circRNA信號(hào)通路在食管癌中的表達(dá)及對(duì)放化療的影響

張正 朱林文 李旎 邵國(guó)豐

食管癌是常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤。目前食管癌的發(fā)病率在腫瘤中排名第八，總體死亡率排名第六[1]。食管癌的組織學(xué)類(lèi)型主要為食管鱗狀細(xì)胞癌（esophageal cell carcinoma，ESCC）和食管腺癌（esophageal adenocacinoma，EAC），其中 90%為 ESCC[2]。在中國(guó)，食管癌的發(fā)病率和死亡率居高不下，許多患者確診時(shí)已是晚期，手術(shù)治療方案難以有效開(kāi)展，所以食管癌的放化療方案在當(dāng)前我國(guó)的食管癌臨床治療中的作用尤為重要。環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）是近年來(lái)被發(fā)現(xiàn)的一種RNA。隨著RNA測(cè)序技術(shù)的高速發(fā)展及臨床上為尋求更完善的疾病診療方案，circRNA的特征和功能逐漸被研究人員發(fā)現(xiàn)與重視。本文就circRNA及其信號(hào)通路在食管癌中的表達(dá)及對(duì)放化療的影響作一綜述。

1 circRNA的特性

circRNA最早于1976年在病毒中被發(fā)現(xiàn)[3]。起初，研究人員將circRNA看作前體mRNA錯(cuò)誤加工的產(chǎn)物[4]。它以共價(jià)閉合環(huán)結(jié)構(gòu)存在，相比于傳統(tǒng)的線性RNA，它沒(méi)有5'端的帽子結(jié)構(gòu)和3'端的poly(A)尾巴[5]，且對(duì)核糖核酸酶降解的敏感性較低[6]，這使得它能夠在細(xì)胞活動(dòng)中持續(xù)穩(wěn)定表達(dá)。circRNA具有分子海綿、調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄翻譯和蛋白質(zhì)修飾等作用，這些使得它在細(xì)胞的生命活動(dòng)中具有重要作用。

有研究顯示，circRNA表達(dá)異常的患者發(fā)生食管癌的危險(xiǎn)度是普通人群的3.92倍，而circRNA表達(dá)正常的患者比例僅占29%[7]。這表明circRNA在食管癌的發(fā)生和發(fā)展中具有特異性的表達(dá)，發(fā)揮致癌或抑癌的作用，而部分circRNA的這種致癌或抑癌作用則是通過(guò)進(jìn)一步調(diào)節(jié)circRNA-微小RNA（micro mRNA，miRNA）-mRNA信號(hào)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)的[8]。

2 circRNA相關(guān)生物學(xué)功能和信號(hào)通路

circRNA參與了生命活動(dòng)的全過(guò)程，如細(xì)胞過(guò)程、生物過(guò)程、代謝過(guò)程等，腫瘤的發(fā)生和發(fā)展與這些過(guò)程密切相關(guān)。Su等[9]運(yùn)用京都基因與基因組百科全書(shū)（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）數(shù)據(jù)庫(kù)分析了circRNA可能參與的生物過(guò)程，如細(xì)胞過(guò)程、代謝過(guò)程等，最終發(fā)現(xiàn)了10條與circRNA上調(diào)相關(guān)的信號(hào)通路，包括嗅覺(jué)轉(zhuǎn)導(dǎo)、剪接體、谷氨酸能突觸和磷脂酰肌醇信號(hào)通路等；還有17條與circRNA下調(diào)相關(guān)的信號(hào)通路，包括神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子信號(hào)通路、Wnt信號(hào)通路、微生物代謝和胰島素信號(hào)通路等。

circRNA具有充當(dāng)海綿吸附miRNA、調(diào)節(jié)基因表達(dá)以及修飾蛋白質(zhì)的功能[10-11]。而在迄今發(fā)現(xiàn)的circRNA中，大多數(shù)是作為miRNA的海綿發(fā)揮生物學(xué)作用[12-14]。Jiang等[15]構(gòu)建了由64個(gè)miRNA聯(lián)系32個(gè)差異表達(dá)的circRNA和98個(gè)差異表達(dá)mRNA的競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源性RNA（ceRNA）網(wǎng)絡(luò)，探究了circRNA的miRNA信號(hào)通路，有助于了解食管癌中的circRNA相關(guān)機(jī)制。

