環(huán)狀RNA與乳腺癌相關性的研究進展△

徐桂華，趙柯郁，王瀟，申杰

內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院1科研處對外合作與成果管理辦公室，2科研處臨床醫(yī)學研究中心，3神經(jīng)內(nèi)科，呼和浩特 010017

肺癌、乳腺癌和結腸癌是女性中常見的三大腫瘤；其中，乳腺癌病死人數(shù)達到41 760例，占2019年腫瘤病死人數(shù)的15%，位居第2位，其5年相對生存率為90%[1]。盡管乳腺癌的防治策略加強，早期診斷和治療有所提高，致死率下降，但由于乳腺癌發(fā)病機制復雜，乳腺癌的分子特征和患者臨床表現(xiàn)多樣，致使患者預后存在廣泛不一致，無法達到預期效果。因此，研究乳腺癌進展的分子機制，發(fā)現(xiàn)早期診斷生物標志物和新穎的治療靶點，對乳腺癌進行更有效的治療具有重要意義。

環(huán)狀RNA（circRNA）是不同于線性RNA分子的一類新的閉合環(huán)狀RNA，于1976年在RNA病毒和高等植物的單核細胞中被首次發(fā)現(xiàn)[2]，隨后于1979年在真核細胞中也被發(fā)現(xiàn)[3]。但早期發(fā)現(xiàn)的circRNA一直被認為不具有功能性，隨著RNA測序技術及生物信息學的發(fā)展，circRNA的功能性才開始逐漸被發(fā)現(xiàn)及深入研究[4]。隨著對circRNA研究的深入，發(fā)現(xiàn)其與心腦血管、神經(jīng)退行性病變及腫瘤等多種疾病相關[5]。而且研究表明，circRNA在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，并因其具有高度保守性和組織特異性，具有成為篩查乳腺癌腫瘤標志物的潛力[6]。因此，本文就circRNA的結構與功能、circRNA與乳腺癌相關性及化療抗性進行綜述，旨在探討circRNA在乳腺癌中的重要作用，為提高乳腺癌的早期診斷率，優(yōu)化乳腺癌的有效治療提供理論依據(jù)。

1 circRNA結構與功能

1.1 circRNA 的合成及結構特征

circRNA是由前體信使RNA（pre-messenger RNA，pre-mRNA）反向剪切，3'和5'端剪切域以共價鍵形成的新型長鏈非編碼閉合環(huán)狀RNA，不易被核酸外切酶降解，具有序列保守性和組織特異性[7-10]。目前發(fā)現(xiàn)的circRNA，根據(jù)其在基因組中的來源及其構成序列的不同，主要可以分為以下3類：外顯子來源的circRNA（exonic circRNA，ecircRNA），內(nèi)含子來源的circRNA（circular intronic RNA，ciRNA）以及由外顯子和內(nèi)含子共同組成的circRNA（exonintron circRNA，EIciRNA）[11]。

1.2 circRNA 的功能

研究表明，circRNA的生物學功能類似內(nèi)源競爭RNA（competing endogenous RNA，ceRNA），ceRNA通過微小RNA應答元件（miRNA response element，MRE）完成的，ceRNA具有數(shù)量和種類不等的MRE，可以競爭性地結合miRNA，降低miRNA對其靶基因的抑制作用。circRNA上存在多個miRNA的互補結合位點，可結合miRNA，以減少miRNA對靶基因的負性調(diào)控[12-13]。一類circRNA為小腦退化相關蛋白1反義轉錄物（antisense to thecerebellar degeneration-related protein1 transcript，CDR1-AS），在乳腺癌中可以特異性結合miRNA-7，并調(diào)控其基因表達[14]，circHIPK2、circBIRC6 等都具有與CDR1-AS相似的功能，競爭性結合特定的miRNA調(diào)控其基因表達[15-16]。雖然大多數(shù)circRNA可以調(diào)控miRNA基因表達，但一些circRNA還能順式或反式調(diào)控基因轉錄。Li等[17]研究發(fā)現(xiàn)，EIciRNA主要定位于細胞核，與U1小核糖體蛋白（U1 small nuclear ribonucleic protein，U1 snRNP）相互作用并促進其親本基因的轉錄，揭示了circRNA在調(diào)控細胞核基因表達中的新作用。

