環(huán)狀RNA與癌癥關(guān)系的研究進(jìn)展

房樹志，房遠(yuǎn)

中國人民解放軍第264醫(yī)院，山西 太原 030001

RNA家族可分為編碼RNA和非編碼RNA兩大類，而其中非編碼RNA包括長鏈非編碼RNA（lncRNA）、核 糖 體 RNA（rRNA）、轉(zhuǎn) 運(yùn) RNA（tRNA）、核小RNA（snRNA）及微小RNA（miRNA）等。有一類特殊的非編碼RNA，不存在5′和3′端，呈閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這就是環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）[1]。20世紀(jì) 70年代，環(huán)狀 RNA 在病毒中首次被發(fā)現(xiàn)，隨后在真核細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA的存在，但由于技術(shù)水平限制，環(huán)狀RNA被認(rèn)為是垃圾分子、“暗物質(zhì)”[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是二代測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA在真核細(xì)胞中廣泛存在，并具有一定的生物學(xué)功能。

1 環(huán)狀RNA的特點(diǎn)

由于其特殊的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)狀RNA不具有5′端帽子結(jié)構(gòu)和3′端polyA尾，不易被核酸外切酶RNaseR降解，與其他非編碼RNA相比可以更穩(wěn)定地存在[1，3]。大部分環(huán)狀RNA由外顯子形成，少數(shù)來源于內(nèi)含子或內(nèi)含子片段，然而同一個(gè)基因序列既可以轉(zhuǎn)錄成線性RNA，又可以轉(zhuǎn)錄成環(huán)狀RNA。大部分環(huán)狀RNA定位于細(xì)胞質(zhì)中，少數(shù)定位于細(xì)胞核內(nèi)，具有很強(qiáng)的組織、時(shí)序和疾病特異性[1，4]。如ciRS-7在腦組織中高表達(dá)，而在其他組織中表達(dá)量很低。多數(shù)環(huán)狀RNA為高度保守序列，僅有少數(shù)在進(jìn)化上不保守[5]。

2 環(huán)狀RNA的功能

多數(shù)環(huán)狀RNA能在轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后水平發(fā)揮調(diào)控作用，少數(shù)只能在轉(zhuǎn)錄水平發(fā)揮作用[1]。環(huán)狀RNA可以充當(dāng)miRNA分子海綿，與miRNA相互作用。2014年，發(fā)表在《Nature》上的一篇文章首次證實(shí)了環(huán)狀RNA具有特異性結(jié)合miRNA的功 能[2]。 環(huán) 狀 miRNA ciRS-7（circularRNA sponge for miR-7）上有超過70個(gè)miR-7的結(jié)合位點(diǎn)；進(jìn)一步功能研究發(fā)現(xiàn)ciRS-7能夠強(qiáng)烈抑制miR-7的活性，進(jìn)而激活miR-7的下游基因；并且，還發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA SRY-9可以作為miR-138的分子海綿[6]。這表明環(huán)狀RNA作為miRNA的分子海綿可能是一個(gè)普遍現(xiàn)象。此外，環(huán)狀RNA還可以通過競(jìng)爭(zhēng)性調(diào)控經(jīng)典RNA剪接、與snRNA或RNA合成酶Ⅱ相互作用等功能，參與轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[7-8]。

3 環(huán)狀RNA與癌癥

研究顯示，在多種癌癥組織與癌旁正常組織中，環(huán)狀RNA的表達(dá)存在差異，說明環(huán)狀RNA可作為新興腫瘤生物標(biāo)志物，并可能參與腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的基因調(diào)控。

