張慧杰，劉利婷，崔宏偉，于蕾，岳根全

0 引言

腎細(xì)胞癌（renal cell carcinoma,RCC）是最常見的腎臟腫瘤，起源于腎小管上皮細(xì)胞，占成人腎臟惡性腫瘤的85%～90%。據(jù)估計(jì)，2020年美國將有73 750例新發(fā)腎細(xì)胞癌病例[1]。腎透明細(xì)胞癌（clear cell renal cell carcinoma,ccRCC）占RCC的70%～75%。非編碼核糖核酸（non coding RNA,ncRNAs）是一種調(diào)節(jié)性核糖核酸。環(huán)狀核糖核酸（cyclic ribonucleic acid,circRNAs）是ncRNAs的亞型，含共價(jià)單鏈閉環(huán)結(jié)構(gòu)，缺乏5’端和3’端，進(jìn)而可抵抗核酸外切酶的降解[2]。越來越多的證據(jù)表明，circRNAs在人類疾病發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用，特別是在惡性腫瘤中，如三陰性乳腺癌、肺腺癌、結(jié)腸癌、肝細(xì)胞癌、膀胱癌及ccRCC[3-4]。近期研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs在調(diào)節(jié)ccRCC細(xì)胞增殖、凋亡、遷移和侵襲中起關(guān)鍵作用[5]。因此，闡明circRNAs調(diào)節(jié)ccRCC生物學(xué)行為的有關(guān)機(jī)制及臨床相關(guān)性，為ccRCC的診斷、預(yù)后和選擇性治療提供線索或信息。

1 CircRNAs與腎透明細(xì)胞癌

RCC又稱腎腺癌，是起源于腎實(shí)質(zhì)泌尿小管系統(tǒng)的惡性腫瘤。據(jù)調(diào)查，RCC在我國泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤中占第二位，僅次于膀胱癌，約占成人惡性腫瘤的2%～3%，并占成人腎臟惡性腫瘤的80%～90%[6]。Wei等[4]研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs不僅調(diào)節(jié)基本的生物過程，并在多種疾病中發(fā)揮重要作用，如ccRCC。Ma等[7]通過微陣列研究，發(fā)現(xiàn)542個(gè)circRNAs在ccRCC中異常表達(dá)，其中324個(gè)circRNAs下調(diào)，而218個(gè)circRNAs顯著上調(diào)。因此認(rèn)為，circRNAs是ccRCC中關(guān)鍵的分子調(diào)節(jié)劑，參與ccRCC發(fā)病的多種過程，包括增殖、凋亡、遷移、侵襲和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。circRNAs通過CircRNA-miRNA-mRNA網(wǎng)絡(luò)相互作用促進(jìn)ccRCC的發(fā)展。

2 CircRNAs

2.1 CircRNAs合成

CircRNAs是一種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，由外顯子反向剪接及選擇性剪接形成，見圖1A。CircRNAs由基因的內(nèi)含子、外顯子、非翻譯區(qū)或基因間區(qū)編碼產(chǎn)生，包括外顯子環(huán)狀核糖核酸、外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀核糖核酸（exon intron cyclic ribonucleic acid,EIciRNAs）和環(huán)狀內(nèi)含子核糖核酸（cyclic intron RNA,ciRNAs）。與線性RNA相比，circRNAs可抵消核酸外切酶活性而維持穩(wěn)定，并通過與ceRNA的競爭來調(diào)節(jié)基因表達(dá)與轉(zhuǎn)錄[3]。

2.2 CircRNAs功能

CircRNAs結(jié)構(gòu)與其特有的合成方式可調(diào)節(jié)各種重要的生物過程與功能，見圖1B～C。

圖1 CircRNAs生物合成與功能Figure 1 CircRNAs biosynthesis and function

2.2.1 CircRNAs調(diào)節(jié)細(xì)胞核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄水平EIciRNAs可通過U1核小核糖核蛋白顆粒（small nuclear ribonucleoprotein particles,snRNP）相互作用構(gòu)成EIciRNA-U1snRNP復(fù)合體，并與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合，來增強(qiáng)其基因轉(zhuǎn)錄與剪接[8]，如CircEIF3J或CircPAIP2。此外，ciRNA也可增強(qiáng)RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，如ci-ankrd52調(diào)節(jié)細(xì)胞核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄[9]。

