環(huán)狀RNA對(duì)胃癌診斷及預(yù)后的影響

李勇瑜，宋 健

（海南醫(yī)學(xué)院：1臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)；2附屬腫瘤醫(yī)院消化內(nèi)科，海南?？?570312）

胃癌是消化道惡性腫瘤的常見病，具有早期易漏診，中、晚期預(yù)后不良的特點(diǎn)。盡管目前內(nèi)鏡下活檢仍是胃癌確診的主要手段，但是其價(jià)格貴、耐受性差，患者普遍接受度不高，且癌胚抗原（CEA）、糖抗原199（CA19-9）等特異性、敏感度低的非特異性腫瘤相關(guān)抗原對(duì)胃癌更不具有針對(duì)性提示意義。近年隨著RNA 測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的cir?cRNA在胃癌患者中被檢測(cè)出來，其在胃癌組織及其癌旁組織與血漿中的表達(dá)差異性與胃癌的發(fā)生發(fā)展、診斷及其預(yù)后關(guān)系不斷被深入發(fā)掘，使circRNA成為胃癌診斷及其預(yù)后的新型生物標(biāo)志物奠定了一定的基礎(chǔ)。

1 circRNA的概述

1.1 circRNA的特征

circRNA首次被發(fā)現(xiàn)存在于RNA植物病毒中[1]。隨后發(fā)現(xiàn)少部分的真核生物中也存在相關(guān)的cir?cRNA，但相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為其是DNA 轉(zhuǎn)錄過程中錯(cuò)誤剪接的產(chǎn)物[2]。隨著RNA 測(cè)序技術(shù)的深入研究，circRNA 被發(fā)現(xiàn)廣泛存在于人體組織細(xì)胞、血液中[3-4]。與線性RNA（linearRNA）相比，circRNA 具有以下特征[3-6]：①穩(wěn)定性：由于circRNA反向首尾連接形成封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，無游離5′帽和3′尾，有抗RNase 及RNA 外切酶的特性，使其具有高度保守性、穩(wěn)定性以及長(zhǎng)半衰期（＞48 h）。②分布特異性：通過異常剪接外顯子或內(nèi)含子序列來源的前體mRNA 可產(chǎn)生不同的circRNA，前者主要定位于細(xì)胞質(zhì)，后者則定位于細(xì)胞核。③表達(dá)差異性：在人體不同組織或體液中差異表達(dá)，對(duì)腫瘤、疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。④數(shù)量多：多種蛋白基因編碼可共同轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生數(shù)量豐富的circRNA。

1.2 circRNA的類型和產(chǎn)生機(jī)制

產(chǎn)生circRNA 的供體種類繁多，但形成的cir?cRNA 主要分成四類[3-6]：純外顯子的circRNA（ecir?cRNA）、純內(nèi)含子的circRNA（ciRNA）、外顯子-內(nèi)含子的circRNA（eiciRNA）以及前體tRNA 形成的cir?cRNA（tricRNA）。另有研究表明染色體易位畸形[7]和環(huán)形DNA病毒[8]也可形成circRNA。不同于線性RNA傳統(tǒng)的剪切方式，circRNA的產(chǎn)生機(jī)制可能包括：①直接反向剪接、外顯子跳躍和RBP抖動(dòng)：直接反向剪接是ecircRNA 和eiciRNA 最常見的環(huán)化方式，含有ALU重復(fù)序列的特殊前體mRNA通過反向堿基互補(bǔ)配對(duì)后剪切形成ecircRNA[3]。外顯子跳躍是通過剪接體提供的供、受體位點(diǎn)連接兩端外顯子構(gòu)成套索選擇性剪接產(chǎn)生ecircRNA[3]。RNA 結(jié)合蛋白（RNA-binding proteins，RBPs）通過識(shí)別兩側(cè)內(nèi)含子位點(diǎn)促進(jìn)外顯子反向剪接形成ecircRNA 即RBP 抖動(dòng)[9]。三種機(jī)制過程中若保留內(nèi)含子則可形成eiciR?NA。②內(nèi)含子套鎖驅(qū)動(dòng)環(huán)化：富含GU 堿基和（或）C堿基保守序列的前體mRNA 促進(jìn)內(nèi)含子反向互補(bǔ)，剪接3′末端驅(qū)動(dòng)套索環(huán)化形成ciRNA[3]。③tricRNA是前體tRNA 內(nèi)含子經(jīng)剪接環(huán)化形成[10]。④其他：sn?RNP（小核核糖核蛋白）結(jié)合前體mRNA可促進(jìn)環(huán)化形成[11]。

