環(huán)狀RNA在白血病中的研究進(jìn)展

李 濤 陳占國 鄭曉群

白血病是一類造血干細(xì)胞的惡性克隆性疾病，根據(jù)白血病細(xì)胞的分化成熟程度和自然病程，將白血病分為急性白血病和慢性白血病兩大類。根據(jù)主要受累的細(xì)胞系列可將急性白血病分為急性淋巴細(xì)胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)、急性髓系白血病(acute myeloid leukemia，AML)。慢性白血病則分為慢性髓系白血病(chronic myeloid leukemia，CML)、慢性淋巴細(xì)胞白血病(chronic lymphoblastic leukemia，CLL)及少見類型的白血病。近年來，隨著支持治療的加強(qiáng)、多種化療藥物聯(lián)合和高劑量化療方案以及造血干細(xì)胞移植的臨床應(yīng)用，白血病患者的生存質(zhì)量得到很大改善。然而，仍有部分白血病患者，如急性早幼粒細(xì)胞白血病(acute promyelocytic leukemia，APL)患者因PML-RARα融合基因、NPM1基因、FLT3-ITD融合基因和CML患者BCR-ABL1融合基因突變出現(xiàn)化療藥物耐藥等原因，疾病發(fā)生、進(jìn)展甚至死亡[1,2]。白血病的臨床診斷、治療方案選擇及預(yù)后評(píng)估監(jiān)測(cè)等方面的研究已經(jīng)進(jìn)入分子生物學(xué)階段；白血病細(xì)胞的增殖、分化和凋亡機(jī)制也正逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。某些特定非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)可作為關(guān)鍵分子參與白血病的發(fā)病機(jī)制，其表達(dá)異?？捎糜诎籽〉膩喰头诸?、預(yù)后評(píng)估及藥物治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)。目前，已有大量研究報(bào)道ncRNA在白血病的臨床診斷、治療方案選擇、預(yù)后評(píng)估、發(fā)病機(jī)制及耐藥機(jī)制等方面中的重要作用[3, 4]。circRNA是一類與多種疾病，特別是與癌癥相關(guān)的新型ncRNA。研究證實(shí)，circRNA主要作為miRNA的分子海綿參與白血病的發(fā)病機(jī)制，并在白血病細(xì)胞的增殖、分化、凋亡及化療藥物耐藥等方面中的作用正逐漸被人們所認(rèn)識(shí)[5]。本文通過對(duì)circRNA在白血病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，有助于提高人們對(duì)circRNA在白血病中作用的認(rèn)識(shí)。

一、circRNA在AML中的作用

AML具有高度異質(zhì)性、疾病進(jìn)展快、復(fù)發(fā)率高和長期生存率較低等特征，其發(fā)生率隨年齡的增長而增加，它也是成人最常見的急性髓系原始細(xì)胞惡性腫瘤。目前認(rèn)為AML的發(fā)病和對(duì)化療藥物的耐藥是多個(gè)基因突變及多種機(jī)制參與的結(jié)果，AML的預(yù)后也隨疾病的不同危險(xiǎn)分層而有明顯的差異[6]。有研究報(bào)道證實(shí)circRNA在AML中具有重要的作用，其表達(dá)上調(diào)或下調(diào)可能是由于白血病細(xì)胞的異常受損所致的，這些表達(dá)異常的circRNA可能參與了AML的發(fā)病和對(duì)化療藥物的耐藥機(jī)制。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，融合circRNA起源于染色體易位產(chǎn)生的融合基因。Guarnerio等[7]證實(shí)PML-RARα衍生的f-circPR和MLL-AF9衍生的f-circM9均能促進(jìn)AML疾病的惡性轉(zhuǎn)化、化療藥物的耐藥和白血病細(xì)胞的存活。不難發(fā)現(xiàn)，circRNA在AML細(xì)胞的生命歷程、化療藥物耐藥及發(fā)病機(jī)制的作用因其表達(dá)上調(diào)或下調(diào)而大相徑庭。

