環狀RNA與癌癥關系的研究進展

房樹志，房遠

中國人民解放軍第264醫院，山西 太原 030001

RNA家族可分為編碼RNA和非編碼RNA兩大類，而其中非編碼RNA包括長鏈非編碼RNA（lncRNA）、核 糖 體 RNA（rRNA）、轉 運 RNA（tRNA）、核小RNA（snRNA）及微小RNA（miRNA）等。有一類特殊的非編碼RNA，不存在5′和3′端，呈閉合環狀結構，這就是環狀RNA（circular RNA，circRNA）[1]。20世紀 70年代，環狀 RNA 在病毒中首次被發現，隨后在真核細胞中也發現環狀RNA的存在，但由于技術水平限制，環狀RNA被認為是垃圾分子、“暗物質”[2]。隨著科學技術的發展，尤其是二代測序技術的應用，人們發現環狀RNA在真核細胞中廣泛存在，并具有一定的生物學功能。

1 環狀RNA的特點

由于其特殊的環狀結構，環狀RNA不具有5′端帽子結構和3′端polyA尾，不易被核酸外切酶RNaseR降解，與其他非編碼RNA相比可以更穩定地存在[1，3]。大部分環狀RNA由外顯子形成，少數來源于內含子或內含子片段，然而同一個基因序列既可以轉錄成線性RNA，又可以轉錄成環狀RNA。大部分環狀RNA定位于細胞質中，少數定位于細胞核內，具有很強的組織、時序和疾病特異性[1，4]。如ciRS-7在腦組織中高表達，而在其他組織中表達量很低。多數環狀RNA為高度保守序列，僅有少數在進化上不保守[5]。

2 環狀RNA的功能

多數環狀RNA能在轉錄或轉錄后水平發揮調控作用，少數只能在轉錄水平發揮作用[1]。環狀RNA可以充當miRNA分子海綿，與miRNA相互作用。2014年，發表在《Nature》上的一篇文章首次證實了環狀RNA具有特異性結合miRNA的功 能[2]。 環 狀 miRNA ciRS-7（circularRNA sponge for miR-7）上有超過70個miR-7的結合位點；進一步功能研究發現ciRS-7能夠強烈抑制miR-7的活性，進而激活miR-7的下游基因；并且，還發現環狀RNA SRY-9可以作為miR-138的分子海綿[6]。這表明環狀RNA作為miRNA的分子海綿可能是一個普遍現象。此外，環狀RNA還可以通過競爭性調控經典RNA剪接、與snRNA或RNA合成酶Ⅱ相互作用等功能，參與轉錄及轉錄后調控[7-8]。

3 環狀RNA與癌癥

研究顯示，在多種癌癥組織與癌旁正常組織中，環狀RNA的表達存在差異，說明環狀RNA可作為新興腫瘤生物標志物，并可能參與腫瘤發生發展過程中的基因調控。

3.1 環狀RNA可作為新興癌癥生物標志物

Fu等[9]采用高通量測序技術獲得環狀RNA在肝細胞癌中的表達譜，并通過q-PCR技術證實環狀RNA hsa_circ_0004018在肝細胞癌中的表達量明顯低于癌旁正常組織；并且，hsa_circ_0004018的低表達與一些臨床指標存在相關性，如血漿AFP、腫瘤直徑、分化和TNM分期等；更為重要的是，從肝炎組織到肝硬化組織再到肝癌組織，hsa_circ_0004018的表達量呈梯度降低，在肝癌組織中的表達量明顯低于前兩者，說明hsa_circ_0004018存在肝細胞癌階段特異性表達特征。

Li等[10]通過對比101對胃癌組織與癌旁正常組織中環狀RNA水平，發現hsa_circ_002059的表達量在胃癌組織中明顯降低（P＜0.001）。在36對術前術后胃癌患者血漿中，環狀RNA hsa_circ_002059的表達水平也明顯不同，ROC曲線下面積可達到0.73。更重要的是，hsa_circ_002059的表達與胃癌關鍵臨床指標有很強的相關性，如遠處轉移（P=0.036）和TNM分級（P=0.042）。因此，Li等指出環狀RNA has_circ_002059可作為一種新型的穩定的生物標志物，并在胃癌的臨床診斷中得到應用。

