環(huán)狀RNA：肺癌的潛在生物標(biāo)志物

蕭志昊，肖瑤，盧曉丹，李文丹

0 引言

環(huán)狀RNA（circular RNA, circ RNA）起初于植物類病毒中發(fā)現(xiàn)的單鏈環(huán)狀RNA[1-2]。隨后發(fā)現(xiàn)人體細(xì)胞也存在大量circRNA。環(huán)狀RNA的含量在一些組織中比線性RNA多，可達10倍以上；circRNA是沒有5'末端和3'末端的閉合環(huán)狀，通過3′, 5′-磷酸二酯鍵首尾相連接，這樣的特殊結(jié)構(gòu)使得環(huán)狀RNA比線性RNA更具有穩(wěn)定性[3]；環(huán)狀內(nèi)含子RNA中含有少量miRNA應(yīng)答元件，含有大量miRNA結(jié)合位點，可通過與miRNA結(jié)合，調(diào)控mRNA的表達和蛋白質(zhì)的翻譯[4]。

環(huán)狀RNA有幾個顯著的特征使它們具有成為人類疾病生物標(biāo)志物的潛能：（1）穩(wěn)定性：環(huán)狀RNA分子缺乏的游離5'和3'末端共價閉環(huán)結(jié)構(gòu)，具有抗核酸外切酶的RNaseR的能力[5-6]。血漿中環(huán)狀RNA的平均半衰期超過48 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于mRNA 10 h的平均值[7]，這使環(huán)狀RNA相比線性RNA更穩(wěn)定，更適合作為生物標(biāo)志物。（2）普遍性：有研究認(rèn)為環(huán)狀RNA是分布在人類細(xì)胞中最普遍的分子[8-9]。（3）特異性：環(huán)狀RNA以組織特異性和發(fā)育階段特異性方式表達，這使其具有成為特定疾病的潛在生物標(biāo)志物的能力[10]。許多研究也表明，環(huán)狀RNA在癌組織和非癌組織之間有明顯的差異表達[11]。（4）保守性：研究發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA在不同物種中具有進化保守性，這意味著在其他動物模型中鑒定的一些環(huán)狀RNA生物標(biāo)志物具有轉(zhuǎn)化為人類臨床應(yīng)用的潛力[1,12]。

環(huán)狀RNA與線性RNA不同，不是通過RNA剪接的典型模式產(chǎn)生的[13]。環(huán)狀RNA可以分為三類：外顯子環(huán)狀RNA（ecircRNA）、內(nèi)含子環(huán)狀RNA（ciRNA）、外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA（EIciRNAs）[14]。Jeck等提出了兩種不同的外顯子環(huán)化模型，稱為“套索驅(qū)動的環(huán)化”和“內(nèi)含子驅(qū)動的環(huán)化”[3]。前一模型與“外顯子跳躍”相關(guān)，其導(dǎo)致從剪接供體的3'末端到剪接受體的5'末端的共價剪接，產(chǎn)生含有外顯子的套索結(jié)構(gòu)。然后通過剪接體連接套索，并在移除內(nèi)含子后形成ecircRNA。后者則認(rèn)為側(cè)翼內(nèi)含子通過反向互補序列配對形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，然后剪切去除內(nèi)含子并連接外顯子，最終形成ecircRNA或EIciRNA[7,15]。在隨后的研究中，在人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種來自內(nèi)含子的新型環(huán)狀RNA即ciRNA，并提出了由于脫支失敗導(dǎo)致ciRNA形成的新模型[4]。

1 環(huán)狀RNA與腫瘤

在腫瘤的發(fā)生過程中，不同的miRNA分別有類似抑癌基因和原癌基因的作用[16]。Yang等[17]發(fā)現(xiàn)循環(huán)RNA circ-ITCH通過海綿狀miR-17/miR-224抑制膀胱癌進展并調(diào)節(jié)p21、PTEN的表達；Zhang等[18]發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0007534的沉默抑制了結(jié)腸直腸癌細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；Xu等[19]發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA hsa_circ_0001649可調(diào)節(jié)膽管癌的增殖、遷移和侵襲；Zhu等[20]證實通過調(diào)節(jié)miR-1324/FZD5/Wnt/β-catenin軸，circRNA circ_0067934可促進肝癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。