3.1 環(huán)狀RNA可作為新興癌癥生物標(biāo)志物

Fu等[9]采用高通量測(cè)序技術(shù)獲得環(huán)狀RNA在肝細(xì)胞癌中的表達(dá)譜，并通過q-PCR技術(shù)證實(shí)環(huán)狀RNA hsa_circ_0004018在肝細(xì)胞癌中的表達(dá)量明顯低于癌旁正常組織；并且，hsa_circ_0004018的低表達(dá)與一些臨床指標(biāo)存在相關(guān)性，如血漿AFP、腫瘤直徑、分化和TNM分期等；更為重要的是，從肝炎組織到肝硬化組織再到肝癌組織，hsa_circ_0004018的表達(dá)量呈梯度降低，在肝癌組織中的表達(dá)量明顯低于前兩者，說明hsa_circ_0004018存在肝細(xì)胞癌階段特異性表達(dá)特征。

Li等[10]通過對(duì)比101對(duì)胃癌組織與癌旁正常組織中環(huán)狀RNA水平，發(fā)現(xiàn)hsa_circ_002059的表達(dá)量在胃癌組織中明顯降低（P＜0.001）。在36對(duì)術(shù)前術(shù)后胃癌患者血漿中，環(huán)狀RNA hsa_circ_002059的表達(dá)水平也明顯不同，ROC曲線下面積可達(dá)到0.73。更重要的是，hsa_circ_002059的表達(dá)與胃癌關(guān)鍵臨床指標(biāo)有很強(qiáng)的相關(guān)性，如遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（P=0.036）和TNM分級(jí)（P=0.042）。因此，Li等指出環(huán)狀RNA has_circ_002059可作為一種新型的穩(wěn)定的生物標(biāo)志物，并在胃癌的臨床診斷中得到應(yīng)用。

Xuan[11]通過基因芯片分析技術(shù)，對(duì)比了4對(duì)食管鱗狀細(xì)胞癌組織及癌旁正常組織中環(huán)狀RNA的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在698個(gè)被檢測(cè)到的環(huán)狀RNA中，302個(gè)在癌癥組織中呈上調(diào)趨勢(shì)，396個(gè)在癌組織中呈下調(diào)趨勢(shì)。隨后，作者通過qRT-PCR技術(shù)進(jìn)一步檢測(cè)明顯上調(diào)的環(huán)狀RNA hsa_circ_100855，結(jié)果顯示hsa_circ_100855在癌癥組織與癌旁正常組織中的表達(dá)存在明顯差異，并且在TNM 3～4期和頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或分化差的病人中的表達(dá)量更高，說明hsa_circ_100855可以作為預(yù)測(cè)、診斷食管鱗狀上皮癌生物標(biāo)志物。

三期胃癌根治性術(shù)后常有復(fù)發(fā)，因此Zhang等[12]希望通過研究環(huán)狀RNA這種新型的生物標(biāo)志物，預(yù)測(cè)三期胃癌根治術(shù)后的復(fù)發(fā)情況。作者從3071個(gè)環(huán)狀RNA中挑選46個(gè)在胃癌組織和癌旁正常組織中存在差異的環(huán)狀RNA，其中8個(gè)在復(fù)發(fā)病人癌灶和癌旁正常組織中存在明顯差異。在隨后的隊(duì)列研究中，通過單因素及多因素cox回歸分析，發(fā)現(xiàn)4個(gè)環(huán)狀RNA，即hsa_circ_101308、hsa_circ_104423、hsa_circ_104916、hsa_circ_100269的表達(dá)差異最為明顯。作者依據(jù)此4個(gè)環(huán)狀RNA，將胃癌病人分為高危組和低危組。在測(cè)試隊(duì)列和驗(yàn)證隊(duì)列中，高危組術(shù)后復(fù)發(fā)率明顯高于低危組。因此，作者認(rèn)為以這4個(gè)環(huán)狀RNA為基礎(chǔ)建立的分類方法，對(duì)于三期胃癌術(shù)后復(fù)發(fā)的早期預(yù)測(cè)有一定的指導(dǎo)意義。

3.2 環(huán)狀RNA在癌癥發(fā)生、發(fā)展中的作用

環(huán)狀RNA可以作為分子海綿結(jié)合miRNA，從而在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，參與癌癥的發(fā)生發(fā)展。

