circRNA与肿瘤发生的研究进展

张　振，潘　晴，刘　旭，李　芬

(淮安市淮阴医院检验科，江苏淮安　223300)

非编码RNA(non-coding RNA， ncRNA)是指不编码蛋白质的RNA。人类基因组计划发现，人类基因组中仅有不超过2%的序列编码蛋白质，其余序列不编码任何蛋白质[1]。环状RNA(circular RNA，circRNA)也属于ncRNA中的一种。1976年，研究人员就在类病毒、酵母真菌及人类基因转录本中发现circRNA的存在，但当时普遍认为circRNA是错误剪接形成的低丰度RNA分子，并没有引起重视[2]。随着生命科学的不断发展，越来越多曾经被视为垃圾序列的“暗物质”逐渐被解析，在生命体中发挥着重要的调控作用。近几年，circRNA逐渐成为研究热点。circRNA是一类双链闭合RNA，无5’帽子结构及3’ poly A尾，不受RNA外切酶降解，广泛地存在于生物体中[3，4]。环状RNA由外显子和/或内含子组成，可存在于细胞、血清外泌体以及唾液中[5]。目前研究发现的circRNA大部分属于ncRNA，不编码蛋白质，但能调控基因的表达。而且，circRNA中含有大量miRNA的结合位点，可以作为竞争性内源RNA(ceRNA)，发挥重要的生物学功能。已有研究表明circRNA与肿瘤的发生发展关系密切，为肿瘤的诊断和治疗提供了新的思路。本文就circRNA与肿瘤的关系作一综述。

1circRNA概述

1.1circRNA的起源及特征1976年，环状RNA的概念第一次被提出。Sanger研究团队发现了一种单链环状闭合的RNA病毒，并将其称为环状RNA(circular RNA)[6]。之后的很多年，circRNA并没有引起人们的重视，直到其被证实大量存在于生物体才吸引了足够多的关注。近年来，circRNA的功能逐渐被解析，学术界也掀起了circRNA的研究热潮。

circRNA广泛存在于真核细胞中，而且无核红细胞、血小板及人血浆外泌体中也存在大量circRNA。目前认为circRNA的丰度比同一基因来源的线性RNA丰度要低，但circRNA的含量却比同一基因来源的线性RNA更丰富[4]。circRNA具有共价闭合环结构，没有5’末端帽子和3’末端多聚A尾，而且不易被RNA酶降解，这使得circRNA具有极高的稳定性[7]。circRNA大部分来源于外显子，少部分来源于内含子(丁型肝炎中的circRNA编码丁型肝炎核心抗原)。circRNA在不同物种间具有保守性，人类和小鼠的脑内部分circRNA都具有相似的序列。研究表明，circRNA的表达具有一定的时间-空间特异性[8，9]。

1.2circRNA的生物学功能目前发现的大部分circRNA不能编码蛋白质(极少部分能够在体外编码蛋白质)，circRNA主要功能是调控基因的表达，主要有以下几个方面：

1.2.1调控亲代基因的表达：circRNA大量存在于细胞核，可与聚合酶Ⅱ结合，调控转录过程。如ciankrd52主要定位于转录位点附近，是PolⅡ复合体的正调节因子，对其亲代基因发挥顺式调控作用[10]。EIciRNA通过特殊的结合方式与U1 snRNP结合成EIciRNA-U1snRNP复合体，复合体可与PolⅡ结合，通过顺式调控作用增强亲本基因的转录。相关研究发现了circRNA可通过RNA元件从内含子套索结构中逃脱而形成[11]。

1.2.2circRNA调节选择性剪接和转录过程：circRNA在细胞内稳定表达，呈现组织特异性，并且优势表达于细胞质。研究表明circRNA参与选择性剪接和转录过程的调控。circMb1是muscleblind基因的第2个外显子形成的环状RNA。muscleblind能够编码剪接因子MBL，MBL通过circMb1及其内含子序列上的MBL结合位点显著影响 circMb1的生物合成[12]。

1.2.3circRNA作为ceRNA发挥miRNA海绵作用：ceRNA理论的主体为mRNA，假基因，LncRNA以及circRNA。mRNA，假基因，LncRNA以及circRNA可通过新的语言媒介MREs竞争性结合miRNA，相互调控各自的表达水平，从而构成庞大的调节网络。circRNA上有miRNA结合位点，能够竞争性结合，从而抑制miRNA对其相应mRNA的降解作用。比如，circRNA Sry有多个miRNA-138的结合位点，可通过与miRNA的相互结合影响生物体的多种病生理学过程[13]。ciRS-7拥有数十个miR-7的结合位点，可明显抑制miR-7的功能，显著提高miR-7作用靶点的表达水平。

2circRNA与肿瘤circRNA在多种细胞中广泛存在，参与多种生物学过程，比如基因的转录、转录后调控等，丰富了ncRNA调控网络的复杂性。circRNA可引起细胞功能缺陷或异常，从而导致肿瘤的发生发展。

