環(huán)狀RNA 作為微小RNA 海綿在腫瘤進(jìn)展中的作用

牛亞倩，常鈺玲 綜述，劉芳，陳徹 審校

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000

環(huán)狀 RNA（circular RNA，circRNA）是一類(lèi)共價(jià)封閉的內(nèi)源性非編碼RNA，無(wú)5′端帽和3′端多聚A 尾，具有組織特異性，廣泛存在于人類(lèi)細(xì)胞中。circRNA 在腫瘤等多種疾病相關(guān)組織及細(xì)胞中存在差異表達(dá)，提示circRNA 對(duì)某些疾病具有調(diào)節(jié)作用。隨著測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)分析技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)現(xiàn)許多與腫瘤相關(guān)的內(nèi)源性circRNA，目前，在細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)超過(guò)10 萬(wàn)個(gè)circRNA［1-4］。前期研究認(rèn)為，circRNA 是錯(cuò)誤的剪接過(guò)程，無(wú)功能［5］，但近年有研究發(fā)現(xiàn)，circRNA 可在轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)基因表達(dá)，在許多細(xì)胞活動(dòng)中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用［6］。2011年7 月，哈佛醫(yī)學(xué)院的Salmena 首次提出circRNA 主要是作為競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA），即作為 miRAN 分子“海綿”來(lái)發(fā)揮作用，揭示了一種RNA 間相互作用的新機(jī)制，該假說(shuō)認(rèn)為，ceRNA 上存在多個(gè)能與miRNA 互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)，自身可充當(dāng)miRNA 海綿，與miRNA 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，從而發(fā)揮對(duì)下游靶基因的調(diào)控作用［7］，由于 circRNA 無(wú) 3′端多聚A 尾和5′端帽，能夠避免降解和脫腺苷化，作為miRNA 海綿具有明顯優(yōu)勢(shì)［8］。隨著研究的深入和新技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的circRNA 作為miRNA海綿在腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮重要作用［9］。因此，本文就circRNA 作為miRNA 海綿在腫瘤增殖、侵襲轉(zhuǎn)移及血管生成中的作用作一綜述，為腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制的深入研究提供新的思路。

1 circRNA 作為miRNA 海綿在腫瘤增殖中的作用

研究表明，腫瘤細(xì)胞的增殖受多種信號(hào)通路調(diào)控，如 PI3K ／ Akt ／ mTOR 通路，通過(guò)激活細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）促進(jìn)細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)變，過(guò)度激活是腫瘤細(xì)胞增殖失控的前提，circRNA 作為miRNA 海綿可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期來(lái)影響細(xì)胞的增殖過(guò)程［10］。與腫瘤細(xì)胞增殖相關(guān)的另一條途徑是MAPK ／ ERK 通路，蛋白激酶Raf 激活胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）后，作用于多種轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控下游基因的表達(dá)，從而在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用［11］。研究發(fā)現(xiàn)，在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，circ-TTBK2 可通過(guò)作用于miR-217 來(lái)抑制腫瘤的發(fā)生，而miR-217 可上調(diào)肝細(xì)胞核因子 1β（hepatocyte nuclear factor 1β，HNF1β）的表達(dá)，通過(guò) PI3K ／ Akt 及 ERK 通路激活 Derlin-1，促進(jìn)腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移［12］。同時(shí)，ZHOU 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，miR-7 可抑制ERK1／2 的激活，表明cirs-7可通過(guò)其海綿功能激活MAPK／ ERK 通路，促進(jìn)細(xì)胞增殖。另外，Wnt ／ β-Catenin 信號(hào)通路的激活將影響下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，包括原癌基因、細(xì)胞周期蛋白D1、基質(zhì)金屬蛋白酶 7（matrix metalloproteinase 7，MMP7）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等，上述基因的轉(zhuǎn)錄本參與了多種致癌過(guò)程，包括細(xì)胞增殖［14］。有研究顯示，circ-ITCH 可作為 miR-7 和 miR-214 海綿下調(diào) β-Catenin 的表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞的增殖［15］。

除上述通路外，circRNA 還可通過(guò)結(jié)合miRNA來(lái)影響細(xì)胞周期相關(guān)蛋白或轉(zhuǎn)錄因子，從而調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖。研究發(fā)現(xiàn)，circ-TCF25 和circ-100290 可通過(guò)與下游 miRNA（miR-107、miR-103a-3p）結(jié)合，增強(qiáng)CDK6 的功能［16-17］；circ-ABCB10 和 hsa-circ-0013958分別作用于miR-1271 和miR-134，可促進(jìn)CDK1 的功能，上調(diào)細(xì)胞周期蛋白D1 的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖［18-19］。E2F 蛋白家族作為轉(zhuǎn)錄因子，在G1 期向 S 期轉(zhuǎn)變過(guò)程中起重要作用［20］，CHEN 等［21］利用熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證實(shí)，circ-PVT1 可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-125 家族分子，增加轉(zhuǎn)錄因子E2F 的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖；XIE 等［22］研究也表明，circRNA-001569 可作用于 miR-145，增強(qiáng) E2F 家族的表達(dá)。除上述作用外，人類(lèi)癌癥中的circRNA-CCDC66可作用于miR-33b 和miR-93，增強(qiáng)myc 與下游基因的結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞增殖［23］。HE 等［24］研究表明，circ-PTPRA 在膀胱癌中起抑癌作用，可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-636，上調(diào) Kruppel 樣因子 9（Kruppel-like factor 9，KLF9）的表達(dá)，減少膀胱癌細(xì)胞增殖，提示該circRNA 可能是膀胱癌新的預(yù)后標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。上述結(jié)果表明，circRNA 作為miRNA 的海綿在腫瘤增殖中發(fā)揮重要作用。

