環(huán)狀RNA（circRNA）在肝細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展（綜述）

方安寧 周衛(wèi)鳳 嚴(yán)家來

環(huán)狀RNA分子（circRNA）是一類特殊的長鏈非編碼RNA (lncRNA)，其獨(dú)特的環(huán)狀結(jié)構(gòu)使其能夠逃逸RNase酶的降解，具有很強(qiáng)的胞內(nèi)穩(wěn)定性。最初研究認(rèn)為是由 RNA 錯(cuò)誤剪接形成，但目前研究認(rèn)為circRNA具有充當(dāng)微小RNA（miRNA）的分子“海綿”，調(diào)控親本基因表達(dá)以及剪接和轉(zhuǎn)錄等功能。且在疾病的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用，可能作為新的生物標(biāo)記物。circRNA在人體組織表達(dá)具有組織特異性，研究發(fā)現(xiàn)有多種circRNA與肝癌相關(guān)（如hsa_circ_0001649、circZKSCAN1等）并在肝細(xì)胞癌（HCC）上發(fā)揮重要作用，且目前關(guān)于circRNA的研究才剛開始，本研究旨在尋找HCC中差異表達(dá)的circRNA，探究部分差異表達(dá)的circRNA在HCC中的作用及其功能機(jī)制，為肝癌的早診斷和早治療提供新的方向和理論依據(jù)。

1 肝癌診斷治療中存在問題

肝細(xì)胞癌（HCC）是我國最常見的惡性腫瘤之一，其病死率位居惡性腫瘤第三[1]，嚴(yán)重威脅我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口健康。肝細(xì)胞癌的發(fā)生與乙型肝炎密切相關(guān)，而乙型肝炎發(fā)病率在我國較高。目前，外科手術(shù)、放化療、肝移植是治療肝癌的主要手段，但由于該病發(fā)病隱匿，雖然甲胎蛋白（AFP）用于診斷HCC已被廣泛認(rèn)可，據(jù)文獻(xiàn)[2～3]報(bào)道，AFP在診斷和監(jiān)測 HCC 的局限性，即按照目前HCC的診斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)AFP和影像學(xué)檢查結(jié)果異常時(shí)，已發(fā)展到晚期，大多數(shù)患者已經(jīng)失去了寶貴的早期干預(yù)和治療的機(jī)會(huì)。所以 HCC總體預(yù)后較差，因此，如何發(fā)現(xiàn)早期分子標(biāo)志物，開發(fā)特異性的靶向藥已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

臨床上已經(jīng)應(yīng)用的HCC輔助診斷的標(biāo)志物除了AFP還有AFP的異構(gòu)體比例（AFP-L3%）、人磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（GPC3）及去γ-羥基凝血素（DCP）。其他已報(bào)道的標(biāo)志物還有高爾基磷酸化蛋白（GOLPH2/GP73）、肝癌癌蛋白（p28GANK）、α-L-巖藻糖苷酶（AFU）、鱗狀上皮細(xì)胞癌抗原（SCCA）和肝細(xì)胞生長因子（HGF）等，即使上述潛在標(biāo)志物的聯(lián)合應(yīng)用，對于HCC診斷的敏感性也不能達(dá)到作為理想標(biāo)志物的標(biāo)準(zhǔn)，從而失去最佳手術(shù)機(jī)會(huì)。因此，尋找肝癌早期新的診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)很有必要。

2 環(huán)狀RNA可能應(yīng)用于肝癌診斷的研究進(jìn)展

基于人們普遍認(rèn)為抑癌基因的異常失活或癌基因的激活是導(dǎo)致肝癌發(fā)生的主要原因，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)circRNA參與細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)，且腫瘤細(xì)胞與癌旁組織來源細(xì)胞間circRNA表達(dá)譜具有明顯差異并與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，circRNA或?qū)⒊蔀樾乱淮纳飿?biāo)志物或治療靶點(diǎn)，應(yīng)用于人類疾病診斷、治療、組織發(fā)育鑒定等多個(gè)方面的研究。

circRNA是一種新興的內(nèi)源性非編碼 RNA(ncRNA)，具有高度保守序列，是基因表達(dá)的調(diào)控因子，有潛力在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后發(fā)揮重要作用。在最近幾年逐漸受到廣泛關(guān)注，是目前RNA研究的熱點(diǎn)。通過外顯子的環(huán)化或內(nèi)含子的環(huán)化可以將3'和5'末端連接起來形成完整的環(huán)狀結(jié)構(gòu)（圖1），剪接體（splicesome）切除兩組環(huán)狀模型中剩余的內(nèi)含子，形成circRNA后經(jīng)核孔復(fù)合體運(yùn)輸至胞質(zhì)，且外顯子circRNA與內(nèi)含子circRNA分別具有脫支酶與RNA外切酶抗性[4]。比線性RNA（linear RNA，含5'和3'末端）具有更穩(wěn)定，更強(qiáng)的保守性[5]，可以在生物體中以多種類型大量存在[6]。大多數(shù)由外顯子形成，定位于細(xì)胞質(zhì)，具有組織/發(fā)育階段特異性表達(dá)[7]。人血液樣本中circRNA可檢測，且比相對應(yīng)的線性mRNA高表達(dá)[8]，因此具有腫瘤標(biāo)志物的可能性。近年來越來越多的研究者發(fā)現(xiàn)，circRNA在基因表達(dá)調(diào)控中的mRNA前體線性剪接競爭，還可以調(diào)節(jié)親代基因表達(dá)，這豐富了人們對內(nèi)源性非編碼RNA的認(rèn)識(shí)，提示circRNA在臨床診斷和治療方面具有廣闊的前景。

