所述，環(huán)狀RNA具有多種生物學(xué)特性及功能，廣泛存在于生物體內(nèi)，在外泌體、血漿等非組織中表達(dá)失調(diào)，顯示出其無創(chuàng)、高效的早期診斷以及動態(tài)監(jiān)測腫瘤變化等方面潛在的價值。對于部分具有相同miRNA結(jié)合位點(diǎn)的環(huán)狀RNA而言，他們在功能上是否存在協(xié)同或抑制尚不清楚，研究清楚這一點(diǎn)將對腫瘤多靶點(diǎn)協(xié)同調(diào)控具有重要參考意義。此外大多數(shù)腫瘤標(biāo)本未分期或分級；樣本量及檢測技術(shù)局限；缺乏對差異表達(dá)的circRNA的動態(tài)檢測以及對腫瘤患者長期追蹤，這些均可影響檢測結(jié)果。對以上問題的解決將使人們更全面地認(rèn)識circRNA這一新興分子，為其今后的臨床應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。