環(huán)狀RNA在結(jié)直腸癌細(xì)胞中差異性表達(dá)的研究進(jìn)展

于佳永， 趙翰錚， 游柳平， 黃躍南

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院普外科， 黑龍江 哈爾濱 150001)

1 概 述

結(jié)直腸癌(CRC)是世界上發(fā)病率第三、死亡率第二的常見惡性腫瘤之一，近年來發(fā)病率正在上升[1]。結(jié)直腸癌發(fā)生的確切機(jī)制尚不清楚，然而，與結(jié)直腸癌密切相關(guān)的危險(xiǎn)因素包括遺傳、飲食、吸煙、酗酒和年齡等。環(huán)狀RNA(circRNA)由一組具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的非編碼RNA組成，這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)是由經(jīng)典剪接體介導(dǎo)的或套索類型的剪接構(gòu)建的。根據(jù)環(huán)狀RNA的來源可分為外顯子環(huán)狀RNA、內(nèi)含子環(huán)狀RNA和外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA，它們分別來源于單個(gè)或多個(gè)外顯子、內(nèi)含子以及內(nèi)含子和外顯子。不同類別的環(huán)狀RNA有不同的亞細(xì)胞定位。例如，外顯子環(huán)狀RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，而內(nèi)含子和外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA主要位于參與宿主基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的核仁。內(nèi)含子環(huán)狀RNA的構(gòu)建在很大程度上取決于富含GU的C元件的存在，它們的大小分別為7和11個(gè)核苷酸，以避免核酸外切酶的破壞。環(huán)狀RNA有多種作用機(jī)制，包括充當(dāng)微小RNA(miRNA)的海綿，與蛋白質(zhì)相互作用，調(diào)節(jié)基因剪接或轉(zhuǎn)錄，或調(diào)節(jié)表觀遺傳機(jī)制。它們可以調(diào)節(jié)上游基因或其他基因的表達(dá)。在包括CRC在內(nèi)的多種惡性腫瘤中，已經(jīng)顯示環(huán)狀RNA的差異性表達(dá)[2]。本文現(xiàn)將環(huán)狀RNA在結(jié)直腸癌細(xì)胞中差異性表達(dá)的研究情況作一綜述。

2 結(jié)直腸癌細(xì)胞中差異化表達(dá)的環(huán)狀RNA

2.1表達(dá)上調(diào)的環(huán)狀RNA:Wang[3]等發(fā)現(xiàn)circ-CCDC66在結(jié)直腸癌組織和細(xì)胞系中顯著升高，在體內(nèi)外都促進(jìn)了結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和非錨定生長。circ-CCDC66能夠增加某些癌基因的表達(dá)水平，如Dnmt3b、EZH2、MYC和YAP1，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。此外，circ-CCDC66可以降低結(jié)直腸癌細(xì)胞的放射敏感性。Chen[4]等發(fā)現(xiàn)circ-NSD2可以作為結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素。circ-NSD2高表達(dá)的結(jié)直腸癌患者比circ-NSD2低表達(dá)的結(jié)直腸癌患者更容易發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，并且circ-NSD2通過調(diào)節(jié)miR-199b5p/DDR1/JAG1信號通路，顯著增強(qiáng)了結(jié)直腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。

2.2表達(dá)下調(diào)的環(huán)狀RNA:Li[5]等在4對結(jié)直腸癌患者的組織中進(jìn)行了環(huán)狀RNA測序，共發(fā)現(xiàn)448個(gè)差異表達(dá)的環(huán)狀RNA，其中394個(gè)上調(diào)，54個(gè)下調(diào)。進(jìn)一步的研究表明，circ-DDX17為結(jié)直腸癌中的一種腫瘤抑制因子，沉默circ-DDX17顯著促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡抑制。circ-ITGA7是新近發(fā)現(xiàn)的一種與結(jié)直腸癌進(jìn)展相關(guān)的環(huán)狀RNA[6]。circ-ITGA7及其線性宿主基因ITGA7在結(jié)直腸癌組織和細(xì)胞系中均顯著降低。進(jìn)一步的研究表明，circ-ITGA7通過抑制RREB1的致癌RAS信號通路提高了ITGA7的轉(zhuǎn)錄水平。缺失circ-ITGA7或ITGA7可促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞在體內(nèi)外的增殖和轉(zhuǎn)移。

3 結(jié)直腸癌環(huán)狀RNA差異性表達(dá)的臨床意義

3.1環(huán)狀RNA有望成為診斷和判斷預(yù)后的生物標(biāo)志物

3.1.1環(huán)狀RNA可能成為診斷結(jié)直腸癌的組織或液體活檢生物標(biāo)志物:Xie[7]等發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，結(jié)直腸癌患者血清外泌體hsa_circ_0101802(circPNN)表達(dá)水平顯著升高，說明circPNN對結(jié)直腸癌的診斷有重要價(jià)值，可能是結(jié)直腸癌早期診斷的一種潛在的無創(chuàng)性生物標(biāo)志物。Zhu[8]等鑒定出3個(gè)環(huán)狀RNA(hsa_circ_0049487、hsa_circ_0066875、hsa_circ_0007444)可能是預(yù)測結(jié)腸腺瘤向結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)變的新的生物標(biāo)志物。

3.1.2與臨床病理特征相關(guān)的環(huán)狀RNA可作為結(jié)直腸癌患者的有價(jià)值的預(yù)測標(biāo)記物:Yang[9]等發(fā)現(xiàn)，circ-PTK2在結(jié)直腸癌組織和血清中的表達(dá)均升高，且與淋巴結(jié)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者中，circ-PTK2可以作為結(jié)直腸癌的一個(gè)標(biāo)志物，在鑒別結(jié)直腸癌是否伴發(fā)肝轉(zhuǎn)移方面均具有潛在價(jià)值。

