環(huán)狀RNAs 在泌尿系統(tǒng)常見腫瘤中的研究進展

鐘健，劉霄強，傅斌

(1.江西省贛州市南康區(qū)中醫(yī)院，贛州341400；2.江西省南昌大學第一附屬醫(yī)院，南昌330006)

泌尿系統(tǒng)腫瘤為泌尿外科常見病。 近年來涌現(xiàn)大量關于泌尿系腫瘤早期診斷生物標志物和治療靶點的研究， 其中circRNAs 在泌尿系腫瘤中的研究迅速發(fā)展，并取得一些成績。 目前研究證實腫瘤的發(fā)生、 發(fā)展與circRNAs 突變或異常表達密切相關，circRNAs 未來可能作為腫瘤分子標志物，為腫瘤早期診斷、療效評價、預后預測和腫瘤基因治療提供新的靶點。 隨著高通量測序和生物信息學分析的快速發(fā)展，許多環(huán)狀RNA 已在不同物種的不同細胞系中被成功識別， 但其功能意義尚不清楚。 現(xiàn)就環(huán)狀RNA 在泌尿系統(tǒng)常見腫瘤中的研究進展作綜述。

1 環(huán)狀RNAs 概述

1.1 概述 CircRNAs 不同于典型線性RNA 分子，沒有5'，3' 末端及多聚腺苷酸尾結構，而是形成共價閉合的環(huán)狀結構。1976 年首次發(fā)現(xiàn)了circRNAs，根據(jù)結構特點、未知功能和低豐度，circRNAs 最初被認為是保守分子產(chǎn)生的錯誤拼接副產(chǎn)品。CircRNAs 根據(jù)其來源分為3 類： 內(nèi)含子序列形成的circRNA (circular intronic RNA, ciRNA)、外顯子序列形成的 circRNA (exonic circular RNA,ecircRNA)以及內(nèi)含子序列和外顯子序列共同形成的circRNA(exon-intron circular RNA, eiciRNA)[1]。

1.2 CircRNAs 的特征 ⑴廣泛存在于真核生物不同的組織。⑵CircRNAs 序列具有高度保守性，但某些內(nèi)含子構成的circRNAs 序列則保守性不強[2]。⑶CircRNAs 不同于線形非編碼RNAs，它擁有環(huán)狀結構，比線形ncRNAs 更穩(wěn)定，因而對核酸酶不敏感。⑷CircRNAs 大多數(shù)是由蛋白質編碼基因的外顯子形成，少數(shù)由內(nèi)含子或內(nèi)含子片段環(huán)化形成[3]。 ⑸CircRNAs 具有microRNA 應答元件（microRNA response element,MRE）,可作為競爭性內(nèi)源RNA（competing endogenous RNA, ceRNA）,與miRNA 結合,在細胞中發(fā)揮miRNA 海綿效應（microRNA sponge），抑制miRNA 活性，調(diào)控靶基因的表達[4]。⑹CircRNAs 不具有翻譯成蛋白質的能力， 但可擔當?shù)鞍踪|的合成模板[5]。⑺大部分circRNAs 只能在轉錄后起調(diào)控作用，而少數(shù)卻只在轉錄水平發(fā)揮調(diào)控作用。

2 環(huán)狀RNAs 的生物學功能

CircRNAs 特殊的結構和形成方式， 使其具有很多重要功能：CircRNAs 作為miRNA 海綿或競爭性內(nèi)源RNA（ceRNA）來調(diào)控miRNA 靶基因表達[6]。CircRNAs 通過與miRNA 競爭，間接調(diào)控mRNA的翻譯。 CircRNAs 具有調(diào)控轉錄和選擇性剪接作用。 CircRNAs 與RNA 結合蛋白(RBPs)相互作用，circRNAs 與RBPs 具有共同位點。 CircRNAs 具有翻譯功能，Legnini 等[7]發(fā)現(xiàn)在肌肉發(fā)生過程內(nèi)源性環(huán)狀RNA 可編碼蛋白質。其他功能：近來學者先后發(fā)現(xiàn)某些細胞分泌的外泌體中存在大量circRNAs[1]，促進細胞間的相互作用。

