circRNAs 在肝細胞癌發生發展中的作用

董葉萍，費思力，洪立輝，杜來玲，王穎

（浙江樹人大學醫學院 基礎醫學專業，浙江 杭州 310015）

1 環狀RNA 概述

circRNAs 是一種非編碼RNA，在哺乳動物的細胞質中含量豐富。目前已經發現存在3 種形式的circRNAs，分別為外顯子環狀RNA、內含子環狀RNA 和外顯子-內含子環狀RNA。其中外顯子環狀RNA 是最普遍的一種存在形式，大約占據全部環狀RNA 的80%，其主要是剪接體聚合后內含子切除然后環化形成。與傳統的線性RNA 相比，circRNAs的形成通過反向剪接將下游5’位剪接供體與上游3’剪接受體連接，以共價閉合環的形式構建，因此能夠抵抗RNA 外切酶介導的降解，保持較高的穩定性。同時，circRNAs 的表達具有普遍性、保守性、組織特異性、細胞特異性、發育階段特異性等特征。

circRNAs 一度被認為是轉錄過程中的偶然錯配，不具備生物學功能。直到2012 年Salzma 等[1]首次采用高通量RNA 測 序（RNA-sequencing， RNA-seq） 對circRNAs進行深入研究， 發現circRNAs 具有多種生物學功能，廣泛存在于人類組織中，與人類生命活動存在密切聯系。

近年來測序和生物信息技術的進步也推動了對circRNAs 的深入研究。多項研究表明，circRNAs 可以作為miRNA 海綿發揮間接調控miRNA 靶基因表達的功能[2]，從而影響靶mRNA 的穩定性或降解過程。我們將此稱為競爭性內源性RNA（ceRNA）假說。例如研究發現，ciRS-7 與miR-7 有超過70 個結合位點，ciRS-7 為miR-7 的一種抑制劑，結合后使miR-7 的直接靶基因（CCNE1 和PIK3CD）的表達水平增高。此外，Cdr1as 的下調通過靶向miR-7 抑制肝癌細胞的增殖和侵襲。這些數據表明，Cdr1as 在HCC 中通過靶向miR-7 而部分扮演癌基因的角色[3]。

2 肝細胞癌與circRNAs

肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是世界第四大惡性腫瘤，是全球第三大癌癥相關死亡原因，也是我國常見的惡性腫瘤之一。盡管近些年在HCC 的診斷和治療方面取得了進展，但由于HCC 的高轉移率及高復發率，它仍然是一種高度致命的疾病。目前臨床上最常用來檢測肝細胞癌的標志物是甲胎蛋白 （α-fetoprotein， AFP） ， 但臨床發現不少肝細胞癌患者的AFP 幅度變化并不大， 診斷效率不理想。肝癌患者常用的治療方法為外科手術治療，但由于供體肝臟供應有限， 導致大部分患者在等待供體的過程中因腫瘤進展而失去手術機會。而在長時間等待期間，腫瘤負荷增加極有可能對肝移植后生存率產生不利影響。

表1 在HCC 中差異表達的circRNAs 及其相關機制

因此，找到一個靈敏度更高的HCC 診斷標志物和可行的靶向治療方法十分有必要。近期大量研究顯示circRNAs在肝細胞癌中存在明顯的表達豐度改變，見表1，其中某些circRNAs 可以抑制腫瘤細胞的增殖，誘導細胞凋亡，發揮抗癌作用，這表明circRNAs 極有可能是癌癥中的新型治療靶點，這為HCC 的治療提供了一個方向。下表列舉了部分在HCC 中表達顯著改變的circRNAs 及其可能機制，見表1。

2.1 circ-ITCH。據 報 道，circ-ITCH 通 過 抑 制Wnt/β-catenin 通路抑制多種癌癥的增殖。Wnt/β-連環蛋白途徑在調節細胞過程的一些關鍵方面，癌癥的發生過程中起著重要作用，ITCH 可以高表達促進磷酸化Dvl2 的泛素化和降解，從而抑制Wnt/β-連環蛋白途徑。在HCC 相關研究中發現HCC 組織中circ-ITCH 表達水平明顯低于癌旁組織，且circ-ITCH 高表達的HCC 患者的預后較好。這些結果提示circ-ITCH 可能對HCC 有抑制作用，可以作為HCC 患者易感性和預后評估的生物標志物[4]。

