環狀RNA與肝細胞癌的研究現狀

吳炯熇,孫柯

第二軍醫大學，上海 200433

環狀RNA與肝細胞癌的研究現狀

吳炯熇,孫柯

第二軍醫大學，上海 200433

環狀RNA是新近確認的一類大量存在于動物與人體中的非編碼RNA。研究發現，環狀RNA可以出現在一些重要的生物過程中，并通過與miRNA等的密切聯系，對這些生物過程產生一定影響。有研究表明，一些特殊來源的環狀RNA與肝細胞癌的早期診斷有聯系，還有一些環狀RNA與肝細胞癌的發生發展有關聯。本文就環狀RNA的形成、作用、與肝細胞癌發生發展的關系，以及其在肝細胞癌檢測診斷中的可能價值做簡要綜述。

環狀RNA；肝細胞癌；基因表達調控

環狀RNA最早發現于20世紀70年代[1],在最初的20年里，只有少量的環狀RNA被發現[2]。由于在體內被檢測到的含量過少，其一直被認為是偶然由前體RNA錯誤拼接形成的，因此并沒引起大多數人的重視。近來Jeck等采用全基因組檢測的方法，突破了以往依據基因序列來檢測的局限性，在哺乳動物體內發現了大量環狀RNA的存在，暗示著環狀RNA與哺乳動物生命活動之間的密切聯系[3]。上皮-間葉轉變（epithelial mesenchy?mal transitios，EMT）是胚胎發育過程中重要的生物學行為，在腫瘤的形成與演進中也發揮重要作用。Conn等在EMT過程中篩選出一個與環狀RNA產生相關的RNA結合蛋白[4]，表明環狀RNA可能在腫瘤發生發展過程中也起到了重要的調節作用。

環狀RNA的形成過程也存在一定爭議。曾有人認為環狀RNA是由特殊前體RNA的外顯子環化形成，環化過程可以直接由一個外顯子的5'端剪接受體和另一個外顯子的3'端剪接供體結合（lariat-driven circularization），也可以先由內含子堿基配對成環后，再去除內含子而成（intron pairing-driven circularization）[3]。后來Wangle等通過研究認為，環化RNA也可以由自身內含子直接環化形成，并提出了內含子環化模型[5]。但無論是外顯子環化，還是內含子環化，最后都會切除環化后殘余的內含子進而形成環狀RNA，不同之處只是在于環化的方式和位置。根據這些不同點，環狀RNA也被分為內含子環化的RNA和外顯子環化的RNA。

環狀RNA常常因為與對應線性RNA的轉錄序列高度相似，而被當作內源性競爭RNA（一種通過競爭結合相應的miRNA而發揮作用的RNA），近來發現環狀RNA中的CIRS-7具有70多個miRNA-7結合靶點，可以像一個miRNA海綿一樣吸附miRNA-7[6-7]；最近的研究又發現環狀RNA還具有激動母本基因表達的作用[8]，這些環狀RNA通常包含未剪接的內含子，干擾這些環狀RNA表達后，母本基因的表達下調，提示環狀RNA具有激動母本基因表達的作用；另外，還有證據表明環狀RNA的形成可以抑制前體mRNA的剪接，進而影響mRNA的產生[9]。這些作用無不暗示著，環狀RNA與細胞的生長發育有著密切的聯系。

1 環狀RNA與肝細胞癌的關系

肝細胞癌在我國流行范圍廣，致死率高，但治療效果并不好[10]。目前臨床上最常用來檢測肝細胞癌的標志物是甲胎蛋白（AFP），但不少肝細胞癌患者的AFP幅度變化并不大，診斷效果也不理想[11]。針對早期肝細胞癌的治療方法主要是外科切除、肝移植、經皮穿刺消融和藥物治療，但僅有30%的病人能應用這些治療方法，即使可以治療，5年復發率也高達70%[12]。因此，肝細胞癌的診斷標志物和新型靶向治療方法成為研究熱點。近年來，關于非編碼RNA與肝細胞癌的研究有很多，絕大多數集中于miRNA和lncRNA上。隨著環狀RNA研究的興起，環狀RNA與肝細胞癌的研究逐漸成為研究的新熱點。