環(huán)狀RNA可通過內(nèi)源性競爭與miRNA上的靶位點結(jié)合，從而增強或抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、分化和侵襲。Huang等[21]發(fā)現(xiàn)circRNA-100338與miR-141-3p結(jié)合，可調(diào)節(jié)乙型肝炎相關(guān)肝細(xì)胞癌；Han等[22]發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA circMTO1作為microRNA-9的海綿起到抑制肝細(xì)胞癌進展的作用。

環(huán)狀RNA因其數(shù)量多、穩(wěn)定性好、組織特異性且易提取等特點，成為當(dāng)前腫瘤界的研究熱點。雖然還沒有實際應(yīng)用到疾病診斷中，但隨著研究對象的深入及擴展，可以為腫瘤的治療和預(yù)后提供更多的可能性。

2 環(huán)狀RNA作為肺癌的生物分子標(biāo)志物

最近的研究表明，環(huán)狀RNA可能在肺癌的發(fā)生發(fā)展和預(yù)后中起重要作用，可以作為肺癌的生物標(biāo)志物[23-42]。在這些研究中，hsa_circ_0046264[23]、circRNA-FOXO3[24]、circ_0001649[25]、circRNF13[26]、cir-ITCH[27]被證實在肺癌組織中表達下調(diào)，而 hsa_circ_0079530[28]、circRNA_100876[29]、hsa_circ_0007385[30]、hsa_circ_0014130[31]、hsa_circ_0012673[32]、circPRKCI[33]、circ_001569[34]、hsa_circ_0007534[35]、circMAN2B2[36]、hsa_circ_0000064[37]、circUBAP2[38]、hsa_circ RNA_103809[39]、circ-BANP[40]、hsa_circ_0013958[41]、circRNA_102231[42]則被證實在肺癌組織中表達上調(diào)，這些分子同時也被證實在腫瘤的診斷和預(yù)后或進程中具有生物標(biāo)志物的作用。

2.1 環(huán)狀RNA作為診斷的生物標(biāo)志物

Li等[28]分析了92例NSCLC患者樣本，發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0079530在肺癌組織中表達顯著上調(diào)（P＜0.01），其高表達在腫瘤大?。≒=0.001）和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（P=0.038）中差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，并且hsa_circ_0079530在NSCLC中的診斷ROC曲線下面積為0.756（95%CI: 0.649～0.864； P＜0.01），說明hsa_circ_0079530對肺癌的診斷具有一定的價值。hsa_circ_0013958[41]在49例患者的肺腺癌組織、細(xì)胞和血漿中的表達均顯著上調(diào)，促進癌細(xì)胞增殖和侵襲，被認(rèn)為是早期檢測和篩查肺癌的潛在非侵入性生物標(biāo)志物。circRNA_102231[42]和hsa_circ_0014130[31]也被證實在肺癌組織表達上調(diào)，且都具有對肺癌的潛在診斷價值。Zong等[42]對57例肺腺癌患者樣本進行分析，診斷的ROC曲線下面積（AUC）為0.897，敏感度和特異性分別為81.2%和88.7%。Zhang等[31]對46例非小細(xì)胞肺癌患者進行分析，發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0014130診斷的ROC曲線下面積為0.878，最佳截斷值為0.573，敏感度和特異性分別為87.0%和84.8%。

2.2 環(huán)狀RNA與TNM分期

研究顯示，差異表達的環(huán)狀RNA與TNM分期系統(tǒng)有著密切聯(lián)系，有望成為肺癌TNM分期的生物標(biāo)志物[25-26,28-29,31,33-35,37,40-41]，見表1。

現(xiàn)階段的研究中，差異表達的環(huán)狀RNA與肺癌TNM分期中的N分期以及Ⅰ～Ⅱ期相關(guān)性較強，環(huán)狀RNA的差異表達可能與肺癌的淋巴結(jié)受累情況有關(guān)。因此，環(huán)狀RNA很有可能參與了肺癌的進展、轉(zhuǎn)移，環(huán)狀RNA也有望成為肺癌TNM分期的生物標(biāo)志物。

表1 環(huán)狀RNA在肺癌TNM分期中的相關(guān)情況Table1 Circular RNA in TNM staging of lung cancer

