環(huán)狀RNA與感染性疾病的研究進(jìn)展

陳曦（綜述），吳登龍（審校）

同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院泌尿外科，上海200065

目前發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA（circRNA）與包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤及糖尿病等多種疾病的發(fā)生存在關(guān)聯(lián)。CircRNA與許多感染性疾病的發(fā)生存在關(guān)系。

1 CircRNA的結(jié)構(gòu)及功能

CircRNA是一種閉合環(huán)狀RNA。由于circRNA沒有5′端的帽狀結(jié)構(gòu)和3′端的多聚腺苷酸尾，使其不易被核糖核酸外切酶（RNaseR）分解［1］。大多數(shù)circRNA是由外顯子轉(zhuǎn)錄而來，但還有一部分circRNA來自于內(nèi)含子圓環(huán)。與其他RNA相似，circRNA也起源于細(xì)胞核，然后通過核孔復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中［2］。在細(xì)胞質(zhì)中，circRNA的表達(dá)量大約是線性RNA的10倍［3］。這些特性使circRNA可以與許多分子相互作用并發(fā)揮功能。CircRNA主要包括以下功能。（1）成為微小RNA（miRNA）的“海綿”，吸附miRNA。CircRNA可以與miRNA結(jié)合成為microRNA，使miRNA失去原有的功能并進(jìn)一步發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄及剪切功能。CircRNA能和RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合并促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄，另外，其還可以通過影響基因的剪切進(jìn)而調(diào)節(jié)生物功能［4］。（3）和RNA結(jié)合 蛋 白（RNA binding proteins，RBP）相作用并影響基因的表達(dá)［5］。RBP能通過轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，如RNA選擇性剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)和翻譯等發(fā)揮其生物學(xué)功能并參與各種細(xì)胞活動(dòng)。（4）翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，circRNA可直接進(jìn)行轉(zhuǎn)錄并形成蛋白質(zhì)［6］。

2 CircRNA可作為疾病診斷的生物標(biāo)志物

由于circRNA的特殊結(jié)構(gòu)，使得circRNA不易被外切酶及去分支酶水解并能穩(wěn)定存在于人體各組織器官中。雖然circRNA起源于細(xì)胞核并轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)中，但circRNA在細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的表達(dá)存在明顯差異。而且，circRNA在哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)、血漿、血清及體液中大量存在［7］。另外，與傳統(tǒng)的線性RNA在很短的時(shí)間內(nèi)極易被降解不同，circRNA具有更高的穩(wěn)定性，可在人體血清等多種體液中有更高的表達(dá)水平［8］。因此，相對(duì)而言，在人體體液及血清標(biāo)本中，circRNA的上調(diào)及下調(diào)更易被發(fā)現(xiàn)。這些特征使circRNA可以成為診斷疾病乃至判斷預(yù)后的有效生物標(biāo)志物。

3 CircRNA與感染性疾病的關(guān)系

感染性疾病是指細(xì)菌、病毒、真菌、寄生蟲等侵入人體，在體內(nèi)生長(zhǎng)、繁殖，導(dǎo)致機(jī)體的正常代謝功能受損、組織結(jié)構(gòu)破壞，引起局部組織發(fā)生損傷性病變和全身性炎癥反應(yīng)的疾病。感染性疾病的發(fā)生與許多因素存在關(guān)系。目前發(fā)現(xiàn)circRNA可作為許多感染性疾病的診斷參考指標(biāo)［9］。

3.1 結(jié)核

結(jié)核是一種嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，是由結(jié)核分枝桿菌入侵人體引發(fā)的感染性疾病。WHO的數(shù)據(jù)顯示，2016年，全球共有1 040萬人新感染結(jié)核，180萬人因結(jié)核死亡。我國的結(jié)核患者數(shù)排名全球第三，是全球結(jié)核高負(fù)擔(dān)國家之一［10］。預(yù)防、早期診斷及早期治療是控制結(jié)核病的三個(gè)重要環(huán)節(jié)。早期診斷并及時(shí)治療對(duì)于改善結(jié)核患者預(yù)后及防止結(jié)核傳播有著重要意義。目前，胸部X線及抗酸染色是常用的診斷方法。但胸部X線對(duì)于非典型結(jié)核診斷效果不佳，抗酸染色檢測(cè)周期長(zhǎng)，陽性率較低。這些因素導(dǎo)致它們對(duì)結(jié)核的早期診斷價(jià)值有限。研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)核病患者中共有37種circRNA同正常人表達(dá)存在差異。其中13種circRNA表達(dá)上調(diào)，24種circRNA表達(dá)下調(diào)。表達(dá)上 調(diào) 的RNA有has-circRNA-001937、has-circ-0000414、has-circ-0000681、hsa-circ-0002113、hascirc-0002362等。表達(dá)下調(diào)的circRNA有hsa-circ-102101、hsa-circ-104964、hsa-circ-003416、hsacirc-002971、hsa-circ-007378等［11-12］。目 前 認(rèn) 為circRNA導(dǎo)致結(jié)核發(fā)病的機(jī)制是，當(dāng)機(jī)體受到結(jié)核桿菌的感染之后，circRNA的調(diào)節(jié)功能受損，并導(dǎo)致趨化因子信號(hào)通路、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素信號(hào)通路、細(xì)胞因子與細(xì)胞因子受體的相互作用等許多調(diào)節(jié)通路受損并最終導(dǎo)致結(jié)核的發(fā)生［13-14］。

