circRNAs在消化系腫瘤化療耐藥中的研究進(jìn)展

林潔純,朱南星,吳靈飛

林潔純,朱南星,吳靈飛,汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 廣東省汕頭市 515041

0 引言

腫瘤耐藥的機(jī)制涉及多方面,腫瘤生長(zhǎng)、免疫系統(tǒng)特性和腫瘤微環(huán)境等不同特征決定了腫瘤的生物學(xué)行為.這些特征是由復(fù)雜的潛在分子調(diào)控機(jī)制驅(qū)動(dòng)的.識(shí)別這些過(guò)程中的關(guān)鍵分子可以幫助我們了解耐藥的發(fā)生,這些分子在預(yù)測(cè)和逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥過(guò)程中發(fā)揮著重要作用.近年,環(huán)狀RNAs (circular RNAs,circRNAs)在腫瘤化療耐藥中的作用受到廣泛關(guān)注.有證據(jù)表明,circRNAs參與了細(xì)胞多種生命活動(dòng),并與腫瘤的發(fā)生進(jìn)展以及化療耐藥密切相關(guān),本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新報(bào)道,對(duì)circRNAs在消化系腫瘤化療耐藥中的作用作一綜述.

1 circRNAs簡(jiǎn)介

circRNAs是在40多年前被首次發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性非編碼RNA (non-coding RNAs,ncRNAs),與普通線性lncRNA不同,它是由真核生物中數(shù)千種基因的前體mRNA反向剪接衍生出來(lái)的共價(jià)閉合結(jié)構(gòu),缺少5’帽端和3’ Poly A尾端[1,2].由于可抵抗RNA外切酶介導(dǎo)的降解,因而比mRNAs更穩(wěn)定[3].盡管真核生物中含有豐富的circRNAs,科學(xué)家們最初認(rèn)為它們沒有任何功能[4].隨著高通量RNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和生物信息學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,circRNAs已經(jīng)被證實(shí)在多種疾病中異常表達(dá),并與疾病的不良預(yù)后密切相關(guān),如心血管疾病[5]、神經(jīng)系統(tǒng)疾病[6]、內(nèi)分泌系統(tǒng)[6]、衰老[7]以及癌癥[8]等.大多數(shù)circRNAs是由外顯子環(huán)化而成,也有部分circRNAs是由內(nèi)含子環(huán)化形成套索結(jié)構(gòu).雖然環(huán)狀RNA被廣泛表達(dá),但其表達(dá)模式表現(xiàn)出組織特異性和細(xì)胞類型特異性.Chen等[9]將circRNAs分為三個(gè)亞型:只包含外顯子序列的全外顯子型EcircRNAs (exonic circRNAs)[10]、僅包含內(nèi)含子序列的ciRNAs (intronic circRNAs)[11]以及既包含外顯子又有內(nèi)含子序列的EIciRNAs (exon-intron circRNAs)[12].其中,EcircRNAs數(shù)量最多.研究表明,環(huán)狀RNA可通過(guò)miRNA浸潤(rùn)、蛋白質(zhì)相互作用、轉(zhuǎn)錄調(diào)控或在某些情況下進(jìn)行自我翻譯等方式發(fā)揮生物學(xué)功能,具體如下:第一,作為microRNAs (miRNAs) 分子海棉.miRNAs是一類通過(guò)與mRNAs的3’端非翻譯區(qū)靶點(diǎn)特異性結(jié)合負(fù)向調(diào)節(jié)mRNAs翻譯的ncRNAs.研究報(bào)道,多數(shù)circRNAs含有miRNAs反應(yīng)元件,這些元件通過(guò)海棉樣吸附miRNAs的作用,從而調(diào)控miRNAs下游靶基因的表達(dá)[13].第二,通過(guò)RNA結(jié)合蛋白(RNA binding proteins,RBPs)發(fā)揮作用.circRNAs可與某些RNA結(jié)合蛋白結(jié)合,影響RNA的成熟、運(yùn)輸、定位和翻譯,從而調(diào)控相關(guān)蛋白表達(dá)及功能[14].第三,調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄.一些circRNAs可通過(guò)與RNA聚合酶Ⅱ復(fù)合體結(jié)合并翻譯相關(guān)蛋白來(lái)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[15].如circRNAs可通過(guò)與啟動(dòng)子結(jié)合以調(diào)節(jié)mRNAs的表達(dá)[16].第四,翻譯蛋白質(zhì).由于circRNAs缺乏帽依賴性翻譯的必需元件,如3’端的多聚腺苷尾和5’端的帽子結(jié)構(gòu),以前認(rèn)為它不具備翻譯功能[17].然而,新近研究證實(shí),circZNF609包含從起始密碼子開始的開放閱讀框,和線性轉(zhuǎn)錄本相似,它以框內(nèi)的終止密碼子結(jié)束形成一個(gè)循環(huán),通過(guò)依賴剪切的方式而不需要依賴帽結(jié)構(gòu)即可翻譯成特定的蛋白質(zhì)[18].越來(lái)越多的研究證明circRNAs通過(guò)上述機(jī)制參與了消化系腫瘤的化療耐藥,并可作為腫瘤診斷的生物靶標(biāo)及潛在治療靶點(diǎn)[19,20].在這篇綜述中,我們重點(diǎn)討論circRNAs在消化系腫瘤中的作用及其與耐藥相關(guān)的機(jī)制(圖1,表1).