首先是肝細胞癌診斷的研究。黃勝林等[13]近來在實驗中首次發現大量肝細胞癌來源的exocircRNA（內吞形成的小膜性囊泡中的環狀RNA）。有研究證明，內吞膜性囊泡中含有大量的蛋白質和RNA片段，這些物質進入受體細胞后可以調節受體細胞的生命活動，很有可能成為疾病檢測的生物標志物[14]。黃勝林[13]等從來源于MHCC-LM3肝細胞癌細胞的小膜性囊泡中提取總RNA，進行RNA檢測后，篩選出超過1000種exo-circRNA，揭示了環狀RNA在肝細胞癌檢測與診斷方面的應用前景。

其次，是肝癌發生發展的研究。目前miRNA與肝細胞癌的關系已較為明確，所以，關于環狀RNA與肝細胞癌的相關研究常以miRNA作為兩者間的橋梁。例如，乙肝病毒（HBV）是原發性肝細胞癌的重要誘因，有研究表明miR-7可以作用于HBV之聚合酶從而影響HBV的發生發展[15]。而CIRs-7是作用于miR-7的環狀RNA，在體內含量較為豐富，分布范圍也較廣，研究也最為成熟，比如在腦神經活動中，CIRs-7可以通過吸附miR-7來抑制其表達，也可以通過RNA誘導的沉默復合物（CIRs-7與miR-7之間相互作用形成的，具有抑制RNA表達作用的復合物）來影響miR-7的表達[16]，在肝中也發現了CIRs-7的存在。與肝癌發生發展相關的miRNA很多，如miR-122[17]、miR-9-3p[18]和miR-139-5p[19]等在肝細胞癌的發生發展調節中具有明顯作用。隨著檢測技術的提高，相信與這些miRNA相對應的環狀RNA也會逐漸被發現，關于環狀RNA與肝細胞癌發生發展的聯系也會越來越多地被揭示。

2 問題與展望

借助環狀RNA的靶向治療模式亦有可能有助于解決傳統治療方法適用范圍不廣、副作用嚴重的問題，其在肝癌治療領域有一定的研究前景。但是，用環狀RNA檢測和治療肝癌也存在不少問題。

其一，作為檢測標志物，環狀RNA在病變部位與正常部位的含量應有明顯區別，但目前沒有證據表明，前述發現的exo-circRNA在癌細胞分泌的囊性小泡中的含量與其在正常細胞分泌的囊性小泡中的含量有著明顯區別。

其二，由于環狀RNA的系統研究及其與肝細胞癌的關系研究剛剛起步，如果能將研究較為成熟的miRNA與環狀RNA的關系探究得更加具體，或許能找到環狀RNA與肝細胞癌的直接聯系，就可為肝細胞癌領域的研究（診斷、靶向治療等）打開一個新的局面。

[1]Sanger H L,Klotz G,Riesner D,et al.Viroids are single-stranded covalently closed circular RNA mole?cules existing as highly base-paired rod-like structures [J].Proc Natl Acad Sci USA,1976,73(11):3852-3856.

[2]Pasman Z,Been M D,Garcia-Blanco M A.Exon cir?cularization in mammalian nuclear extracts[J].RNA, 1996,2(6):603-610.

[3]Jeck W R,Sorrentino J A,Wang K,et al.Circular RNAs are abundant,conserved,and associated with ALU repeats[J].RNA,2013,19(2):141-157.

[4]Conn S J,Pillman K A,Toubia J,et al.The RNA binding protein quaking regulates formation of cir?cRNAs[J].Cell,2015,160(6):1125-1134.

[5]Zhang Y,Zhang X O,Chen T,et al.Circular intronic long noncoding RNAs[J].Mol Cell,2013,51(6):792-806.