1.3 circRNA的生物學(xué)功能

1.3.1 充當(dāng)微小RNA（microRNA，miRNA）海綿 充當(dāng)miRNA 海綿是circRNA 最突出的功能。circRNA作為miRNA的內(nèi)源性抑制劑，通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制miR?NA結(jié)合目標(biāo)mRNA基因，從而影響蛋白質(zhì)翻譯和基因調(diào)控。有研究表明，源于HIPK3 基因Exon2 的circHIPK3 可結(jié)合9 種miRNA 與有18 個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-124 產(chǎn)生負(fù)調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)增殖[4]。ciRS-7是miR-7的典型海綿，含74個(gè)靶位點(diǎn)，高效結(jié)合miR-7并促進(jìn)其靶基因表達(dá)，增加肝癌、結(jié)腸癌等腫瘤的發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)[12]。然而，有研究證實(shí)circRNA并非有多miRNA靶點(diǎn)才具有調(diào)控基因的能力，如circTP63 可作為miR-873-3p 海綿，特異性結(jié)合后可正調(diào)控miR-873-3p 靶基因FOXM1 表達(dá)，促進(jìn)肺鱗狀細(xì)胞癌的進(jìn)展[13]。circTGFBR2 能夠與miR-107 相互作用，抑制miR-107 表達(dá)同時(shí)促進(jìn)該靶點(diǎn)基因TGFBR2 表達(dá)上調(diào)，抑制鼻咽癌細(xì)胞增殖和侵襲[14]。

1.3.2 調(diào)控基因表達(dá) 不同的circRNA 有不同的調(diào)控親本基因表達(dá)的方式。已有研究表明，ciRNA 與eiciRNA主要定位于細(xì)胞核中，可通過順式調(diào)節(jié)方式參與RNA 聚合酶II 復(fù)合物促進(jìn)親本基因轉(zhuǎn)錄。例如，Li 等[15]證明circEIF3J、circPAIP2 與其親本基因EIF3J和PAIP2的表達(dá)成正相關(guān)。Lai等[16]認(rèn)為來源于SERPINB5 和GDA mRNA 編碼基因的hsa_circ_0047905 和hsa_circ_0138960 與對(duì)其親本基因有正調(diào)控作用。Zeng等[17]研究表明circSIRT7與PolⅡ結(jié)合作為其親本基因SIRT7 的順式因子。ecircRNA 主要定位于細(xì)胞質(zhì)中，可與RBPs 結(jié)合調(diào)控mRNA 表達(dá)。另外，eiciRNA 可充當(dāng)RBPs 海綿，具有類似ecir?cRNA 的作用。例如，Du 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，circFoxo3 與FAK 和HIF1α蛋白相互結(jié)合，可調(diào)節(jié)衰老和應(yīng)激抗性。

1.3.3 翻譯蛋白質(zhì)功能 circRNA 非絕對(duì)意義上的非編碼RNA，少部分circRNA 可與核糖體結(jié)合進(jìn)而參與翻譯過程。Yin等[19]在證實(shí)circFAM188B具有促進(jìn)雞骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖能力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其具有編碼多肽circFAM188B-103aa 的潛力，且后者與其親本轉(zhuǎn)錄物circFAM188B 的作用一致。此外，在人體腦細(xì)胞中，來源于SHPRH基因和FBXW7基因的circSHPRH和circFBXW7可分別編碼多肽和蛋白質(zhì)，抑制膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展[20-21]。有研究證實(shí)，circErbin 可吸附miR-125a-5p 和miR-138-5p，協(xié)同靶向真核細(xì)胞翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1（4EBP-1），從而介導(dǎo)cap 非依賴性HIF-1α蛋白翻譯，促進(jìn)結(jié)直腸癌的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移[22]。然而，Wu等[23]卻研究發(fā)現(xiàn)cir?cYap有負(fù)調(diào)控作用，通過結(jié)合eIF4G和PABP阻止起始翻譯。