3 環(huán)狀RNAs 與泌尿系腫瘤

越來越多的研究表明，環(huán)狀RNAs 能調(diào)節(jié)細胞周期、增殖和細胞衰老，環(huán)狀RNA 表達失調(diào)在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程起重要的抑癌或促癌作用，但其確切作用機制尚不明確。 CircRNAs 作為競爭性內(nèi)源RNA （ceRNA） 成為癌癥研究的熱點， 其作為miRNA 海綿調(diào)控下游靶基因表達引起疾病是主要研究方向。 目前已證實多種疾病（如肝癌[8]、肺癌[9]、乳腺癌[10]等）的發(fā)生與miRNA 海綿間接調(diào)控基因表達有關。 關于環(huán)狀RNA 在泌尿系統(tǒng)常見腫瘤的研究逐漸增多， 下面我們主要介紹環(huán)狀RNA 在腎癌、膀胱癌及前列腺癌中的相關研究進展。

3.1 環(huán)狀RNAs 與腎腫瘤 Zhou 等[11]研究發(fā)現(xiàn)circPCNXL2 在腎透明細胞癌(clear cell renal cell carcinoma, ccRCC) 的環(huán)狀RNA 芯片中顯著上調(diào)。CircPCNXL2 升高， 與ccRCC 患者低生存率相關。細胞功能實驗證實，circPCNXL2 基因敲除抑制RCC 細胞增殖、 體外侵襲和體內(nèi)腫瘤生長。CircPCNXL2 通 過miR-153/ZEB2 軸 調(diào) 控RCC 細胞的增殖和侵襲。 另一組研究分析了52 對腎細胞癌和正常腎組織標本，認為hsa_circ_0001451 與腎細胞癌患者病理特征和總生存率（overall survival,OS）相關，且其在腎細胞癌組織中明顯下調(diào)[12]。體外沉默hsa_circ_0001451 可促進腫瘤生長。

此外，Xiong 等研究證實circ-ZNF609 在腎癌細胞中顯著上調(diào)，circ-ZNF609 的高表達促進細胞增殖和侵襲， 該研究揭示了circ-ZNF609/miR-138-5p/FOXP4 調(diào)控網(wǎng)絡在腎癌中的作用，為腎癌的發(fā)病機制提供了新的視角。

3.2 環(huán)狀RNAs 與膀胱癌 有學者研究證實circTCF25 在膀胱癌中高表達,過表達circTCF25 會使miR-103a-3p 和miR-107 的表達減少并增加CDK6 的表達，從而促進細胞在體內(nèi)外的增殖和遷移。 circTCF25/miR-103a-3p/miR-107-CDK6 通路在膀胱癌中的調(diào)控作用得到證實。 他們的研究表明circTCF25 可能成為新的膀胱癌標志物[13]。此外,多項研究[14]發(fā)現(xiàn)circ-VANGL1，circRNA-MYLK，hsa_circ_0068871 在膀胱癌組織表達明顯上調(diào)，它們分別靶向miR-605-3p，miR-29a，miR-181a-5p，進而影響下游靶基因的表達，促進膀胱癌細胞增殖、遷移、侵襲和腫瘤的生長。

Liu 等[15]通 過 建 立 的 膀 胱 癌（bladder cancer，BC） 細胞侵襲模型鑒定了一種新的circRNA：circFNDC3B。 它被發(fā)現(xiàn)在BC 組織中明顯下調(diào)，并且與患者的病理分期、分級、淋巴浸潤及總體生存率密切相關。 他們通過功能實驗進一步證實circFNDC3B 過表達顯著抑制細胞增殖、 遷移和侵襲。 circFNDC3B 與miR-1178-3p 結合， 而miR-1178-3p 靶向癌基因G3BP2 的5 個UTR， 進而抑制G3BP2， 導致下游SRC/FAK 信號通路被抑制，延緩膀胱癌進展。 另一項研究表明circMTO1 在膀胱癌組織中表達下調(diào)，較低水平的circMTO1 與膀胱癌患者的轉移和低生存率呈正相關。 CircMTO1在膀胱癌細胞中的異常表達可抑制細胞上皮間質轉化(EMT) 和轉移。 CircMTO1 能夠海綿化miR-221， 且circMTO1 過表達負調(diào)控E-cadherin/Ncadherin 通路，通過競爭miR-221 抑制膀胱癌細胞的EMT。 他們的研究結果認為circMTO1 可能一個新的膀胱癌治療靶點[16]。 綜上所述，circRNAs 可作為預測膀胱癌患者預后的生物標志物， 如何提高抑癌circRNAs 的表達或降低促癌circRNAs 的表達， 將是未來治療膀胱癌的新靶向。 目前關于circRNAs 在膀胱癌中異常表達及其作用的研究越來越多，本文就不一一詳細贅述，予列表總結（表1）。