由于circRNA因其環(huán)狀結構不具有3'和5'端，且無編碼蛋白基因，所以最初認為其也不具備編碼多肽鏈的功能。但目前研究表明，多數(shù)circRNA來源于編碼基因和全外顯子，也可以翻譯并編碼蛋白質(zhì)[18]。研究表明，circRNA內(nèi)部插入核糖體進入位點，就能與真核生物40S亞基結合，開始翻譯過程[19]。丁型肝炎病毒的circRNA在感染的真核細胞中可以編碼丁型肝炎病毒抗原[20]。circ-ZNF609是一種circRNA，與多聚體有關，并以剪接依賴和帽無關的方式翻譯成蛋白質(zhì)，提供了真核生物中circRNA編碼蛋白質(zhì)的示例[21]。circRNA能夠直接參與蛋白質(zhì)翻譯，這對circRNA為非編碼RNA的定義提出了質(zhì)疑的同時，也賦予了circRNA更多的生物功能。

2 circRNA 與乳腺癌的相關性

隨著高通量測序的發(fā)展，包括乳腺癌在內(nèi)的多種腫瘤組織發(fā)現(xiàn)circRNA，且circRNA的表達存在差異，正常乳腺癌組織比腫瘤組織中含有較多數(shù)量的circRNA[22]。Yin等[23]檢測乳腺正常及腫瘤組織，發(fā)現(xiàn)41種circRNA差異表達，其中19種circRNA高表達和22種circRNA低表達，表明circRNA與乳腺癌具有相關性，具有早期診斷和篩查的潛力。Zheng等[24]從正常組織和乳腺癌組織中核糖體缺失的RNA測序數(shù)據(jù)中檢測出至少27 000個circRNA且差異性表達，進一步研究證明由premRNA產(chǎn)生的circRNA在人類腫瘤細胞中具有調(diào)節(jié)作用。因此，circRNA在乳腺癌中的作用得到更多關注，成為當前乳腺癌研究領域熱點。

2.1 circRNA 與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展

Tang等[25]研究顯示，高通量測序技術篩選了乳腺癌組織中1705個circRNA表達異常，其中hsa_circ_0001982在乳腺癌組織和細胞系中明顯高表達，基因敲除hsa_circ_0001982抑制乳腺癌細胞增殖和侵襲，誘導細胞凋亡。circRNA中的hsa_circ_0008717在乳腺組織中表達顯著升高，并將其命名為circ-ABCB10，將其敲除抑制乳腺癌細胞增殖和凋亡，circ-ABCB10通過對miRNA-1271的免疫調(diào)節(jié)作用，為乳腺癌發(fā)病機制提供了新的認識[26]。circIRAK3是一種新的circRNA，在轉移性乳腺癌細胞中表達增加，circIRAK3能促進乳腺細胞遷移和侵襲，但不影響乳腺細胞增殖、集落形成和細胞周期進程，circIRAK3與miRNA-3607結合，會增強叉頭框蛋白C1（forkhead box C1，F(xiàn)OXC1）表達，進而促進乳腺癌細胞的體內(nèi)轉移[27]。Lu[28]研究顯示circ-FoxO3是一種circRNA，能夠上調(diào)叉頭框蛋白 O3（forkhead box O3，F(xiàn)oxO3）水平的表達，F(xiàn)oxO3在乳腺癌進展中起重要作用。

2.2 circRNA 與乳腺癌的診斷與預后

早期診斷出的腫瘤多數(shù)可以被治愈。乳腺癌由于病理機制復雜且多樣，目前使用的乳腺癌的檢查方法如計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）和組織病理學檢查是有創(chuàng)的、昂貴的，因此急需探究新的微創(chuàng)、價優(yōu)的乳腺癌診斷方法。此外，預后評估在早期干預不良預后因素及延長腫瘤患者的預期壽命方面也發(fā)揮著重要作用。最近研究表明，circRNA參與乳腺癌的多種病理過程，具有多樣性、高表達豐度、穩(wěn)定性、特異性、普遍性和保守性等特點[29-34]，展現(xiàn)了臨床上作為乳腺癌診斷和預后生物標志物的潛力。

