环状RNA在结直肠癌细胞中差异性表达的研究进展

于佳永， 赵翰铮， 游柳平， 黄跃南

(哈尔滨医科大学附属第二医院普外科， 黑龙江 哈尔滨 150001)

1 概 述

结直肠癌(CRC)是世界上发病率第三、死亡率第二的常见恶性肿瘤之一，近年来发病率正在上升[1]。结直肠癌发生的确切机制尚不清楚，然而，与结直肠癌密切相关的危险因素包括遗传、饮食、吸烟、酗酒和年龄等。环状RNA(circRNA)由一组具有环状结构的非编码RNA组成，这种环状结构是由经典剪接体介导的或套索类型的剪接构建的。根据环状RNA的来源可分为外显子环状RNA、内含子环状RNA和外显子-内含子环状RNA，它们分别来源于单个或多个外显子、内含子以及内含子和外显子。不同类别的环状RNA有不同的亚细胞定位。例如，外显子环状RNA主要存在于细胞质中，而内含子和外显子-内含子环状RNA主要位于参与宿主基因转录调控的核仁。内含子环状RNA的构建在很大程度上取决于富含GU的C元件的存在，它们的大小分别为7和11个核苷酸，以避免核酸外切酶的破坏。环状RNA有多种作用机制，包括充当微小RNA(miRNA)的海绵，与蛋白质相互作用，调节基因剪接或转录，或调节表观遗传机制。它们可以调节上游基因或其他基因的表达。在包括CRC在内的多种恶性肿瘤中，已经显示环状RNA的差异性表达[2]。本文现将环状RNA在结直肠癌细胞中差异性表达的研究情况作一综述。

2 结直肠癌细胞中差异化表达的环状RNA

2.1表达上调的环状RNA:Wang[3]等发现circ-CCDC66在结直肠癌组织和细胞系中显著升高，在体内外都促进了结直肠癌细胞的增殖、迁移、侵袭和非锚定生长。circ-CCDC66能够增加某些癌基因的表达水平，如Dnmt3b、EZH2、MYC和YAP1，从而促进结直肠癌的发生和转移。此外，circ-CCDC66可以降低结直肠癌细胞的放射敏感性。Chen[4]等发现circ-NSD2可以作为结直肠癌转移的一个驱动因素。circ-NSD2高表达的结直肠癌患者比circ-NSD2低表达的结直肠癌患者更容易发生淋巴结转移和远处转移，并且circ-NSD2通过调节miR-199b5p/DDR1/JAG1信号通路，显著增强了结直肠癌细胞的迁移和侵袭能力。

2.2表达下调的环状RNA:Li[5]等在4对结直肠癌患者的组织中进行了环状RNA测序，共发现448个差异表达的环状RNA，其中394个上调，54个下调。进一步的研究表明，circ-DDX17为结直肠癌中的一种肿瘤抑制因子，沉默circ-DDX17显著促进结直肠癌细胞的增殖、迁移、侵袭和凋亡抑制。circ-ITGA7是新近发现的一种与结直肠癌进展相关的环状RNA[6]。circ-ITGA7及其线性宿主基因ITGA7在结直肠癌组织和细胞系中均显著降低。进一步的研究表明，circ-ITGA7通过抑制RREB1的致癌RAS信号通路提高了ITGA7的转录水平。缺失circ-ITGA7或ITGA7可促进结直肠癌细胞在体内外的增殖和转移。

3 结直肠癌环状RNA差异性表达的临床意义

3.1环状RNA有望成为诊断和判断预后的生物标志物

3.1.1环状RNA可能成为诊断结直肠癌的组织或液体活检生物标志物:Xie[7]等发现，与健康对照组相比，结直肠癌患者血清外泌体hsa_circ_0101802(circPNN)表达水平显著升高，说明circPNN对结直肠癌的诊断有重要价值，可能是结直肠癌早期诊断的一种潜在的无创性生物标志物。Zhu[8]等鉴定出3个环状RNA(hsa_circ_0049487、hsa_circ_0066875、hsa_circ_0007444)可能是预测结肠腺瘤向结直肠癌转变的新的生物标志物。

