CircPVT1在腫瘤中的調(diào)控作用研究進展

鮑浩霖，黃子越，李杰瀚，梁子鑫，余良,2，林寧，倪春節(jié)，崔云甫，徐藝,2,,,5

0 引言

環(huán)狀RNA（circular RNA, circRNA）是一類在真核生物中廣泛存在的具有共價封閉環(huán)結(jié)構(gòu)的非編碼RNA（non-coding RNA, ncRNA）分子，近年來在RNA研究領(lǐng)域廣受關(guān)注；現(xiàn)有研究表明circRNA是通過共轉(zhuǎn)錄的方式產(chǎn)生的，并且可通過與線性剪接競爭來調(diào)控基因表達[1-2]。此外，circRNA沒有5’帽子結(jié)構(gòu)和3’多聚腺苷酸尾，其固有的閉環(huán)結(jié)構(gòu)使其變得尤為穩(wěn)定，從而能耐受RNA核酸外切酶的降解[3]。既往研究證實，circRNA可通過作為競爭性內(nèi)源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）沉默相關(guān)miRNA、調(diào)控轉(zhuǎn)錄本可變剪接、調(diào)控親本基因的表達、與RNA結(jié)合蛋白相互作用及翻譯產(chǎn)生多肽等多種方式發(fā)揮其生物學(xué)功能[4-6]。另外，circRNA被發(fā)現(xiàn)于多種惡性腫瘤細胞中明顯異常表達，并參與介導(dǎo)了腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程[7-10]。

環(huán)狀RNA漿細胞瘤變體易位1（circRNA plasmacytoma variant translocation 1, circPVT1）基因是circRNA家族中的一員，現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)其在多種惡性腫瘤中表達異常上調(diào)，并能發(fā)揮促癌作用。因此，本文就circPVT1在腫瘤中的調(diào)控作用研究作一綜述。

1 circPVT1概述

circPVT1基因定位于人體8號染色體長臂2區(qū)4帶（8q24），該區(qū)域含有癌癥易感基因位點，circPVT1是由PVT1基因的3號外顯子環(huán)化而成，該外顯子擁有兩個包含諸多Alu重復(fù)序列的長內(nèi)含子側(cè)翼（35 269 bp和41 466 bp），circPVT1（hsa_circ_0001821）長410 nt[11-12]。曾經(jīng)circPVT1被認為是一種與衰老有關(guān)的環(huán)狀RNA，可通過與miR-let-7家族靶向結(jié)合而參與調(diào)控成纖維細胞的增殖與衰老[12]。現(xiàn)有研究證實，circPVT1在食管癌、肺癌、肝癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤中異常高表達，且表達上調(diào)的circPVT1能促進腫瘤細胞的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移等多種惡性生物學(xué)行為，而沉默circPVT1則能抑制相關(guān)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此，circPVT1未來有望成為腫瘤潛在的治療靶點及早期診斷、預(yù)后評估的生物標(biāo)志物。

2 circPVT1與腫瘤

2.1 circPVT1與胃癌

胃癌是全世界最常見的惡性腫瘤之一，同時也是癌癥相關(guān)死亡的第四大原因[13]。Chen等[11]首次在胃癌組織中發(fā)現(xiàn)并命名了circPVT1，該研究團隊對187例胃癌組織和相應(yīng)癌旁組織進行實時定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（qRT-PCR）分析，結(jié)果顯示，胃癌組織中circPVT1的表達水平明顯高于癌旁組織，且表達上調(diào)的circPVT1能與miR-125b靶向結(jié)合而促進后者下游靶點E2F2的表達，見圖1A，進而促進胃癌細胞增殖。利用siRNA沉默AGS和MGC-803細胞中circPVT1表達后，E2F2的表達明顯下調(diào)，腫瘤細胞的增殖能力也受到抑制。此外，在對AGS和MGC-803細胞的細胞核及細胞質(zhì)RNA進行分析后，該研究團隊發(fā)現(xiàn)circPVT1優(yōu)先定位于細胞質(zhì)。進一步研究發(fā)現(xiàn)circPVT1在胃癌組織中經(jīng)常表達上調(diào)的原因之一是DNA擴增。值得深入思考的是，該團隊經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)胃癌細胞中circPVT1的表達量與神經(jīng)浸潤水平呈負相關(guān)。以上結(jié)果表明circPVT1有助于胃癌的發(fā)生發(fā)展，將來有可能在胃癌的治療中起到重要作用。