2 circRNA 作為miRNA 海綿在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的作用

腫瘤細(xì)胞可侵襲鄰近組織，也可轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)處器官，在該過(guò)程中，細(xì)胞可能會(huì)發(fā)生一些改變，如過(guò)度增殖、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transtion，EMT）［25］、MMP 表達(dá)增加等。PI3K ／ Akt 是腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的主要信號(hào)通路之一［26］，激活的PI3K 產(chǎn)生磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PIP3），進(jìn)而激活A(yù)kt，促進(jìn)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。有研究報(bào)道，在胃癌中，circRNA-7 的靶目標(biāo)miR-7可阻斷PI3K ／ Akt 通路，通過(guò)調(diào)控胰島素樣生長(zhǎng)因子 1 受體（insulin-like growth factor-1 receptor，IGF1R）和局灶性黏附激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）增加E-cadherin 含量，抑制EMT 的發(fā)生，從而影響胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移［27］；LIU 等［28］研究發(fā)現(xiàn)，cZNF292 沉默后，可上調(diào) miR-206 的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控 PI3K ／ Akt 信號(hào)通路，可抑制Eca-109 細(xì)胞的遷移和侵襲；對(duì)宮頸癌的研究發(fā)現(xiàn)，circRNA-Akt1 能促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展，可抑制miR-942-5p 的表達(dá)，上調(diào)Akt1 表達(dá)，從而促進(jìn)宮頸癌的侵襲和轉(zhuǎn)移［29］；另有研究發(fā)現(xiàn)，ESRP1 ／circANKS1B ／ miR-148a ／ 152-3p ／ USF1 軸可 激 活TGF-β1 信號(hào)通路，誘導(dǎo)EMT，從而導(dǎo)致乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移［30］；有數(shù)據(jù)顯示，circ-100876 在非小細(xì)胞肺癌組織中表達(dá)上調(diào)，其表達(dá)與腫瘤分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，circ-100876 作為miR-136的海綿，可增加MMP-13 的表達(dá)，從而促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的轉(zhuǎn)移［31］；在肝細(xì)胞癌中，circRNA-MTO1 作用于miR-9 來(lái)調(diào)節(jié)MMP14，從而影響肝細(xì)胞癌的侵襲轉(zhuǎn)移［32］；CHEN 等［33］研究發(fā)現(xiàn)，circ-ASH2L 在胰腺癌細(xì)胞和組織中高表達(dá)，可作為miR-34a 的海綿上調(diào)Notch-1 的表達(dá)，促進(jìn)胰腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移；研究發(fā)現(xiàn)，臨床組織中circ-ASH2L 的高表達(dá)與胰腺癌的淋巴浸潤(rùn)和TNM 分期有關(guān)，是胰腺癌患者生存的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。綜上所述，circRNA 作為miRNA 的海綿在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。

3 circRNA 作為miRNA 海綿在腫瘤血管生成中的作用

血管生成是腫瘤的十大基本特征之一，在腫瘤進(jìn)展中起關(guān)鍵作用，VEGF 及MMP 等因素與血管生成調(diào)控密切相關(guān)。研究表明，circ-100876 通過(guò)抑制miR-136 表達(dá)，可增加MMP13 的表達(dá)，促進(jìn)血管生成［31］；circ-100876 影響激活素受體樣激酶-1（Activin Receptor Like Kinase-1，ALK-1）與 ALK-5 的關(guān)系，增強(qiáng) VEGF 的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)血管生成［34］；ZHONG等［35］研究發(fā)現(xiàn)，circ-MYLK 作為 miR-29a 的海綿調(diào)控VEGF-A 的表達(dá)，從而促進(jìn)血管生成，影響膀胱癌的進(jìn)展；另有研究發(fā)現(xiàn)，hsa_circ_0000515 通過(guò)調(diào)控miR-296-5p ／ CXCL10 軸參與乳腺癌的血管生成［36］。有研究預(yù)測(cè)，CXC 趨化因子配體 10（CXCchemokineligand 10，CXCL10）為乳腺癌的癌基因，與其預(yù)后不良密切相關(guān)，CXCL10 參與腫瘤和基質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用，導(dǎo)致白細(xì)胞遷移、血管生成和腫瘤發(fā)生［37］。綜上所述，circRNA 可通過(guò)作用于miRNA 影響這些因子的表達(dá)，從而調(diào)控腫瘤血管生成。

4 小結(jié)與展望

近年，circRNA 在腫瘤研究中已受到越來(lái)越多的關(guān)注。在腫瘤中，大多數(shù)circRNA 主要是通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA 從而解除miRNA 對(duì)下游靶基因的抑制作用，調(diào)控腫瘤的增殖、侵襲遷移、血管生成等生物學(xué)過(guò)程。另外，少數(shù)circRNA 還可通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白活性進(jìn)而調(diào)節(jié)基因的剪接和轉(zhuǎn)錄，甚至可直接翻譯成蛋白參與對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展的調(diào)控。circRNA 功能的不斷深入分析將對(duì)從多層面、多角度探討癌癥等疾病的發(fā)病機(jī)制具有重要意義，同時(shí)將circRNAs應(yīng)用于臨床存在一些挑戰(zhàn)，如與其相關(guān)的許多調(diào)節(jié)機(jī)制尚未明確，需更多的證據(jù)來(lái)證明circRNA 與癌癥之間的具體相關(guān)性；缺乏方便、有效、廉價(jià)的方法檢測(cè)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞中circRNA 的穩(wěn)定表達(dá)等。因此，對(duì)circRNA 需要進(jìn)一步深入研究，為腫瘤研究開(kāi)辟新的思路。