2.2 ciRS-7。與鄰近的非腫瘤組織相比，HCC 組織中Cdr1as 表達上調。此外，與鄰近的非腫瘤組織相比，HCC組織中miR-7 的表達下調。miR-7 的表達水平與HCC 組織的表達水平呈負相關。Cdr1as 的下調抑制了肝癌細胞的增殖和侵襲。過表達miR-7 可抑制肝癌細胞的增殖和侵襲。過表達miR-7 可抑制直接靶基因CCNE1 和PIK3CD 的表達。Cdr1as 的下調抑制了miR-7 的表達，也抑制了CCNE1 和PIK3CD 的表達。此外，Cdr1as 的下調通過靶向miR-7 抑制肝癌細胞的增殖和侵襲。這些數據表明，Cdr1as 在HCC 中通過靶向miR-7 而部分扮演癌基因的角色[3]。

2.3 circZKSCAN1。研究發現在HCC 樣本中，ZKSCAN1 mRNA 和circZKSCAN1 的表達均顯著低于相鄰非腫瘤組織中的表達。且沉默ZKSCAN1 mRNA 和circZKSCAN1均可促進細胞增殖、遷移和侵襲。更進一步的，這兩種形式的RNA 的過表達在體內和體外都抑制了HCC 的進展。沉默或過表達兩種形式的RNA 互不干擾。RNA-seq 揭示了不同的分子機制：ZKSCAN1 mRNA 主要調控細胞代謝，而circZKSCAN1 介導多種癌癥相關信號通路，提示ZKSCAN1 mRNA 和circRNA 具有非冗余作用。綜上所述，揭示了兩種相互密切合作的翻譯后產物（ZKSCAN1mRNA和circZKSCAN1），它們可以抑制肝癌的生長、遷移和侵襲。提示cirZKSCAN1 可能是一種有用的HCC 診斷標志物[5]。

2.4 其 他circRNAs。circRNA_100338 是HCC 中 上 調 的環狀rna 之一，其高表達與HCC 患者的低生存率和轉移進展密切相關。而且circRNA_100338 在HCC 中充當miR-141-3p 的 內 源 性 海 綿，circRNA_100338 和miR-141-3p在肝癌細胞侵襲性調控中起關鍵拮抗作用。以上結果表明circRNA_100338 是一種潛在的有價值的HCC 診斷生物標志物和HCC 治療靶點[6]。

Hsa_circ_0016788 在HCC 組織和細胞系中均有上調。體內外實驗表明，hsa_circ_0016788 沉默Hsa_circ_0016788在體外抑制了HCC 細胞的增殖、侵襲，促進了細胞的凋亡，在體內抑制了腫瘤的生長。生物信息學工具和熒光素酶報告基因分析證實miR-486 靶向hsa_circ_0016788 和CDK4 表達呈負相關，提示hsa_circ_0016788/miR-486/CDK4 通路。綜上所述，揭示了hsa_circ_0016788/miR-486/CDK4 軸在HCC 腫瘤發生中的作用，為HCC 提供了一個新的潛在的治療靶點[7]。

還有研究者通過qRT-PCR 對circ_0001445 在HCC及其鄰近非腫瘤組織中的表達水平，進行了檢測。數據表明，circ_0001445 在HCC 組織中表達水平顯著降低，并且與腫瘤病灶的數量顯著相關。此外，體外方法表明過表達circ_0001445 可以促進細胞凋亡，抑制HCC 來源細胞的增殖、遷移和侵襲，這些結果均表明 circ_0001445 極有可能會影響HCC 的發生發展[8]。

3 小結與展望

由于HCC 的高發病率，高死亡率和低生存率，長期以來一直是困擾人類健康的一大難題。隨著研究的不斷推進，circRNAs 的功能不斷被揭示，它不再是錯誤剪接的副產品，而是具有重要生物學功能的小分子。circRNAs 是一種豐富、穩定、保守、結構多樣的非編碼RNA 且在多種疾病的發生發展中期重要的作用。各種研究表明circRNAs 最為潛在的生物標記物和治療靶點將對HCC 的早期診斷、治療和預后等方面發揮重要作用，并且有望成為HCC 的預防及治療靶點，這將會給HCC 患者帶來福音。

但是，目前circRNAs 的研究尚處于起步階段，目前只闡明了circRNAs 在腫瘤發生發展過程中的一小部分機制。雖然越來越多的circRNAs 被發現和研究，但成千上萬的circRNAs 的功能仍然不清楚。關于circRNAs 在HCC 的診斷與治療依舊停留在科研階段，離臨床應用還有一段距離。這與環狀RNA 本身存在結構特異性和低豐度的特點有關。亟需我們更深入的去研究circRNAs 的功能及其和HCC 發生發展的關系。