環(huán)狀RNA核受體相互作用蛋白1對腫瘤發(fā)生發(fā)展的調(diào)控機制研究進展

高 欣，于永波，王海存，姜興明，王志東

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 普通外科，黑龍江 哈爾濱 150086

環(huán)狀RNA(circular RNA, circRNA)是由反式剪切或套索驅(qū)動作用使前體RNA的3′端與5′端共價結(jié)合形成的環(huán)狀RNA分子,具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、高度保守以及特異性表達等特點,是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要調(diào)節(jié)因子[1-5]。環(huán)狀RNA核受體相互作用蛋白1(circular RNA nuclear receptor interacting protein 1, circ_NRIP1)是由親本基因NRIP1的外顯子選擇性剪切形成,定位于21號染色體長臂1區(qū)1帶2亞帶(21q11.2)。Circ_NRIP1參與調(diào)控多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展, 在腫瘤診斷、 治療和患者預(yù)后評估等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 Circ_NRIP1與婦科腫瘤

1.1 卵巢癌

Circ_NRIP1在卵巢癌腫瘤組織和細胞內(nèi)均呈顯著上調(diào)表達。外源性下調(diào)腫瘤細胞內(nèi)circ_NRIP1表達后細胞增殖和侵襲遷移能力減低,同時細胞周期蛋白cyclin D1和基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2,MMP2)表達受到明顯抑制。此外,紫杉醇耐藥的卵巢癌細胞(SKOV3)中circ_NRIP1表達較正常腫瘤細胞明顯增高;分別將轉(zhuǎn)染siRNA-circ_NRIP1和siRNA-NC(negative control)的SKOV3細胞注射到裸鼠皮下后發(fā)現(xiàn)實驗組移植瘤生長速度變慢并且對紫杉醇的敏感性明顯增加[6]。上述研究表明circ_NRIP1有望成為卵巢癌的治療靶點,輔助化療來改善患者預(yù)后。

1.2 宮頸癌

40例宮頸癌腫瘤組織及癌旁組織的定量檢測結(jié)果及與臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明宮頸癌中circ_NRIP1表達明顯上調(diào)且其表達水平與腫瘤大小、淋巴結(jié)侵襲及FIGO(international federa-tion of gynecology and obstetrics)分期密切相關(guān)。體外實驗中外源性敲低circ_NRIP1能夠明顯降低EdU陽性腫瘤細胞比率及劃痕恢復(fù)面積,而過表達circ_NRIP1則能夠顯著增強腫瘤細胞增殖及侵襲遷移能力[7]。

2 Circ_NRIP1與消化系統(tǒng)腫瘤

2.1 結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)腫瘤組織和細胞內(nèi)circ_NRIP1表達顯著上調(diào)并且其表達水平與淋巴結(jié)侵襲、遠處轉(zhuǎn)移及腫瘤TNM分期密切相關(guān)。同時,利用Kaplan-Meier法分析circ_NRIP1表達水平與CRC患者總生存率的關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)低表達circ_NRIP1組患者的總生存率更高。此外相比健康對照組CRC患者血清中circ_NRIP1明顯上調(diào);ROC(receiver operating characteristic curve)分析結(jié)果顯示circ_NRIP1表達檢測對CRC的診斷靈敏度為80.91%,特異度為82.86%(AUC=0.88)。功能實驗分析結(jié)果表明下調(diào)circ_NRIP1能夠抑制CRC腫瘤細胞增殖侵襲能力,停滯細胞周期于G0/G1期并誘導(dǎo)細胞凋亡發(fā)生[8]。