研究構建circRNA全基因組圖譜，1155個circRNA在乳腺癌中差異表達，715個高表達，440個低表達；采用實時定量聚合酶鏈反應進行驗證發(fā)現(xiàn)，乳腺癌組織中hsa_circ_u103110、hsa_circ_u104689和hsa_circ_u104821水平特異性升高，而hsa_circ_u006054、hsa_circ_u100219和hsa_circ_u406697水平特異性下降；hsa_circ_006054、hsa_circ_100219和hsa_circ_406697聯(lián)合檢測時，乳腺癌患者的手術特征曲線下面積為0.82（95%CI：0.73～0.90），表明circRNA在乳腺癌中差異表達，并且在致癌過程中起重要作用，因為circRNA在診斷乳腺癌的臨床應用中的巨大潛力[6]。微陣列分析和實時定量聚合酶鏈反應證實了一種稱為circGFRA1的circRNA在三陰性乳腺癌中高表達；Kaplan-Meier生存分析顯示高表達的circGFRA1與較低的生存率相關，circGFRA1基因敲除抑制三陰性乳腺癌細胞增殖和促進其凋亡[35]。低氧對乳腺癌細胞增殖起關鍵作用，對低氧誘導后的乳腺癌細胞進行檢測，在低氧誘導因子1α（hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α）調(diào)控下一種稱為circDENND4C的circRNA高表達，在使HIF-1α表達沉默后circDENND4C表達量降低，抑制乳腺癌細胞的增殖，在直徑較大的乳腺癌中circDENND4C表達水平更高[36]。通過檢測乳腺癌外周血發(fā)現(xiàn)circRNA表達異常，在更大隊列研究中發(fā)現(xiàn)，hsa_circ_0001785具有更好的診斷價值且具有較高的診斷準確性；此外，血漿中hsa_circ_0001785表達水平與組織學分級、TNM分期和遠處轉移密切相關[23]。Xu等[37]通過從乳腺癌組織的circRNA微陣列中發(fā)現(xiàn)circ_0005230高表達與乳腺癌患者預后不良有關，circ_0005230具有促進乳腺癌細胞生長、遷移和侵襲能力，表明circ_0005230可作為乳腺癌患者預后標志物。Wang等[38]研究表明，circRNA中一種新的hsa_circ_0001846在三陰性乳腺中表達顯著升高，hsa_circ_0001846的高表達與腫瘤大小、TNM晚期、淋巴結轉移和不良預后密切相關。因此，circRNA是乳腺癌診斷與預后的重要生物標志物，是潛在的治療靶點，為乳腺癌的診斷和治療提供了新的視角。

2.3 circRNA 與乳腺癌的化療抗性

化療是乳腺癌患者臨床治療的有效策略，化療藥物如多柔比星、紫杉醇、5-氟尿嘧啶和環(huán)磷酰胺等[39]。但由于患者對化療藥物產(chǎn)生抗性，導致治療效率降低甚至失敗。因此，明確引起乳腺癌患者化療抗性的分子機制至關重要。研究發(fā)現(xiàn)，從多柔比星耐藥MCF-7乳腺癌細胞（MCF-7/AMD）中獲得3093個circRNA微陣列序列表達譜，鑒定出18個circRNA在MCF-7/AMD中差異表達，并用實時定量逆轉錄聚合酶鏈反應進行驗證；生物信息學分析顯示，MCF-7/AMD中特異表達hsa_circ_0006528且通過circ-miRNA-7-5p-Raf1通路來調(diào)節(jié)乳腺癌的化療抗性[40]。這同時也為乳腺癌的治療提供了一個新的有希望的方案。

3 小結

目前，多種方法可以檢測circRNA的表達并研究其功能，其中高通量RNA測序和微陣列技術的運用篩選出了乳腺癌中差異表達的circRNA，明確其在乳腺癌中的發(fā)生發(fā)展、診斷預后和化療抗性的病理機制。因此，針對乳腺癌的circRNA靶向治療策略有望為治療乳腺癌提供一個新視角，為進一步實現(xiàn)乳腺癌早期診斷、高效治療、改善預后提供新的依據(jù)和方案。