环状RNA 作为微小RNA 海绵在肿瘤进展中的作用

牛亚倩，常钰玲 综述，刘芳，陈彻 审校

甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000

环状 RNA（circular RNA，circRNA）是一类共价封闭的内源性非编码RNA，无5′端帽和3′端多聚A 尾，具有组织特异性，广泛存在于人类细胞中。circRNA 在肿瘤等多种疾病相关组织及细胞中存在差异表达，提示circRNA 对某些疾病具有调节作用。随着测序技术和生物信息学分析技术的快速发展，发现许多与肿瘤相关的内源性circRNA，目前，在细胞中已发现超过10 万个circRNA［1-4］。前期研究认为，circRNA 是错误的剪接过程，无功能［5］，但近年有研究发现，circRNA 可在转录或转录后调节基因表达，在许多细胞活动中发挥重要的调节作用［6］。2011年7 月，哈佛医学院的Salmena 首次提出circRNA 主要是作为竞争性内源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA），即作为 miRAN 分子“海绵”来发挥作用，揭示了一种RNA 间相互作用的新机制，该假说认为，ceRNA 上存在多个能与miRNA 互补结合位点，自身可充当miRNA 海绵，与miRNA 竞争性结合，从而发挥对下游靶基因的调控作用［7］，由于 circRNA 无 3′端多聚A 尾和5′端帽，能够避免降解和脱腺苷化，作为miRNA 海绵具有明显优势［8］。随着研究的深入和新技术的发展，发现越来越多的circRNA 作为miRNA海绵在肿瘤进展中发挥重要作用［9］。因此，本文就circRNA 作为miRNA 海绵在肿瘤增殖、侵袭转移及血管生成中的作用作一综述，为肿瘤发生发展机制的深入研究提供新的思路。

1 circRNA 作为miRNA 海绵在肿瘤增殖中的作用

研究表明，肿瘤细胞的增殖受多种信号通路调控，如 PI3K ／ Akt ／ mTOR 通路，通过激活细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）促进细胞周期的转变，过度激活是肿瘤细胞增殖失控的前提，circRNA 作为miRNA 海绵可通过调节细胞周期来影响细胞的增殖过程［10］。与肿瘤细胞增殖相关的另一条途径是MAPK ／ ERK 通路，蛋白激酶Raf 激活胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）后，作用于多种转录因子，调控下游基因的表达，从而在肿瘤发生发展中发挥重要作用［11］。研究发现，在胶质瘤细胞中，circ-TTBK2 可通过作用于miR-217 来抑制肿瘤的发生，而miR-217 可上调肝细胞核因子 1β（hepatocyte nuclear factor 1β，HNF1β）的表达，通过 PI3K ／ Akt 及 ERK 通路激活 Derlin-1，促进肿瘤的增殖、侵袭和转移［12］。同时，ZHOU 等［13］研究发现，miR-7 可抑制ERK1／2 的激活，表明cirs-7可通过其海绵功能激活MAPK／ ERK 通路，促进细胞增殖。另外，Wnt ／ β-Catenin 信号通路的激活将影响下游靶基因的转录，包括原癌基因、细胞周期蛋白D1、基质金属蛋白酶 7（matrix metalloproteinase 7，MMP7）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等，上述基因的转录本参与了多种致癌过程，包括细胞增殖［14］。有研究显示，circ-ITCH 可作为 miR-7 和 miR-214 海绵下调 β-Catenin 的表达，从而抑制肝癌细胞的增殖［15］。

除上述通路外，circRNA 还可通过结合miRNA来影响细胞周期相关蛋白或转录因子，从而调控肿瘤细胞增殖。研究发现，circ-TCF25 和circ-100290 可通过与下游 miRNA（miR-107、miR-103a-3p）结合，增强CDK6 的功能［16-17］；circ-ABCB10 和 hsa-circ-0013958分别作用于miR-1271 和miR-134，可促进CDK1 的功能，上调细胞周期蛋白D1 的表达，促进肿瘤细胞的增殖［18-19］。E2F 蛋白家族作为转录因子，在G1 期向 S 期转变过程中起重要作用［20］，CHEN 等［21］利用荧光素酶报告基因实验证实，circ-PVT1 可竞争性结合miR-125 家族分子，增加转录因子E2F 的表达，进而促进胃癌细胞的增殖；XIE 等［22］研究也表明，circRNA-001569 可作用于 miR-145，增强 E2F 家族的表达。除上述作用外，人类癌症中的circRNA-CCDC66可作用于miR-33b 和miR-93，增强myc 与下游基因的结合，促进细胞增殖［23］。HE 等［24］研究表明，circ-PTPRA 在膀胱癌中起抑癌作用，可竞争性结合miR-636，上调 Kruppel 样因子 9（Kruppel-like factor 9，KLF9）的表达，减少膀胱癌细胞增殖，提示该circRNA 可能是膀胱癌新的预后标志物和治疗靶点。上述结果表明，circRNA 作为miRNA 的海绵在肿瘤增殖中发挥重要作用。