3.2 肝炎

病毒性肝炎是病毒感染肝臟引發(fā)免疫反應(yīng)并最終出現(xiàn)肝臟功能受損的疾病。目前認(rèn)為共有甲、乙、丙、丁、戊5種病毒可導(dǎo)致肝炎的發(fā)生。其中以乙型肝炎及丙型肝炎最為常見。不僅如此，這兩種病毒感染后易轉(zhuǎn)變?yōu)槁愿窝撞?dǎo)致肝硬化甚至肝癌的發(fā)生。Cui等［15］研究發(fā)現(xiàn)24種circRNA在肝炎患者中存在異常表達(dá)的現(xiàn)象，其中有23種表達(dá)下調(diào)，1種表達(dá)上調(diào)。其中表達(dá)下調(diào)最為顯著的5種circRNA分別是has-circRNA-104351、has-circRNA-102814、has-circRNA-103489、has-circRNA-102109

和has-circRNA-100381［16］。雖 然 目 前 沒 有 對(duì)circRNA引發(fā)肝炎機(jī)制的研究，但從這一現(xiàn)象可以認(rèn)為circRNA對(duì)肝炎的產(chǎn)生起著重要的作用。

3.3 單純皰疹

單純皰疹由單純皰疹病毒感染（HSV）引起，常表現(xiàn)為皮膚及黏膜的損傷。人是單純皰疹病毒的唯一天然宿主。單純皰疹病毒分為兩個(gè)亞型，即HSV-1和HSV-2。單純皰疹感染人體可引起皰疹性皮炎、生殖器皰疹、口腔皰疹和多形紅斑等。潛伏性感染及定期復(fù)發(fā)是單純皰疹病毒的致病特點(diǎn)。HSV-1感染人體后常引起皰疹性牙齦炎。另外，HSV-1復(fù)發(fā)感染會(huì)引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病如面神經(jīng)炎［17］。最新的研究發(fā)現(xiàn)circRNA在HSV-1早期感染人體后便會(huì)發(fā)生異常表達(dá)。該研究發(fā)現(xiàn)在HSV-1感染的患者中，共有536中circRNA存在異常表達(dá)，其中188表達(dá)上調(diào)，348中表達(dá)下調(diào)。CircRNA1450、circRNA13804、circRNA13855、circRNA13896和circRNA13902五種circRNA異常表達(dá)最為明顯［18］。

3.4 艾滋病

艾滋病（AIDS）是由人類免疫缺陷病毒（HIV）感染所導(dǎo)致的以機(jī)體CD+T淋巴細(xì)胞為主的免疫細(xì)胞逐漸減少為特征的免疫功能缺陷綜合征。有研究表明截止到2018年底，我國大約有報(bào)告的艾滋病患者100余萬人，且已有大約26萬人發(fā)生死亡。另外，每年新增人數(shù)大約在8萬人左右［19］。目前隨著抗病毒藥物的進(jìn)步，HIV病毒的血液載量可抑制到無法檢測(cè)出的程度，但目前艾滋病仍無法治愈。近期有一項(xiàng)研究通過基因芯片分析了33名艾滋病早期感染者與10名健康對(duì)照人群血液中circRNA的表達(dá)情況。該研究發(fā)現(xiàn)有1 365中circRNA在兩組人群中表達(dá)存在差異，其中在艾滋病患者中有912中circRNA表達(dá)上調(diào)，另有453中circRNA表達(dá)下調(diào)。不僅如此，他們通過基因富集分析發(fā)現(xiàn)這些circRNA可能是通過調(diào)節(jié)miR-27b-3p、miR-542-3p、miR-101-3p、let-7c-5p和miR-548ah-3p最終導(dǎo)致了艾滋病的發(fā)生［20］。

3.5 社區(qū)獲得性肺炎

社區(qū)獲得性肺炎是指在醫(yī)院外因各種病原體感染而引發(fā)的感染性肺炎。細(xì)菌、病毒、支原體及衣原體等均能導(dǎo)致社區(qū)獲得性肺炎的發(fā)生。社區(qū)獲得性肺炎嚴(yán)重威脅著患者的健康。尤其是在存在許多疾病疾病的老年人中其有著極高的發(fā)病率與致死率［21］。Liu等［22］學(xué)者通過對(duì)6名社區(qū)獲得性肺炎患者及6名健康人進(jìn)行基因芯片分析發(fā)現(xiàn)了8 296種差異表達(dá)的circRNA，其中有3 904種circRNA在患者表達(dá)上調(diào)，4 392種circRNA在患者中表達(dá)下調(diào)。隨后，他們擴(kuò)大樣本量至60人（30名患者，30名健康人）進(jìn)行實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）實(shí) 驗(yàn)，發(fā) 現(xiàn)4種circRNA（hsa_circ_0018429、hsa_circ_0026579、hsa_circ_0125357以及hsa_circ_0099188）在兩組人群中的表達(dá)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。最后他們進(jìn)一步分析了這4種circRNA對(duì)社區(qū)獲得性肺炎獲得性肺炎的診斷價(jià)值并發(fā)現(xiàn)circRNA0026579對(duì)于病毒導(dǎo)致的肺炎有著較好的診斷價(jià)值（AUC=0.863，95%CI 0.637～0.974）。

4 總結(jié)與展望

作為一種新發(fā)現(xiàn)的RNA，越來越多的研究表明circRNA與腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心血管疾病等多種疾病的發(fā)生存在關(guān)系且對(duì)疾病的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用。感染性疾病作為常見病及多發(fā)病，是由于病原微生物入侵人體引發(fā)。目前很多研究都表明circRNA在多種感染性疾病患者中存在明顯異常表達(dá)的現(xiàn)象。因此，circRNA可作為這些疾病診斷的分子標(biāo)志物。隨著技術(shù)的發(fā)展，相信circRNA功能會(huì)得到更好的研究并成為更多疾病診斷的生物標(biāo)志物。