李欣 張金鳳 周麗艷

(吉林工程職業(yè)學院，吉林 四平 136001)

環(huán)狀RNA(circular RNA)在真核細胞基因表達過程中起到重要的調(diào)控作用〔1～3〕。最近的研究表明，circRNA在腫瘤的發(fā)生、進展和治療抵抗過程中同樣發(fā)揮著重要的基因調(diào)控功能〔4～6〕，可以作為腫瘤抑制劑或加速器發(fā)揮作用〔5〕。隨著高通量測序技術的發(fā)展，已經(jīng)可以很容易的比較circRNA在腫瘤組織和癌旁組織中表達水平的差異。截至目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)數(shù)千個在腫瘤組織表達水平明顯變化的circRNA〔7〕。與線性RNA不同，circRNA的結構是共價閉合的環(huán)，在5′-3′端口沒有尾部，這一結構能夠抵抗RNA酶的消化，使其保持完整結構〔2，8～10〕。因此，circRNA是腫瘤診斷、監(jiān)測和預后的理想的生物標志物。circRNA主要可以分為3中：外顯子來源的circRNA、內(nèi)含子來源的circRNA及內(nèi)外外顯子混合來源的circRNA，其在腫瘤發(fā)生過程中的調(diào)控作用是一個十分復雜的分子調(diào)控網(wǎng)絡。由于circRNA的表達水平具有組織特異性等特點，并且在病理條件下其表達水平變化顯著，這些特點使得其在人類疾病和腫瘤中的作用具有重要的研究價值〔11，12〕。雖然circRNA參與基因調(diào)控的確切作用和機制仍有待研究，但是circRNA具有作為疾病和腫瘤生物標志物和新治療靶標的潛力。本文將針對circRNA在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的作用及相關研究進展進行簡要綜述。

1 circRNA在腫瘤中的作用機制

1.1內(nèi)源競爭RNA機制 關于circRNA發(fā)揮生物學功能的機制有很多假說，其中最受關注的是內(nèi)源競爭RNA(ceRNA)機制，這一假說認為circRNA能夠特異性識別微小RNA(miRNA)的應答元件(MREs)并與miRNA互補結合，作為miRNA海綿吸附miRNA〔13〕，從而降低miRNA的表達水平，抑制其生物學功能，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后水平的基因表達〔5，14，15〕。miRNA的重要功能是之一就是調(diào)節(jié)靶基因mRNA的表達水平〔16〕。在ceRNA網(wǎng)絡中研究最多的miRNA之一是miR-7，最新的研究表明miR-7的表達水平受到ciRS-7的調(diào)控。miR-7可以直接下調(diào)表皮生長因子受體(EGFR)，P21激活的激酶-1(Pak1)，胰島素受體底物(IRS)-1，磷酸肌醇3-激酶催化亞基(PIK3CD)及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等腫瘤相關基因〔17〕。在某些條件下，RNA結合蛋白(RBP)可以作為circRNA形成的調(diào)節(jié)激活劑或抑制劑〔18〕。RBP可以影響前體mRNA形成，mRNA轉(zhuǎn)換和翻譯等過程，并且在多種癌癥及其他疾病中發(fā)揮作用〔19〕。

1.2融合circRNA在腫瘤中的作用 腫瘤細胞復制過程中發(fā)生的染色體易位能夠產(chǎn)生異常的融合-circRNA(f-circRNA)〔20〕。致癌融合蛋白是由兩個分離的基因連接在一起而形成，導致融合基因的形成和突變蛋白的產(chǎn)生，這種融合蛋白可導致癌癥發(fā)生和進展〔21～23〕。Barrett等〔24〕的研究發(fā)現(xiàn)，在circRNA形成過程中同樣會發(fā)生這種基因融合現(xiàn)象，產(chǎn)生f-circRNA。F-circRNA由不相關的內(nèi)含子序列組合在一起形成，從而發(fā)揮新的反向調(diào)節(jié)作用。Guarnerio等〔20〕通過RNA-seq檢測證實了肺癌中f-circRNA存在EML4/ALK1易位和與Ewing肉瘤相關的EWSR1/FLI1易位。應用細胞系模型進行的體外實驗發(fā)現(xiàn)，f-circRNA能夠激活PI3K和MAPK信號轉(zhuǎn)導通路，促進癌癥發(fā)展的原始致癌和促增殖〔9〕。此外，f-circRNA也能夠增加腫瘤細胞對治療的抵抗性，體外研究顯示在用三氧化二砷(ATO)處理白血病細胞時，f-circM9能夠?qū)Π准毎鸬奖Ｗo作用〔3〕。實際上，在克服腫瘤細胞治療抗性的過程中，靶向抑制f-circRNA比靶向抑制circRNA的效果更為明顯。

1.3circRNA可作為腫瘤分子標志物 檢查與癌發(fā)生有關的信號傳導通路，可以篩選出可用作腫瘤分子標志物的circRNA。例如，circRNA在Wnt/β-連環(huán)蛋白通路的調(diào)節(jié)過程中起到重要的調(diào)控作用〔25〕。Wnt信號傳導通路是參與腫瘤進展的重要機制之一〔26〕。如果確認circRNA調(diào)節(jié)該通路，則可以通過靶向抑制circRNA的方法阻斷該通路，抑制腫瘤生長和發(fā)育。許多研究已經(jīng)證明，ciRS-7在腫瘤組織中的過表達可以抑制miR-7，并激活EGFR和RAF1癌基因。這些結果進一步驗證了circRNA在癌癥發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著重要的基因調(diào)控作用〔27〕。此外，circRNA也參與了PI3K/ATK和Raf/MEK/ERK等通路的調(diào)節(jié)過程。

