circRNAs 在肝细胞癌发生发展中的作用

董叶萍，费思力，洪立辉，杜来玲，王颖

（浙江树人大学医学院 基础医学专业，浙江 杭州 310015）

1 环状RNA 概述

circRNAs 是一种非编码RNA，在哺乳动物的细胞质中含量丰富。目前已经发现存在3 种形式的circRNAs，分别为外显子环状RNA、内含子环状RNA 和外显子-内含子环状RNA。其中外显子环状RNA 是最普遍的一种存在形式，大约占据全部环状RNA 的80%，其主要是剪接体聚合后内含子切除然后环化形成。与传统的线性RNA 相比，circRNAs的形成通过反向剪接将下游5’位剪接供体与上游3’剪接受体连接，以共价闭合环的形式构建，因此能够抵抗RNA 外切酶介导的降解，保持较高的稳定性。同时，circRNAs 的表达具有普遍性、保守性、组织特异性、细胞特异性、发育阶段特异性等特征。

circRNAs 一度被认为是转录过程中的偶然错配，不具备生物学功能。直到2012 年Salzma 等[1]首次采用高通量RNA 测 序（RNA-sequencing， RNA-seq） 对circRNAs进行深入研究， 发现circRNAs 具有多种生物学功能，广泛存在于人类组织中，与人类生命活动存在密切联系。

近年来测序和生物信息技术的进步也推动了对circRNAs 的深入研究。多项研究表明，circRNAs 可以作为miRNA 海绵发挥间接调控miRNA 靶基因表达的功能[2]，从而影响靶mRNA 的稳定性或降解过程。我们将此称为竞争性内源性RNA（ceRNA）假说。例如研究发现，ciRS-7 与miR-7 有超过70 个结合位点，ciRS-7 为miR-7 的一种抑制剂，结合后使miR-7 的直接靶基因（CCNE1 和PIK3CD）的表达水平增高。此外，Cdr1as 的下调通过靶向miR-7 抑制肝癌细胞的增殖和侵袭。这些数据表明，Cdr1as 在HCC 中通过靶向miR-7 而部分扮演癌基因的角色[3]。

2 肝细胞癌与circRNAs

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是世界第四大恶性肿瘤，是全球第三大癌症相关死亡原因，也是我国常见的恶性肿瘤之一。尽管近些年在HCC 的诊断和治疗方面取得了进展，但由于HCC 的高转移率及高复发率，它仍然是一种高度致命的疾病。目前临床上最常用来检测肝细胞癌的标志物是甲胎蛋白 （α-fetoprotein， AFP） ， 但临床发现不少肝细胞癌患者的AFP 幅度变化并不大， 诊断效率不理想。肝癌患者常用的治疗方法为外科手术治疗，但由于供体肝脏供应有限， 导致大部分患者在等待供体的过程中因肿瘤进展而失去手术机会。而在长时间等待期间，肿瘤负荷增加极有可能对肝移植后生存率产生不利影响。

表1 在HCC 中差异表达的circRNAs 及其相关机制

因此，找到一个灵敏度更高的HCC 诊断标志物和可行的靶向治疗方法十分有必要。近期大量研究显示circRNAs在肝细胞癌中存在明显的表达丰度改变，见表1，其中某些circRNAs 可以抑制肿瘤细胞的增殖，诱导细胞凋亡，发挥抗癌作用，这表明circRNAs 极有可能是癌症中的新型治疗靶点，这为HCC 的治疗提供了一个方向。下表列举了部分在HCC 中表达显著改变的circRNAs 及其可能机制，见表1。

2.1 circ-ITCH。据 报 道，circ-ITCH 通 过 抑 制Wnt/β-catenin 通路抑制多种癌症的增殖。Wnt/β-连环蛋白途径在调节细胞过程的一些关键方面，癌症的发生过程中起着重要作用，ITCH 可以高表达促进磷酸化Dvl2 的泛素化和降解，从而抑制Wnt/β-连环蛋白途径。在HCC 相关研究中发现HCC 组织中circ-ITCH 表达水平明显低于癌旁组织，且circ-ITCH 高表达的HCC 患者的预后较好。这些结果提示circ-ITCH 可能对HCC 有抑制作用，可以作为HCC 患者易感性和预后评估的生物标志物[4]。