圖1 circRNAs的分類及其在腫瘤化療耐藥中的作用機(jī)制.circRNAs一般分為三種類型:(a) EcircRNAs:這類circRNAs是由沒有側(cè)翼內(nèi)含子的外顯子環(huán)化形成,是最常見的circRNAs形成方式;(b) ciRNAs:這類circRNAs由內(nèi)含子環(huán)化形成,由一個(gè)或多個(gè)內(nèi)含子組成,主要在細(xì)胞核內(nèi)表達(dá);(c) EIciRNAs:這類circRNAs由外顯子和內(nèi)含子組成,主要在細(xì)胞核中表達(dá).circRNAs在腫瘤化療耐藥中的作用機(jī)制主要包括以下六種:(A) 調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因:circRNAs可上調(diào)抗凋亡基因或下調(diào)凋亡基因,使癌細(xì)胞不受約束無(wú)限增殖,產(chǎn)生耐藥;(B) 促進(jìn)藥物轉(zhuǎn)運(yùn):靶向ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,促進(jìn)藥物排泄,減輕化療藥物毒性作用;(C) 促進(jìn)DNA修復(fù):circRNAs通過(guò)修復(fù)受損的DNA,對(duì)抗破壞DNA結(jié)構(gòu)的化療藥物;(D) 促進(jìn)EMT:使腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的遷移和侵襲能力,從而對(duì)化療藥物不敏感;(E) 調(diào)控腫瘤干細(xì)胞特性:保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受化療藥物的毒性;(F) 影響自噬:circRNAs通過(guò)激活細(xì)胞自噬通路,保護(hù)細(xì)胞生長(zhǎng),對(duì)抗化療藥物.

表1 CircRNAs在消化系腫瘤化療耐藥中的作用機(jī)制

2 circRNAs在腫瘤化療耐藥中的作用機(jī)制

2.1 影響細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是一種程序性細(xì)胞死亡,在基因水平上受到調(diào)控,并以有序且有效的方式清除受損細(xì)胞,這種死亡過(guò)程與腫瘤細(xì)胞無(wú)限增殖、疾病進(jìn)展及化療耐藥密切相關(guān)[21].研究表明,許多circRNAs通過(guò)調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因來(lái)抑制癌細(xì)胞凋亡,從而促進(jìn)化療耐藥.例如,circRNA-SORE可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-103a-2-5p和miR-660-3p,激活Wnt/β-catenin通路,抑制肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)細(xì)胞凋亡,從而促進(jìn)HCC細(xì)胞對(duì)索拉非尼的耐藥[22].

2.2 促進(jìn)藥物轉(zhuǎn)運(yùn) ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族由48個(gè)基因組成,分為7個(gè)亞家族:從ABCA到ABCG.這些基因可編碼膜蛋白,在外源物質(zhì)、代謝物和信號(hào)分子通過(guò)細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中發(fā)揮重要作用[23].越來(lái)越多研究表明,circRNAs可以靶向作用ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,通過(guò)增強(qiáng)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能或者直接上調(diào)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)家族蛋白表達(dá),促進(jìn)藥物從細(xì)胞內(nèi)排泄,降低藥物的有效濃度而誘導(dǎo)耐藥.例如,Wang等[24]研究發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0005963通過(guò)miR-122/PKM2軸促進(jìn)結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)糖酵解和ATP的合成,促進(jìn)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)奧沙利鉑的排泄,從而減輕奧沙利鉑對(duì)腫瘤的毒性作用.另外,circFBXO11可通過(guò)海綿樣吸附miR-605上調(diào)靶基因FOXO3的表達(dá),而FOXO3作為轉(zhuǎn)錄因子可促進(jìn)ABCB1的轉(zhuǎn)錄水平,促進(jìn)藥物排泄,進(jìn)而誘導(dǎo)HCC的奧沙利鉑耐藥性[25].