1.circRNA表達(dá)下調(diào)在AML中的作用：circRNA表達(dá)下調(diào)的檢測(cè)在AML細(xì)胞分化的判斷、疾病的診斷和預(yù)后評(píng)估等方面具有很好的應(yīng)用前景。有研究者揭示了AML患者的circRNA表達(dá)譜，鑒定到大量可能在AML中特異表達(dá)的circRNA，其中最有意義的hsa_circ_0004277可作為AML的新型生物學(xué)標(biāo)志物，其下調(diào)預(yù)示著AML治療的良好預(yù)后[8]。然而在circRNA-miRNA相互作用網(wǎng)絡(luò)以及是否與化療藥物耐藥相關(guān)等方面，他們并沒有做詳細(xì)的研究。另外，Li等[9]對(duì)APL相關(guān)circRNA的構(gòu)型和功能及在全反式維甲酸(all-trans-retinoicacid，ATRA)治療過程中的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)行了研究，該研究在circRNA的構(gòu)型及功能分析中證實(shí)，APL細(xì)胞中表達(dá)的circRNAs大多是外顯子衍生的，不是剪接過程中的副產(chǎn)物，它們獨(dú)立于宿主線性miRNAs進(jìn)行調(diào)控，可用于區(qū)分造血干細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞[9]。該研究還在NB4細(xì)胞株和初發(fā)APL患者樣本中，證實(shí)了circRNA存在差異表達(dá)且穩(wěn)定性好，其中circ-HIPK2位于細(xì)胞質(zhì)，可作為分化相關(guān)miR-124-3p的分子海綿，影響ATRA誘導(dǎo)的APL細(xì)胞分化?？傊?，該研究揭示了circRNA在APL疾病發(fā)展和治療中的生物學(xué)功能，circ-HIPK2在正常外周血單個(gè)核細(xì)胞和其他AML亞型中的表達(dá)明顯下調(diào)，表明了它可作為APL潛在的生物學(xué)標(biāo)志物，同時(shí)這為circRNA在APL中的后續(xù)研究提供了參考價(jià)值。

2.circRNA表達(dá)上調(diào)在AML中的作用：circRNA的表達(dá)上調(diào)與其表達(dá)下調(diào)相比在AML預(yù)后評(píng)估和化療藥物耐藥機(jī)制等方面的研究有明顯優(yōu)勢(shì)。nucleophosmin(NPM1)被認(rèn)為是在AML患者中最容易發(fā)生基因突變的基因，該基因突變往往提示疾病的不良預(yù)后。Hirsch等[10]通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)分析了AML野生型NPM1和AML突變型NPM1患者的circRNA突變數(shù)。該研究發(fā)現(xiàn)circNPM1 75001在AML患者中呈高度表達(dá)。雖然circNPM1 75001與NPM1突變狀態(tài)無關(guān)，但其表達(dá)與總NPM1表達(dá)呈正相關(guān)。另外，AML患者往往發(fā)生髓外浸潤情況，通常預(yù)示著不良預(yù)后。Lv等[11]比較髓外浸潤組與非髓外浸潤組的骨髓circRNA表達(dá)譜，與非髓外浸潤組AML樣本比較，髓外浸潤組有253個(gè)circRNA和663個(gè)靶基因上調(diào)，259個(gè)circRNA和838個(gè)靶基因下調(diào)，其中17個(gè)circRNA的7個(gè)靶基因(LRRK1、PLXNB2、OLFML2A、LYPD5、APOL3、ZNF511和ASB2)與AML患者的不良預(yù)后相關(guān)。2018年，有研究者探討了circDLEU2、miR-496和PRKACB基因在AML中的作用機(jī)制，該研究證實(shí)circDLEU2在AML患者骨髓和AML細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，其表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)AML細(xì)胞增殖，抑制AML細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的形成。功能實(shí)驗(yàn)表明，circDLEU2通過抑制miR-496而促進(jìn)PRKACB基因表達(dá)，進(jìn)而加速AML的疾病發(fā)展。另外，circRNA也在介導(dǎo)AML化療藥物耐藥機(jī)制中發(fā)揮了重要的作用。Shang等[12]建立耐多柔比星的THP-1/ADM細(xì)胞系，并利用高通量測(cè)序技術(shù)得到THP-1/ADM細(xì)胞系和原生代THP-1細(xì)胞的circRNA表達(dá)譜。該研究證實(shí)circPAN3是AML細(xì)胞耐藥的關(guān)鍵分子，并通過circPAN3/miR-153-5p/XIAP軸發(fā)揮作用，因此該研究揭示了circPAN3可作為預(yù)測(cè)AML化療療效的指標(biāo)，也為逆轉(zhuǎn)AML化療藥物耐藥提供了潛在作用靶點(diǎn)。另據(jù)報(bào)道，circ-PVT1被認(rèn)為是作為腫瘤抑制miRNAs(如let-7或miR-125家族)的分子海綿，它在異常核型的AML患者中的表達(dá)水平明顯高于正常核型的患者，其異常表達(dá)預(yù)示AML往往發(fā)生進(jìn)展[13,14]。

