環(huán)狀RNA與肝細(xì)胞癌的研究現(xiàn)狀

吳炯熇,孫柯

第二軍醫(yī)大學(xué)，上海 200433

環(huán)狀RNA與肝細(xì)胞癌的研究現(xiàn)狀

吳炯熇,孫柯

第二軍醫(yī)大學(xué)，上海 200433

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

環(huán)狀RNA；肝細(xì)胞癌；基因表達(dá)調(diào)控

環(huán)狀RNA最早發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)70年代[1],在最初的20年里，只有少量的環(huán)狀RNA被發(fā)現(xiàn)[2]。由于在體內(nèi)被檢測到的含量過少，其一直被認(rèn)為是偶然由前體RNA錯誤拼接形成的，因此并沒引起大多數(shù)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(jù)基因序列來檢測的局限性，在哺乳動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量環(huán)狀RNA的存在，暗示著環(huán)狀RNA與哺乳動物生命活動之間的密切聯(lián)系[3]。上皮-間葉轉(zhuǎn)變（epithelial mesenchy?mal transitios，EMT）是胚胎發(fā)育過程中重要的生物學(xué)行為，在腫瘤的形成與演進(jìn)中也發(fā)揮重要作用。Conn等在EMT過程中篩選出一個與環(huán)狀RNA產(chǎn)生相關(guān)的RNA結(jié)合蛋白[4]，表明環(huán)狀RNA可能在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中也起到了重要的調(diào)節(jié)作用。

環(huán)狀RNA的形成過程也存在一定爭議。曾有人認(rèn)為環(huán)狀RNA是由特殊前體RNA的外顯子環(huán)化形成，環(huán)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(jié)合（lariat-driven circularization），也可以先由內(nèi)含子堿基配對成環(huán)后，再去除內(nèi)含子而成（intron pairing-driven circularization）[3]。后來Wangle等通過研究認(rèn)為，環(huán)化RNA也可以由自身內(nèi)含子直接環(huán)化形成，并提出了內(nèi)含子環(huán)化模型[5]。但無論是外顯子環(huán)化，還是內(nèi)含子環(huán)化，最后都會切除環(huán)化后殘余的內(nèi)含子進(jìn)而形成環(huán)狀RNA，不同之處只是在于環(huán)化的方式和位置。根據(jù)這些不同點(diǎn)，環(huán)狀RNA也被分為內(nèi)含子環(huán)化的RNA和外顯子環(huán)化的RNA。

環(huán)狀RNA常常因?yàn)榕c對應(yīng)線性RNA的轉(zhuǎn)錄序列高度相似，而被當(dāng)作內(nèi)源性競爭RNA（一種通過競爭結(jié)合相應(yīng)的miRNA而發(fā)揮作用的RNA），近來發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA中的CIRS-7具有70多個miRNA-7結(jié)合靶點(diǎn)，可以像一個miRNA海綿一樣吸附miRNA-7[6-7]；最近的研究又發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA還具有激動母本基因表達(dá)的作用[8]，這些環(huán)狀RNA通常包含未剪接的內(nèi)含子，干擾這些環(huán)狀RNA表達(dá)后，母本基因的表達(dá)下調(diào)，提示環(huán)狀RNA具有激動母本基因表達(dá)的作用；另外，還有證據(jù)表明環(huán)狀RNA的形成可以抑制前體mRNA的剪接，進(jìn)而影響mRNA的產(chǎn)生[9]。這些作用無不暗示著，環(huán)狀RNA與細(xì)胞的生長發(fā)育有著密切的聯(lián)系。

1 環(huán)狀RNA與肝細(xì)胞癌的關(guān)系

肝細(xì)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(xì)胞癌的標(biāo)志物是甲胎蛋白（AFP），但不少肝細(xì)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(xì)胞癌的治療方法主要是外科切除、肝移植、經(jīng)皮穿刺消融和藥物治療，但僅有30%的病人能應(yīng)用這些治療方法，即使可以治療，5年復(fù)發(fā)率也高達(dá)70%[12]。因此，肝細(xì)胞癌的診斷標(biāo)志物和新型靶向治療方法成為研究熱點(diǎn)。近年來，關(guān)于非編碼RNA與肝細(xì)胞癌的研究有很多，絕大多數(shù)集中于miRNA和lncRNA上。隨著環(huán)狀RNA研究的興起，環(huán)狀RNA與肝細(xì)胞癌的研究逐漸成為研究的新熱點(diǎn)。

首先是肝細(xì)胞癌診斷的研究。黃勝林等[13]近來在實(shí)驗(yàn)中首次發(fā)現(xiàn)大量肝細(xì)胞癌來源的exocircRNA（內(nèi)吞形成的小膜性囊泡中的環(huán)狀RNA）。有研究證明，內(nèi)吞膜性囊泡中含有大量的蛋白質(zhì)和RNA片段，這些物質(zhì)進(jìn)入受體細(xì)胞后可以調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的生命活動，很有可能成為疾病檢測的生物標(biāo)志物[14]。黃勝林[13]等從來源于MHCC-LM3肝細(xì)胞癌細(xì)胞的小膜性囊泡中提取總RNA，進(jìn)行RNA檢測后，篩選出超過1000種exo-circRNA，揭示了環(huán)狀RNA在肝細(xì)胞癌檢測與診斷方面的應(yīng)用前景。

其次，是肝癌發(fā)生發(fā)展的研究。目前miRNA與肝細(xì)胞癌的關(guān)系已較為明確，所以，關(guān)于環(huán)狀RNA與肝細(xì)胞癌的相關(guān)研究常以miRNA作為兩者間的橋梁。例如，乙肝病毒（HBV）是原發(fā)性肝細(xì)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(fā)生發(fā)展[15]。而CIRs-7是作用于miR-7的環(huán)狀RNA，在體內(nèi)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(jīng)活動中，CIRs-7可以通過吸附miR-7來抑制其表達(dá)，也可以通過RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物（CIRs-7與miR-7之間相互作用形成的，具有抑制RNA表達(dá)作用的復(fù)合物）來影響miR-7的表達(dá)[16]，在肝中也發(fā)現(xiàn)了CIRs-7的存在。與肝癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的miRNA很多，如miR-122[17]、miR-9-3p[18]和miR-139-5p[19]等在肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展調(diào)節(jié)中具有明顯作用。隨著檢測技術(shù)的提高，相信與這些miRNA相對應(yīng)的環(huán)狀RNA也會逐漸被發(fā)現(xiàn)，關(guān)于環(huán)狀RNA與肝細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展的聯(lián)系也會越來越多地被揭示。

2 問題與展望

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

其一，作為檢測標(biāo)志物，環(huán)狀RNA在病變部位與正常部位的含量應(yīng)有明顯區(qū)別，但目前沒有證據(jù)表明，前述發(fā)現(xiàn)的exo-circRNA在癌細(xì)胞分泌的囊性小泡中的含量與其在正常細(xì)胞分泌的囊性小泡中的含量有著明顯區(qū)別。

其二，由于環(huán)狀RNA的系統(tǒng)研究及其與肝細(xì)胞癌的關(guān)系研究剛剛起步，如果能將研究較為成熟的miRNA與環(huán)狀RNA的關(guān)系探究得更加具體，或許能找到環(huán)狀RNA與肝細(xì)胞癌的直接聯(lián)系，就可為肝細(xì)胞癌領(lǐng)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(yī)大學(xué)創(chuàng)新能力培養(yǎng)計劃

吳炯熇（1995-），第二軍醫(yī)大學(xué)臨床專業(yè)五年制2013級學(xué)員

吳炯熇，（E-mail）wujionghe1995@163.com

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