2.3 促進(jìn)DNA修復(fù) DNA修復(fù)是細(xì)胞識(shí)別并糾正化療和其他因素引起DNA損傷的生物學(xué)事件.其主要機(jī)制包括堿基切除修復(fù)、核苷酸切除修復(fù)、錯(cuò)配修復(fù)、同源重組修復(fù)、非同源末端連接和鏈間交聯(lián)修復(fù),它們可導(dǎo)致對(duì)DNA靶向化療藥物的耐藥性[26].目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種由circRNAs介導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)機(jī)制誘導(dǎo)的耐藥性.例如,在胃癌(gastric cancer,GC)中,circAKT3通過(guò)miR-198/PIK3R1軸促進(jìn)DNA損傷修復(fù),從而誘導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥[27].

2.4 促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化 促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是指上皮細(xì)胞在特定的生理或病理情況下,失去上皮特性,獲得間充質(zhì)特征的生理學(xué)現(xiàn)象.它不僅在發(fā)育和傷口愈合中起關(guān)鍵作用,并且參與了多種腫瘤的惡性演進(jìn)過(guò)程,包括腫瘤的侵襲遷移、抗凋亡和耐藥[28].研究表明,某些circRNAs可通過(guò)調(diào)節(jié)EMT導(dǎo)致耐藥.例如,在紫杉醇耐藥的GC細(xì)胞中,高表達(dá)的circPVT1通過(guò)海綿樣吸附miR-124-3p上調(diào)ZEB1的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)EMT,誘導(dǎo)其對(duì)紫杉醇耐藥[29].

2.5 調(diào)控腫瘤干細(xì)胞特性 腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)是一組具有自我更新及較高致瘤能力的細(xì)胞,在化療耐藥方面發(fā)揮重要作用[30].化療后,殘留的豐富的CSCs可以促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)、再生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,并誘導(dǎo)耐藥[31].例如,circFAM73A通過(guò)調(diào)節(jié)miR-490-3p/HMGA2通路,同時(shí)作為RNA結(jié)合蛋白與hNRNPK結(jié)合,增強(qiáng)hNRNPK與β-catenin之間的相互作用,增強(qiáng)β-catenin的穩(wěn)定性,進(jìn)而促進(jìn)GC干細(xì)胞樣特性,誘導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥[32].

2.6 影響自噬 自噬是細(xì)胞消化有害成分的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,胞質(zhì)內(nèi)容物通過(guò)自噬體被運(yùn)送到溶酶體進(jìn)行降解,導(dǎo)致細(xì)胞成分的更新,并滿足細(xì)胞的能量需求,維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定.自噬是一把雙刃劍,它既可抑制疾病發(fā)展,也可保護(hù)細(xì)胞,促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[33].越來(lái)越多的研究表明,自噬可能通過(guò)保護(hù)癌細(xì)胞而在化療耐藥中起重要作用.例如,circRACGAP1通過(guò)調(diào)節(jié)miR-3657/ATG7信號(hào)通路,誘導(dǎo)GC細(xì)胞自噬,介導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)阿帕替尼耐藥[34].

3 circRNAs在消化系腫瘤化療耐藥中的作用(表2)

表2 與消化系腫瘤化療耐藥相關(guān)的circRNAs

3.1 HCC 肝細(xì)胞癌是原發(fā)性HCC中最常見的腫瘤類型,其發(fā)病率在全球范圍內(nèi)呈上升趨勢(shì).根據(jù)2020年癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),HCC是全球第七大最常見的癌癥和第三大癌癥相關(guān)死亡原因[35].HCC主要與慢性肝病和肝硬化有關(guān),目前主要治療方法有手術(shù)切除、肝移植、射頻消融(radiofrequency ablation,RFA)、經(jīng)導(dǎo)管肝動(dòng)脈化療栓塞(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)及聯(lián)合化療[36,37].由于大多數(shù)患者確診時(shí)已處于晚期階段而失去手術(shù)機(jī)會(huì),化療是控制HCC發(fā)展和延長(zhǎng)患者生命最主要的方法.然而,化療耐藥仍然是HCC患者治療的主要障礙[38].因此,迫切需要尋找新的治療靶點(diǎn)以及增強(qiáng)化療藥物敏感性的方法.

3.1.1 索拉非尼:作為FDA批準(zhǔn)的第一種分子靶向藥物,索拉非尼可將HCC患者總生存期平均延長(zhǎng)3 mo[39].然而,許多HCC患者在應(yīng)用索拉非尼治療6 mo后開始對(duì)索拉非尼耐藥[40].