2.2.2 CircRNAs調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄水平miRNA結(jié)合位點(diǎn)被稱為miRNA應(yīng)答元件。競爭性內(nèi)源RNA（competitive endogenous RNA,ceRNA）機(jī)制即circRNAs充當(dāng)miRNA分子海綿結(jié)構(gòu)，抑制miRNA對(duì)其靶基因的沉默作用，間接上調(diào)靶基因及下游信號(hào)分子表達(dá)[3]。CircPVT1作為一種ceRNA，直接結(jié)合miR-145-5p，調(diào)節(jié)TBX15的表達(dá)，以評(píng)估ccRCC臨床病理關(guān)聯(lián)性及患者預(yù)后情況[10-11]；CircTLK1通過控制miR-136-5p表達(dá)，上調(diào)促進(jìn)色原體4，增加血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)，促進(jìn)ccRCC的增殖或發(fā)展[12]。RNA結(jié)合蛋白（RNA binding protein,RBP）通過調(diào)控RNA的可變剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯等轉(zhuǎn)錄后過程，參與細(xì)胞增殖、遷移、凋亡及氧化應(yīng)激等多種生物學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs可與RNA聚合酶Ⅱ及真核起始因子4A-Ⅲ等RBP穩(wěn)定結(jié)合，構(gòu)成RNA-蛋白復(fù)合體并與線性RNA相互作用[13]。CircPABPN1可與PABPN1基因的mRNA競爭RBPHuR蛋白，致下游PABPN1翻譯受阻[14]。最新研究表明[15]，circRNAs可翻譯多肽或蛋白質(zhì)，如N6-甲基腺嘌呤（N6-Methyladenosine,m6A）修飾，有效促進(jìn)circRNAs的翻譯進(jìn)程。此外，circRNAs充當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)誘餌結(jié)合多種RNA結(jié)合蛋白，或作為蛋白質(zhì)支架，促進(jìn)底物酶結(jié)合，調(diào)節(jié)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

3 CircRNAs調(diào)節(jié)腎透明細(xì)胞癌生物學(xué)行為

CircRNAs充當(dāng)腫瘤啟動(dòng)子，通過miRNA調(diào)節(jié)下游信號(hào)分子，調(diào)節(jié)ccRCC細(xì)胞增殖、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及凋亡等生物活性，見表1～2及圖2。

表1 CircRNAs調(diào)節(jié)腎透明細(xì)胞癌增殖、遷移及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化Table 1 CircRNAs regulate proliferation,migration and epithelial mesenchymal transition of ccRCC

表2 CircRNAs調(diào)節(jié)腎透明細(xì)胞癌凋亡Table 2 CircRNAs regulate apoptosis of clear cell renal cell carcinoma

圖2 ccRCC相關(guān)circRNAs的作用和調(diào)節(jié)途徑Figure 2 Role and regulatory pathway of ccRCC-related circRNAs

