环状RNAs 在泌尿系统常见肿瘤中的研究进展

2020-03-05钟健刘霄强傅斌

江西医药 2020年2期

钟健，刘霄强，傅斌

(1.江西省赣州市南康区中医院，赣州341400；2.江西省南昌大学第一附属医院，南昌330006)

泌尿系统肿瘤为泌尿外科常见病。近年来涌现大量关于泌尿系肿瘤早期诊断生物标志物和治疗靶点的研究，其中circRNAs 在泌尿系肿瘤中的研究迅速发展，并取得一些成绩。目前研究证实肿瘤的发生、发展与circRNAs 突变或异常表达密切相关，circRNAs 未来可能作为肿瘤分子标志物，为肿瘤早期诊断、疗效评价、预后预测和肿瘤基因治疗提供新的靶点。随着高通量测序和生物信息学分析的快速发展，许多环状RNA 已在不同物种的不同细胞系中被成功识别，但其功能意义尚不清楚。现就环状RNA 在泌尿系统常见肿瘤中的研究进展作综述。

1 环状RNAs 概述

1.1 概述 CircRNAs 不同于典型线性RNA 分子，没有5'，3' 末端及多聚腺苷酸尾结构，而是形成共价闭合的环状结构。1976 年首次发现了circRNAs，根据结构特点、未知功能和低丰度，circRNAs 最初被认为是保守分子产生的错误拼接副产品。CircRNAs 根据其来源分为3 类：内含子序列形成的circRNA (circular intronic RNA, ciRNA)、外显子序列形成的 circRNA (exonic circular RNA,ecircRNA)以及内含子序列和外显子序列共同形成的circRNA(exon-intron circular RNA, eiciRNA)[1]。

1.2 CircRNAs 的特征 ⑴广泛存在于真核生物不同的组织。⑵CircRNAs 序列具有高度保守性，但某些内含子构成的circRNAs 序列则保守性不强[2]。⑶CircRNAs 不同于线形非编码RNAs，它拥有环状结构，比线形ncRNAs 更稳定，因而对核酸酶不敏感。⑷CircRNAs 大多数是由蛋白质编码基因的外显子形成，少数由内含子或内含子片段环化形成[3]。 ⑸CircRNAs 具有microRNA 应答元件（microRNA response element,MRE）,可作为竞争性内源RNA（competing endogenous RNA, ceRNA）,与miRNA 结合,在细胞中发挥miRNA 海绵效应（microRNA sponge），抑制miRNA 活性，调控靶基因的表达[4]。⑹CircRNAs 不具有翻译成蛋白质的能力，但可担当蛋白质的合成模板[5]。⑺大部分circRNAs 只能在转录后起调控作用，而少数却只在转录水平发挥调控作用。

2 环状RNAs 的生物学功能

CircRNAs 特殊的结构和形成方式，使其具有很多重要功能：CircRNAs 作为miRNA 海绵或竞争性内源RNA（ceRNA）来调控miRNA 靶基因表达[6]。CircRNAs 通过与miRNA 竞争，间接调控mRNA的翻译。 CircRNAs 具有调控转录和选择性剪接作用。 CircRNAs 与RNA 结合蛋白(RBPs)相互作用，circRNAs 与RBPs 具有共同位点。 CircRNAs 具有翻译功能，Legnini 等[7]发现在肌肉发生过程内源性环状RNA 可编码蛋白质。其他功能：近来学者先后发现某些细胞分泌的外泌体中存在大量circRNAs[1]，促进细胞间的相互作用。

3 环状RNAs 与泌尿系肿瘤

越来越多的研究表明，环状RNAs 能调节细胞周期、增殖和细胞衰老，环状RNA 表达失调在肿瘤发生发展过程起重要的抑癌或促癌作用，但其确切作用机制尚不明确。 CircRNAs 作为竞争性内源RNA （ceRNA）成为癌症研究的热点，其作为miRNA 海绵调控下游靶基因表达引起疾病是主要研究方向。目前已证实多种疾病（如肝癌[8]、肺癌[9]、乳腺癌[10]等）的发生与miRNA 海绵间接调控基因表达有关。关于环状RNA 在泌尿系统常见肿瘤的研究逐渐增多，下面我们主要介绍环状RNA 在肾癌、膀胱癌及前列腺癌中的相关研究进展。

3.1 环状RNAs 与肾肿瘤 Zhou 等[11]研究发现circPCNXL2 在肾透明细胞癌(clear cell renal cell carcinoma, ccRCC) 的环状RNA 芯片中显著上调。CircPCNXL2 升高，与ccRCC 患者低生存率相关。细胞功能实验证实，circPCNXL2 基因敲除抑制RCC 细胞增殖、体外侵袭和体内肿瘤生长。CircPCNXL2 通过miR-153/ZEB2 轴调控RCC 细胞的增殖和侵袭。另一组研究分析了52 对肾细胞癌和正常肾组织标本，认为hsa_circ_0001451 与肾细胞癌患者病理特征和总生存率（overall survival,OS）相关，且其在肾细胞癌组织中明显下调[12]。体外沉默hsa_circ_0001451 可促进肿瘤生长。

此外，Xiong 等研究证实circ-ZNF609 在肾癌细胞中显著上调，circ-ZNF609 的高表达促进细胞增殖和侵袭，该研究揭示了circ-ZNF609/miR-138-5p/FOXP4 调控网络在肾癌中的作用，为肾癌的发病机制提供了新的视角。