研究報(bào)道,circRNAs可促進(jìn)HCC細(xì)胞索拉非尼耐藥性.Xu等[41]通過(guò)微陣列分析發(fā)現(xiàn)一種新型circRNA在索拉非尼耐藥的HCC細(xì)胞中顯著上調(diào),并在促進(jìn)HCC索拉非尼耐藥中發(fā)揮關(guān)鍵作用,該circRNA被命名為circRNASORE.進(jìn)一步研究表明,circRNA-SORE在細(xì)胞質(zhì)中通過(guò)與致癌蛋白YBX1結(jié)合并阻止其核移位,從而阻斷E3泛素連接酶PRP19介導(dǎo)的YBX1降解,進(jìn)而上調(diào)了YBX1及其下游靶基因AKT、Raf1、ERK、c-Myc和TGF-β1的表達(dá),抑制HCC細(xì)胞凋亡,誘導(dǎo)HCC細(xì)胞耐藥.同時(shí),作者還證明circRNA-SORE由外泌體轉(zhuǎn)運(yùn),使得索拉非尼耐藥可在HCC細(xì)胞間進(jìn)行傳遞.有趣的是,作者在另一篇文章中報(bào)道,circRNA-SORE還可作為分子誘餌吸附miR-103a-2-5p和miR-660-3p進(jìn)而激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路,抑制HCC細(xì)胞凋亡,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞對(duì)索拉非尼的耐藥.并且,m6A甲基化在上調(diào)索拉非尼耐藥細(xì)胞中的circRNASORE水平中發(fā)揮了重要作用[22].Yang等[42]利用circRNA微陣列技術(shù)發(fā)現(xiàn)circFN1在耐藥HCC組織中上調(diào),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明circFN1通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-1205上調(diào)E2F1表

達(dá),抑制索拉非尼誘導(dǎo)的HCC細(xì)胞凋亡,介導(dǎo)HCC細(xì)胞對(duì)索拉非尼耐藥.Weng等[43]研究發(fā)現(xiàn)circFOXM1在索拉非尼耐藥HCC細(xì)胞中上調(diào),其機(jī)制是circFOXM1充當(dāng)miR-1324分子海綿,減弱miR-1324對(duì)下游靶基因MECP2的抑制,從而降低了索拉非尼對(duì)HCC細(xì)胞的毒性作用,誘導(dǎo)HCC對(duì)索拉菲尼耐藥.

3.1.2 鉑類:順鉑是第一代鉑類化療藥物,它通過(guò)在DNA雙鏈之間形成交聯(lián)來(lái)抑制DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,具有廣譜的抗腫瘤活性.順鉑是治療晚期HCC最常用的化療藥物之一.然而,對(duì)順鉑的耐藥亦是HCC患者獲得滿意療效的主要障礙[44].

circRNAs參與了HCC組織及細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥的調(diào)控.Li等[45]研究發(fā)現(xiàn),circARNT2在順鉑耐藥的HCC細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證明,circARNT2可通過(guò)ceRNA機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-155-5p,從而上調(diào)PDK1的表達(dá),隨后抑制HCC細(xì)胞自噬,促進(jìn)其生長(zhǎng)并誘導(dǎo)HCC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥.Fan等[46]報(bào)道,circ_0031242通過(guò)與miR-924競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合上調(diào)POU3F2表達(dá),從而促進(jìn)了HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,抑制了細(xì)胞的凋亡,產(chǎn)生對(duì)順鉑耐藥.Guan等[47]報(bào)道,circRNA_102272可通過(guò)ceRNA機(jī)制海綿樣吸附miR-326導(dǎo)致RUNX2表達(dá)增加,從而促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖和順鉑耐藥.Li等[25]報(bào)道,circFBXO11在肝細(xì)胞癌組織中顯著上調(diào),并且與預(yù)后不良呈正相關(guān).circFBXO11通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-605而上調(diào)靶基因FOXO3表達(dá),促進(jìn)ABCB1轉(zhuǎn)錄,在HCC對(duì)奧沙利鉑耐藥中發(fā)揮重要的作用.

另外,某些circRNAs也可在順鉑耐藥的HCC組織及細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)并增強(qiáng)順鉑化療敏感性.Luo等[48]研究報(bào)道,circRNA_101505在順鉑耐藥的HCC組織和細(xì)胞系中表達(dá)降低,過(guò)表達(dá)circRNA_101505可通過(guò)海綿樣吸附miR-103導(dǎo)致NOR1上調(diào),促進(jìn)HCC細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)HCC細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性.Chen等[49]研究亦發(fā)現(xiàn),circ_0003418在順鉑耐藥的HCC組織和細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào),敲低circ_0003418可通過(guò)激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路,促進(jìn)HCC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥.