Li等[13]證實(shí)circ-ITCH作為miRNA分子海綿，具有多個(gè)miRNA結(jié)合位點(diǎn)，包括miR-7結(jié)合位點(diǎn)、miR-17結(jié)合位點(diǎn)和miR-214結(jié)合位點(diǎn)等。并且，這些miRNA常常與癌癥有關(guān)，如miR-7表達(dá)水平的升高與食管鱗狀上皮癌相關(guān)，miR-17可以作為診斷食管鱗狀上皮癌的生物標(biāo)志物，miR-214在卵巢癌和胃癌中表達(dá)升高，miR-216b在鼻咽癌發(fā)生中起抑制作用。此外，circ-ITCH可提高ITCH的水平，激發(fā)泛素介導(dǎo)的磷酸化Dvl2降解，從而抑制在癌癥中發(fā)揮重要作用的Wnt/βcatenin通路。致癌基因c-Myc是Wnt信號(hào)通路的下游靶點(diǎn)，作者證實(shí)環(huán)狀RNA circ-ITCH可以影響c-Myc的表達(dá)。

Xie[14]等發(fā)現(xiàn)，環(huán)狀RNA circ_001569雖然不能影響miR-145的表達(dá)，但可影響其轉(zhuǎn)錄，從而提高miR-145下游靶點(diǎn)（E2F5、BAG4、FMNL2）的表達(dá)水平。E2F5、BAG4、FMNL2在結(jié)直腸癌癌組織中高表達(dá)，并在結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。這些靶點(diǎn)通過抑制細(xì)胞周期停滯及細(xì)胞凋亡，從而至少部分上促進(jìn)結(jié)直腸癌癌細(xì)胞的生長，并可以提高結(jié)直腸癌癌細(xì)胞的侵襲能力。

Zhong等[15]通過基因芯片技術(shù)，發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA circTCF25在膀胱癌中的表達(dá)與癌旁組織存在明顯差異。并且circTCF25可成為miR-103a-3p、miR-107的分子海綿，而 miR-103a-3p、miR-107與13個(gè)增殖、轉(zhuǎn)移及侵襲相關(guān)的靶點(diǎn)功能上調(diào)有關(guān)。隨后，作者證實(shí)circTCF25的過表達(dá)能夠下調(diào)miR-103a-3p及miR-107，提高CDK6表達(dá)，從而促進(jìn)體內(nèi)、外癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。此研究為探討環(huán)狀RNA在膀胱癌中的作用打下了基礎(chǔ)。

Zhang等[16]發(fā)現(xiàn)，hsa_circ_100269在胃癌組織中的表達(dá)量明顯降低（P＜0.01）。隨后，作者通過使用Target-Scan和miRanda預(yù)測(cè)到miRNA-630可與hsa_circ_100269結(jié)合，并發(fā)現(xiàn)miR-630在胃癌組織中高表達(dá)（P=0.006），與hsa_circ_100269的表達(dá)量明顯負(fù)相關(guān)（r=-0.688）。Zhang等通過雙螢光素酶報(bào)告系統(tǒng)證實(shí)miR-630是hsa_circ_100269作用的直接靶點(diǎn)。并且，在hsa_circ_100269表達(dá)的細(xì)胞中，miR-630表達(dá)量降低，胃癌細(xì)胞的增殖受到抑制。說明環(huán)狀RNA hsa_circ_100269可通過與mi630相互作用，參與胃癌的發(fā)生發(fā)展。為環(huán)狀RNA參與疾病過程機(jī)制提供了新思路。

4 結(jié)語

目前，環(huán)狀RNA的研究仍處于起步階段，而癌癥是一種復(fù)雜疾病，其發(fā)生發(fā)展與多種因素相關(guān)?，F(xiàn)階段研究表明環(huán)狀RNA具有成為癌癥生物標(biāo)志物的潛能，并參與癌癥調(diào)控。更加深入的機(jī)制研究可為癌癥的診斷與治療打開新局面。

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