2.2 胃癌

對20例胃癌患者進行臨床特征分析和腫瘤組織定量檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)胃癌組織中circ_NRIP1表達異常上調(diào)并且高表達circ_NRIP1組患者整體生存期和無進展生存期更差。臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明腫瘤大小、淋巴侵襲與circ_NRIP1異常表達密切相關(guān)[9]。ROC結(jié)果指出circ_NRIP1的診斷效能優(yōu)于癌胚抗原和CA19-9(AUC=0.831,P<0.001)[10]。外源性沉默circ_NRIP1后腫瘤細胞增殖及侵襲遷移能力明顯減低而對5-FU的敏感性增加[11];同時糖酵解標(biāo)志蛋白HK2(hexokinase 2)、PKM2(pyruvate kinase M2)表達下調(diào),表明腫瘤細胞能量代謝受到抑制。此外,circ_NRIP1低水平表達還能夠通過下調(diào)N-cadherin來抑制細胞EMT(epithelial-mesenchymal transition)進程[12]。

2.3 食管癌

Circ_NRIP1在食管癌腫瘤組織中呈異常高表達并發(fā)揮促癌作用,且其表達水平與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)而與年齡、性別、腫瘤定位無關(guān);統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果顯示circ_NRIP1定量檢測可以作為患者預(yù)后評估的獨立危險因素。細胞學(xué)實驗結(jié)果表明circ_NRIP1的低水平表達能夠抑制腫瘤細胞增殖與侵襲遷移能力、誘導(dǎo)細胞凋亡發(fā)生并減緩裸鼠皮下移植瘤的生長速度[13]。

3 Circ_NRIP1與其他腫瘤

3.1 非小細胞肺癌

肺癌是危害人類健康常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率和病死率均位居首位,因而尋找肺癌早期診斷生物標(biāo)志物和治療靶點顯得尤為重要[14]。定量檢測12組非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)腫瘤組織與對應(yīng)癌旁正常組織發(fā)現(xiàn):腫瘤組織中circ_NRIP1呈異常高表達;患者術(shù)前血清內(nèi)circ_NRIP1表達明顯高于健康者,術(shù)后患者血清內(nèi)circ_NRIP1呈顯著下降趨勢。ROC分析結(jié)果指出血清內(nèi)circ_NRIP1含量檢測可用于NSCLC的臨床診斷并且其敏感性及特異性高于癌胚抗原[15]。此外,circ_NRIP1在NSCLC腫瘤細胞內(nèi)同樣呈高表達;下調(diào)circ_NRIP1后細胞活力及侵襲遷移能力受到顯著抑制[16]。

3.2 鼻咽癌

研究發(fā)現(xiàn)鼻咽癌腫瘤組織內(nèi)circ_NRIP1呈異常高表達,并且腫瘤患者血清內(nèi)circ_NRIP1表達高于健康者,順鉑耐藥患者血清內(nèi)circ_NRIP1表達呈明顯上升趨勢;對順鉑耐藥腫瘤細胞(HK-1)進行定量檢測發(fā)現(xiàn)HK-1中circ_NRIP1呈顯著上調(diào)表達;向順鉑培養(yǎng)的HK-1中轉(zhuǎn)染特異性siRNA下調(diào)circ_NRIP1后細胞增殖能力明顯減低[17]。上述研究結(jié)果提示circ_NRIP1參與誘導(dǎo)鼻咽癌對順鉑耐藥并可以作為評估鼻咽癌患者預(yù)后的生物標(biāo)志物。

3.3 甲狀腺癌

甲狀腺癌腫瘤組織和細胞內(nèi)circ_NRIP1呈顯著上調(diào)表達并且其表達水平與腫瘤TNM分期(Ⅰ/Ⅱ期對比Ⅲ/Ⅳ期)密切相關(guān)。下調(diào)circ_NRIP1能夠在體外抑制甲狀腺癌細胞(TPC-1)的增殖和侵襲遷移能力,阻滯細胞周期于G0/G1期并促進其發(fā)生凋亡;此外,低表達circ_NRIP1組裸鼠皮下移植瘤Ki-67指數(shù)明顯減低,移植瘤生長速度受到顯著抑制[18]。提示circ_NRIP1可作為甲狀腺癌的潛在治療靶點。