3.1.3 其他化療藥物:阿霉素和5-氟尿嘧啶(5-FU)廣泛應(yīng)用于HCC患者的聯(lián)合化療.研究報(bào)道,circFoxo3在阿霉素耐藥HCC組織、HCC細(xì)胞系及轉(zhuǎn)移組織中的表達(dá)均高于未轉(zhuǎn)移組織.一方面,circFoxo3可通過(guò)海綿樣吸附miR-199a-5p,上調(diào)ABCC1的表達(dá);另一方面,它可促進(jìn)N-cadherin和Vimentin的表達(dá),抑制E-cadherin的表達(dá),促進(jìn)EMT進(jìn)而促進(jìn)HCC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及其產(chǎn)生阿霉素耐藥[50].另外,circPTGR1在HCC組織中表達(dá)上調(diào),它可海綿樣吸附miR-129-5p上調(diào)ABCC1水平,加速5-FU從胞內(nèi)排泄[51].Li等[52]報(bào)道,circ_0003998亦通過(guò)ceRNA機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-218-5p,上調(diào)EIF5A2的水平,促進(jìn)MMP9,Vimentin和N-cadherin的表達(dá),抑制E-cadherin進(jìn)而促進(jìn)EMT,介導(dǎo)HCC對(duì)阿霉素的耐藥.

3.2 GC GC是人類最常見的惡性腫瘤之一,2020年它是全球第五大新發(fā)癌癥,也是全球第四大癌癥相關(guān)死亡原因[35].化療是治療晚期GC的首選策略,順鉑、奧沙利鉑、5-氟尿嘧啶通常作為一線治療用藥[53-55],紫杉醇、培美曲塞、阿帕替尼、Diosbulbin-B(DB)亦用于GC的化療.與大多數(shù)腫瘤一樣,GC在發(fā)生發(fā)展中亦表現(xiàn)出惡性增殖、凋亡抵制、侵襲增強(qiáng)以及化療耐藥,化療耐藥的出現(xiàn)限制了患者的總體臨床療效.新近,circRNAs在GC中的作用受到廣泛關(guān)注.

3.2.1 鉑類:以鉑類化療藥為基礎(chǔ)的化療是臨床GC的主要治療方法,研究表明circRNAs在調(diào)節(jié)GC的化療耐藥中發(fā)揮截然不同的作用.

一方面,circRNA可以增強(qiáng)GC對(duì)鉑類化療藥物耐藥.Deng等[56]發(fā)現(xiàn),circVAPA在順鉑耐藥的GC組織中明顯上調(diào),其機(jī)制與circVAPA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-125b-5p上調(diào)STAT3表達(dá),抑制GC細(xì)胞凋亡而介導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥有關(guān).Huang等[27]通過(guò)微陣列分析發(fā)現(xiàn),circAKT3在順鉑耐藥的GC組織和細(xì)胞中的表達(dá)均顯著上調(diào),circAKT3通過(guò)海綿樣吸附miR-198上調(diào)PIK3R1表達(dá),通過(guò)促進(jìn)DNA損傷修復(fù)而產(chǎn)生耐藥.Xia等[32]在順鉑耐藥的GC組織及細(xì)胞中還發(fā)現(xiàn)了高表達(dá)的circFAM73A.一方面,它可通過(guò)充當(dāng)miR-490-3p的分子海綿,上調(diào)HMGA2的表達(dá);另一方面,它又可作為RNA結(jié)合蛋白,與hNRNPK結(jié)合,增強(qiáng)hNRNPK與β-catenin之間的相互作用,并增強(qiáng)β-catenin的穩(wěn)定性,進(jìn)而促進(jìn)GC干細(xì)胞樣特性,產(chǎn)生對(duì)順鉑耐藥.另一項(xiàng)研究顯示,circDONSON通過(guò)ceRNA機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-802,上調(diào)BMI1的表達(dá),抑制Caspase-3和Caspase-9的裂解,抑制細(xì)胞凋亡,從而增強(qiáng)了GC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥[57].新近,Zhang等[58]報(bào)道,circCCDC66在順鉑耐藥的GC細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),其機(jī)制與調(diào)節(jié)miR-618/BCL2信號(hào)通路抑制GC細(xì)胞凋亡有關(guān).Huang等[59]研究報(bào)道,circFN1通過(guò)吸附miR-182-5p抑制GC細(xì)胞凋亡,產(chǎn)生對(duì)順鉑的耐藥性.作為circRNA參與GC順鉑耐藥的另一個(gè)例子,Xue等[60]研究發(fā)現(xiàn),hsa_circ_0081143通過(guò)miR-646/CDK6信號(hào)通路抑制GC細(xì)胞凋亡,參與了GC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥.Yao等[61]研究發(fā)現(xiàn),在順鉑耐藥的GC細(xì)胞中circPVT1表達(dá)上調(diào),它通過(guò)充當(dāng)miR-30a-5p的分子海綿,上調(diào)YAP1表達(dá)及LC3-Ⅱ/Ⅰ比值并下調(diào)p62表達(dá)水平,誘導(dǎo)GC細(xì)胞自噬,抑制GC細(xì)胞凋亡,從而促進(jìn)GC細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥.在另一項(xiàng)研究中也報(bào)道了在順鉑耐藥的GC細(xì)胞中circPVT1表達(dá)上調(diào),它則通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-152-3p上調(diào)HDGF的表達(dá),并激活PI3K/AKT通路,抑制GC細(xì)胞凋亡,并產(chǎn)生化療耐藥[62].Zhang等[63]研究發(fā)現(xiàn),circ_0026359在順鉑耐藥的GC細(xì)胞中高表達(dá),它通過(guò)調(diào)節(jié)miR-1200/POLD4信號(hào)通路,抑制caspase-3/7信號(hào)通路介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,從而產(chǎn)生順鉑耐藥.Zhong等[64]研究發(fā)現(xiàn),circ_0032821可作為miR-515-5p的分子海綿,上調(diào)SOX9的表達(dá),并通過(guò)外泌體分泌傳播,介導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑的耐藥.另外,在奧沙利鉑耐藥的GC組織和細(xì)胞中hsa_circ_0000144表達(dá)上調(diào),進(jìn)一步研究表明,它通過(guò)miR-502-5p/ADAM9軸誘導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑的耐藥性[65].

