環(huán)狀RNA 在喉癌細(xì)胞調(diào)控中的研究進(jìn)展

趙壯壯，夏立軍

山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院/山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，太原 0300000

喉癌是上呼吸道第二常見的惡性腫瘤，約占所有頭頸癌的30%[1]，其中約90%為喉鱗狀細(xì)胞癌（laryngeal squamous cell carcinoma，LSCC）[2]。目前，喉癌的治療手段主要以手術(shù)治療為主，以放療、化療和免疫治療為輔。部分喉癌患者早期無明顯癥狀，確診時(shí)已處于疾病中晚期[3]。一項(xiàng)薈萃分析顯示，喉癌患者的5 年總生存率為64.2%[4]。近年來，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）失調(diào)普遍存在于多種惡性腫瘤中，參與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[5]。喉癌中也存在多種失調(diào)circRNA，并通過不同的調(diào)控機(jī)制影響疾病進(jìn)展。本文對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，總結(jié)喉癌相關(guān)circRNA 的分子機(jī)制和臨床意義。

1 circRNA 概述

circRNA 被發(fā)現(xiàn)已有40 余年[6]。起初，circRNA 被認(rèn)為是細(xì)胞異常剪接產(chǎn)生的無生物學(xué)功能的副產(chǎn)品[7]。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用，越來越多種類的circRNA 被發(fā)現(xiàn)[8]。circRNA 是一類具有組織特異性表達(dá)模式和發(fā)育特異性表達(dá)模式的單鏈共價(jià)閉環(huán)RNA，源自前體信使RNA（precursor messenger RNA，pre-mRNA）或長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）反向剪接[5]。circRNA 的生物學(xué)功能主要包括[9]：①充當(dāng)微小RNA（microRNA，miRNA）海綿，與miRNA 直接結(jié)合后抑制其活性；②位于細(xì)胞核的某些內(nèi)含子來源的circRNA 可以調(diào)控其親本基因的轉(zhuǎn)錄過程；③作為蛋白質(zhì)支架或者拮抗劑與RNA 結(jié)合蛋白相互作用，參與轉(zhuǎn)錄、翻譯和蛋白降解；④部分circRNA 參與蛋白質(zhì)翻譯。失調(diào)的circRNA 在腫瘤的各個(gè)方面發(fā)揮促癌或抑癌作用，包括腫瘤的發(fā)生、增殖、侵襲、遷移、凋亡和化療耐藥等[10-11]。

2 circRNA 發(fā)揮促癌作用

circSHKBP1 通過調(diào)節(jié)miRNA-766-5p/高遷移率族蛋白A2（high mobility group A2，HMGA2）軸促進(jìn)LSCC 的增殖、侵襲。Chen 等[12]通過定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction，qRT-PCR）檢測(cè)60 例LSCC 組織及鄰近正常組織中circSHKBP1 的表達(dá)，結(jié)果表明，circSHKBP1 在LSCC 組織中高表達(dá)，隨后根據(jù)circSHKBP1 的中位表達(dá)水平將60 例患者分為高表達(dá)組和低表達(dá)組，發(fā)現(xiàn)circSHKBP1 高表達(dá)患者的總生存率較低。同時(shí)，circSHKBP1的高表達(dá)與LSCC患者的高TNM分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。miRNA-766-5p是一種腫瘤抑制因子，可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡[13-14]。HMGA2 是HMGA 蛋白家族的成員，在多種腫瘤中高表達(dá)，可通過多種途徑影響腫瘤的惡性生物學(xué)行為。有研究報(bào)道，喉癌細(xì)胞中HMGA2 顯著增加，并且促進(jìn)喉癌中的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）[15]。進(jìn)一步研究circSHKBP1 在喉癌中的作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，circSHKBP1 作為miRNA-766-5p 的海綿，抑制miRNA-766-5p 的活性，而HMGA2 則是miRNA-766-5p 的作用靶點(diǎn)。上調(diào)的circ-SHKBP1 通過靶向miRNA-766-5p 調(diào)節(jié)HMGA2 過表達(dá)，促進(jìn)LSCC 細(xì)胞的增殖和侵襲，從而發(fā)揮致癌作用。

