任逸喆

(東南大學醫(yī)學院，南京 210001)

環(huán)狀RNA(circular RNA,CircRNA)作為一種特殊的非編碼RNA，在最初被發(fā)現時被視為基因剪切過程中的錯誤[1]，如今卻憑借其獨樹一幟的穩(wěn)定性、特異性與靈敏度[2]，作為一種新型的檢測標志物，為臨床腫瘤、心血管疾病、神經病變等的診斷、治療、預后判斷提供了豐富的臨床研究價值。

1 CircRNA的概述

1.1 CircRNA的形成過程 RNA的選擇性剪接是真核細胞在基因表達過程中保持遺傳信息有序傳遞的關鍵步驟，與mRNA的典型剪接不同，CircRNA是通過反向剪接的方式產生的，主要的反剪切方式有以下3種：內含子配對、外顯子跳躍和內含子套索、RNA結合蛋白(RNA binding protein,RBP)介導[3]。它將下游的5′端供體位點與上游的3′端受體位點連接起來，形成單鏈共價閉環(huán)，在去除內含子后將剩下的序列連接起來[4]。借助于剪接位點的微型內含子和反向重復的短鏈這兩個不可缺少的部分，CircRNA由此形成。

1.2 CircRNA的組成與性能 在目前所發(fā)現的超過25 000種CircRNA中，共有4種不同類型：外顯子環(huán)狀RNA(EcircRNA)、內含子環(huán)狀RNA、外顯子-內含子環(huán)狀RNA(EIciRNA)、基因間環(huán)狀RNA[5]。首先，區(qū)別于線型RNA的5′端帽子結構與3′端的polyA尾巴結構，CircRNA的環(huán)形閉合結構使它更具穩(wěn)定性，不易被酶解或切斷[6]。其次，由于不同互補內含子之間的相互競爭和選擇性循環(huán)，一段基因序列可以生成多種不同的CircRNA，大大增加了機體內的數量。同時，大多數CircRNA中的內含子不超過5個，因此它們的體積常很小(100～4 000 nt)。此外，CircRNA還具有廣泛的分布性。無論是不同物種間，還是不同亞細胞間，都能發(fā)現CircRNA的存在[7]。CircRNA所具備的以上特點也決定其在功能方面的特殊性，分別以微小RNA的分子海綿、翻譯出來的蛋白質、與蛋白質結合的復合物3種形式[8]，調節(jié)機體相關功能，為機體正常的生理活動發(fā)揮作用。

2 CircRNA標志物與疾病

隨著生物信息技術和測序技術的快速發(fā)展，CircRNA已被視為機體生理調節(jié)和正常運轉過程中的重要調節(jié)因子[9]。CircRNA標志物作為目前一種新穎的檢測手段，與傳統(tǒng)的標志物相比，具有特異性強、靈敏度高、穩(wěn)定性好等特點[10]，在疾病診斷與治療過程中具有廣闊的應用前景。

2.1 CircRNA標志物與腫瘤 研究[11]表明，CircRNA參與腫瘤的調控與轉移過程，尤其是在細胞增殖、細胞凋亡、血管生成、細胞周期等方面具有重要作用，因此CircRNA標志物可作為腫瘤的檢測指標與靶向治療位點，在臨床診斷與研究中發(fā)揮作用。

2.1.1 CircRNA標志物與肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC) 在目前已知的侵襲性癌癥中，HCC患者的5年生存率僅為10%[12]。由于大多數患者確診時已達癌癥晚期，因此迫切需要新的標志物以幫助早期診斷。根據Q.ZHU等[13]的研究表明，Circ-0067934通過抑制miR-1324并同時激活FZD5/Wnt/β 連環(huán)蛋白信號通路，促進HCC細胞的侵襲和轉移。L.P.QIU等[14]在體外和體內實驗中發(fā)現，Circ-DB和3個來自PTGR1基因的CircRNAs(CircPTGR1,Circ-0008043、Circ-0003731和Circ-0088030)在血清來源的外泌體中表達上調，并可促進HCC的進展。其中，特別是外泌體Circ-DB，在體脂較高的HCC患者中較低體脂的HCC患者有顯著上調作用，并能促進HCC腫瘤的生長和轉移。這些標志物不僅對癌細胞的生長有正反饋調節(jié)作用，可用于疾病的早期診斷，L.H.ZHONG等[15]還發(fā)現Circ-C3P1可以通過海綿化miR-4641促進磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶1(phosphoenolpyruvate carboxykinase1,PCK1)表達，從而顯著抑制HCC細胞的侵襲與轉移，為HCC患者的靶向治療提供參考。