3.2 环状RNAs 与膀胱癌有学者研究证实circTCF25 在膀胱癌中高表达,过表达circTCF25 会使miR-103a-3p 和miR-107 的表达减少并增加CDK6 的表达，从而促进细胞在体内外的增殖和迁移。 circTCF25/miR-103a-3p/miR-107-CDK6 通路在膀胱癌中的调控作用得到证实。他们的研究表明circTCF25 可能成为新的膀胱癌标志物[13]。此外,多项研究[14]发现circ-VANGL1，circRNA-MYLK，hsa_circ_0068871 在膀胱癌组织表达明显上调，它们分别靶向miR-605-3p，miR-29a，miR-181a-5p，进而影响下游靶基因的表达，促进膀胱癌细胞增殖、迁移、侵袭和肿瘤的生长。

Liu 等[15]通过建立的膀胱癌（bladder cancer，BC）细胞侵袭模型鉴定了一种新的circRNA：circFNDC3B。它被发现在BC 组织中明显下调，并且与患者的病理分期、分级、淋巴浸润及总体生存率密切相关。他们通过功能实验进一步证实circFNDC3B 过表达显著抑制细胞增殖、迁移和侵袭。 circFNDC3B 与miR-1178-3p 结合，而miR-1178-3p 靶向癌基因G3BP2 的5 个UTR，进而抑制G3BP2，导致下游SRC/FAK 信号通路被抑制，延缓膀胱癌进展。另一项研究表明circMTO1 在膀胱癌组织中表达下调，较低水平的circMTO1 与膀胱癌患者的转移和低生存率呈正相关。 CircMTO1在膀胱癌细胞中的异常表达可抑制细胞上皮间质转化(EMT) 和转移。 CircMTO1 能够海绵化miR-221，且circMTO1 过表达负调控E-cadherin/Ncadherin 通路，通过竞争miR-221 抑制膀胱癌细胞的EMT。他们的研究结果认为circMTO1 可能一个新的膀胱癌治疗靶点[16]。综上所述，circRNAs 可作为预测膀胱癌患者预后的生物标志物，如何提高抑癌circRNAs 的表达或降低促癌circRNAs 的表达，将是未来治疗膀胱癌的新靶向。目前关于circRNAs 在膀胱癌中异常表达及其作用的研究越来越多，本文就不一一详细赘述，予列表总结（表1）。

3.3 环状RNAs 与前列腺癌研究者发现在前列腺癌组织中circHIPK3 的表达明显高于癌旁组织。circHIPK3 下调抑制PC-3 和DU145 细胞的增殖和侵袭性。通过双荧光素酶报告基因检测发现，circHIPK3 与miRNA-338-3p 结合后导致miRNA-338-3p 在前列腺癌（Prostate Cancer，PCa）组织中表达下调。miRNA-338-3p 表达与淋巴结肿大及远处转移呈负相关[17]。 miRNA-338-3p 过表达显著降低PC-3 和DU145 细胞的增殖和侵袭能力。此外，ADAM17 被证实是miRNA-338-3p 的靶基因。ADAM17 过表达增强PC-3 和DU145 细胞的增殖和侵袭能力。 Xia 等在前列腺癌中筛出两个与PCa相关的circRNA：circ_0057558 和circ_0062019，将这两种环状RNA 与前列腺特异性抗原(prostate specific antigen，PSA)结合分析，可有效鉴别PCa 和前列腺增生患者。因此，他们这两种环状RNA 有望成为前列腺癌筛查和诊断的潜在生物标志物。

另外，Dai 等[18]研究证实在前列腺癌组织和癌细胞中circMYLK 的表达明显高于正常组织和正常前列腺细胞。上调circRNA-MYLK 促进PCa 细胞增殖、侵袭和迁移；通过RNA 干扰技术降低circRNA-MYLK 的表达可促进PCa 细胞的凋亡。他们发现circRNA-MYLK 是通过靶向miR-29a 影响PCa 细胞的功能。

最近一项研究[19]发现，在人类PCa 中，一种AMOTL1 衍生的circRNA circAMOTL1L 被下调，而circAMOTL1L 的下调导致E-cadherin 下调和vimentin 上调进而促进PCa 细胞迁移和侵袭，导致EMT 和PCa 的进展。他们在机制研究中证实circAMOTL1L 作为海绵PCa 细胞中的miR-193a-5p，减轻miR-193a-5p 对Pcdha 基因簇的抑制。因此，circAMOTL1L 下调介导的circAMOTL1L -miR-193a-5p-pcdha8 调控通路的失调有助于体内PCa 的生长。此外，他们发现RBM25 直接与circAMOTL1L 结合并诱导其生物发生，而p53 通过直接激活RBM25 基因调控EMT。这些发现将p53/RBM25 介导的circAMOTL1L-miR-193a-5p-Pcdha 调节轴与前列腺癌转移过程中的EMT 联系起来。

最后，我们对泌尿系统三大常见肿瘤（肾癌、膀胱癌、前列腺癌）的相关circRNAs 研究进行总结归纳（见表1）。

4 展望

目前，circRNAs 种类繁多且功能复杂，尚未完全研究透彻，多数研究发现circRNAs 在癌症中的作用主要是作为 miRNA 的 ceRNA 来破坏miRNA 对靶基因的抑制作用，从而发挥其抑癌或促癌作用，而对circRNAs 通过其他通路及分子机制影响癌症的发生、发展研究仍然较少，仍有待进一步深入探索。 CircRNAs 具有高度保守性及稳定性，且不易被RNA 酶类降解，将可能用于如膀胱癌、肾癌、前列腺癌等一些特定癌症的诊断、早期预防和后期治疗。通过过表达或抑制特定circRNAs 达到抑制癌症恶化的目的。因此，对于circRNAs 的快速检测及特定癌症circRNAs 作用的探索将成为一个重要的研究方向。