圖1 circPVT1調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制Figure 1 Regulatory mechanisms of circPVT1 in tumorigenesis and progression

Wang等[14]研究證實，對順鉑耐藥的胃癌組織和細胞系（AGS/DDP和HGC-27/DDP）中circPVT1表達異常上調(diào)，且高表達的circPVT1能與HDGF/PI3K/AKT通路的調(diào)節(jié)因子miR-152-3p結(jié)合并抑制其活性，進而激活HDGF/PI3K/AKT通路并上調(diào)通路相關(guān)蛋白的表達，見圖1B，調(diào)控腫瘤細胞的順鉑耐藥性。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)順鉑治療效果與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期有關(guān)。體內(nèi)及體外細胞實驗結(jié)果表明，使用shRNA外源性下調(diào)順鉑耐藥的胃癌細胞中circPVT1和HDGF的表達均可提高腫瘤細胞對順鉑的敏感度，腫瘤細胞的活力及增殖能力亦受到抑制，并且流式細胞儀檢測顯示發(fā)生凋亡的腫瘤細胞明顯增多。以上研究結(jié)果提示circPVT1未來有望成為胃癌治療的潛在靶點。

2.2 circPVT1與食管癌

食管癌是具有高度侵襲性的惡性腫瘤，其預(yù)后不良且死亡率較高，在食管癌中，鱗癌和腺癌占比達95%以上[15]。Zhong等[16]對20例食管癌組織及相應(yīng)癌旁組織采用qRT-PCR定量分析結(jié)果顯示，食管癌組織中的circPVT1表達顯著上調(diào)，并且異常高表達的circPVT1與患者預(yù)后不良有關(guān)。利用特異性siRNA外源性沉默食管癌TE-10細胞中circPVT1的表達后，TE-10細胞的增殖及侵襲能力明顯下降，并且Hoechst染色法檢測發(fā)現(xiàn)更多的腫瘤細胞發(fā)生凋亡。機制上，miR-4663是circPVT1在食管癌細胞中的一個作用靶點，過表達的circ-PVT1通過靶向吸附miR-4663并抑制其功能，進而促使PPARs表達下調(diào)，并促使Paxs表達上調(diào)，見圖1C，從而影響腫瘤的惡性生物學(xué)行為。綜上所述，circPVT1在食管癌中發(fā)揮著重要作用，有可能成為食管癌診斷的生物標(biāo)志物，并為尋求新的干預(yù)治療靶點提供思路。

Yao等[17]研究發(fā)現(xiàn)，對5-氟尿嘧啶（5-Fu）耐藥的食管鱗狀細胞癌細胞（EC9706/5-Fu和KYSE70/5-Fu）內(nèi)表達顯著上調(diào)的circPVT1通過競爭性結(jié)合MiR-30a-5p并促進后者下游靶點FZD3的表達，進而調(diào)節(jié)鐵死亡并激活Wnt/β-catenin通路，見圖1D，從而抑制腫瘤細胞對5-Fu的化療敏感度。通過轉(zhuǎn)染shRNA特異性下調(diào)腫瘤細胞中circPVT1的表達能進一步下調(diào)p-β-catenin、SLC7A11、GPX4和FZD3的表達，誘導(dǎo)鐵死亡，并提高腫瘤細胞對5-Fu的化療敏感度。上述研究結(jié)果表明circPVT1有潛力成為食管鱗狀細胞癌治療新靶點。

2.3 circPVT1與肺癌

肺癌居人類癌癥死因之首，確診晚、治療方法有限、耐藥等原因使其難以根治，成為臨床上亟待攻克的科學(xué)難題[18]。Li等[19]利用qRT-PCR方法對68例非小細胞肺癌組織及相應(yīng)癌旁組織的定量檢測結(jié)果顯示，相較于癌旁組織，非小細胞肺癌組織中circPVT1表達異常上調(diào)。轉(zhuǎn)染siRNA下調(diào)非小細胞肺癌細胞（A549和H292）中circPVT1表達后，腫瘤細胞的增殖及侵襲能力受到明顯抑制，細胞周期也停滯于G0/G1期。該研究團隊還通過生物信息學(xué)分析、RNA免疫沉淀及熒光素酶報告基因檢測法證實了轉(zhuǎn)錄因子c-Fos與circPVT1啟動子區(qū)域結(jié)合并可能促進circPVT1在非小細胞肺癌組織中的表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)過表達的circPVT1可作為ceRNA吸附miR-125b進而促進后者下游靶基因E2F2的表達而發(fā)揮促癌作用，見圖1E。另外，對68例原發(fā)肺癌組織進行的臨床病理因素相關(guān)性分析結(jié)果提示，circPVT1的表達水平與遠處轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，而與年齡、性別、TNM分期、腫瘤大小、組織學(xué)分級等因素卻沒有明顯關(guān)系。綜上所述，circPVT1有潛能成為非小細胞肺癌診斷的生物標(biāo)志物及治療的靶點，并可能對制訂新的治療策略具有指導(dǎo)意義。