圖1 circRNA形成的可能機(jī)制

2.1 circRNA的作用機(jī)制 circRNA可作為微小 RNA（miRNA）分子“海綿”（sponge）發(fā)揮作用。Hansen TB等[9]于2011年首次發(fā)現(xiàn)小腦退化相關(guān)蛋白1反義轉(zhuǎn)錄物（CDR1as）是一種與多種癌癥和神經(jīng)性疾病的發(fā)生相關(guān)的環(huán)狀RNA分子。2013年，Memczak S等[10]發(fā) 現(xiàn)Cdr1as具 有 充當(dāng)microRNA“海綿”的潛能，它具有超過60個(gè)miR-7（一種microRNA）的結(jié)合位點(diǎn)。2017年，中國科學(xué)院葛峰研究組成功構(gòu)建了CDR1as在肝癌細(xì)胞中的蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。其含有74個(gè) miR-7的miRNA 應(yīng)答原件（MRE），可通過吸附作用充當(dāng)miRNA的抑制劑，其負(fù)調(diào)控作用明顯強(qiáng)于線性RNA分子“海綿”。Y染色體性別決定基因（SRY）相關(guān)的睪丸特異性 circRNA 是另一種具有代表性 的miRNA分 子“ 海 綿 ”，包 含16個(gè)miR138的MRE，可反向調(diào)控其表達(dá)水平[9]。此外三種類型的circRNA調(diào)控基因表達(dá)：①circRNA (僅有內(nèi)含子)與pol Ⅱ結(jié)合促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。②EIciRNA（含有內(nèi)含子和外顯子）與小核糖體U1snRNP結(jié)合形成復(fù)合體進(jìn)一步與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合促進(jìn)親本基因轉(zhuǎn)錄[11]。③ circRNA（僅含外顯子序列）含有miRNA結(jié)合位點(diǎn)元件（MRE）可吸附miRNA間接調(diào)控mRNA表達(dá)（圖2）。

圖2 circRNA可能的作用機(jī)制

2.2 circRNA與腫瘤 基于circRNA的miRNA分子“海綿”作用的表達(dá)與多種疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，在病理樣本中可以觀察到顯著的表達(dá)差異。Horsham JL等[12]研究表明miR-7 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病、糖尿病以及多種腫瘤中發(fā)揮重要作用。除miR-7外，circRNA還被發(fā)現(xiàn)在疾病中與其他miRNA相互作用[13]，且在疾病中存在明顯的表達(dá)差異。特別是circRNA在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用，有大量實(shí)驗(yàn)表明circRNA與食管鱗狀細(xì)胞癌、基底細(xì)胞癌、結(jié)腸癌、卵巢癌及乳腺癌中表達(dá)異常，可以作為一種腫瘤標(biāo)志物。

Qin M等[14]研究表明，circRNA“hsa_circ_0001649”在肝細(xì)胞癌中的表達(dá)明顯下調(diào)，Shang X等[15]通過比較肝癌組織和癌旁組織中差異表達(dá)的circRNA得出hsa_circ_0005075可能成為肝細(xì)胞癌的一種潛在的生物標(biāo)記物，在腫瘤的發(fā)生與遷移中發(fā)揮作用。circRNA-100338/miR-143-3p通路在乙型肝炎病毒（HBV）相關(guān)的肝癌組織中高表達(dá)且與患者生存率和轉(zhuǎn)移相關(guān)[16]。低表達(dá)的Has_circ_0004018與血清AFP及患者肝癌分期有關(guān)[17]。ZKSCAN1 mRNA與circZKSCAN1在肝癌患者中低表達(dá)，敲低后能促進(jìn)細(xì)胞擴(kuò)增、轉(zhuǎn)移和侵入，相反過表達(dá)能抑制[18]。線性的miRNA海綿比circRNA有較多的結(jié)合位點(diǎn)和高的表達(dá)水平，可能在隔絕 miRNA方面更有效[19]。

目前相對于miRNA及LncRNAs，circRNA是新的研究熱點(diǎn)，其在肝癌組織中差異表達(dá)的報(bào)道非常少，其與miRNA-mRNA間作用機(jī)制以及在臨床診斷中應(yīng)用還須做大量探索研究工作。