3.1.3與結(jié)直腸癌患者生存時(shí)間相關(guān)的環(huán)狀RNA有望成為預(yù)后生物標(biāo)志物:Jin[10]等發(fā)現(xiàn)，hsa_circ_0005075的表達(dá)水平與總生存期和無瘤生存期相關(guān)。Xiao[11]等的一項(xiàng)研究顯示，93.5%(187/200)的結(jié)直腸癌患者h(yuǎn)sa_circ_0022382(circFADS2)表達(dá)增高，其與大腸癌體積大、分化差、浸潤深度深、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、TNM分期晚、預(yù)后差密切相關(guān)。Chen[12]等的一項(xiàng)研究表明，circ_001971表達(dá)水平和TNM分期是影響總生存期的獨(dú)立因素。

3.2環(huán)狀RNA可作為潛在治療靶點(diǎn)

3.2.1針對致癌環(huán)狀RNA的小干擾RNA或短發(fā)夾狀RNA(shRNA)可以抑制結(jié)直腸癌的生長和轉(zhuǎn)移:根據(jù)Han[13]等的一項(xiàng)研究，一種針對circ-LONP2的反義寡核苷酸(ASO)顯著減少了體內(nèi)遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移的穿透性，包括減少了結(jié)節(jié)大小和數(shù)量。Wang[14]等發(fā)現(xiàn)，在結(jié)直腸癌耐藥小鼠模型中，通過注射由外泌體傳遞的siRNA來靶向降低ciRS-122的表達(dá)水平，可以提升結(jié)直腸癌對奧沙利鉑的敏感性，提示了一種降低結(jié)直腸癌耐藥性的新的潛在方法。此外，某些藥物或化合物可能通過環(huán)狀RNA關(guān)聯(lián)軸顯示抗癌活性。Du[15]等發(fā)現(xiàn)，利多卡因通過調(diào)控circ-HOMER1/miR-138-5p/HEY1軸，降低了circ-HOMER1在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的表達(dá)，抑制了細(xì)胞增殖和有氧糖酵解，為使用利多卡因預(yù)防結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展提供了一種新的治療選擇。Zhen[16]等的一項(xiàng)研究表明，YAP特異性抑制肽17顯著減輕了circ-PPP1R12A-73aa促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞生長的作用。

3.2.2表達(dá)下調(diào)的環(huán)狀RNA對結(jié)直腸癌的生長和轉(zhuǎn)移具有負(fù)面調(diào)控作用:在結(jié)直腸癌細(xì)胞或組織中誘導(dǎo)抑癌基因環(huán)狀RNA的表達(dá)，可能部分是由于環(huán)狀RNA的高穩(wěn)定性和較長的半衰期而產(chǎn)生顯著的抗腫瘤作用。Li[17]等觀察到，在經(jīng)過碳離子照射后，circ-CBL.11在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的表達(dá)被誘導(dǎo)，并通過競爭結(jié)合miR-6778-5p抑制細(xì)胞增殖。此外，外源環(huán)狀RNA可能通過含有專為環(huán)狀RNA表達(dá)而設(shè)計(jì)的DNA盒的特定載體傳遞，或者通過轉(zhuǎn)染體外產(chǎn)生的純化環(huán)狀RNA來傳遞[18]。一些研究證實(shí)，環(huán)狀RNA序列已合成并克隆到特殊的質(zhì)粒載體中，用于生產(chǎn)慢病毒，以穩(wěn)定轉(zhuǎn)染結(jié)直腸癌細(xì)胞并結(jié)構(gòu)性過表達(dá)所需的環(huán)狀RNA；然后，外源環(huán)狀RNA通過競爭結(jié)合吞噬各種miRNA而發(fā)揮腫瘤抑制作用[19,20]。為此，將基因工程環(huán)狀RNA作為特定致癌miRNA的海綿引入結(jié)直腸癌細(xì)胞或組織，可能為未來的癌癥治療提供一種新的有效途徑。

3.2.3檢測環(huán)狀RNA的表達(dá)水平可以預(yù)測結(jié)直腸癌患者對放化療的敏感性:一些環(huán)狀RNA，如hsa_circ_001680和circ-CCDC66與結(jié)直腸癌的化療耐受有關(guān)。此外，針對這些環(huán)狀RNA的治療可能會調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌患者對放化療的抵抗力。最后，針對CDR1-AS的干預(yù)方法可以增加結(jié)直腸癌細(xì)胞表面的PD-L1水平，這可能會增加當(dāng)前免疫治療的有效性，即PD-1/PD-L1阻斷療法。

4 總結(jié)與展望

隨著新一代高通量測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的環(huán)狀RNA被發(fā)現(xiàn)并在人類結(jié)直腸癌組織、細(xì)胞和血漿中異常表達(dá)。它們通過調(diào)節(jié)不同的分子和信號通路發(fā)揮抑制或促進(jìn)結(jié)直腸癌的作用。一些環(huán)狀RNA與結(jié)直腸癌的臨床分級、病理分期、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移、耐藥及預(yù)后密切相關(guān)，提示環(huán)狀RNA在結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制、診斷和治療中起著關(guān)鍵作用。雖然現(xiàn)有的研究已經(jīng)逐漸對環(huán)狀RNA來源、功能和調(diào)控機(jī)制有了初步的認(rèn)識，但其在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中的具體作用尚未完全闡明。因此，將環(huán)狀RNA轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用還有很多工作要做。