綜上所述，circRNA 不僅可以充當(dāng)miRNA 和RBPs海綿對(duì)mRNA發(fā)揮調(diào)控作用，還可以調(diào)控蛋白質(zhì)翻譯影響疾病的發(fā)生發(fā)展。此外，研究表明紅景天苷可通過上調(diào)hsa_circ_0000064 水平來減弱缺血再灌注損傷心肌細(xì)胞的自噬和凋亡，有效改善心功能，縮小心肌梗死面積[24]。然而，circRNA 的研究絕非止步于此，更多的生物學(xué)功能有待進(jìn)一步發(fā)掘。

2 circRNA與胃癌的關(guān)系

胃癌是消化道惡性腫瘤中的常見病，其預(yù)后與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移有關(guān)。雖然目前胃癌的治療手段有很大的提升，但患者的預(yù)后、生存情況并未有效改善，其根本原因在于不能及時(shí)進(jìn)行早期診斷。隨著研究深入，發(fā)現(xiàn)circRNA與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，使其作為胃癌診斷、預(yù)后評(píng)價(jià)的生物標(biāo)志物存在著巨大潛力。

2.1 circRNA與胃癌發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系

circRNA 通常在轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)，其中主要以充當(dāng)miRNA海綿、circRNA表達(dá)失調(diào)以及circRNA 作為上皮細(xì)胞-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epitheli?al-mesenchymal transition，EMT）過程中重要組分參與胃癌的進(jìn)展過程。Niu 等[25]首次發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0001829 作為miR-155-5p 的分子海綿，調(diào)節(jié)其靶基因SMAD2表達(dá)，并通過影響細(xì)胞周期進(jìn)程及凋亡率來促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。Pu等[26]研究發(fā)現(xiàn)cirCUL3通過激活miR-515-5p促進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子3（STAT3）的表達(dá)，從而提高己糖激酶2（HK2）的轉(zhuǎn)錄水平導(dǎo)致胃癌細(xì)胞的增殖和葡萄糖消耗加快。有研究表明，circMTO1 通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制miR-199a-3p 活性，上調(diào)miR-199a-3p 下游靶基因PAWR表達(dá)水平，可提高胃癌細(xì)胞凋亡率，減少細(xì)胞侵襲和遷移[27]。此外，Ma 等[28]研究表明，hsa_circ_0004872 能通過海綿化miR-224 促進(jìn)其下游靶點(diǎn)p21和Smad4表達(dá)上調(diào)，并通過Smad4反向抑制RNA編輯酶ADAR1 形成負(fù)調(diào)控環(huán)來影響hsa_circ_0004872的降解，從而抑制胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。Guo等[29]發(fā)現(xiàn)circREPS2充當(dāng)miR-558海綿，可上調(diào)RUNX3的表達(dá)，使胃癌細(xì)胞中的β-連環(huán)蛋白信號(hào)失活發(fā)揮腫瘤抑制作用。

circRNA 表達(dá)失調(diào)也可調(diào)控胃癌的發(fā)生、發(fā)展。有部分研究發(fā)現(xiàn)，如hsa_circ_0001829[25]、circCUL3[26]在胃癌組織和細(xì)胞系中顯著上調(diào)，皆有促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖的作用。circMTO1 在胃癌細(xì)胞系和組織中表達(dá)明顯下調(diào)，其低表達(dá)水平與預(yù)后不良呈正相關(guān)，上調(diào)circMTO1可抑制腫瘤生長(zhǎng)[27]。此外，在胃癌組織中hsa_circ_0004872[28]、circREPS2[29]低表達(dá)與TNM分期與腫瘤大小有關(guān)，上調(diào)表達(dá)時(shí)顯著抑制胃癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲及體內(nèi)腫瘤的發(fā)生。