circRNA的序列上具有miRNA結(jié)合位點(diǎn)，這是它作為miRNA海綿發(fā)揮功能的基礎(chǔ)。circRNA的這一特性表明circRNA可以通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA進(jìn)一步來(lái)調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)[16]。circRNA和miRNA相互作用，調(diào)控疾病發(fā)生和進(jìn)展。例如，circWDR77通過(guò)調(diào)節(jié)miR-124進(jìn)一步促進(jìn)心血管系統(tǒng)中血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移[17]。circRNA-miRNA通路也已被證實(shí)在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。例如，circ-MMP9可以通過(guò)吸附miR-124來(lái)促進(jìn)多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[18]；circRNA_001937在皮膚鱗狀細(xì)胞癌中可能通過(guò)海綿miRNA-597-3p/FOSL2通路影響癌癥進(jìn)展[19]；circRNA-0008717通過(guò)海綿化miR-203上調(diào)Bmi-1的表達(dá)，從而影響骨肉瘤的進(jìn)展[20]；circ_ABCB10與包括食管癌在內(nèi)的多種癌癥的增殖、侵襲、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和預(yù)后等方面密切相關(guān)[21]。此外circRNA的調(diào)節(jié)范圍還包括肺癌[22]、胰腺癌[23]、胃癌[24]等。上述研究不僅證實(shí)了許多circRNA可以與miRNA結(jié)合，在人類(lèi)疾病中發(fā)揮不同的功能作用，并且同一circRNA能夠通過(guò)不同的結(jié)合位點(diǎn)靶向結(jié)合多種miRNA執(zhí)行各自的功能。例如，circRNA_001059可以通過(guò)結(jié)合幾種特定的miRNA來(lái)作為miRNA的抑制劑，包括 miR-30c-1、miR-30c-2、miR-122、miR-139-3p、miR-339-5p和miR-1912[9]；circ-ITCH分別可以通過(guò)miR-7/EGFR通路[25]以及miR-17/miR-224/p21/磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN）通路[26]在不同的癌癥中的細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移進(jìn)程中發(fā)揮作用。

盡管筆者尚未了解大多數(shù)circRNA的確切功能，但已有研究發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)控制基因參與癌癥的治療。Wang等[27]研究發(fā)現(xiàn)circPTK2的過(guò)表達(dá)使其與miR-492和miR-200b-3p結(jié)合，通過(guò)控制TIF1γ基因來(lái)抑制TGF-β誘導(dǎo)的上皮細(xì)胞間質(zhì)化和轉(zhuǎn)移，這表明circRNA可能有阻礙癌癥進(jìn)展的作用。Du等[28]觀察到circPRKCI參與了miR-545/miR-589和E2F7蛋白的調(diào)控軸，通過(guò)干擾circPRKCI轉(zhuǎn)染可以影響腫瘤的大小和重量。這些研究暗示通過(guò)干預(yù)circRNA信號(hào)通路中各環(huán)節(jié)的表達(dá)，可以進(jìn)一步挖掘包括食管癌在內(nèi)的多種癌癥的治療潛力，開(kāi)發(fā)新型治療方案。

3 circRNA及其信號(hào)通路在食管癌中的表達(dá)

3.1 circRNA在食管癌中的表達(dá) circRNA在腫瘤中的研究日益深入，其中就包括食管癌[29]。Shi等[30]通過(guò)比較食管癌與癌旁正常食管組織的circRNA表達(dá)水平，在食管癌組織中發(fā)現(xiàn)了469個(gè)上調(diào)的circRNA，275個(gè)下調(diào)的circRNA。其中，hsa_circRNA_103670上調(diào)最為明顯，為癌旁正常食管組織的20.3倍；hsa_circRNA_030162下調(diào)最為明顯，為癌旁正常食管組織的1/12.1。Li等[31]運(yùn)用微陣列分析法分析了3例食管癌患者和3名健康對(duì)照者血液樣本中的circRNA表達(dá)譜，共鑒定出食管癌患者和匹配的健康對(duì)照者之間有11 381個(gè)circRNA存在明顯差異。對(duì)比其他25例ESCC患者血液樣本中的circRNA表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)有5 705個(gè)circRNA（50.13%）上調(diào)，5 676個(gè)（49.87%）下調(diào)。在這項(xiàng)研究中，上調(diào)最為明顯的前10個(gè)circRNA為hsa_circ_0000977、hsa_circ_0006220、hsa_circ_0043278、hsa_circ_0000691、hsa_circ_0000288、hsa_circ_0000367、hsa_circ_0021647、hsa_circ_0006440、hsa_circRNA_405571和hsa_circRNA_100790；而下調(diào)最為明顯的前10個(gè)circRNA為hsa_circ_0008389、hsa_circ_0089763、hsa_circ_0089762、hsa_circ_0000102、hsa_circ_0001714、hsa_circ_0089761、hsa_circ_0007326、hsa_circ_0001549、hsa_circ_0005133和hsa_circRNA_405965。