2 circRNA 作为miRNA 海绵在肿瘤侵袭转移中的作用

肿瘤细胞可侵袭邻近组织，也可转移至远处器官，在该过程中，细胞可能会发生一些改变，如过度增殖、上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transtion，EMT）［25］、MMP 表达增加等。PI3K ／ Akt 是肿瘤侵袭转移的主要信号通路之一［26］，激活的PI3K 产生磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PIP3），进而激活Akt，促进下游靶基因的转录，调节细胞的侵袭转移。有研究报道，在胃癌中，circRNA-7 的靶目标miR-7可阻断PI3K ／ Akt 通路，通过调控胰岛素样生长因子 1 受体（insulin-like growth factor-1 receptor，IGF1R）和局灶性黏附激酶（focal adhesion kinase，FAK）增加E-cadherin 含量，抑制EMT 的发生，从而影响胃癌的侵袭转移［27］；LIU 等［28］研究发现，cZNF292 沉默后，可上调 miR-206 的表达，进而调控 PI3K ／ Akt 信号通路，可抑制Eca-109 细胞的迁移和侵袭；对宫颈癌的研究发现，circRNA-Akt1 能促进肿瘤的进展，可抑制miR-942-5p 的表达，上调Akt1 表达，从而促进宫颈癌的侵袭和转移［29］；另有研究发现，ESRP1 ／circANKS1B ／ miR-148a ／ 152-3p ／ USF1 轴可 激 活TGF-β1 信号通路，诱导EMT，从而导致乳腺癌的侵袭和转移［30］；有数据显示，circ-100876 在非小细胞肺癌组织中表达上调，其表达与肿瘤分期及淋巴结转移有关，进一步研究发现，circ-100876 作为miR-136的海绵，可增加MMP-13 的表达，从而促进非小细胞肺癌的转移［31］；在肝细胞癌中，circRNA-MTO1 作用于miR-9 来调节MMP14，从而影响肝细胞癌的侵袭转移［32］；CHEN 等［33］研究发现，circ-ASH2L 在胰腺癌细胞和组织中高表达，可作为miR-34a 的海绵上调Notch-1 的表达，促进胰腺癌的侵袭转移；研究发现，临床组织中circ-ASH2L 的高表达与胰腺癌的淋巴浸润和TNM 分期有关，是胰腺癌患者生存的独立危险因素。综上所述，circRNA 作为miRNA 的海绵在肿瘤侵袭转移中发挥重要作用。

3 circRNA 作为miRNA 海绵在肿瘤血管生成中的作用

血管生成是肿瘤的十大基本特征之一，在肿瘤进展中起关键作用，VEGF 及MMP 等因素与血管生成调控密切相关。研究表明，circ-100876 通过抑制miR-136 表达，可增加MMP13 的表达，促进血管生成［31］；circ-100876 影响激活素受体样激酶-1（Activin Receptor Like Kinase-1，ALK-1）与 ALK-5 的关系，增强 VEGF 的表达，进而促进血管生成［34］；ZHONG等［35］研究发现，circ-MYLK 作为 miR-29a 的海绵调控VEGF-A 的表达，从而促进血管生成，影响膀胱癌的进展；另有研究发现，hsa_circ_0000515 通过调控miR-296-5p ／ CXCL10 轴参与乳腺癌的血管生成［36］。有研究预测，CXC 趋化因子配体 10（CXCchemokineligand 10，CXCL10）为乳腺癌的癌基因，与其预后不良密切相关，CXCL10 参与肿瘤和基质细胞之间的相互作用，导致白细胞迁移、血管生成和肿瘤发生［37］。综上所述，circRNA 可通过作用于miRNA 影响这些因子的表达，从而调控肿瘤血管生成。

4 小结与展望

近年，circRNA 在肿瘤研究中已受到越来越多的关注。在肿瘤中，大多数circRNA 主要是通过竞争性结合miRNA 从而解除miRNA 对下游靶基因的抑制作用，调控肿瘤的增殖、侵袭迁移、血管生成等生物学过程。另外，少数circRNA 还可通过调节蛋白活性进而调节基因的剪接和转录，甚至可直接翻译成蛋白参与对肿瘤发生发展的调控。circRNA 功能的不断深入分析将对从多层面、多角度探讨癌症等疾病的发病机制具有重要意义，同时将circRNAs应用于临床存在一些挑战，如与其相关的许多调节机制尚未明确，需更多的证据来证明circRNA 与癌症之间的具体相关性；缺乏方便、有效、廉价的方法检测导入肿瘤细胞中circRNA 的稳定表达等。因此，对circRNA 需要进一步深入研究，为肿瘤研究开辟新的思路。