2.1.2 CircRNA標志物與胃癌(gastric cancer,GC) GC的死亡率位居世界第二，具有生存率低、治愈率低、復發(fā)率高、預后差等特點。目前主要依靠影像學檢查、血清腫瘤標志物檢查、內鏡檢查及組織活檢等方式進行診斷，但由于GC患者在早期缺乏特異性癥狀，且放、化療等治療方法的不良反應強[16]，迫切需要更高效、靈敏度與特異性更強的檢測方法應用于患者的診治。Y.XIE等[17]發(fā)現hsa_circ_0074362在促進GC浸潤時的高度相關性，可以作為檢測標志物協(xié)助診斷。根據D.W.RONG等[18]的研究表明，CircPSMC3可以通過吸收miR-296-5p來調節(jié)磷酸酶和緊張素同源物，從而促進GC的增殖和轉移。并且他們通過測量肺轉移數量，在小鼠模型中證實，GC中CircPSMC3表達降低與腫瘤淋巴結轉移(tumor node metastasis,TNM)分期升高和總生存期縮短相關，過度表達CircPSMC3可以抑制GC轉移。

2.1.3 CircRNA標志物與結直腸癌(colorectal cancer,CRC) 由于缺乏有效的早期診斷工具和高侵襲和高轉移風險的特點，使得CRC成為高死亡率的腫瘤之一。B.PAN等[19]發(fā)現hsa_circ_0004771在CRC患者中顯著上調，可作為CRC的一種新型診斷標志物。J.H.HE等[20]證實CircACAP2上調，可抑制miR-21-5p的表達，進而促進T淋巴瘤侵襲轉移蛋白1的轉錄翻譯，加速癌癥進程。K.Y.HSIAO等[21]發(fā)現，在小鼠模型中Circ-001569表達上調，促進癌細胞的增殖、侵襲和轉移。H.Q.JU等[22]的研究顯示，將4種CircRNA，hsa_circ_0122319、hsa_circ_0087391、hsa_circ_0079480和hsa_circ_0008039聯合檢測，可用于判斷CRC患者的復發(fā)風險和治療預后情況的提示。

2.1.4 CircRNA標志物與肺癌 肺癌作為全球與癌癥相關死亡率的頭號殺手，目前也缺乏靈敏特異的相關標志物。L.ZONG等[23]在其研究中報道了Circ-102231在肺癌組織中的顯著表達上調，并且其與肺癌患者TNM分期、淋巴結轉移和較差的總生存期有關，可利用于臨床診斷。Y.H.LUO等[24]發(fā)現，肺癌組織中的Circ-0000064顯著升高，與肺癌的晚期轉移保持高度一致性，可作為一種潛在的生物標志物。J.T.YAO等[25]表明Circ-100876的上調與淋巴結轉移及非小細胞肺癌分期密切相關。S.Y.ZHANG等[26]也將hsa_circ_0014130視作非小細胞型肺癌的生物檢測標志物。

2.2 CircRNA標志物與心血管疾病 心臟相關Cir cRNA(heart-related CircRNA,HRCR)作為內源性miR-223海綿，能夠抑制心臟肥厚和心力衰竭。它作為心肌肥厚的正調控因子，可導致miR-223的靶點ARC表達的增加[27]。CircRNA-010567參與心肌纖維化的形成過程，CircRNA-010567/miR-141/轉化生長因子(transforming growth factor,TGF)-β1軸在糖尿病小鼠的心肌纖維化中發(fā)揮重要的調節(jié)作用[28]。過表達Circ-YOD1可顯著影響收縮壓和舒張壓，從而影響冠狀動脈相關血流作用[29]。這些結果提示HRCR和Circ-YOD1可能是預防心臟重構的潛在靶點，同時也突出了CircRNA在心血管疾病中的重要作用。MiR-7a在低氧治療下心肌梗死面積增大或心肌細胞增多的MI小鼠中均上調[30]，而Circ-Foxo3在老年患者心臟樣本中高表達[31]，二者均可能被用于開發(fā)抑制心肌衰老的藥物。

2.3 CircRNA標志物與神經病變 Circ-TTBK2與神經膠質病變的病理分級呈正相關。過表達的Circ-TTBK2可促進細胞增殖、遷移和侵襲，抑制細胞凋亡。Circ-TTBK2序列特異性地扮演miR-217海綿。此外，上調的Circ-TTBK2降低了miR-217的表達，兩者之間呈負反饋關系，且呈argonaute2依賴性。此外，miR-217的重新引入顯著逆轉了Circ-ttbk2介導的促進膠質瘤進展的作用。HNF1細胞是miR-217的直接靶點，在膠質瘤細胞中起致瘤作用。特別是Circ-TTBK2敲低和miR-217過表達導致體內腫瘤消退[32]。

綜上所述，CircRNA在人體的正常物質代謝與循環(huán)改變中有著不可替代的作用。具有高度特異性、靈敏度、穩(wěn)定性的CircRNA標志物，作為一種新型檢測標志物，在疾病的診斷、治療、預后等方面將會具有重要的研究價值。