在AML細(xì)胞的增殖、分化、凋亡及發(fā)病機(jī)制方面，研究證實(shí)hsa_circ_100290在AML患者及細(xì)胞系中表達(dá)增加，其表達(dá)下調(diào)或沉默可顯著抑制AML細(xì)胞的增殖，并誘導(dǎo)AML細(xì)胞凋亡；circRNA-miRNA相互作用網(wǎng)絡(luò)分析表明，miR-203靶向調(diào)節(jié)hsa_circ_100290和rab_10的表達(dá)，miR-203抑制劑可以逆轉(zhuǎn)hsa_circ_100290對(duì)AML細(xì)胞增殖和凋亡的作用[15]。因此，hsa_circ_100290通過靶向作用miR-100290/Rab10軸，在AML細(xì)胞增殖和凋亡中起重要的調(diào)節(jié)作用。另外，Chen等[16]利用高通量測(cè)序技術(shù)分析了5個(gè)AML初診患者骨髓樣本和5個(gè)缺鐵性貧血患者骨髓樣本的circRNA表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)了circ-ANAPC7在AML中表達(dá)上調(diào)，驗(yàn)證circ-ANAPC7作為miR-181家族的分子海綿參與AML的發(fā)病機(jī)制，因此circ-ANAPC7可能可作為AML診斷的新型生物學(xué)標(biāo)志物。另據(jù)報(bào)道，circ_0009910表達(dá)上調(diào)提示AML患者的不良預(yù)后，沉默circ_0009910的表達(dá)，可靶向作用 miR-20a-5p而抑制AML細(xì)胞增殖，從而導(dǎo)致AML細(xì)胞凋亡，因此circ_0009910可作為AML潛在的治療靶標(biāo)[17]。簡而言之，無論circRNA在AML中表達(dá)上調(diào)或下調(diào)，它在AML細(xì)胞的生命歷程、發(fā)病機(jī)制、預(yù)后評(píng)估和化療藥物耐藥機(jī)制中發(fā)揮著重要的作用。

二、circRNA在CML中的作用

CML是一種發(fā)生在多能造血干細(xì)胞的惡性骨髓增殖性腫瘤，主要涉及髓系，外周血粒細(xì)胞顯著增多并伴不成熟性，其典型遺傳特征是t(9；22)(q34；q11)相互易位，該易位導(dǎo)致BCR-ABL1融合基因形成，從而導(dǎo)致酪氨酸激酶的活化。circRNA的表達(dá)上調(diào)或下調(diào)在CML的預(yù)后評(píng)估、發(fā)病機(jī)制和對(duì)化療藥物的耐藥中發(fā)揮著重要的作用。研究表明，高表達(dá)circ_100053預(yù)示CML預(yù)后不良，并與伊馬替尼耐藥有關(guān)。亦有文獻(xiàn)報(bào)道circBA9.3是一種與酪氨酸激酶活性增加相關(guān)的分子，它可促進(jìn)CML細(xì)胞對(duì)酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors，TKI)的耐藥，因此該circRNA可能可作為一個(gè)用于預(yù)測(cè)CML患者TKI耐藥的潛在靶標(biāo)[18]。2018年，Liu等[19]向人們展示了CML患者circRNA的表達(dá)譜及鑒定出大量差異表達(dá)的circRNAs，并構(gòu)建了CML中潛在的circRNA-miRNA相互作用網(wǎng)絡(luò)，其中包括一個(gè)hsa_circ_0080145介導(dǎo)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。該研究最后證實(shí)hsa_circ_0080145通過充當(dāng)miR-29b分子海綿的作用而抑制CML細(xì)胞的增殖。但是，CML疾病進(jìn)展相關(guān)和TKI耐藥相關(guān)的circRNA整體的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)及其作用機(jī)制仍有待于進(jìn)一步研究闡明。

三、circRNA在ALL中的作用

ALL是兒童常見的惡性腫瘤，絕大多數(shù)是由于相關(guān)基因突變導(dǎo)致淋巴干祖細(xì)胞惡性增殖，并伴有不同程度的發(fā)育分化受阻而導(dǎo)致的遺傳異質(zhì)性腫瘤。研究表明，circRNAs可能參與ALL發(fā)病機(jī)制，并具有潛在的診斷和治療價(jià)值。Dahl等[20]通過高通量RNA 測(cè)序分析了 B細(xì)胞惡性腫瘤中circRNA表達(dá)譜，并采用NanoString數(shù)字化基因檢測(cè)技術(shù)對(duì)多個(gè)差異circRNA進(jìn)行定量，該研究提出了一種無需酶促和擴(kuò)增的數(shù)字計(jì)數(shù)circRNA定量檢測(cè)方法，該方法有可能成為circRNA定量檢測(cè)的新金標(biāo)準(zhǔn)。