Zheng等[20]研究發(fā)現(xiàn)，對順鉑和培美曲塞耐藥的肺腺癌組織和細胞系（A549/DR）中circPVT1的表達明顯上調(diào)，而且表達異常上調(diào)的circPVT1能通過海綿效應(yīng)吸附miR-145-5p進而阻斷后者與其下游靶點ABCC1的結(jié)合，進一步正向調(diào)控ABCC1的表達，見圖1F，最終促使A549/DR細胞對順鉑和培美曲塞的耐藥性增強。外源性沉默A549/DR細胞中circPVT1的表達后，A549/DR細胞對順鉑和培美曲塞的敏感性明顯提高。該研究還指出，circPVT1的表達水平與肺腺癌患者的N分期及化療（順鉑和培美曲塞）耐藥密切相關(guān)，而且高表達circPVT1的肺腺癌患者的5年生存率明顯低于低表達組。因此，circPVT1可作為肺腺癌患者預(yù)后的獨立判斷因素。

2.4 circPVT1與肝癌

肝癌是全球最常見的致命性惡性腫瘤之一，其在確診時通常已處于晚期，導(dǎo)致其預(yù)后不佳[21]。Li等[22]研究發(fā)現(xiàn)circPVT1在肝癌腫瘤組織中表達顯著上調(diào)。轉(zhuǎn)染shRNA外源性下調(diào)肝癌細胞中circPVT1表達后，肝癌細胞的生長和集落形成能力明顯減弱，并且發(fā)生凋亡的腫瘤細胞占比顯著增高。機制研究結(jié)果表明，表達上調(diào)的circPVT1能作為ceRNA靶向結(jié)合miR-3666，進而促進后者下游靶基因SIRT7的表達，從而發(fā)揮促癌作用，見圖1G。此外，敲低circPVT1的表達對肝癌細胞惡性生物學(xué)行為的抑制作用可被SIRT7過表達或下調(diào)miR-3666表達部分逆轉(zhuǎn)。綜上，circPVT1作為一種新近發(fā)現(xiàn)的環(huán)狀RNA，很有可能成為肝癌治療的潛在靶點。

Zhu等[23]采用qRT-PCR定量檢測證實肝癌組織中circPVT1異常高表達，而表達上調(diào)的circPVT1與患者總體生存率、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期顯著相關(guān)。此外，細胞周期分析結(jié)果顯示，高表達的circPVT1能提高S期細胞的比例。進一步研究表明，高表達的circPVT1可以直接與miR-203結(jié)合并抑制其功能，進而減弱miR-203對其下游促癌基因HOXD3的抑制效應(yīng)，從而促進HOXD3的表達，最終增強肝癌細胞的增殖和遷移能力，見圖1H。以上研究結(jié)果提示，circPVT1在肝癌的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著重要角色，并且有希望成為肝癌潛在的治療干預(yù)靶點及未來診斷肝癌的標(biāo)志性分子。

2.5 circPVT1與乳腺癌

乳腺癌居女性癌癥相關(guān)死因第二位，近年來其發(fā)病率和死亡率呈上升趨勢，早期診斷對乳腺癌的治療尤為重要[24-25]。Bian等[26]對99例乳腺癌腫瘤組織及相應(yīng)癌旁組織采用qRT-PCR定量檢測結(jié)果顯示，相較于癌旁組織，乳腺癌組織中circPVT1表達顯著上調(diào)。機制研究發(fā)現(xiàn)circPVT1能作為競爭性內(nèi)源RNA與miR-204-5p結(jié)合而誘導(dǎo)乳腺癌腫瘤細胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）并促進腫瘤細胞侵襲及遷移，見圖1I。外源性沉默乳腺癌細胞中circPVT1的表達后，腫瘤細胞的增殖和集落形成能力明顯受到抑制，細胞凋亡顯著加速。此外，該團隊經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中circPVT1高表達與TNM分期較高密切相關(guān)，并且Kaplan-Meier生存曲線分析結(jié)果顯示過表達circPVT1的乳腺癌患者的總生存期明顯低于低表達組。綜上，circPVT1有希望成為乳腺癌診斷和預(yù)后判斷的生物標(biāo)志物及治療新靶點。

