circRNAs 在肝細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展中的作用

董葉萍，費(fèi)思力，洪立輝，杜來(lái)玲，王穎

（浙江樹(shù)人大學(xué)醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)，浙江 杭州 310015）

1 環(huán)狀RNA 概述

circRNAs 是一種非編碼RNA，在哺乳動(dòng)物的細(xì)胞質(zhì)中含量豐富。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在3 種形式的circRNAs，分別為外顯子環(huán)狀RNA、內(nèi)含子環(huán)狀RNA 和外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA。其中外顯子環(huán)狀RNA 是最普遍的一種存在形式，大約占據(jù)全部環(huán)狀RNA 的80%，其主要是剪接體聚合后內(nèi)含子切除然后環(huán)化形成。與傳統(tǒng)的線性RNA 相比，circRNAs的形成通過(guò)反向剪接將下游5’位剪接供體與上游3’剪接受體連接，以共價(jià)閉合環(huán)的形式構(gòu)建，因此能夠抵抗RNA 外切酶介導(dǎo)的降解，保持較高的穩(wěn)定性。同時(shí)，circRNAs 的表達(dá)具有普遍性、保守性、組織特異性、細(xì)胞特異性、發(fā)育階段特異性等特征。

circRNAs 一度被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的偶然錯(cuò)配，不具備生物學(xué)功能。直到2012 年Salzma 等[1]首次采用高通量RNA 測(cè) 序（RNA-sequencing， RNA-seq） 對(duì)circRNAs進(jìn)行深入研究， 發(fā)現(xiàn)circRNAs 具有多種生物學(xué)功能，廣泛存在于人類組織中，與人類生命活動(dòng)存在密切聯(lián)系。

近年來(lái)測(cè)序和生物信息技術(shù)的進(jìn)步也推動(dòng)了對(duì)circRNAs 的深入研究。多項(xiàng)研究表明，circRNAs 可以作為miRNA 海綿發(fā)揮間接調(diào)控miRNA 靶基因表達(dá)的功能[2]，從而影響靶mRNA 的穩(wěn)定性或降解過(guò)程。我們將此稱為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA（ceRNA）假說(shuō)。例如研究發(fā)現(xiàn)，ciRS-7 與miR-7 有超過(guò)70 個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，ciRS-7 為miR-7 的一種抑制劑，結(jié)合后使miR-7 的直接靶基因（CCNE1 和PIK3CD）的表達(dá)水平增高。此外，Cdr1as 的下調(diào)通過(guò)靶向miR-7 抑制肝癌細(xì)胞的增殖和侵襲。這些數(shù)據(jù)表明，Cdr1as 在HCC 中通過(guò)靶向miR-7 而部分扮演癌基因的角色[3]。

2 肝細(xì)胞癌與circRNAs

肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是世界第四大惡性腫瘤，是全球第三大癌癥相關(guān)死亡原因，也是我國(guó)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。盡管近些年在HCC 的診斷和治療方面取得了進(jìn)展，但由于HCC 的高轉(zhuǎn)移率及高復(fù)發(fā)率，它仍然是一種高度致命的疾病。目前臨床上最常用來(lái)檢測(cè)肝細(xì)胞癌的標(biāo)志物是甲胎蛋白 （α-fetoprotein， AFP） ， 但臨床發(fā)現(xiàn)不少肝細(xì)胞癌患者的AFP 幅度變化并不大， 診斷效率不理想。肝癌患者常用的治療方法為外科手術(shù)治療，但由于供體肝臟供應(yīng)有限， 導(dǎo)致大部分患者在等待供體的過(guò)程中因腫瘤進(jìn)展而失去手術(shù)機(jī)會(huì)。而在長(zhǎng)時(shí)間等待期間，腫瘤負(fù)荷增加極有可能對(duì)肝移植后生存率產(chǎn)生不利影響。

表1 在HCC 中差異表達(dá)的circRNAs 及其相關(guān)機(jī)制

因此，找到一個(gè)靈敏度更高的HCC 診斷標(biāo)志物和可行的靶向治療方法十分有必要。近期大量研究顯示circRNAs在肝細(xì)胞癌中存在明顯的表達(dá)豐度改變，見(jiàn)表1，其中某些circRNAs 可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮抗癌作用，這表明circRNAs 極有可能是癌癥中的新型治療靶點(diǎn)，這為HCC 的治療提供了一個(gè)方向。下表列舉了部分在HCC 中表達(dá)顯著改變的circRNAs 及其可能機(jī)制，見(jiàn)表1。

2.1 circ-ITCH。據(jù) 報(bào) 道，circ-ITCH 通 過(guò) 抑 制Wnt/β-catenin 通路抑制多種癌癥的增殖。Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑在調(diào)節(jié)細(xì)胞過(guò)程的一些關(guān)鍵方面，癌癥的發(fā)生過(guò)程中起著重要作用，ITCH 可以高表達(dá)促進(jìn)磷酸化Dvl2 的泛素化和降解，從而抑制Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑。在HCC 相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)HCC 組織中circ-ITCH 表達(dá)水平明顯低于癌旁組織，且circ-ITCH 高表達(dá)的HCC 患者的預(yù)后較好。這些結(jié)果提示circ-ITCH 可能對(duì)HCC 有抑制作用，可以作為HCC 患者易感性和預(yù)后評(píng)估的生物標(biāo)志物[4]。

