任逸喆

(東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院，南京 210001)

環(huán)狀RNA(circular RNA,CircRNA)作為一種特殊的非編碼RNA，在最初被發(fā)現(xiàn)時被視為基因剪切過程中的錯誤[1]，如今卻憑借其獨(dú)樹一幟的穩(wěn)定性、特異性與靈敏度[2]，作為一種新型的檢測標(biāo)志物，為臨床腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)病變等的診斷、治療、預(yù)后判斷提供了豐富的臨床研究價值。

1 CircRNA的概述

1.1 CircRNA的形成過程 RNA的選擇性剪接是真核細(xì)胞在基因表達(dá)過程中保持遺傳信息有序傳遞的關(guān)鍵步驟，與mRNA的典型剪接不同，CircRNA是通過反向剪接的方式產(chǎn)生的，主要的反剪切方式有以下3種：內(nèi)含子配對、外顯子跳躍和內(nèi)含子套索、RNA結(jié)合蛋白(RNA binding protein,RBP)介導(dǎo)[3]。它將下游的5′端供體位點(diǎn)與上游的3′端受體位點(diǎn)連接起來，形成單鏈共價閉環(huán)，在去除內(nèi)含子后將剩下的序列連接起來[4]。借助于剪接位點(diǎn)的微型內(nèi)含子和反向重復(fù)的短鏈這兩個不可缺少的部分，CircRNA由此形成。

1.2 CircRNA的組成與性能 在目前所發(fā)現(xiàn)的超過25 000種CircRNA中，共有4種不同類型：外顯子環(huán)狀RNA(EcircRNA)、內(nèi)含子環(huán)狀RNA、外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA(EIciRNA)、基因間環(huán)狀RNA[5]。首先，區(qū)別于線型RNA的5′端帽子結(jié)構(gòu)與3′端的polyA尾巴結(jié)構(gòu)，CircRNA的環(huán)形閉合結(jié)構(gòu)使它更具穩(wěn)定性，不易被酶解或切斷[6]。其次，由于不同互補(bǔ)內(nèi)含子之間的相互競爭和選擇性循環(huán)，一段基因序列可以生成多種不同的CircRNA，大大增加了機(jī)體內(nèi)的數(shù)量。同時，大多數(shù)CircRNA中的內(nèi)含子不超過5個，因此它們的體積常很小(100～4 000 nt)。此外，CircRNA還具有廣泛的分布性。無論是不同物種間，還是不同亞細(xì)胞間，都能發(fā)現(xiàn)CircRNA的存在[7]。CircRNA所具備的以上特點(diǎn)也決定其在功能方面的特殊性，分別以微小RNA的分子海綿、翻譯出來的蛋白質(zhì)、與蛋白質(zhì)結(jié)合的復(fù)合物3種形式[8]，調(diào)節(jié)機(jī)體相關(guān)功能，為機(jī)體正常的生理活動發(fā)揮作用。

2 CircRNA標(biāo)志物與疾病

隨著生物信息技術(shù)和測序技術(shù)的快速發(fā)展，CircRNA已被視為機(jī)體生理調(diào)節(jié)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的重要調(diào)節(jié)因子[9]。CircRNA標(biāo)志物作為目前一種新穎的檢測手段，與傳統(tǒng)的標(biāo)志物相比，具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)[10]，在疾病診斷與治療過程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.1 CircRNA標(biāo)志物與腫瘤 研究[11]表明，CircRNA參與腫瘤的調(diào)控與轉(zhuǎn)移過程，尤其是在細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、血管生成、細(xì)胞周期等方面具有重要作用，因此CircRNA標(biāo)志物可作為腫瘤的檢測指標(biāo)與靶向治療位點(diǎn)，在臨床診斷與研究中發(fā)揮作用。

2.1.1 CircRNA標(biāo)志物與肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC) 在目前已知的侵襲性癌癥中，HCC患者的5年生存率僅為10%[12]。由于大多數(shù)患者確診時已達(dá)癌癥晚期，因此迫切需要新的標(biāo)志物以幫助早期診斷。根據(jù)Q.ZHU等[13]的研究表明，Circ-0067934通過抑制miR-1324并同時激活FZD5/Wnt/β 連環(huán)蛋白信號通路，促進(jìn)HCC細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。L.P.QIU等[14]在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，Circ-DB和3個來自PTGR1基因的CircRNAs(CircPTGR1,Circ-0008043、Circ-0003731和Circ-0088030)在血清來源的外泌體中表達(dá)上調(diào)，并可促進(jìn)HCC的進(jìn)展。其中，特別是外泌體Circ-DB，在體脂較高的HCC患者中較低體脂的HCC患者有顯著上調(diào)作用，并能促進(jìn)HCC腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。這些標(biāo)志物不僅對癌細(xì)胞的生長有正反饋調(diào)節(jié)作用，可用于疾病的早期診斷，L.H.ZHONG等[15]還發(fā)現(xiàn)Circ-C3P1可以通過海綿化miR-4641促進(jìn)磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶1(phosphoenolpyruvate carboxykinase1,PCK1)表達(dá)，從而顯著抑制HCC細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移，為HCC患者的靶向治療提供參考。