2.3 環(huán)狀RNA作為預(yù)后的生物標(biāo)志物

Liu等[39]發(fā)現(xiàn)hsa_circRNA_103809在肺癌組織中顯著上調(diào)，進行Kaplan-Meier曲線分析，發(fā)現(xiàn)患者中hsa_circRNA_103809的較高表達與較低的存活率相關(guān)，說明hsa_circRNA_103809可作為肺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物。同時，另一項研究也發(fā)現(xiàn)[29]，circRNA_100876在肺癌組織中的表達顯著上調(diào)，并且具有高circRNA_100876表達的NSCLC患者的總存活時間顯著短于具有低circRNA_100876表達的患者。circ-BANP[40]、circ_001569[34]、hsa_circ_0007534[35]也被證實可以作為NSCLC患者預(yù)后檢測的潛在生物標(biāo)志物。

該建筑主要融入了節(jié)能的理念，對高層建筑的屋頂進行綠化設(shè)計，并且安裝了節(jié)能玻璃，取得了較好的節(jié)能效果。在外墻設(shè)計方面，建筑師主要使用了聚氨酯泡沫噴涂材料作為保溫材料，并結(jié)合水泥板對外墻進行鋪設(shè)[3]。建筑墻面采用了LBG金屬飾面，起到隔熱的功效，也增強了保溫系統(tǒng)的堅固性。屋頂方面，設(shè)計師采用了XPS倒置式屋面，將保溫層XPS擠塑聚苯乙烯泡沫塑料設(shè)置在防水層的上面，鞏固了防水層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.4 環(huán)狀RNA與增殖、凋亡、侵襲和遷移

環(huán)狀RNA與肺癌的侵襲和遷移的相關(guān)性較強，可能參與了肺癌侵襲和遷移相關(guān)的信號通路，影響了肺癌的侵襲和遷移[23-28,30,33-41]，因此，環(huán)狀RNA也有望成為肺癌治療的靶點，成為肺癌治療的生物標(biāo)志物，見表2。

3 問題和展望

環(huán)狀RNA大量的研究目前仍停留在基礎(chǔ)研究中，尚缺乏轉(zhuǎn)化性研究的報道?，F(xiàn)階段尚未將肺癌患者中差異表達的環(huán)狀RNA或其他肺癌生物標(biāo)志物進行聯(lián)合研究。肺癌研究領(lǐng)域環(huán)狀RNA研究利用的標(biāo)本種類過于單一，大部分研究者采用的仍是肺癌患者的癌組織以及癌旁組織，目前尚缺乏大范圍大樣本的肺癌環(huán)狀RNA研究。環(huán)狀RNA也尚無統(tǒng)一的命名系統(tǒng)，極易出現(xiàn)不同領(lǐng)域?qū)W者在研究同一個環(huán)狀RNA時采用不同的稱呼，從而造成混亂。

表2 環(huán)狀RNA與肺癌細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲和遷移的關(guān)系Table2 Association between circular RNA and proliferation, apoptosis, invasion, migration of lung cancer cells

在臨床應(yīng)用方面，環(huán)狀RNA也有更多研究價值，其閉合環(huán)結(jié)構(gòu)在體液中更穩(wěn)定，在血漿[43]、唾液[44-45]以及外泌體中都穩(wěn)定存在[46-47]，在多種疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，并且在腫瘤診斷、治療和預(yù)后等方面有巨大潛能[48]，因此具有成為診斷生物標(biāo)志物的可能。環(huán)狀RNA也有一些診斷方面的缺點：一些環(huán)狀RNA需要患者的組織進行診斷，這會給患者帶來創(chuàng)傷。其次，檢測組織或外泌體中的環(huán)狀RNA比現(xiàn)有檢查更昂貴，限制了環(huán)狀RNA作為生物標(biāo)志物的廣泛使用。雖然環(huán)狀RNA的產(chǎn)生及其確定的功能尚不完全清楚，但隨著環(huán)狀RNA對腫瘤的影響機制的進一步研究，更多在肺癌中差異表達的環(huán)狀RNA將被發(fā)現(xiàn)，未來將在疾病預(yù)防、診斷和治療中發(fā)揮越來越重要的作用。