Wang等[27]通過qRT-PCR檢測方法對40例乳腺癌組織及相應(yīng)癌旁組織進行定量分析證實，乳腺癌組織中circPVT1的表達明顯高于癌旁組織。該團隊通過進一步分析發(fā)現(xiàn)，circPVT1的表達水平與腫瘤大小及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，而且高表達circPVT1的乳腺癌患者的總生存時間更短。其可能的機制是，表達上調(diào)的circPVT1通過靶向吸附miR-29a-3p進而激活后者介導(dǎo)的AGR2-HIF-1α信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并促進通路相關(guān)蛋白AGR2與HIF-1α的表達，見圖1J，最終提高乳腺癌細胞的增殖、遷移及侵襲能力。值得注意的是，AGR2是miR-29a-3p的作用靶點，并且表達上調(diào)的AGR2可進一步促進HIF-1α表達。此外，利用shRNA外源性下調(diào)circPVT1表達后，乳腺癌細胞的惡性生物學(xué)行為明顯受到抑制。綜上所述，circPVT1將來有可能為乳腺癌治療提供新的靶點并作為評估預(yù)后的分子標(biāo)志物。

2.6 circPVT1與骨肉瘤

骨肉瘤是一種好發(fā)于青少年及兒童的原發(fā)性骨腫瘤，具有高度侵襲性、易轉(zhuǎn)移、異質(zhì)性強等特點，盡管采用手術(shù)和化療相結(jié)合的治療方案，其預(yù)后仍較差[28]。Liu[29]等對25例骨肉瘤組織和細胞系（MG63、U2OS、Saos-2和SW1353）進行qRT-PCR定量檢測發(fā)現(xiàn)，骨肉瘤組織及細胞系中circPVT1的表達較正常骨組織顯著上調(diào)。轉(zhuǎn)染特異siRNA沉默MG63和U2OS 細胞內(nèi)circPVT1表達后，MG63和U2OS細胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力明顯減弱。對其機制進一步研究發(fā)現(xiàn)，高表達的circPVT1能競爭性結(jié)合miR-205-5p而間接上調(diào)后者的下游靶點c-FLIP表達，進而促進骨肉瘤腫瘤細胞EMT并誘導(dǎo)腫瘤細胞侵襲及轉(zhuǎn)移，見圖1K。此外，該研究指出上調(diào)c-FLIP表達或者下調(diào)miR-205-5p表達可以消除沉默circPVT1對骨肉瘤腫瘤細胞惡性生物學(xué)行為的影響。這提示我們circPVT1有望為骨肉瘤臨床治療提供新的干預(yù)治療靶點。

Wan等[30]對36例骨肉瘤患者臨床樣本進行的qRT-PCR定量檢測結(jié)果顯示，circPVT1在骨肉瘤腫瘤組織中表達異常上調(diào)。裸鼠異種移植瘤實驗結(jié)果表明circPVT1的表達水平與腫瘤肺轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，而且Kaplan-Meier生存率分析顯示高表達circPVT1的骨肉瘤患者的生存率顯著低于低表達者。下調(diào)HOS和U2OS細胞中circPVT1的表達后，HOS和U2OS細胞內(nèi)Wnt5a和Ror2的表達水平均明顯下調(diào)，并且腫瘤細胞的糖酵解及轉(zhuǎn)移能力明顯受到抑制。進一步研究發(fā)現(xiàn)circPVT1可作為ceRNA吸附miR-423-5p進而激活下游Wnt5a/Ror2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并上調(diào)包括Wnt5a和Ror2在內(nèi)的通路相關(guān)蛋白的表達，見圖1L，從而促進骨肉瘤細胞的糖酵解及轉(zhuǎn)移能力。值得注意的是，該研究團隊通過雙熒光素酶報告測定證實了Wnt5a和Ror2 mRNA的3′非編碼區(qū)（3‘-UTR）是miR-423-5p發(fā)揮作用的重要靶點。以上研究結(jié)果表明circPVT1促進了骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展并與預(yù)后有關(guān)，有潛力成為骨肉瘤治療的新靶點及預(yù)后判斷的生物標(biāo)志物。