2.1.2 CircRNA標(biāo)志物與胃癌(gastric cancer,GC) GC的死亡率位居世界第二，具有生存率低、治愈率低、復(fù)發(fā)率高、預(yù)后差等特點(diǎn)。目前主要依靠影像學(xué)檢查、血清腫瘤標(biāo)志物檢查、內(nèi)鏡檢查及組織活檢等方式進(jìn)行診斷，但由于GC患者在早期缺乏特異性癥狀，且放、化療等治療方法的不良反應(yīng)強(qiáng)[16]，迫切需要更高效、靈敏度與特異性更強(qiáng)的檢測方法應(yīng)用于患者的診治。Y.XIE等[17]發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0074362在促進(jìn)GC浸潤時的高度相關(guān)性，可以作為檢測標(biāo)志物協(xié)助診斷。根據(jù)D.W.RONG等[18]的研究表明，CircPSMC3可以通過吸收miR-296-5p來調(diào)節(jié)磷酸酶和緊張素同源物，從而促進(jìn)GC的增殖和轉(zhuǎn)移。并且他們通過測量肺轉(zhuǎn)移數(shù)量，在小鼠模型中證實(shí)，GC中CircPSMC3表達(dá)降低與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(tumor node metastasis,TNM)分期升高和總生存期縮短相關(guān)，過度表達(dá)CircPSMC3可以抑制GC轉(zhuǎn)移。

2.1.3 CircRNA標(biāo)志物與結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC) 由于缺乏有效的早期診斷工具和高侵襲和高轉(zhuǎn)移風(fēng)險的特點(diǎn)，使得CRC成為高死亡率的腫瘤之一。B.PAN等[19]發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0004771在CRC患者中顯著上調(diào)，可作為CRC的一種新型診斷標(biāo)志物。J.H.HE等[20]證實(shí)CircACAP2上調(diào)，可抑制miR-21-5p的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)T淋巴瘤侵襲轉(zhuǎn)移蛋白1的轉(zhuǎn)錄翻譯，加速癌癥進(jìn)程。K.Y.HSIAO等[21]發(fā)現(xiàn)，在小鼠模型中Circ-001569表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。H.Q.JU等[22]的研究顯示，將4種CircRNA，hsa_circ_0122319、hsa_circ_0087391、hsa_circ_0079480和hsa_circ_0008039聯(lián)合檢測，可用于判斷CRC患者的復(fù)發(fā)風(fēng)險和治療預(yù)后情況的提示。

2.1.4 CircRNA標(biāo)志物與肺癌 肺癌作為全球與癌癥相關(guān)死亡率的頭號殺手，目前也缺乏靈敏特異的相關(guān)標(biāo)志物。L.ZONG等[23]在其研究中報(bào)道了Circ-102231在肺癌組織中的顯著表達(dá)上調(diào)，并且其與肺癌患者TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和較差的總生存期有關(guān)，可利用于臨床診斷。Y.H.LUO等[24]發(fā)現(xiàn)，肺癌組織中的Circ-0000064顯著升高，與肺癌的晚期轉(zhuǎn)移保持高度一致性，可作為一種潛在的生物標(biāo)志物。J.T.YAO等[25]表明Circ-100876的上調(diào)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及非小細(xì)胞肺癌分期密切相關(guān)。S.Y.ZHANG等[26]也將hsa_circ_0014130視作非小細(xì)胞型肺癌的生物檢測標(biāo)志物。

2.2 CircRNA標(biāo)志物與心血管疾病 心臟相關(guān)Cir cRNA(heart-related CircRNA,HRCR)作為內(nèi)源性miR-223海綿，能夠抑制心臟肥厚和心力衰竭。它作為心肌肥厚的正調(diào)控因子，可導(dǎo)致miR-223的靶點(diǎn)ARC表達(dá)的增加[27]。CircRNA-010567參與心肌纖維化的形成過程，CircRNA-010567/miR-141/轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF)-β1軸在糖尿病小鼠的心肌纖維化中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[28]。過表達(dá)Circ-YOD1可顯著影響收縮壓和舒張壓，從而影響冠狀動脈相關(guān)血流作用[29]。這些結(jié)果提示HRCR和Circ-YOD1可能是預(yù)防心臟重構(gòu)的潛在靶點(diǎn)，同時也突出了CircRNA在心血管疾病中的重要作用。MiR-7a在低氧治療下心肌梗死面積增大或心肌細(xì)胞增多的MI小鼠中均上調(diào)[30]，而Circ-Foxo3在老年患者心臟樣本中高表達(dá)[31]，二者均可能被用于開發(fā)抑制心肌衰老的藥物。

2.3 CircRNA標(biāo)志物與神經(jīng)病變 Circ-TTBK2與神經(jīng)膠質(zhì)病變的病理分級呈正相關(guān)。過表達(dá)的Circ-TTBK2可促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，抑制細(xì)胞凋亡。Circ-TTBK2序列特異性地扮演miR-217海綿。此外，上調(diào)的Circ-TTBK2降低了miR-217的表達(dá)，兩者之間呈負(fù)反饋關(guān)系，且呈argonaute2依賴性。此外，miR-217的重新引入顯著逆轉(zhuǎn)了Circ-ttbk2介導(dǎo)的促進(jìn)膠質(zhì)瘤進(jìn)展的作用。HNF1細(xì)胞是miR-217的直接靶點(diǎn)，在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中起致瘤作用。特別是Circ-TTBK2敲低和miR-217過表達(dá)導(dǎo)致體內(nèi)腫瘤消退[32]。

綜上所述，CircRNA在人體的正常物質(zhì)代謝與循環(huán)改變中有著不可替代的作用。具有高度特異性、靈敏度、穩(wěn)定性的CircRNA標(biāo)志物，作為一種新型檢測標(biāo)志物，在疾病的診斷、治療、預(yù)后等方面將會具有重要的研究價值。