另一方面,circRNA還可提高GC對(duì)鉑類化療藥的敏感性.Peng等[66]研究發(fā)現(xiàn),在順鉑耐藥的GC細(xì)胞系中circCUL2表達(dá)下調(diào),過(guò)表達(dá)circCUL2可通過(guò)ceRNA機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-142-3p,上調(diào)ROCK2和P62的表達(dá),抑制自噬活性標(biāo)志物L(fēng)C3和Beclin1的表達(dá),從而抑制GC細(xì)胞自噬,增強(qiáng)了順鉑的化療敏感性.另外,Sun等[67]發(fā)現(xiàn),與順鉑敏感的GC細(xì)胞相比,順鉑耐藥的GC細(xì)胞circMCTP2的表達(dá)明顯下調(diào),過(guò)表達(dá)circMCTP2可通過(guò)海綿樣吸附miR-99a-5p上調(diào)MTMR3和P62的表達(dá),并下調(diào)LC3和Beclin1的表達(dá),通過(guò)抑制自噬而增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性.另一研究發(fā)現(xiàn),circ_0001546在奧沙利鉑耐藥的GC組織和細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào),過(guò)表達(dá)circ_0001546可通過(guò)活化miR-421/ATM/Chk2/p53信號(hào)通路,誘導(dǎo)GC細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)GC細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑的敏感性[68].

3.2.2 其他化療藥物:circRACGAP1在阿帕替尼處理的GC細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),它作為miR-3657的海綿上調(diào)ATG7的表達(dá),誘導(dǎo)GC細(xì)胞自噬并抑制細(xì)胞凋亡,介導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)阿帕替尼的耐藥性[34].Liu等[29]研究表明,circPVT1在紫杉醇耐藥的GC組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),它通過(guò)海綿樣吸附miR-124-3p上調(diào)ZEB1的表達(dá),而ZEB1是E-cadherin的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄抑制劑,可加速EMT,進(jìn)而誘導(dǎo)其對(duì)紫杉醇耐藥.另外,Xu等[69]研究報(bào)道,在GC細(xì)胞中,低氧可誘導(dǎo)circNRIP1表達(dá)上調(diào),它可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-138-5p,上調(diào)HIF-1α的表達(dá),促進(jìn)糖酵解,導(dǎo)致癌細(xì)胞在低氧條件下存活,誘導(dǎo)缺氧條件下GC細(xì)胞對(duì)5-FU的耐藥性.另外,circMTHFD2是一種在培美曲塞耐藥的GC細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)的circRNA,它通過(guò)與miR-124競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合,上調(diào)TS和ABCC11的表達(dá),下調(diào)RCF的表達(dá),促進(jìn)毒物排泄并抑制GC細(xì)胞凋亡,從而介導(dǎo)GC細(xì)胞對(duì)培美曲塞的耐藥[70].Lu等[71]研究報(bào)道,hsa_circ_0031452(也稱circHECTD1)在GC組織及細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),circHECTD1作為miR-137的分子海綿上調(diào)PBX3的表達(dá),抑制GC細(xì)胞凋亡,從而產(chǎn)生對(duì)Diosbulbin-B的耐藥.