EMT過程影響癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移，主要是由于上皮細(xì)胞過渡成間充質(zhì)細(xì)胞，后者具有遷移能力可侵襲機(jī)體的各個(gè)部位。有研究發(fā)現(xiàn)，circREPS2 表達(dá)升高可負(fù)調(diào)控EMT，抑制細(xì)胞增殖、侵襲。hsa_circ_101882通過影響E-cadherin、N-cadherin、vimentin和Snail的表達(dá)水平正調(diào)控EMT過程[29-30]。

2.2 circRNA對(duì)胃癌的診斷價(jià)值

circRNA 與腫瘤的關(guān)系是近年的研究熱點(diǎn)，其中circRNA 在胃癌組織及其癌旁組織，甚至是血漿中的表達(dá)差異更是為胃癌的診斷提供有力的依據(jù)。ROC 曲線的AUC 是描述診斷試驗(yàn)真實(shí)程度的常用方法?；趒RT-PCR 擴(kuò)增技術(shù)，Lu 等[31]發(fā)現(xiàn)在胃癌組織中hsa_circ_0067582 和hsa_circ_0005758 表達(dá)均顯著降低，其中hsa_circ_0067582 與CEA 水平和臨床分期呈正相關(guān)，而hsa_circ_0005758 與CEA 水平和神經(jīng)周圍浸潤(rùn)呈正相關(guān)，兩者ROC曲線下面積AUC 分別為0.671 和0.721，敏感性為55.2%和75%以及特異性為75%和67.7%，具有成為胃癌診斷的潛在標(biāo)志物可能。Kong 等[32]通過采用高通量測(cè)序法在胃癌組織及癌旁組織中進(jìn)行大規(guī)?；蚝Y選，共鑒定出25303 個(gè)circRNAs，其中2007 個(gè)circRNAs 具有差異表達(dá)，并進(jìn)一步驗(yàn)證hsa_circ_0001821在胃癌患者的組織及全血標(biāo)本中表達(dá)降低，經(jīng)AUC分析顯示全血中的hsa_circ_0001821 對(duì)胃癌患者的診斷效率不僅優(yōu)于胃癌組織（0.872，95%CI:0.767～0.977 vs 0.792，95%CI:0.723～0.861），且敏感性和特異性更高于CEA、CA199、CA125 傳統(tǒng)的標(biāo)志物（0.872，95%CI:0.767～0.977 vs 0.839，95%CI:0.740～0.937;0.771，95%CI:0.649～0.893;0.742，95%CI:0.613～0.871），更甚者兩者聯(lián)合可使AUC 高達(dá)0.933，有效提高診斷胃癌的準(zhǔn)確度。同年，研究cir?RNA作為胃癌診斷的新型標(biāo)志物的隊(duì)伍逐漸擴(kuò)大。有研究顯示，hsa_circ_0006848 在早期胃癌患者的胃癌組織和血漿中均呈低表達(dá)，通過血漿樣品構(gòu)建ROC 曲線的AUC 為0.733，聯(lián)合CEA、CA19-9 及CA72-4 可 使AUC 升 高 至0.825，表 明 了 血 漿hsa_circ_0006848 有望能作為一種新的無創(chuàng)性診斷早期胃癌的生物標(biāo)志物[33]。還有一部分circRNA具有成為診斷胃癌的生物標(biāo)志物潛能，如Xie 等[34]發(fā)現(xiàn)hsa_circ_074362 在胃癌、胃炎組織及胃癌細(xì)胞系中表達(dá)水平均顯著下調(diào)，其胃癌組織的AUC 為0.630。Tang等[35]證實(shí)了circKIAA1244在胃癌患者的病變組織及血漿樣品中的表達(dá)低于正常對(duì)照組，其血漿樣品的AUC 為0.748，且外泌體中circKIAA1244 表達(dá)與血漿水平無差異，進(jìn)一步擴(kuò)大了胃癌診斷載體的范圍。以上研究表明了circRNA 在診斷胃癌方面有重要意義，然而目前大多數(shù)circRNA 的檢測(cè)皆在活檢組織中進(jìn)行，只有少部分circRNA可在血漿、外秘體中被發(fā)現(xiàn)，并且通過circRNA 檢測(cè)來早期診斷胃癌的相關(guān)報(bào)道仍較少。因此，circRNA從研究過渡到臨床應(yīng)用的道路還很漫長(zhǎng)。