Xuan[11]通過基因芯片分析技術，對比了4對食管鱗狀細胞癌組織及癌旁正常組織中環狀RNA的表達，發現在698個被檢測到的環狀RNA中，302個在癌癥組織中呈上調趨勢，396個在癌組織中呈下調趨勢。隨后，作者通過qRT-PCR技術進一步檢測明顯上調的環狀RNA hsa_circ_100855，結果顯示hsa_circ_100855在癌癥組織與癌旁正常組織中的表達存在明顯差異，并且在TNM 3～4期和頸淋巴結轉移或分化差的病人中的表達量更高，說明hsa_circ_100855可以作為預測、診斷食管鱗狀上皮癌生物標志物。

三期胃癌根治性術后常有復發，因此Zhang等[12]希望通過研究環狀RNA這種新型的生物標志物，預測三期胃癌根治術后的復發情況。作者從3071個環狀RNA中挑選46個在胃癌組織和癌旁正常組織中存在差異的環狀RNA，其中8個在復發病人癌灶和癌旁正常組織中存在明顯差異。在隨后的隊列研究中，通過單因素及多因素cox回歸分析，發現4個環狀RNA，即hsa_circ_101308、hsa_circ_104423、hsa_circ_104916、hsa_circ_100269的表達差異最為明顯。作者依據此4個環狀RNA，將胃癌病人分為高危組和低危組。在測試隊列和驗證隊列中，高危組術后復發率明顯高于低危組。因此，作者認為以這4個環狀RNA為基礎建立的分類方法，對于三期胃癌術后復發的早期預測有一定的指導意義。

3.2 環狀RNA在癌癥發生、發展中的作用

環狀RNA可以作為分子海綿結合miRNA，從而在轉錄后水平調節基因的表達，參與癌癥的發生發展。

Li等[13]證實circ-ITCH作為miRNA分子海綿，具有多個miRNA結合位點，包括miR-7結合位點、miR-17結合位點和miR-214結合位點等。并且，這些miRNA常常與癌癥有關，如miR-7表達水平的升高與食管鱗狀上皮癌相關，miR-17可以作為診斷食管鱗狀上皮癌的生物標志物，miR-214在卵巢癌和胃癌中表達升高，miR-216b在鼻咽癌發生中起抑制作用。此外，circ-ITCH可提高ITCH的水平，激發泛素介導的磷酸化Dvl2降解，從而抑制在癌癥中發揮重要作用的Wnt/βcatenin通路。致癌基因c-Myc是Wnt信號通路的下游靶點，作者證實環狀RNA circ-ITCH可以影響c-Myc的表達。

Xie[14]等發現，環狀RNA circ_001569雖然不能影響miR-145的表達，但可影響其轉錄，從而提高miR-145下游靶點（E2F5、BAG4、FMNL2）的表達水平。E2F5、BAG4、FMNL2在結直腸癌癌組織中高表達，并在結直腸癌的發生發展中起重要作用。這些靶點通過抑制細胞周期停滯及細胞凋亡，從而至少部分上促進結直腸癌癌細胞的生長，并可以提高結直腸癌癌細胞的侵襲能力。

Zhong等[15]通過基因芯片技術，發現環狀RNA circTCF25在膀胱癌中的表達與癌旁組織存在明顯差異。并且circTCF25可成為miR-103a-3p、miR-107的分子海綿，而 miR-103a-3p、miR-107與13個增殖、轉移及侵襲相關的靶點功能上調有關。隨后，作者證實circTCF25的過表達能夠下調miR-103a-3p及miR-107，提高CDK6表達，從而促進體內、外癌細胞的增殖和轉移。此研究為探討環狀RNA在膀胱癌中的作用打下了基礎。

Zhang等[16]發現，hsa_circ_100269在胃癌組織中的表達量明顯降低（P＜0.01）。隨后，作者通過使用Target-Scan和miRanda預測到miRNA-630可與hsa_circ_100269結合，并發現miR-630在胃癌組織中高表達（P=0.006），與hsa_circ_100269的表達量明顯負相關（r=-0.688）。Zhang等通過雙螢光素酶報告系統證實miR-630是hsa_circ_100269作用的直接靶點。并且，在hsa_circ_100269表達的細胞中，miR-630表達量降低，胃癌細胞的增殖受到抑制。說明環狀RNA hsa_circ_100269可通過與mi630相互作用，參與胃癌的發生發展。為環狀RNA參與疾病過程機制提供了新思路。

4 結語

目前，環狀RNA的研究仍處于起步階段，而癌癥是一種復雜疾病，其發生發展與多種因素相關。現階段研究表明環狀RNA具有成為癌癥生物標志物的潛能，并參與癌癥調控。更加深入的機制研究可為癌癥的診斷與治療打開新局面。

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