2.2 ciRS-7。與鄰近的非腫瘤組織相比，HCC 組織中Cdr1as 表達(dá)上調(diào)。此外，與鄰近的非腫瘤組織相比，HCC組織中miR-7 的表達(dá)下調(diào)。miR-7 的表達(dá)水平與HCC 組織的表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。Cdr1as 的下調(diào)抑制了肝癌細(xì)胞的增殖和侵襲。過(guò)表達(dá)miR-7 可抑制肝癌細(xì)胞的增殖和侵襲。過(guò)表達(dá)miR-7 可抑制直接靶基因CCNE1 和PIK3CD 的表達(dá)。Cdr1as 的下調(diào)抑制了miR-7 的表達(dá)，也抑制了CCNE1 和PIK3CD 的表達(dá)。此外，Cdr1as 的下調(diào)通過(guò)靶向miR-7 抑制肝癌細(xì)胞的增殖和侵襲。這些數(shù)據(jù)表明，Cdr1as 在HCC 中通過(guò)靶向miR-7 而部分扮演癌基因的角色[3]。

2.3 circZKSCAN1。研究發(fā)現(xiàn)在HCC 樣本中，ZKSCAN1 mRNA 和circZKSCAN1 的表達(dá)均顯著低于相鄰非腫瘤組織中的表達(dá)。且沉默ZKSCAN1 mRNA 和circZKSCAN1均可促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。更進(jìn)一步的，這兩種形式的RNA 的過(guò)表達(dá)在體內(nèi)和體外都抑制了HCC 的進(jìn)展。沉默或過(guò)表達(dá)兩種形式的RNA 互不干擾。RNA-seq 揭示了不同的分子機(jī)制：ZKSCAN1 mRNA 主要調(diào)控細(xì)胞代謝，而circZKSCAN1 介導(dǎo)多種癌癥相關(guān)信號(hào)通路，提示ZKSCAN1 mRNA 和circRNA 具有非冗余作用。綜上所述，揭示了兩種相互密切合作的翻譯后產(chǎn)物（ZKSCAN1mRNA和circZKSCAN1），它們可以抑制肝癌的生長(zhǎng)、遷移和侵襲。提示cirZKSCAN1 可能是一種有用的HCC 診斷標(biāo)志物[5]。

2.4 其 他circRNAs。circRNA_100338 是HCC 中 上 調(diào) 的環(huán)狀rna 之一，其高表達(dá)與HCC 患者的低生存率和轉(zhuǎn)移進(jìn)展密切相關(guān)。而且circRNA_100338 在HCC 中充當(dāng)miR-141-3p 的 內(nèi) 源 性 海 綿，circRNA_100338 和miR-141-3p在肝癌細(xì)胞侵襲性調(diào)控中起關(guān)鍵拮抗作用。以上結(jié)果表明circRNA_100338 是一種潛在的有價(jià)值的HCC 診斷生物標(biāo)志物和HCC 治療靶點(diǎn)[6]。

Hsa_circ_0016788 在HCC 組織和細(xì)胞系中均有上調(diào)。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明，hsa_circ_0016788 沉默Hsa_circ_0016788在體外抑制了HCC 細(xì)胞的增殖、侵襲，促進(jìn)了細(xì)胞的凋亡，在體內(nèi)抑制了腫瘤的生長(zhǎng)。生物信息學(xué)工具和熒光素酶報(bào)告基因分析證實(shí)miR-486 靶向hsa_circ_0016788 和CDK4 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，提示hsa_circ_0016788/miR-486/CDK4 通路。綜上所述，揭示了hsa_circ_0016788/miR-486/CDK4 軸在HCC 腫瘤發(fā)生中的作用，為HCC 提供了一個(gè)新的潛在的治療靶點(diǎn)[7]。

還有研究者通過(guò)qRT-PCR 對(duì)circ_0001445 在HCC及其鄰近非腫瘤組織中的表達(dá)水平，進(jìn)行了檢測(cè)。數(shù)據(jù)表明，circ_0001445 在HCC 組織中表達(dá)水平顯著降低，并且與腫瘤病灶的數(shù)量顯著相關(guān)。此外，體外方法表明過(guò)表達(dá)circ_0001445 可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制HCC 來(lái)源細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，這些結(jié)果均表明 circ_0001445 極有可能會(huì)影響HCC 的發(fā)生發(fā)展[8]。

3 小結(jié)與展望

由于HCC 的高發(fā)病率，高死亡率和低生存率，長(zhǎng)期以來(lái)一直是困擾人類健康的一大難題。隨著研究的不斷推進(jìn)，circRNAs 的功能不斷被揭示，它不再是錯(cuò)誤剪接的副產(chǎn)品，而是具有重要生物學(xué)功能的小分子。circRNAs 是一種豐富、穩(wěn)定、保守、結(jié)構(gòu)多樣的非編碼RNA 且在多種疾病的發(fā)生發(fā)展中期重要的作用。各種研究表明circRNAs 最為潛在的生物標(biāo)記物和治療靶點(diǎn)將對(duì)HCC 的早期診斷、治療和預(yù)后等方面發(fā)揮重要作用，并且有望成為HCC 的預(yù)防及治療靶點(diǎn)，這將會(huì)給HCC 患者帶來(lái)福音。

但是，目前circRNAs 的研究尚處于起步階段，目前只闡明了circRNAs 在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的一小部分機(jī)制。雖然越來(lái)越多的circRNAs 被發(fā)現(xiàn)和研究，但成千上萬(wàn)的circRNAs 的功能仍然不清楚。關(guān)于circRNAs 在HCC 的診斷與治療依舊停留在科研階段，離臨床應(yīng)用還有一段距離。這與環(huán)狀RNA 本身存在結(jié)構(gòu)特異性和低豐度的特點(diǎn)有關(guān)。亟需我們更深入的去研究circRNAs 的功能及其和HCC 發(fā)生發(fā)展的關(guān)系。