2.3 circRNA對(duì)胃癌的預(yù)后價(jià)值

circRNA 與胃癌臨床病理特征的關(guān)聯(lián)性，使其具有評(píng)價(jià)胃癌預(yù)后的潛力。通常來說，circRNA在胃癌中低表達(dá)可能與患者的預(yù)后成正比，而高表達(dá)則呈反比。有研究顯示，hsa_circ_0000419 在胃癌細(xì)胞系、癌組織和胃癌患者血漿中的表達(dá)水平顯著降低，其中胃癌組織hsa_circ_0000419 水平與細(xì)胞分化、Borrmann 型、總生存率和無病生存率相關(guān)，而血漿hsa_circ_0000419水平與腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移、靜脈和神經(jīng)周侵襲呈正相關(guān)，可導(dǎo)致患者預(yù)后不良[36]。Deng 等[37]研究發(fā)現(xiàn)，circRHOBTB3 在胃癌細(xì)胞系和胃癌組織中表達(dá)下調(diào)，其低表達(dá)與腫瘤分期顯著相關(guān)，而與其他臨床病理參數(shù)無顯著相關(guān)性，且對(duì)比circRHOBTB3 低表達(dá)組，circRHOBTB3 高表達(dá)組患者的整體生存期明顯延長(zhǎng)。還有研究表明，circCUL3[26]、hsa_circ_101882[30]在胃癌組織中高表達(dá)與患者的臨床分期密切相關(guān)，一定程度上可降低患者的總生存率。在胃癌患者樣本中，hsa_circ_0004872[28]、circREPS2[29]、hsa_circ_0006848[33]低表達(dá)與腫瘤體積大小相關(guān)，hsa_circ_0004872[28]、hsa_circ_0001821[32]、hsa_circ_0074362[34]、circKIAA1244[35]低表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，而circREPS2[29]、hsa_circ_0006848[33]、circKIAA1244[35]低表達(dá)與TNM 分期、病理分化程度顯著相關(guān)。以上研究表明，circRNA的表達(dá)失調(diào)對(duì)評(píng)估胃癌的預(yù)后有一定的應(yīng)用價(jià)值，但目前在血漿等體液中檢測(cè)circRNA表達(dá)水平的技術(shù)仍不成熟，其與組織表達(dá)水平是否具有一致性尚未有定論，且其對(duì)胃癌評(píng)估預(yù)后的可靠性、真實(shí)性還有待研究。

3 結(jié)語

circRNA 是一類特殊的非編碼RNA，其閉合環(huán)形結(jié)構(gòu)使其具有酶抗性，能穩(wěn)定存在于組織細(xì)胞、血漿等中，對(duì)診斷胃癌及其預(yù)后評(píng)估有潛在意義。然而，關(guān)于circRNA 對(duì)于胃癌的應(yīng)用價(jià)值方面還存在一些問題：首先，大多數(shù)研究未過渡到臨床應(yīng)用。由于研究的局限性，目前尚未有明確機(jī)制解釋cir?cRNA的表達(dá)差異性，很難準(zhǔn)確地通過血漿中的表達(dá)水平對(duì)胃癌進(jìn)行早期診斷和預(yù)后評(píng)估。其次，cir?cRNA能否作為干預(yù)胃癌進(jìn)程的新靶點(diǎn)，從而達(dá)到治療目的。此外，目前circRNA與胃癌的相關(guān)研究大多是探討胃癌的發(fā)展進(jìn)程以及在活組織中驗(yàn)證不同circRNA的存在。因此，未來的研究方向主要是解決circRNA如何在腫瘤中發(fā)揮具體的作用機(jī)制問題以及如何將已有基礎(chǔ)成果向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化問題。