3.3 CRC 在全球范圍內(nèi),CRC是第三大最常見的惡性腫瘤,2020年新增病例超過(guò)180萬(wàn)例,死亡人數(shù)近91萬(wàn)人[35].針對(duì)CRC的基本療法包括手術(shù)、放療和化療.

3.3.1 5-氟尿嘧啶:5-氟尿嘧啶(5-FU)是一種有效的抗腫瘤藥物,已被廣泛應(yīng)用于CRC的化療,以5-FU為基礎(chǔ)的聯(lián)合治療極大地提高了CRC的生存率[72].然而,對(duì)5-FU的耐藥性已經(jīng)嚴(yán)重限制了5-FU對(duì)CRC患者的療效[73,74].

He等[75]研究表明,circ_0007031通過(guò)ceRNA機(jī)制靶向作用miR-133b/ABCC5軸,促進(jìn)CRC細(xì)胞的惡性行為,誘導(dǎo)了CRC細(xì)胞對(duì)5-FU的耐藥性.circ-PRKDC通過(guò)海綿樣吸附miR-375上調(diào)FOXM1表達(dá),激活Wnt/β-catenin通路,促進(jìn)了CRC細(xì)胞的集落形成及侵襲行為,促進(jìn)CRC細(xì)胞對(duì)5-FU耐藥[76].Li等[77]研究報(bào)道,circ_0032833在5-氟尿嘧啶和奧沙利鉑耐藥的CRC組織及細(xì)胞中表達(dá)明顯上調(diào).它通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-125-5p上調(diào)MSI1的表達(dá),抑制CRC細(xì)胞凋亡并促進(jìn)其轉(zhuǎn)移,介導(dǎo)癌細(xì)胞對(duì)5-氟尿嘧啶和奧沙利鉑的耐藥.

有趣的是,也有學(xué)者發(fā)現(xiàn),一些circRNAs在CRC組織和細(xì)胞中可增強(qiáng)化療藥物敏感性.Ren等[78]研究表明,circDDX17在CRC組織和細(xì)胞中表達(dá)下調(diào),而過(guò)表達(dá)circDDX17可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)5-FU的敏感性并抑制CRC進(jìn)展.其機(jī)制與circDDX17吸附miR-31-5p上調(diào)KANK1表達(dá),誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡,抑制細(xì)胞侵襲和EMT,從而提高CRC對(duì)5-FU的敏感性有關(guān).

3.3.2 鉑類:Wang等[24]研究發(fā)現(xiàn),hsa_circ_0005963(也稱ciRS-122)在奧沙利鉑耐藥CRC組織及細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),并與化療耐藥呈正相關(guān).體內(nèi)外研究表明,奧沙利鉑耐藥細(xì)胞中的外泌體可將ciRS-122運(yùn)送到奧沙利鉑敏感細(xì)胞,通過(guò)海綿樣吸附miR-122,上調(diào)PKM2的表達(dá),從而促進(jìn)糖酵解和ATP合成,促進(jìn)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)家族蛋白對(duì)奧沙利鉑的排泄,從而誘導(dǎo)CRC對(duì)奧沙利鉑產(chǎn)生耐藥.另外,有學(xué)者報(bào)道奧沙利鉑通過(guò)誘導(dǎo)PI3KK介導(dǎo)的底物結(jié)合結(jié)構(gòu)域附近的磷酸化導(dǎo)致DHX9功能低下,進(jìn)而促進(jìn)circCCDC66表達(dá),產(chǎn)生化療耐藥[79].Lai等[80]研究報(bào)道,hsa_circ_0079662通過(guò)ceRNA機(jī)制與miR-324-5p競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合,上調(diào)HOXA9的表達(dá),通過(guò)TNF-α途徑抑制CRC細(xì)胞凋亡,誘導(dǎo)CRC細(xì)胞對(duì)奧沙利鉑的耐藥性.Zhang等[81]研究報(bào)道,circ_0071589在順鉑耐藥的CRC組織和細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào),circ_0071589敲低可抑制CRC對(duì)順鉑的耐藥性、增殖、遷移和侵襲,并促進(jìn)細(xì)胞凋亡,進(jìn)一步研究表明,circ_0071589可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-526b-3p,上調(diào)KLF12的表達(dá),抑制細(xì)胞凋亡,進(jìn)而誘導(dǎo)CRC對(duì)順鉑的耐藥性.