3.1 CircRNAs調(diào)節(jié)ccRCC增殖與遷移

叉頭框（forkhead box,FOX）蛋白在調(diào)節(jié)代謝及免疫系統(tǒng)發(fā)展及器官發(fā)育形成過程中發(fā)揮重要作用。FOX基因在不同的癌癥中均差異表達(dá)，依據(jù)基因家族類型及細(xì)胞類型不同，既為癌基因，也為抑癌基因。FOXP4編碼蛋白屬于FOX轉(zhuǎn)錄因子家族P亞家族，位于6號(hào)染色體上。最初研究證實(shí)[16-17]，F(xiàn)OXP4異常表達(dá)與肺癌、肝癌、食管鱗狀細(xì)胞癌、鼻咽癌等腫瘤密切相關(guān)。Xiong等[18]研究發(fā)現(xiàn)，Circ-ZNF609可提高FOXP4的水平，顯著促進(jìn)RCC細(xì)胞的增殖與侵襲，并揭示Circ-ZNF609/miR-138-5p/FOXP4軸在腎細(xì)胞癌中的關(guān)鍵作用。同時(shí)，認(rèn)為Circ-ZNF609受m6A修飾的調(diào)節(jié)在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行翻譯，進(jìn)一步調(diào)控ccRCC細(xì)胞惡化。趨化因子配體13（C-X-C motif chemokine ligand 13,CXCL13）是一種穩(wěn)態(tài)趨化因子，與CXCR5協(xié)同促進(jìn)ccRCC細(xì)胞增殖和遷移[19]。Circ HIPK3作為circRNAs的一員，源于HIPK3基因的外顯子2。Han等[20]發(fā)現(xiàn)，Circ HIPK3通過調(diào)控miR-508-3p/CXCL13信號(hào)軸變化，募集miR-508-3p，刺激CXCL13，進(jìn)而誘導(dǎo)ccRCC細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。Liu等[21]通過對(duì)140例RCC標(biāo)本的免疫組織化學(xué)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CircPTCH1在ccRCC細(xì)胞G3/G4期的表達(dá)高于G1/G2期。CircPTCH1主要定位于細(xì)胞質(zhì)，其作為miR-485-5p分子海綿與競爭性結(jié)合，增強(qiáng)MMP14的表達(dá)，降解細(xì)胞外基質(zhì)及幾種生物活性分子成分，異常激活Hh途徑，促進(jìn)ccRCC侵襲與轉(zhuǎn)移。

3.2 CircRNAs調(diào)節(jié)ccRCC上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化

組織金屬蛋白酶抑制因子3（tissue inhibitors of metalloproteinase 3,TIMP3）作為一種抗腫瘤基因，可被miR-181b抑制進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移。CircCSNK1G3位于染色體5q23，屬于CK1家族的成員。Li等[22]表明，CSNK1G3通過上調(diào)miR-181b抑制TIMP3表達(dá)并介導(dǎo)ccRCC上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)生長與轉(zhuǎn)移。N-鈣黏蛋白（cadherin 2,CDH2）是一種經(jīng)典的鈣黏蛋白和黏附分子，主要參與組織穩(wěn)態(tài)、器官發(fā)生、腎上皮極性與完整性，作為ccRCC侵襲性的主要因素[23]。一項(xiàng)研究[24]顯示，Circ 000926可提高體外細(xì)胞增殖、遷移與侵襲能力，顯著促進(jìn)體內(nèi)ccRCC的生長及間質(zhì)轉(zhuǎn)化，并揭示了與ccRCC轉(zhuǎn)移相關(guān)調(diào)控軸：Circ_000926/miR-411/CDH2。Circ PRRC2A位于6p21.33，其表達(dá)與晚期RCC臨床分期及較差的生存率呈正相關(guān)。轉(zhuǎn)化受體電位陽離子通道M3（transient receptor potential cation channel,subfamily M,member 3,TRPM3）是一種組織特異性癌基因。Li等[25]研究，Circ PRRC2A通過miR-514a-5p或miR-6776-5p的分子海綿作用上調(diào)TRPM3并防止其降解，促進(jìn)RCC患者的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及侵襲性。

3.3 CircRNAs調(diào)節(jié)ccRCC凋亡

3.3.1 CircRNAs作為miRNA的分子海綿 CircRNAs在ccRCC中具有腫瘤抑制作用。CircRNAs表達(dá)及其功能研究表明，cRAPGEF5是ccRCC中的一種新的腫瘤抑制因子，其表達(dá)與侵襲性臨床特征有關(guān)。經(jīng)RNA免疫沉淀和體外生化分析表明[26]，cRAPGEF5作為miR-27a-3p分子海綿發(fā)揮作用，靶向抑制硫氧還蛋白互作蛋白（thioredoxin interacting protein,TXNIP）基因，介導(dǎo)氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)ccRCC細(xì)胞凋亡。FOXK2屬于叉頭盒轉(zhuǎn)錄因子家族，以抑制表皮生長因子受體及ccRCC的惡性表型作為腫瘤抑制因子。研究發(fā)現(xiàn)[27]，CircUBAP2在ccRCC中顯著下調(diào)，通過靶向miR-148a-3p/FOXK2途徑影響細(xì)胞周期從G1期向S期的進(jìn)展，而抑制ccRCC的增殖及轉(zhuǎn)移，并與ccRCC患者的整體存活率差相關(guān)。