3.4 骨肉瘤

基因芯片檢測發(fā)現(xiàn)circ_NRIP1在骨肉瘤腫瘤組織內(nèi)呈異常高表達,統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果表明circ_NRIP1異常表達與腫瘤TNM分期密切相關(guān)并且高表達circ_NRIP1組患者無進展生存期和整體生存期更差。外源性沉默circ_NRIP1能夠顯著抑制骨肉瘤細胞的增殖及侵襲轉(zhuǎn)移能力并誘導(dǎo)細胞凋亡發(fā)生[19]。此外,circ_NRIP1能夠借由外泌體的傳遞功能作用于微環(huán)境中的其他腫瘤細胞增強其惡性表型[20]。

3.5 乳腺癌

乳腺癌腫瘤組織中circ_NRIP1呈異常高表達,多因素Cox回歸分析結(jié)果顯示其表達檢測可作為患者預(yù)后評估的獨立危險因素。此外,轉(zhuǎn)染pcDNA3.1構(gòu)建的過表達載體上調(diào)circ_NRIP1能夠增強腫瘤細胞增殖及侵襲遷移能力并促進裸鼠體內(nèi)移植瘤生長[21]。上述研究表明,circ_NRIP1可以促進乳腺癌的發(fā)生發(fā)展,針對其作用機制的研究有望為乳腺癌治療提供新思路。