3.1.2与临床病理特征相关的环状RNA可作为结直肠癌患者的有价值的预测标记物:Yang[9]等发现，circ-PTK2在结直肠癌组织和血清中的表达均升高，且与淋巴结或远处转移呈正相关。在有淋巴结转移或远处转移的患者中，circ-PTK2可以作为结直肠癌的一个标志物，在鉴别结直肠癌是否伴发肝转移方面均具有潜在价值。

3.1.3与结直肠癌患者生存时间相关的环状RNA有望成为预后生物标志物:Jin[10]等发现，hsa_circ_0005075的表达水平与总生存期和无瘤生存期相关。Xiao[11]等的一项研究显示，93.5%(187/200)的结直肠癌患者hsa_circ_0022382(circFADS2)表达增高，其与大肠癌体积大、分化差、浸润深度深、淋巴结转移和远处转移、TNM分期晚、预后差密切相关。Chen[12]等的一项研究表明，circ_001971表达水平和TNM分期是影响总生存期的独立因素。

3.2环状RNA可作为潜在治疗靶点

3.2.1针对致癌环状RNA的小干扰RNA或短发夹状RNA(shRNA)可以抑制结直肠癌的生长和转移:根据Han[13]等的一项研究，一种针对circ-LONP2的反义寡核苷酸(ASO)显著减少了体内远处器官转移的穿透性，包括减少了结节大小和数量。Wang[14]等发现，在结直肠癌耐药小鼠模型中，通过注射由外泌体传递的siRNA来靶向降低ciRS-122的表达水平，可以提升结直肠癌对奥沙利铂的敏感性，提示了一种降低结直肠癌耐药性的新的潜在方法。此外，某些药物或化合物可能通过环状RNA关联轴显示抗癌活性。Du[15]等发现，利多卡因通过调控circ-HOMER1/miR-138-5p/HEY1轴，降低了circ-HOMER1在结直肠癌细胞中的表达，抑制了细胞增殖和有氧糖酵解，为使用利多卡因预防结直肠癌的发生发展提供了一种新的治疗选择。Zhen[16]等的一项研究表明，YAP特异性抑制肽17显著减轻了circ-PPP1R12A-73aa促进结肠癌细胞生长的作用。

3.2.2表达下调的环状RNA对结直肠癌的生长和转移具有负面调控作用:在结直肠癌细胞或组织中诱导抑癌基因环状RNA的表达，可能部分是由于环状RNA的高稳定性和较长的半衰期而产生显著的抗肿瘤作用。Li[17]等观察到，在经过碳离子照射后，circ-CBL.11在结直肠癌细胞中的表达被诱导，并通过竞争结合miR-6778-5p抑制细胞增殖。此外，外源环状RNA可能通过含有专为环状RNA表达而设计的DNA盒的特定载体传递，或者通过转染体外产生的纯化环状RNA来传递[18]。一些研究证实，环状RNA序列已合成并克隆到特殊的质粒载体中，用于生产慢病毒，以稳定转染结直肠癌细胞并结构性过表达所需的环状RNA；然后，外源环状RNA通过竞争结合吞噬各种miRNA而发挥肿瘤抑制作用[19,20]。为此，将基因工程环状RNA作为特定致癌miRNA的海绵引入结直肠癌细胞或组织，可能为未来的癌症治疗提供一种新的有效途径。

3.2.3检测环状RNA的表达水平可以预测结直肠癌患者对放化疗的敏感性:一些环状RNA，如hsa_circ_001680和circ-CCDC66与结直肠癌的化疗耐受有关。此外，针对这些环状RNA的治疗可能会调节结直肠癌患者对放化疗的抵抗力。最后，针对CDR1-AS的干预方法可以增加结直肠癌细胞表面的PD-L1水平，这可能会增加当前免疫治疗的有效性，即PD-1/PD-L1阻断疗法。

4 总结与展望

随着新一代高通量测序技术的发展，越来越多的环状RNA被发现并在人类结直肠癌组织、细胞和血浆中异常表达。它们通过调节不同的分子和信号通路发挥抑制或促进结直肠癌的作用。一些环状RNA与结直肠癌的临床分级、病理分期、复发、转移、耐药及预后密切相关，提示环状RNA在结直肠癌的发病机制、诊断和治疗中起着关键作用。虽然现有的研究已经逐渐对环状RNA来源、功能和调控机制有了初步的认识，但其在结直肠癌发生发展过程中的具体作用尚未完全阐明。因此，将环状RNA转化为临床应用还有很多工作要做。