3.3 環(huán)狀RNAs 與前列腺癌 研究者發(fā)現(xiàn)在前列腺癌組織中circHIPK3 的表達明顯高于癌旁組織。circHIPK3 下調(diào)抑制PC-3 和DU145 細胞的增殖和侵襲性。 通過雙熒光素酶報告基因檢測發(fā)現(xiàn)，circHIPK3 與miRNA-338-3p 結合后導致miRNA-338-3p 在前列腺癌（Prostate Cancer，PCa）組織中表達下調(diào)。miRNA-338-3p 表達與淋巴結腫大及遠處轉移呈負相關[17]。 miRNA-338-3p 過表達顯著降低PC-3 和DU145 細胞的增殖和侵襲能力。 此外，ADAM17 被證實是miRNA-338-3p 的靶基因。ADAM17 過表達增強PC-3 和DU145 細胞的增殖和侵襲能力。 Xia 等在前列腺癌中篩出兩個與PCa相關的circRNA：circ_0057558 和circ_0062019，將這兩種環(huán)狀RNA 與前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)結合分析，可有效鑒別PCa 和前列腺增生患者。 因此，他們這兩種環(huán)狀RNA 有望成為前列腺癌篩查和診斷的潛在生物標志物。

另外，Dai 等[18]研究證實在前列腺癌組織和癌細胞中circMYLK 的表達明顯高于正常組織和正常前列腺細胞。 上調(diào)circRNA-MYLK 促進PCa 細胞增殖、 侵襲和遷移； 通過RNA 干擾技術降低circRNA-MYLK 的表達可促進PCa 細胞的凋亡。他們發(fā)現(xiàn)circRNA-MYLK 是通過靶向miR-29a 影響PCa 細胞的功能。

最近一項研究[19]發(fā)現(xiàn)，在人類PCa 中，一種AMOTL1 衍生的circRNA circAMOTL1L 被下調(diào)，而circAMOTL1L 的下調(diào)導致E-cadherin 下調(diào)和vimentin 上調(diào)進而促進PCa 細胞遷移和侵襲，導致EMT 和PCa 的進展。 他們在機制研究中證實circAMOTL1L 作為海綿PCa 細胞中的miR-193a-5p，減輕miR-193a-5p 對Pcdha 基因簇的抑制。 因此，circAMOTL1L 下調(diào)介導的circAMOTL1L -miR-193a-5p-pcdha8 調(diào)控通路的失調(diào)有助于體內(nèi)PCa 的 生 長。 此 外， 他 們 發(fā) 現(xiàn)RBM25 直 接 與circAMOTL1L 結合并誘導其生物發(fā)生， 而p53 通過直接激活RBM25 基因調(diào)控EMT。 這些發(fā)現(xiàn)將p53/RBM25 介導的circAMOTL1L-miR-193a-5p-Pcdha 調(diào)節(jié)軸與前列腺癌轉移過程中的EMT 聯(lián)系起來。

最后，我們對泌尿系統(tǒng)三大常見腫瘤（腎癌、膀胱癌、前列腺癌）的相關circRNAs 研究進行總結歸納（見表1）。

4 展望

目前，circRNAs 種類繁多且功能復雜，尚未完全研究透徹，多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)circRNAs 在癌癥中的作用主要是作為 miRNA 的 ceRNA 來破壞miRNA 對靶基因的抑制作用， 從而發(fā)揮其抑癌或促癌作用，而對circRNAs 通過其他通路及分子機制影響癌癥的發(fā)生、發(fā)展研究仍然較少，仍有待進一步深入探索。 CircRNAs 具有高度保守性及穩(wěn)定性，且不易被RNA 酶類降解，將可能用于如膀胱癌、腎癌、前列腺癌等一些特定癌癥的診斷、早期預防和后期治療。 通過過表達或抑制特定circRNAs 達到抑制癌癥惡化的目的。 因此， 對于circRNAs 的快速檢測及特定癌癥circRNAs 作用的探索將成為一個重要的研究方向。

表1 泌尿系常見腫瘤的相關circRNA 研究總結