2.2 ciRS-7。与邻近的非肿瘤组织相比，HCC 组织中Cdr1as 表达上调。此外，与邻近的非肿瘤组织相比，HCC组织中miR-7 的表达下调。miR-7 的表达水平与HCC 组织的表达水平呈负相关。Cdr1as 的下调抑制了肝癌细胞的增殖和侵袭。过表达miR-7 可抑制肝癌细胞的增殖和侵袭。过表达miR-7 可抑制直接靶基因CCNE1 和PIK3CD 的表达。Cdr1as 的下调抑制了miR-7 的表达，也抑制了CCNE1 和PIK3CD 的表达。此外，Cdr1as 的下调通过靶向miR-7 抑制肝癌细胞的增殖和侵袭。这些数据表明，Cdr1as 在HCC 中通过靶向miR-7 而部分扮演癌基因的角色[3]。

2.3 circZKSCAN1。研究发现在HCC 样本中，ZKSCAN1 mRNA 和circZKSCAN1 的表达均显著低于相邻非肿瘤组织中的表达。且沉默ZKSCAN1 mRNA 和circZKSCAN1均可促进细胞增殖、迁移和侵袭。更进一步的，这两种形式的RNA 的过表达在体内和体外都抑制了HCC 的进展。沉默或过表达两种形式的RNA 互不干扰。RNA-seq 揭示了不同的分子机制：ZKSCAN1 mRNA 主要调控细胞代谢，而circZKSCAN1 介导多种癌症相关信号通路，提示ZKSCAN1 mRNA 和circRNA 具有非冗余作用。综上所述，揭示了两种相互密切合作的翻译后产物（ZKSCAN1mRNA和circZKSCAN1），它们可以抑制肝癌的生长、迁移和侵袭。提示cirZKSCAN1 可能是一种有用的HCC 诊断标志物[5]。

2.4 其 他circRNAs。circRNA_100338 是HCC 中 上 调 的环状rna 之一，其高表达与HCC 患者的低生存率和转移进展密切相关。而且circRNA_100338 在HCC 中充当miR-141-3p 的 内 源 性 海 绵，circRNA_100338 和miR-141-3p在肝癌细胞侵袭性调控中起关键拮抗作用。以上结果表明circRNA_100338 是一种潜在的有价值的HCC 诊断生物标志物和HCC 治疗靶点[6]。

Hsa_circ_0016788 在HCC 组织和细胞系中均有上调。体内外实验表明，hsa_circ_0016788 沉默Hsa_circ_0016788在体外抑制了HCC 细胞的增殖、侵袭，促进了细胞的凋亡，在体内抑制了肿瘤的生长。生物信息学工具和荧光素酶报告基因分析证实miR-486 靶向hsa_circ_0016788 和CDK4 表达呈负相关，提示hsa_circ_0016788/miR-486/CDK4 通路。综上所述，揭示了hsa_circ_0016788/miR-486/CDK4 轴在HCC 肿瘤发生中的作用，为HCC 提供了一个新的潜在的治疗靶点[7]。

还有研究者通过qRT-PCR 对circ_0001445 在HCC及其邻近非肿瘤组织中的表达水平，进行了检测。数据表明，circ_0001445 在HCC 组织中表达水平显著降低，并且与肿瘤病灶的数量显著相关。此外，体外方法表明过表达circ_0001445 可以促进细胞凋亡，抑制HCC 来源细胞的增殖、迁移和侵袭，这些结果均表明 circ_0001445 极有可能会影响HCC 的发生发展[8]。

3 小结与展望

由于HCC 的高发病率，高死亡率和低生存率，长期以来一直是困扰人类健康的一大难题。随着研究的不断推进，circRNAs 的功能不断被揭示，它不再是错误剪接的副产品，而是具有重要生物学功能的小分子。circRNAs 是一种丰富、稳定、保守、结构多样的非编码RNA 且在多种疾病的发生发展中期重要的作用。各种研究表明circRNAs 最为潜在的生物标记物和治疗靶点将对HCC 的早期诊断、治疗和预后等方面发挥重要作用，并且有望成为HCC 的预防及治疗靶点，这将会给HCC 患者带来福音。

但是，目前circRNAs 的研究尚处于起步阶段，目前只阐明了circRNAs 在肿瘤发生发展过程中的一小部分机制。虽然越来越多的circRNAs 被发现和研究，但成千上万的circRNAs 的功能仍然不清楚。关于circRNAs 在HCC 的诊断与治疗依旧停留在科研阶段，离临床应用还有一段距离。这与环状RNA 本身存在结构特异性和低丰度的特点有关。亟需我们更深入的去研究circRNAs 的功能及其和HCC 发生发展的关系。