4 Circ_NRIP1的調(diào)控機制

EMT(epithelial-mesenchymal transition)是上皮細胞轉(zhuǎn)化為準間充質(zhì)細胞的高度動態(tài)過程,能夠賦予上皮細胞干細胞樣特性、改變其細胞形態(tài)并增強侵襲能力,是腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)[22]。研究表明circ_NRIP1能夠通過靶向吸附miR-653來上調(diào)ZEB2(zinc finger E-box binding homeobox 2)表達從而加快乳腺癌腫瘤細胞EMT進程發(fā)揮促癌作用[21];另有報道敲減胃癌腫瘤細胞內(nèi)circ_NRIP1可使EMT相關(guān)的關(guān)鍵蛋白表達失調(diào),提示circ_NRIP1促進胃癌侵襲及轉(zhuǎn)移可能與上皮間質(zhì)化的調(diào)控密切相關(guān)[23]。病理性血管生成為腫瘤組織提供營養(yǎng)和轉(zhuǎn)移途徑對其增殖和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。研究證實乳腺癌組織內(nèi)高水平表達的circ_NRIP1能夠海綿吸附miR-1253從而提高內(nèi)源性一氧化氮合酶抑制劑DDAH1(dimethylarginine dimethylaminohydro-lase 1)表達促進腫瘤組織血管生成,進而增強乳腺癌的惡性生物學(xué)行為[24]。Warburg效應(yīng)是腫瘤的重要代謝特征,胃癌組織中異常表達的circ_NRIP1能夠充當(dāng)miR-186-5p的ceRNA(competitive endogen-ous RNA)來上調(diào)MYH9表達增強細胞糖酵解從而促進胃癌的發(fā)生發(fā)展[12]。PI3K(phosphatidylinositol 3-kinase)和mTOR(mechanistic target of rapamycin kinase)是一類與細胞增殖緊密相關(guān)的蛋白激酶,其通路中的關(guān)鍵調(diào)控因子在多數(shù)腫瘤細胞中均發(fā)生明顯突變導(dǎo)致細胞活動調(diào)控失調(diào),進而誘導(dǎo)細胞癌變[25]。研究證實circ_NRIP1可以借助分子海綿機制吸附miR-532-3p、miR-149-5p、miR-595激活PI3K/AKT/mTOR通路分別促進骨肉瘤、胃癌及食管癌的發(fā)展[20,23,26]。JAK/STAT信號通路是近年發(fā)現(xiàn)的接受細胞因子刺激的傳導(dǎo)通路,參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等重要生物學(xué)過程,主要由酪氨酸激酶相關(guān)受體、酪氨酸激酶JAK(Janus kinase)和轉(zhuǎn)錄因子STAT(signal transducer and activator of transcription)組成[27]。甲狀腺腫瘤細胞內(nèi)異常表達的circ_NRIP1能夠靶向吸附miR-195-5p來上調(diào)JAK2和STAT1進而激活JAK/STAT通路發(fā)揮促癌作用[18]。除了上述通路,circ_NRIP1還可通過ceRNA機制靶向調(diào)控miR-629-3p和miR-195-5p提高p38、ERK1(extracellular regu-lated protein kinase 1)和MAPK3(mitogen-activated protein kinase 3)表達從而促進Ras/Raf通路的激活來加快細胞周期進程,增強宮頸癌和甲狀腺癌的惡性生物學(xué)行為[7,18]。化學(xué)藥物治療是目前治療伴有轉(zhuǎn)移的中晚期腫瘤的重要手段,腫瘤的耐藥特性是影響療效的主要因素。5-FU是一種抑制DNA合成的廣譜抗腫瘤藥物。對結(jié)腸癌與胃癌耐藥性的研究發(fā)現(xiàn):相比5-FU敏感腫瘤細胞,circ_NRIP1在耐藥細胞中表達水平更高,機制研究表明過表達的circ_NRIP1通過調(diào)控miR-138-5p/HIF-1α(hypoxia inducible factor 1 subunit alpha)軸和靶向吸附miR-532-3p分別誘導(dǎo)胃癌和結(jié)腸癌對5-FU產(chǎn)生耐藥[11,28]。紫杉醇通過抑制細胞有絲分裂發(fā)揮抗腫瘤作用,在紫杉醇耐藥的卵巢癌組織和細胞中circ_NRIP1表達水平顯著上調(diào),并通過靶向吸附miR-211-5p來調(diào)控HOXC8(homeobox C8)從而促進腫瘤增殖和侵襲轉(zhuǎn)移并抑制細胞凋亡,拮抗紫杉醇對卵巢癌的抑制作用[6]。順鉑是常用的鉑類化療藥物,能與DNA交叉鏈接干擾其復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。研究證實circ_NRIP1在順鉑耐藥的鼻咽癌細胞中表達水平升高并通過海綿吸附miR-515-5p來上調(diào)IL-25(interleukin 25)表達來促進鼻咽癌順鉑耐藥的發(fā)生[18]。CeRNA是circRNA常見的作用機制,借助堿基互補配對競爭性結(jié)合miRNA抑制其負性調(diào)節(jié)作用從而影響下游分子的表達[29]。除上述提及的miRNA外,circ_NRIP1還可靶向調(diào)控miR-339-5p/CDC25A(cell division cycle 25A)、miR-199a/FOXC2(forkhead box C2)和miR-182/ROCKI(Rho associated coiled-coil contain-ing protein kinase 1)軸分別促進食管癌、骨肉瘤和胃癌的發(fā)展[13,19,30]。越來越多的證據(jù)表明,一些具備適宜長度的開放閱讀框并包含起始密碼子AUG的circRNA能夠與核糖體發(fā)生相互作用,提示部分circRNA具備一定蛋白質(zhì)編碼潛力[31]。Circ_ZNF609能夠以剪接依賴性和帽非依賴性方式翻譯成蛋白質(zhì),然而目前尚無關(guān)于circ_NRIP1翻譯功能的報道,其能否通過編碼蛋白質(zhì)來調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展還有待進一步探索[32](表1)。

表1 環(huán)狀RNA核受體相互作用蛋白1(circ_NRIP1)在癌中的功能特點Table 1 Functional characterization of circular RNA nuclear receptor interacting protein 1(circ_NRIP1) in cancers

5 問題與展望

近年來環(huán)狀RNA因其獨特的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能受到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有研究表明circ_NRIP1在諸多惡性腫瘤中表達異常并通過多種途徑促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。然而,目前關(guān)于腫瘤中circ_NRIP1作用機制的研究主要集中于調(diào)控靶基因表達,其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的其他生物學(xué)功能及機制仍有待進一步探索。相信隨著研究的不斷深入,基于circ_NRIP1的腫瘤診斷和治療策略將更有效地服務(wù)于臨床實踐。