circRNA_103862 通過靶向miRNA-493-5p/高爾基體 膜蛋白1（golgi membrane protein 1，GOLM1）軸促進(jìn)LSCC 細(xì)胞的增殖。Wang 等[16]通過原位雜交技術(shù)和qRT-PCR 檢測(cè)技術(shù)，分別檢測(cè)了152 例LSCC 石蠟切片和62 例LSCC 組織及鄰近非腫瘤組織中circRNA_103862 的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)circRNA_103862 在LSCC 組織中顯著上調(diào)，此外，circRNA_103862 的高表達(dá)與LSCC 患者的高臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，與總生存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-493-5p 在乳腺癌、肝細(xì)胞癌、骨肉瘤等多種惡性腫瘤中發(fā)揮抑癌作用[17-19]。GOLM1 也稱為高爾基體蛋白73（golgi protein 73，Gp73）或高爾基體磷酸蛋白2（golgi phosphoprotein 2，Golph2），是一種Ⅱ型跨膜蛋白，在質(zhì)膜轉(zhuǎn)運(yùn)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面發(fā)揮重要作用，同時(shí)在多種腫瘤中發(fā)揮促癌或抑癌作用[20-21]。Zhao 等[18]發(fā)現(xiàn)，在肝細(xì)胞癌中，miRNA-493-5p 可以直接靶向GOLM1，抑制肝癌細(xì)胞增殖，并誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡。相關(guān)機(jī)制研究表明，circRNA_103862 過表達(dá)通過海綿化miRNA-493-5p 上調(diào)GOLM1 的表達(dá)，促進(jìn)LSCC 細(xì)胞的增殖和侵襲。

circBFAR 通過miRNA-31-5p/Ⅴ型膠原α1 鏈（collagen type Ⅴalpha 1 chain，COL5A1）軸促進(jìn)LSCC 的增殖、遷移、侵襲和血管生成。Zhu 等[22]通過泛癌分析發(fā)現(xiàn)，COL5A1 在多種惡性腫瘤中高表達(dá)，并且與患者的預(yù)后不良相關(guān)。miRNA-31-5p 在不同種類的惡性腫瘤中發(fā)揮不同的作用，Mi 等[23]發(fā)現(xiàn)miRNA-31-5p 在結(jié)直腸腺癌中高表達(dá)，并且發(fā)揮促癌作用。相反，Gong 等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-31-5p 在LSCC 組織和細(xì)胞中發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、遷移和血管生成的作用。COL5A1是miRNA-31-5p 的靶基因之一，并受到miRNA-31-5p 的負(fù)調(diào)控。circBFAR 通過海綿化miRNA-31-5p 降低其表達(dá)量，導(dǎo)致COL5A1 表達(dá)量升高，促進(jìn)喉癌細(xì)胞的侵襲和遷移。

circMTCL1 通過補(bǔ)體C1q 結(jié)合蛋白（complement C1q binding protein，C1QBP）依賴的方式激活WNT/β-聯(lián)蛋白（β-catenin）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)LSCC 細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。C1QBP主要位于線粒體基質(zhì)中，與線粒體氧化磷酸化功能相關(guān)。此外，C1QBP在多種腫瘤細(xì)胞中增加，通過與腫瘤細(xì)胞微環(huán)境中的補(bǔ)體以及激肽系統(tǒng)的分子相互作用，在腫瘤細(xì)胞生長、轉(zhuǎn)移和侵襲中發(fā)揮關(guān)鍵作用[25]。WNT/β-catenin信號(hào)通路在多種腫瘤中發(fā)揮作用，WNT/β-catenin信號(hào)的異常激活與發(fā)病率增加、惡性進(jìn)展、預(yù)后不良，甚至腫瘤相關(guān)死亡率的上升密切相關(guān)[26-27]。Wang 等[28]發(fā)現(xiàn)，circMTCL1 在LSCC 組織和細(xì)胞中的表達(dá)顯著上調(diào)，并且與分化程度、T 分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和臨床分期顯著相關(guān)。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，circMTCL1 通過特定的結(jié)合序列與C1QBP 相互作用，通過泛素-蛋白酶體途徑抑制其降解來提高C1QBP 的表達(dá)，激活WNT/β-catenin 信號(hào)通路，促進(jìn)LSCC 細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。