2 circRNA與不同腫瘤之間的關系

2.1胃癌 盡管許多發(fā)達國家的胃癌發(fā)病率呈明顯下降趨勢，但胃癌仍然是世界范圍內(nèi)由于癌癥導致死亡的主要原因之一。Li等〔28〕的研究認為hsa_circ_002059與胃癌的發(fā)生之間存在潛在的相關性。與正常對照相比，胃腫瘤組織中hsa_circ_002059表達量顯著下調(diào)。此外，在患有胃癌的患者的血漿樣品中可檢測到游離的hsa_circ_002059分子，并且與健康對照相比，血漿中的游離hsa_circ_002059含量也顯著下調(diào)。hsa_circ_002059的表達水平還與性別、年齡病理分期、遠處轉(zhuǎn)移等臨床和病理特征相關。同樣，Chen等〔29〕已經(jīng)鑒定出在胃癌組織中circPVT表達水平上調(diào)，并通過特異性吸附miR-125，進而促進細胞增殖。

2.2結直腸癌(CRC) CRC是世界范圍內(nèi)發(fā)病率第三的惡性腫瘤，在腫瘤中死亡率也排名第三。Bachmayr-Heyda等〔30〕比較了患者的正常黏膜組織和腫瘤組織樣品中的circRNA表達水平，研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)circRNA呈下調(diào)趨勢。隨機選擇5個circRNA驗證其表達水平變化趨勢，結果表明與正常結腸黏膜組織相比，5個circRNA中的4個在腫瘤組織中的表達水平降低，其中僅有一個circRNA(circ6229)變化水平具有統(tǒng)計學差異。Dou等〔31〕在針對KRAS突變型CRC的研究中發(fā)現(xiàn)，與KRAS野生型CRC相比，KRAS突變型CRC腫瘤細胞中circRNA表達水平下調(diào)更為顯著。類似研究還發(fā)現(xiàn)cirITCH在CRC組織中也呈下調(diào)趨勢〔25〕。 cirITCH特異性吸附miRNA并提高ITCH基因的表達水平。ITCH基因參與Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑，其與CRC的發(fā)生和進展相關〔32〕。

2.3膀胱癌 膀胱癌起源于膀胱上皮細胞，是全球第九大常見腫瘤。Zhong等〔33〕使用高通量微陣列鑒定膀胱癌中circRNA的表達特征，他們以癌旁非腫瘤組織為對照，鑒定了2個在腫瘤組織中顯著下調(diào)的circRNA(circFAM169A，circTRIM24)和4個在瘤組織中顯著上調(diào)circRNA(circTCF25，circZFR，circPTK2和circBC048201)。此外還發(fā)現(xiàn)，circTCF25通過miRNA海綿作用下調(diào)腫瘤組織中的miR-103a-3p和miR-107，從而導致CDK6表達水平升高，這與膀胱癌的發(fā)展密切相關〔33〕。

2.4肝細胞癌(HCC) HCC是肝臟的原發(fā)性惡性腫瘤，主要發(fā)生在潛在的慢性肝病和肝硬化患者中。研究顯示與癌旁正常組織相比，在HCC中circRNA的表達水平失調(diào)〔7〕。Qin等〔34〕發(fā)現(xiàn)與對應的癌旁正常肝組織相比，hsa_circ_0001649的表達水平顯著下調(diào)。同時，Shang等〔35〕研究發(fā)現(xiàn)與癌旁正常組織相比，hsa_circ_0005075在HCC中顯著上調(diào)。同樣，Yu等〔36〕研究發(fā)現(xiàn)ciRs-7的表達水平在HCC腫瘤組織顯著上調(diào)。

2.5其他癌癥 研究發(fā)現(xiàn)，與癌旁正常組織相比，食管癌和肺癌組織中circRNA的表達水平降低〔37，38〕，上消化道癌癥、胰腺癌中circRNA的表達水平異?！?9〕。在前列腺和腎細胞癌等腫瘤組織中circHIPK3的表達水平顯著上調(diào)〔7〕。此外，通過靶向抑制癌基因相關的circRNA，還可能有助于開發(fā)克服治療相關耐藥性的新方法〔37，38〕。最近的研究表明，circHIAT1作為轉(zhuǎn)移抑制劑起到抑制雄激素受體增強的腎細胞癌細胞遷移和侵襲的作用，并且可以通過增加circHIAT1表達以靶向抑制雄激素受體，從而抑制腎細胞癌的侵襲和遷移能力〔40〕。

目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并驗證了數(shù)千種具有特定功能的circRNA。隨著人們對circRNA分子作用機制更透徹的研究及對復雜circRNA分子調(diào)控網(wǎng)絡的進一步探索，circRNA將為研究細胞發(fā)育、疾病形成和腫瘤發(fā)生機制等領域提供新的重要的見解。