3.3.2 CircRNAs作為miRNA的“儲(chǔ)庫”CircRNAs也可作為miRNA的“儲(chǔ)庫”來調(diào)節(jié)ccRCC的進(jìn)展。雄激素受體（androgen receptor,AR）在調(diào)節(jié)癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用，如ccRCC。Wang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，Circ HIAT1充當(dāng)miRNA“庫”來增加miR-195-5p/29a-3p/29c-3p的活性，調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重組、細(xì)胞周期進(jìn)程、極性與轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抑制ccRCC細(xì)胞的獨(dú)立遷移與侵襲。

3.3.3 CircRNAs調(diào)節(jié)相關(guān)的信號(hào)通路 CircRNAs通過癌癥相關(guān)的信號(hào)通路調(diào)節(jié)ccRCC發(fā)展，如hsacirc-0072309[29]通過miR-100分子海綿作用，阻斷ccRCC細(xì)胞系中的PI3K/AKT與mTOR的級(jí)聯(lián)活性，促進(jìn)ccRCC細(xì)胞凋亡。

4 CircRNAs作為腎透明細(xì)胞癌診斷、預(yù)后生物標(biāo)志物及潛在治療靶點(diǎn)

早期診斷與篩查便于臨床治療并降低ccRCC患者死亡率。經(jīng)臨床ccRCC有關(guān)研究表明，circRNAs異常表達(dá)與臨床疾病特異性相關(guān)。Hsa_circ 0001451[30]與ccRCC臨床病理特征和總生存率（overall survival,OS）相關(guān)，其AUC-ROC曲線下的面積為0.704，且ccRCC與健康者的敏感度和特異性分別為0.755和0.608。因此表明，Hsa_circ 0001451可作為診斷ccRCC的理想候選物。Lin等[31]發(fā)現(xiàn)聯(lián)合Circ EGLN3與 Lin EGLN3檢測其AUC-ROC值達(dá)到0.99（95%的敏感度和99%的特異性），表明circRNAs的組合診斷價(jià)值高于單個(gè)circRNAs。

一些circRNAs也可用于預(yù)后評(píng)估。Huang等[32]在體外研究中發(fā)現(xiàn)，Circ ABCB10在ccRCC組織中顯著升高，與腫瘤大小、病理分級(jí)、晚期腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移分期和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，利于臨床預(yù)后評(píng)估。Li等[25]多變量分析表明，CircPRRC2A表達(dá)是ccRCC患者OS的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

根據(jù)CircRNA在ccRCC中的生物功能，進(jìn)一步探索ccRCC治療的潛在新途徑，提出相關(guān)治療策略，CircHIAT1和CircATP2B1可作為轉(zhuǎn)移抑制劑，靶向控制AR-CircHIAT1-miR-195-5p/29a-3p/29c-3p/CDC42及CircATP2B1介導(dǎo)的miR-2043p/FN1信號(hào)級(jí)聯(lián)[28,33]。吉西他濱是一種新型抗癌藥物，可選擇性靶向調(diào)節(jié)酪氨酸激酶，進(jìn)而改善ccRCC患者生活質(zhì)量。Yan等[34]認(rèn)為，hsa-circ_0035483通過miR-335/CCNB1信號(hào)通路以增強(qiáng)吉西他濱的耐藥性，并認(rèn)為其可能是吉西他濱耐藥性的潛在靶位。

5 總結(jié)

CircRNAs是一種新描述的非編碼核糖核酸，豐富臨床對(duì)ncRNAs表達(dá)及其作用的理解。CircRNAs參與某些腫瘤的發(fā)病機(jī)制，如結(jié)腸癌、肝細(xì)胞癌及ccRCC等。CircRNAs調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞程序性死亡、增殖、遷移與轉(zhuǎn)移，并認(rèn)為其可作為潛在的腫瘤標(biāo)志物便于臨床診斷或應(yīng)用。CircRNAs在ccRCC中研究較少，且其生物學(xué)功能與分子機(jī)制不明確。因此，未來需進(jìn)一步研究circRNAs在ccRCC中的環(huán)化、降解與細(xì)胞定位的確切機(jī)制，并明確其臨床相關(guān)敏感度與特異性，為ccRCC早期診斷、預(yù)后及治療提供依據(jù)。