3 circRNA 發(fā)揮抑癌作用

Wang 等[29]對(duì)5 對(duì)喉癌組織及鄰近正常組織進(jìn)行高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)circ-RANBP9 在喉癌中表達(dá)較低。進(jìn)一步檢測(cè)47 對(duì)喉癌組織及癌旁組織中circ-RANBP9 的表達(dá)水平，觀察到circ-RANBP9在大多數(shù)喉癌組織中低表達(dá)，構(gòu)建受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線，曲線下面積為0.716，靈敏度和特異度分別為0.979 和0.553，提示circ-RANBP9 在喉癌中具有一定的診斷效能。通過對(duì)47 例喉癌患者預(yù)后及臨床特征與circ-RANBP9 表達(dá)相關(guān)性的研究發(fā)現(xiàn)，circ-RANBP9 低表達(dá)與較低的生存率、較差的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和較高的臨床分期顯著相關(guān)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，circ-RANBP9 過表達(dá)可以抑制喉癌細(xì)胞的遷移、侵襲和EMT，提示circ-RANBP9 在喉癌中發(fā)揮抑癌作用。目前circ-RANBP9 在喉癌中的抑癌機(jī)制尚不明確，推測(cè)可能通過與hsa-miRNA-5787 相互作用，在喉癌中發(fā)揮抑癌作用。

Guo 等[30]利用qRT-PCR 法檢測(cè)了41 對(duì)LSCC組織和鄰近正常組織中hsa_circ_0036722 的表達(dá)水平，檢測(cè)結(jié)果表明，hsa_cir_0036722 在LSCC 組織中的表達(dá)水平顯著低于鄰近正常組織。ROC 曲線分析表明，hsa_cir_0036722 可以作為診斷LSCC 的生物標(biāo)志物，曲線下面積為0.838。Rh 家族C 糖蛋白（Rh family C glycoprotein，RHCG）被證實(shí)在LSCC 中發(fā)揮抑癌作用[31]。進(jìn)一步的功能實(shí)驗(yàn)表明，hsa_cir_0036722 通過海綿化miRNA-1248，上調(diào)RHCG 的表達(dá)，從而抑制LSCC 細(xì)胞的增殖。

4 circRNA 與喉癌化療耐藥

4.1 circPARD3

Gao 等[32]同樣利用qRT-PCR 技術(shù)檢測(cè)了100 對(duì)LSCC 組織及鄰近正常黏膜組織中circPARD3 的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)LSCC 組織中circPARD3 表達(dá)水平顯著高于鄰近正常黏膜組織，此外，circPARD3 高水平與T 分期、頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和臨床分期顯著相關(guān)。根據(jù)circPARD3 表達(dá)水平的中位數(shù)將100 例LSCC患者分為高表達(dá)組和低表達(dá)組，Kaplan-Meier生存分析顯示，circPARD3 高表達(dá)患者的總生存期明顯縮短。在此前的研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA-145-5p作為腫瘤抑制劑抑制LSCC 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[33]。Gao 等[32]通過微陣列分析得出蛋白激酶Cι（protein kinase C iota，PRKCI）是miRNA-145-5p 的直接靶基因，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明PRKCI在LSCC 中發(fā)揮促癌基因的作用，促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和化療耐藥。此外，作為蛋白激酶C 家族的一員，PRKCI 可以直接磷酸化蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）從而激活A(yù)KT 信號(hào)通路，激活的AKT 通路可以進(jìn)一步磷酸化雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR），從而抑制細(xì)胞自噬[34]。circPARD3作為miRNA-145-5p的海綿，可上調(diào)PRKCI 的表達(dá)，進(jìn)一步激活A(yù)KT-MTOR 信號(hào)軸，促進(jìn)LSCC 細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和化療耐藥。