Zhao等[32]通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了過(guò)表達(dá)的circ-BMI1抑制了實(shí)驗(yàn)裸鼠體內(nèi)食管癌a109細(xì)胞的增殖、遷移，以及食管癌a109細(xì)胞的集落形成和腫瘤生長(zhǎng)。另外有研究證實(shí)，circ_0000337在食管癌的細(xì)胞增殖和進(jìn)展中作為致癌基因發(fā)揮關(guān)鍵作用[33]。在一項(xiàng)MTT實(shí)驗(yàn)中顯示，過(guò)表達(dá)的hsa-circ_0001946顯著降低了食管癌細(xì)胞的增殖能力[34]。Li等[31]發(fā)現(xiàn)提高ESCC中hsa_circ_0000977水平可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移，并且抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，且hsa_circ_0000977的表達(dá)水平與ESCC患者的腫瘤病理分期（pT分期）和淋巴結(jié)數(shù)量有關(guān)。

3.2 circRNA調(diào)控食管癌的進(jìn)展 circVRK1通過(guò)調(diào)節(jié)miR-624-3p/PTEN信號(hào)通路抑制食管癌的進(jìn)展[35]。circRNA LPAR3通過(guò)海綿吸附miRNA-198上調(diào)MET基因表達(dá)，激活RAS/MAPK和PI3K/Akt通路，促進(jìn)食管癌細(xì)胞的遷移、侵襲，并且circRNA LPAR3在食管癌組織中的表達(dá)與臨床分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，但與性別、年齡、腫瘤浸潤(rùn)深度或組織分化程度無(wú)關(guān)[36]。食管癌細(xì)胞中上調(diào)的hsa_circ_0000977通過(guò)充當(dāng)miR-874-3p的海綿促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和抑制體外食管癌細(xì)胞的凋亡，而下游的靶向基因可能是TP53INP2或KMT2D[31]。食管癌細(xì)胞中circRNA-0008717充當(dāng)miR-203的海綿，circRNA-0008717與miR-203結(jié)合以增加Slug表達(dá)，從而增強(qiáng)食管癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移。流式細(xì)胞術(shù)證實(shí)，circ_ABCB10通過(guò)海綿化miR-203，增加了Slug的表達(dá)，從而促進(jìn)了食管癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[37]。還有實(shí)驗(yàn)表明，circ_ABCB10還可以通過(guò)與miR-670-3p結(jié)合促進(jìn)食管癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和增殖，但miR-670-3p的下游靶基因及其機(jī)制尚未明確[38]?？偟膩?lái)說(shuō)，circRNA在食管癌中特異性表達(dá)，發(fā)揮致癌或抑癌的作用，并與食管癌的生長(zhǎng)增殖、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、分期等密切相關(guān)[39]。

4 circRNA及其信號(hào)通路的表達(dá)和食管癌治療的關(guān)系

目前，盡管在食管癌的臨床治療中已經(jīng)使用了放療和化療等新方法，但由于腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和治療耐藥性，食管癌患者的5年生存率低至20%左右[1]。先前的一項(xiàng)調(diào)查顯示，在超過(guò)455 800例被診斷為食管癌的患者中有400 200例患者死于這種疾病[40]。對(duì)放療和化療中食管癌耐受性的circRNA的相關(guān)作用機(jī)制的進(jìn)一步研究可能會(huì)有助于改進(jìn)治療方案，使得食管癌患者的治療與預(yù)后情況得到改善。

4.1 circRNA及其信號(hào)通路對(duì)食管癌化療的影響化療是治療晚期食管癌的重要手段。研究發(fā)現(xiàn)，部分circRNA可以通過(guò)干擾DNA損傷失調(diào)反應(yīng)、糖酵解、細(xì)胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞自噬、細(xì)胞凋亡過(guò)程，以及影響ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、淋巴細(xì)胞和癌癥干細(xì)胞來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤的耐藥性[41]。hsa_circ_0008078通過(guò)促進(jìn)胞質(zhì)多聚腺苷酸化元件結(jié)合蛋白4（cytoplasmic polyadenylation element binding protein 4，CPEB4）的泛素化和降解來(lái)抑制CPEB4介導(dǎo)的Mcl-1翻譯以減輕順鉑耐藥性[42]。此外還有部分circRNA比如circRNA_001275[43]、circ_0006168[44]、circPSMC3[45]、circGOT1[46]、circ_0000337[47]、Hsa_circ_0000277[48]、Hsa_circ_0007142[49]通過(guò)海綿化miRNA參與食管癌的化療敏感性調(diào)節(jié)，見(jiàn)表1。