2.1circRNA与肝癌肝癌是涉及多基因、多通路的恶性肿瘤，侵袭力强、死亡率高、预后差。Fu等[14]利用circRNA microarray分析了肝癌中总circRNA的表达情况，发现了has-circ-0004018表达水平显著下降，低水平的has-circ-0004018与AFP的水平及肿瘤发生发展的不同阶段有一定的相关性。has-circ-0004018还可通过与miRNA的相互作用，影响肝癌的生物学进程。Huang等[15]的研究发现，在肝癌中高表达的circRNA-100338与乙型肝炎病毒相关性肝癌的转移及低生存率密切相关。miRNA-141-3P是circRNA-100338的作用靶点，circRNA-100338可作为miRNA-141-3P的内源性海绵影响肝癌的发生发展。Shang等[16]筛选了肝癌中差异表达的circRNA，发现了多个circRNA表达水平在肝癌组织中显著改变。其中has-circ-0005075在肝癌和正常组织中的表达有显著差异，其表达水平与肿瘤大小及预后密切相关，has-circ-0005075能够与miR-23b-5p，miR-93-3等miRNA及其相应的mRNA互相作用影响肝癌的发生发展，而且GO分析显示has-circ-0005075 与肝癌细胞的黏附密切相关。

2.2circRNA与胃癌胃癌源于胃部表层黏膜上皮细胞，是消化系统常见的恶性肿瘤，位居肿瘤相关死亡的第三位。Lai等[17]研究发现，三种不同的circRNA has-circ-0047905，has-circ-0138960和has-circ7690-15在胃癌中的表达水平显著下降。在体外，降低has-circ-0047905，has-circ-0138960和has-circ7690-15的表达水平可以抑制胃癌细胞的增殖及侵袭。Lai等的发现表明has-circ-0047905，has-circ-0138960和has-circ7690-15可能作为促癌基因参与胃癌的发生发展。Zhang等[18]研究发现，miR-424表达水平的上升以及LATS1表达水平的下降和胃癌患者的病理学阶段及不良预后密切相关，circLARP4与miR-424相互作用影响胃癌细胞的生物学行为。胃癌中circLARP4表达水平的下调是胃癌患者总生存水平的独立预测因子。circRNA-100269 是可以预测癌症复发的生物标志物，有研究表明在胃癌组织中circRNA-100269和其线性异构体LPHN2处于低表达水平，miR-630是circRNA-100269的靶miRNA，circRNA-100269和miR-630相互作用可抑制胃癌细胞的生长[19]。has-circ-0000745在胃癌组织中表达水平下降，参与肿瘤的分化及转移。而且，has-circ-000745与CEA的水平有一定的相关性，有可能成为胃癌的新型诊断标志物[20]。

2.3circRNA与肺癌肺癌是世界范围内的恶性肿瘤，死亡率逐年上升。研究表明，大量circRNA参与了肺癌的生物学进程。Zhu等[21]研究发现了39个circRNA在肺腺癌中表达水平升高，20个circRNA表达水平下降。其中，has-circ-0013958在所有肺腺癌组织及细胞中表达水平都升高。has-circ-0013958与肺腺癌的TNM分期及淋巴结转移密切相关；has-circ-0013958还可以与miRNA相互作用进一步影响肺腺癌的发生发展。Zhu等[21]的研究表明了has-circ-0013958可能是肺腺癌早期诊断及预防的潜在分子标志物。circ-100876在非小细胞肺癌中显著升高，circ-100876的表达水平与非小细胞肺癌肿瘤分期及淋巴结转移密切相关。高表达水平的circ-100876患者的总生存率显著低于低表达水平的circ-100876患者的总生存率。该研究表明了circ-100876参与到了非小细胞肺癌的发生发展中，可能成为非小细胞肺癌的潜在标志物及治疗靶点[22]。

2.4circRNA与乳腺癌乳腺癌的发病呈年轻化及逐年增高的趋势，是女性常见的恶性肿瘤之一。人体内特定基因的异常影响着乳腺癌的发生发展，circRNA与乳腺癌关系的研究也取得了一定的进展。研究表明了has-circ-0001982在乳腺癌组织及细胞中表达水平上升，has-circ-0001982可以与miR-143相互作用影响乳腺癌的发生发展[23]。circular RNA circ-ABCB10在乳腺癌组织中表达上升，circ-ABCB10可以影响乳腺癌细胞的增殖和凋亡。circ-ABCB10还可以作为ceRNA与miR-1271相互作用参与乳腺癌的发生发展，为乳腺癌的研究提供了一个新的思路[24]。

2.5circRNA与膀胱癌膀胱癌是男性常见恶性肿瘤之一，发病率有逐年增高的趋势，严重危害人类的健康。circRNA与膀胱癌的相关研究也成为最近研究的热点。circRNA-MYLK可作为miR-29a的ceRNA，通过激活VEGFA/VEGFR2及其下游的Ras/ERK信号通路进一步影响膀胱癌的发生发展，为膀胱癌诊断及治疗提供了新的研究思路[25]。Zhong等[26]研究发现circTCF25可以和miR-103a-3p/miR-107相互结合影响癌细胞的增殖、转移及侵袭。高表达circTCF25可以降低miR-103a-3p/miR-107的表达水平，进一步影响CDK6的表达，促进膀胱癌细胞的增殖和转移。

3小结医学研究在不断探索基因在疾病发生、发展和治疗中的作用。目前对大多数疾病的研究停留在疾病易感基因或相关基因的水平，还达不到通过基因诊断和治疗疾病的目的。circRNA广泛存在于生物体内，在多种疾病的发生发展中发挥重要调控作用。circRNA对于疾病诊断及治疗的巨大潜力使其成为越来越多研究者关注的对象。相信随着研究的深入，研究人员对circRNA及其调控网络的探索必将对肿瘤等相关疾病的预测、诊断及治疗等做出一定的贡献。

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