[6]Memczak S,Jens M,Elefsinioti A,et al.Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulato?ry potency[J].Nature,2013,495(7441):333-338.

[7]Hansen T B,Jensen T I,Clausen B H,et al.Natural RNA circles function as efficient microRNA sponges [J].Nature,2013,495:(7441):384-388.

[8]Li Z Y,Huang C,Bao C,et al.Exon-intron circular RNAs regulate transcription in the nucleus[J].Nat Struct Mol Biol,2015,22(3):256-264.

[9]Ashwal-Fluss R,Meyer M,Pamudurti N R,et al.Cir?cRNA biogenesis competes with pre-mRNA splicing [J].Mol Cell,2014,56(1):55-66.

[10]Roberts L R,Gores G J.Hepatocellular carcinoma: molecular pathways and new therapeutic targets[J]. Semin Liver Dis,2005,25(2):212-225.

[11]Hoshida Y.Molecular signatures and prognosis of he?patocellular carcinoma[J].Minerva Gastroentem l Dietol, 2011,57(3):311-322.

[12]Xu X B,Zhang X H,Yang M F,et al.Expression and significance of PTPeta in hepatocellular carcino?ma tissues and cell lines[J].Med J Clin PLA,2012, 37:970-973.

[13]Li Y,Zheng Q,Bao C,et al.Circular RNA is en?riched and stable in exosomes:a promising biomarker for cancer diagnosis[J].Cell Res,2015,25(8):981-984.

[14]Pant S,Hilton H,Burczynski M E,et al.The multi?faceted exosome:biogenesis,role in normal and aber?rant cellular function,and frontiers for pharmacologi?cal and biomarker opportunities[J].Biochem Phamacol, 2012,3(11):1484-1494.

[15]Angounda B M,Ngouloubi G H,Dzia A B,et al.Mo?lecular characterization of hepatitis B virus among chronic hepatitis B patients from Pointe Noire,Repub?lic of Congo[J].Infect Agent Cancer,2016,11(1):51-58.

[16]Xu Liangliang,Zhang Ming,Zheng Xiaobo,et al.The circular RNA ciRS-7(Cdr1as)acts as a risk factor of hepatic microvascular invasion in hepatocellular carci?noma[J].J Cancer Res Clin Oncol,2016,12(11):345-354.

[17]Mendardi C,Ohlmann T.MiR-122 continues to sur?prise us[J].Med Sci(Paris),2015,31(6-7):612-615.

[18]Higashi T,Hayashi H,Ishimoto T,et al.miR-9-3p plays a tumour-suppress role by targeting TAZ (WWTR1)in hepatocellular carcinoma cells[J].Br J Cancer,2015,113(2):252-258.

[19]Zhai J,Qu S,Li X,et al.Mir-129 supresses tumor cell growth and invasionby targeting PAK5 in hepato?cellular carcinoma[J].Biochem Biophys Res Commun, 2015,464(1):161-167.

Circular RNAs and Hepatocellular Carcinoma

WU Jiong-He*,SUN Ke
Second Medical University,Shanghai 200433,China

Circular RNAs（circRNAs）,a new RNA species without protein coding capacity,are formed by nonsequential back-splicing of pre-mRNA transcripts.It has high abundance in animal cells and closely connection with miRNAs.According to recent evidences,some circRNAs are found in the development and progression of he?patocellular carcinoma and other biological process.This review focused on the formation and functional mecha?nism of circRNAs and their relationships with hepatocellular carcinoma.

circular RNAs;hepatocellular carcinoma;gene expression regulation

Q25

A

1009-0002（2017）02-0214-03

10.3969/j.issn.1009-0002.2017.02.029

2016-10-08

第二軍醫大學創新能力培養計劃

吳炯熇（1995-），第二軍醫大學臨床專業五年制2013級學員

吳炯熇，（E-mail）wujionghe1995@163.com

*Corresponding anthor,E-mail:wujionghe1995@163.com