3.3.3 其他化療藥物:Xi等[82]報(bào)道,在阿霉素耐藥的CRC組織和細(xì)胞中,circCSPP1的表達(dá)上調(diào),它通過(guò)ceRNA機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-944,靶向FZD7的3’非翻譯區(qū)(UTR)降低FZD7表達(dá)水平,促進(jìn)CRC細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲并抑制細(xì)胞凋亡,促進(jìn)CRC細(xì)胞對(duì)阿霉素耐藥.在另一篇研究中,circ_001680在CRC組織中的表達(dá)高于其配對(duì)的癌旁正常組織,機(jī)制上,circ_001680通過(guò)靶向miR-340來(lái)上調(diào)BMI 1的表達(dá),促進(jìn)CRC干細(xì)胞特性,并誘導(dǎo)CRC對(duì)伊立替康耐藥[83].

3.4 食管癌 食管癌(esophageal cancer,EC)是世界范圍內(nèi)常見的惡性腫瘤,發(fā)病率居第9位,死亡率居第6位[35].食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)是EC中最常見的組織學(xué)類型,并且近一半的病例發(fā)生在中國(guó)[84].盡管手術(shù)治療、放療、化療和靶向治療都對(duì)治療做出了重大貢獻(xiàn),但EC患者的5年生存率仍然很低,因?yàn)榛颊咄辉\斷為晚期[85].化療耐藥是導(dǎo)致ESCC患者預(yù)后不良的重要因素之一[86].

Qu等[87]研究報(bào)道,circ_0006168在EC組織、細(xì)胞和紫杉醇耐藥細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),circ_0006168通過(guò)與miR-194-5p競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合上調(diào)JMJD1C表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)EC細(xì)胞增殖并抑制其凋亡,介導(dǎo)其對(duì)紫杉醇的耐藥.另一篇研究報(bào)道,在吉非替尼耐藥的食管鱗癌組織和細(xì)胞中,circPSMC3表達(dá)下調(diào),過(guò)表達(dá)circPSMC3可通過(guò)ceRNA機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-10a-5p上調(diào)PTEN表達(dá),促進(jìn)EC細(xì)胞凋亡,從而增強(qiáng)EC對(duì)吉非替尼的敏感性[88].

3.5 胰腺癌 胰腺癌(pancreatic cancer,PC)是一種惡性程度高、預(yù)后差的消化系統(tǒng)惡性腫瘤.2020年P(guān)C的發(fā)病率為2.6%,死亡率為4.7%[35].由于早期癥狀不明顯,80%的PC患者是在疾病晚期發(fā)現(xiàn)的.目前,吉西他濱化療是臨床上重要的治療方法[89,90].然而,由于獲得性耐藥,PC患者預(yù)后較差.

Liu等[91]研究報(bào)道,circHIPK3在吉西他濱耐藥的PC組織及細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),它通過(guò)海綿樣吸附miR-330-5p上調(diào)RASSF1表達(dá),促進(jìn)PC細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和EMT,并抑制細(xì)胞凋亡,進(jìn)而誘發(fā)PC細(xì)胞對(duì)吉西他濱的耐藥.

4 小結(jié)與展望

總之,作為近年來(lái)非編碼RNA家族中的一個(gè)新研究熱點(diǎn),circRNAs在消化系腫瘤中化療耐藥的作用已得到越來(lái)越多研究的證實(shí).circRNAs具有組織和細(xì)胞類型特異性,也具有癌癥和藥物反應(yīng)特異性,導(dǎo)致circRNAs的表達(dá)和相關(guān)的調(diào)控機(jī)制不同.一方面,環(huán)狀RNA可能通過(guò)調(diào)節(jié)其表達(dá)作為直接治療靶點(diǎn),一些主要的致癌環(huán)狀RNA在多種腫瘤中異常表達(dá),并與多藥耐藥相關(guān),其獨(dú)特的反向剪切連接是一個(gè)潛在的特異性治療靶點(diǎn),精確調(diào)控這些致癌環(huán)狀RNA可能對(duì)惡性腫瘤發(fā)揮治療作用.另一方面,由于circRNAs具有高豐度和高穩(wěn)定性以及對(duì)miRNA具有多重結(jié)合位點(diǎn),環(huán)狀RNA還是潛在的治療海綿載體.此外,在外周血、尿液和唾液中分泌的circRNAs更容易被臨床檢測(cè)到,因此,需要對(duì)體液中存在的circRNAs進(jìn)行更多的研究,以開發(fā)用于多種腫瘤篩查和預(yù)后監(jiān)測(cè)的circRNAs檢測(cè)試劑盒,以促進(jìn)circRNAs在腫瘤診斷、預(yù)后和治療中應(yīng)用.雖然目前尚無(wú)circRNAs用于抗癌治療的文獻(xiàn)報(bào)道,相信在未來(lái),隨著circRNAs被充分證明參與了抗癌耐藥的調(diào)控以及在預(yù)后監(jiān)測(cè)中的價(jià)值,針對(duì)circRNAs的干預(yù)措施有望在克服腫瘤化療耐藥中探索一條新途徑.