4.2 circ_0004507

Yi 等[35]發(fā)現(xiàn)，相比正常組織，喉癌組織中circ_0004507 的表達(dá)增加，相比Ⅰ期和中高分化喉癌患者，Ⅲ期和低分化喉癌患者腫瘤組織中的circ_0004507 表達(dá)量明顯升高，同時(shí)circ_0004507 表達(dá)上調(diào)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性率呈正相關(guān)。隨后根據(jù)對(duì)順鉑化療的敏感性將30 例喉癌患者分為化療敏感組和化療耐藥組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，化療耐藥組患者的喉癌組織中circ_0004507 表達(dá)高于化療敏感組。進(jìn)一步機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，circ_0004507 主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，并且是miRNA-873 的海綿。miRNA-873 被證明在食管癌中通過抑制分化胚胎軟骨細(xì)胞表達(dá)基 因2（differentiated embryonic chondrocyte expressed gene 2，DEC2）發(fā)揮抑癌作用[36]。而在卵巢癌中，Wu 等[37]發(fā) 現(xiàn)miRNA-873 過表 達(dá) 可以 通過靶向P-糖蛋白來增加卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑和紫杉醇的敏感性。因此，在喉癌組織中circ_0004507 過表達(dá)降低了miRNA-873 的表達(dá)量，從而降低了其對(duì)順鉑化療的敏感性。但是，目前對(duì)于circ_0004507/miRNA-873 的下游靶點(diǎn)仍然未知，需要在今后的研究中進(jìn)一步探索。

4.3 circ_0005033

研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-107 在多種惡性腫瘤中發(fā)揮抑癌作用。Yan等[38]發(fā)現(xiàn)miRNA-107可以通過靶向TP53 調(diào)控的細(xì)胞凋亡抑制劑1（TP53 regulated inhibitor of apoptosis 1，TRIAP1）在體內(nèi)和體外抑制胃癌細(xì)胞增殖。Liu等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤中，循環(huán)外泌體miRNA-107 可以通過靶向14-3-3η抑制腫瘤發(fā)生。胰島素樣生長因子1 受體（insulin like growth factor 1 receptor，IGF1R）是酪氨酸激酶的一種，被發(fā)現(xiàn)在多種惡性腫瘤（包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、腎癌等）中表達(dá)均升高[40]。Li等[41]發(fā)現(xiàn)IGF1R在骨肉瘤中促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的化療耐藥。Gong等[42]發(fā)現(xiàn)circ_0005033在喉癌組織中的表達(dá)較正常組織明顯升高，此外，circ_0005033 在喉癌中是miRNA-107 的海綿，IGF1R 是miRNA-107 的靶點(diǎn)。circ_0005033 高表達(dá)使miRNA-107 表達(dá)下調(diào)，從而促進(jìn)IGF1R 表達(dá)量增加，促進(jìn)喉癌細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移和順鉑耐藥。

目前，circRNA 與喉癌的研究逐漸增多，現(xiàn)將近年來的研究結(jié)果進(jìn)行匯總，詳見表1。

表1 circRNA 與喉癌的相關(guān)研究

5 小結(jié)與展望

目前，尋找新的喉癌診斷生物標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)，仍是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的工作。許多circRNA 的宿主基因在腫瘤中發(fā)揮致癌或抑癌作用。circRNA 來源于這些基因的同時(shí)，反過來也可以調(diào)節(jié)其宿主基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯、親本蛋白的活性，從而參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。目前，關(guān)于circRNA 與惡性腫瘤相關(guān)性的研究正在如火如荼地進(jìn)行著，相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，circRNA 在喉癌中的作用機(jī)制將逐步被揭示，屆時(shí)，circRNA 有可能成為喉癌中有效的診斷及預(yù)后生物標(biāo)志物，甚至成為喉癌治療的新靶點(diǎn)。