ALL中表達(dá)上調(diào)的cricRNA在ALL細(xì)胞的生命歷程中發(fā)揮著重要作用。2018年，Hu等[21]采用實(shí)時(shí)定量PCR和蛋白印跡法證實(shí)，與正常骨髓對(duì)照組比較，circPVT1在所有ALL細(xì)胞系中的表達(dá)顯著上調(diào)，敲除該circRNA的功能實(shí)驗(yàn)表明，circPVT1通過抑制其相鄰c-Myc基因和Bcl-2抗凋亡蛋白表達(dá)來抑制細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。亦有研究報(bào)道，與正常白細(xì)胞比較，ALL和B細(xì)胞分化相關(guān)的基因(JAK2、PAX5、IKZF1、ETV6和EBF1)產(chǎn)生的circRNA在超二倍體白血病中普遍存在。不難發(fā)現(xiàn)與前人研究認(rèn)為circRNA是多種細(xì)胞過程的調(diào)節(jié)因子，其中包括增殖、分化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和衰老等的觀點(diǎn)一致[22]。盡管ALL相關(guān)circRNA的研究還處于萌芽階段，隨著基因表達(dá)譜、全基因組測(cè)序等高通量檢測(cè)技術(shù)在ALL中的應(yīng)用，circRNA在ALL中的作用逐步為人們所了解。

四、circRNA在CLL中的作用

CLL是B細(xì)胞慢性淋巴增殖性疾病，以單克隆、成熟的CD5+B淋巴細(xì)胞在外周血、骨髓、脾臟和淋巴結(jié)等淋巴組織進(jìn)行性累積為特征，是西方國家最常見的成人白血病類型。CLL的年發(fā)生率為(2～6)/10萬，隨著年齡的增加，65歲以上患病率高達(dá)12.8/10萬。我國 CLL發(fā)生率雖低于西方國家但呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，且具有發(fā)病年齡低、侵襲度高等特點(diǎn)[23]。由于CLL發(fā)病具有一定的潛伏期和高度的異質(zhì)性，CLL的相關(guān)circRNA分子機(jī)制仍在研究中。

Xia等[24]研究發(fā)現(xiàn)，與正常健康人群比較，circ-CBFB在CLL細(xì)胞中明顯表達(dá)上調(diào)，并可作為CLL患者診斷和預(yù)后判斷的生物學(xué)標(biāo)志物。由于circRNA有miRNA結(jié)合位點(diǎn)，可結(jié)合特定的miRNA，調(diào)節(jié)miRNAs和mRNAs的結(jié)合，發(fā)揮了競(jìng)爭性內(nèi)源 RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)的功能[25]。該研究進(jìn)一步證實(shí)，circ-CBFB通過調(diào)節(jié)miR-607/FZD3/Wnt/β-catenin軸促進(jìn)CLL細(xì)胞的增殖及抑制其凋亡。另外，Wu等[26]研究發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照比較，CLL患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中hsa_cic_0132266的表達(dá)量呈明顯下降趨勢(shì)，該circRNA作為hsa-miR-337-3p的ceRNA調(diào)節(jié)其活性，并導(dǎo)致hsa-miR-337-3p的PML下游靶基因的表達(dá)改變，進(jìn)而影響CLL細(xì)胞的活力。因此，circ_0132266通過circ_0132266/miR-337-3p/PML軸影響CLL的進(jìn)展，這表明它可能作為CLL的生物學(xué)標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)?？傊贑LL中circRNA的異常表達(dá)影響CLL細(xì)胞的生命歷程，這為該疾病的診斷和預(yù)后評(píng)估提供了新型的生物學(xué)標(biāo)志物。然而，circRNA在CLL整體表達(dá)譜及在疾病演化中的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)等方面的作用尚未見詳細(xì)的文獻(xiàn)報(bào)道。

五、展 望

綜上所述，白血病是一類有著復(fù)雜遺傳背景的血液系統(tǒng)惡性腫瘤。盡管不斷有新的發(fā)病機(jī)制及新的治療方案被發(fā)現(xiàn)，對(duì)于白血病的認(rèn)識(shí)還有待于不斷加深。circRNA在數(shù)量上具有高度豐富，在進(jìn)化上具有物種間保守性，并且它具有組織特異性或細(xì)胞特異性表達(dá)的特征。更重要的是，circRNA可以在外周血液中大量檢測(cè)到，顯示了circRNA作為有潛力的無創(chuàng)癌癥生物學(xué)標(biāo)志物。這些使得它在參與白血病的疾病診斷、預(yù)后評(píng)估、發(fā)病、化療藥物耐藥機(jī)制及白血病細(xì)胞的增殖、分化、凋亡中發(fā)揮著重要作用(表1)。因此，期待circRNA應(yīng)用到白血病臨床治療工作中，在臨床醫(yī)生根據(jù)白血病患者臨床特征、骨髓細(xì)胞形態(tài)學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、免疫表型和分子生物學(xué)異常等方面對(duì)白血病做出危險(xiǎn)層級(jí)評(píng)估后，為患者提供最佳的治療或長期隨訪方案。

表1 circRNA在不同白血病中的作用

circRNA在不同白血病表達(dá)上調(diào)/下調(diào)的作用，潛在相關(guān)的靶向miRNA及其宿主基因