表1 circRNA信號(hào)通路對(duì)食管癌化療敏感性的影響

4.2 circRNA及其信號(hào)通路對(duì)食管癌放療的影響在腫瘤中，circRNA與輻射抗性和輻射敏感性有關(guān)。當(dāng)接受輻射時(shí)，改變的circRNA通過(guò)激活信號(hào)通路和靶向基因來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞的生物過(guò)程，如DNA損傷反應(yīng)、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞凋亡、自噬、細(xì)胞分裂周期、細(xì)胞代謝[50]。放療是臨床上治療食管癌的重要手段，但由于食管癌細(xì)胞存在放射抗性，因此有部分患者對(duì)于放療的治療效果不盡人意[51]，說(shuō)明目前的放療方案還需要進(jìn)一步的優(yōu)化。已有研究表明放射耐藥食管癌細(xì)胞與circRNA的異常調(diào)控有關(guān)。Su等[9]用miRanda軟件，將人放射抗性食管癌細(xì)胞系KYSE-150R與親代細(xì)胞系KYSE-150相比較，共鑒定出57個(gè)上調(diào)的circRNA調(diào)節(jié)120個(gè)miRNA的表達(dá)水平，并鑒定出12個(gè)下調(diào)的circRNA調(diào)節(jié)36個(gè)miRNA的表達(dá)水平。部分circRNA通過(guò)Wnt信號(hào)通路在食管癌放射抗性中發(fā)揮調(diào)控作用。circRNA_100367通過(guò)miR-217/Wnt3通路減弱了ESCC 的放射抗性[52]。此外 circVRK1[35]、circATIC[53]、circPRKCI[54]、hsa_circ_0014879[55]、circ_0000554[56]通過(guò)相應(yīng)的miRNA通路調(diào)節(jié)食管癌的放射敏感性，見(jiàn)表2。上述研究表明，尋找受circRNA調(diào)控的下游miRNA/蛋白質(zhì)，研究circRNA及其信號(hào)通路對(duì)于揭示circRNA介導(dǎo)食管癌輻射敏感性的潛在機(jī)制，提升食管癌的放療敏感性可能有一定價(jià)值。

表2 circRNA信號(hào)通路對(duì)食管癌放療敏感性的影響

5 小結(jié)與展望

化療與放療給食管癌，特別是晚期食管癌患者帶來(lái)了手術(shù)治療外的更多選擇，但隨之而來(lái)的放化療耐受性問(wèn)題需要解決。近年來(lái)circRNA被發(fā)現(xiàn)在疾病發(fā)展與治療中發(fā)揮重要作用，這對(duì)食管癌的研究和治療具有巨大的吸引力。機(jī)制和功能研究已經(jīng)使circRNA從無(wú)用的剪接副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為腫瘤診斷和治療的潛在靶點(diǎn)。盡管目前對(duì)circRNA的生物學(xué)功能和機(jī)制的了解仍然有限，但持續(xù)的探索會(huì)使circRNA在腫瘤的治療中發(fā)揮更大作用。進(jìn)一步開(kāi)展circRNA及其信號(hào)通路對(duì)食管癌患者放化療耐受性影響相關(guān)機(jī)制的研究，有望為食管癌的治療方案提供新的方向。

雖然circRNA在食管癌研究中已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但關(guān)于circRNA對(duì)食管癌放化療影響的研究仍處于起步階段，circRNA影響放化療效果的一些具體機(jī)制尚不清楚。本綜述主要著眼于circRNA及部分信號(hào)通路在食管癌中的相關(guān)表達(dá)，對(duì)通路下游的功能如蛋白質(zhì)編碼的研究有限。此外，食管癌的發(fā)生、發(fā)展與免疫調(diào)節(jié)密切相關(guān)，而在食管癌免疫領(lǐng)域的circRNA研究較少。進(jìn)一步研究circRNA在食管癌放化療中的表達(dá)情況和詳細(xì)作用機(jī)制，可為了解circRNA如何影響食管癌的放化療耐受性提供新的見(jiàn)解，促進(jìn)臨床上對(duì)食管癌放化療方案的合理改進(jìn)，從而改善食管癌患者的生存狀況和生活水平。

綜上所述，circRNA及其信號(hào)通路在食管癌的化療與放療方面具有潛力。相信通過(guò)研究人員的不斷努力，circRNA將成為克服食管癌的一個(gè)強(qiáng)大的工具。