2.7 circPVT1與其他腫瘤

Wang等[31]研究發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌腫瘤組織中circPVT1表達異常上調(diào)。并且該團隊經(jīng)研究證實circPVT1的表達水平與臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和肝轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，而且高表達circPVT1的結(jié)直腸癌患者生存率更低。此外，該團隊通過在線預(yù)測及機制研究進一步證實了circPVT1可通過MRE這一應(yīng)答元件靶向結(jié)合miR-145并抑制其功能，見圖1M，進而促進結(jié)直腸癌腫瘤細胞遷移、侵襲及轉(zhuǎn)移。Zheng等[32]經(jīng)研究證實，在腎透明細胞癌組織中明顯表達上調(diào)的circPVT1能競爭性結(jié)合miR-145-5p并促進后者的下游靶基因TBX15的表達，進而促進腎透明細胞癌細胞增殖及轉(zhuǎn)移，見圖1N。值得注意的是，該團隊經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)circPVT1的表達水平與腎透明細胞癌的TNM分期呈明顯正相關(guān)，卻與年齡性別無相關(guān)性。Verduci等[33]發(fā)現(xiàn)mut-p53/YAP/TEAD復(fù)合體可以在轉(zhuǎn)錄水平上促進頭頸鱗狀細胞癌組織中circPVT1的表達，而表達上調(diào)的circPVT1能通過靶向結(jié)合miR-497-5p進而促進下游細胞增殖相關(guān)蛋白（AURKA, MKI67和BUB1）的表達，從而促進腫瘤細胞增殖，見圖1O。此外，該團隊經(jīng)多變量分析證實circPVT1過表達與總體存活率降低有關(guān)，而且此相關(guān)性依賴于TP53突變。另外，細胞周期分析結(jié)果表明下調(diào)CAL-27細胞中mut-p53表達會促使細胞周期停滯在G1期而抑制細胞生長。Zheng等[34]研究發(fā)現(xiàn)circPVT1在甲狀腺髓樣癌組織中異常高表達，而且circPVT1的表達水平與腫瘤肺轉(zhuǎn)移關(guān)系密切。進一步研究其機制發(fā)現(xiàn)，表達上調(diào)的circPVT1能通過海綿效應(yīng)吸附miR-455-5p而減弱后者對CXCL12/CXCR4信號通路的抑制作用，進而激活CXCL12/CXCR4信號通路并促進通路相關(guān)蛋白的表達，從而提高甲狀腺髓樣癌腫瘤細胞的EMT、增殖、遷移及侵襲能力，見圖1P。Jia等[35]研究發(fā)現(xiàn)T細胞急性淋巴細胞白血病患者的骨髓和細胞系（Jurkat、Molt4 和CCRF-CEM）中過表達的circPVT1通過內(nèi)源性競爭吸附miR-30e而促進后者下游靶基因DLL4的表達，進而誘導(dǎo)激活NOTCH信號通路，最終促進細胞增殖并抑制凋亡，見圖1Q。此外，該團隊還發(fā)現(xiàn)circPVT1過表達常預(yù)示預(yù)后不良，與患者累積復(fù)發(fā)率較高和5年生存率較低顯著相關(guān)。circPVT1在腫瘤中的功能特點見表1。

3 小結(jié)及展望

隨著研究的不斷深入，circPVT1在不同腫瘤中發(fā)揮作用的機制逐漸被揭示。circPVT1在多數(shù)腫瘤中異常高表達，并且在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色，例如其在食管癌、肺癌、肝癌、乳腺癌、胃癌等多種腫瘤中均能發(fā)揮促癌作用。circPVT1已經(jīng)成為分子生物學(xué)研究的熱點，其在腫瘤中的表達情況及更復(fù)雜更具體的調(diào)控機制仍有待進一步探究。相信，隨著研究技術(shù)的不斷進步，circPVT1作為潛在的干預(yù)治療靶點有望應(yīng)用于臨床并為腫瘤的診治帶來突破性進展。

利益沖突聲明：

所有作者均聲明不存在利益沖突。