CircRNAs在肝細胞癌（HCC）中的研究進展

賓庚偉，黎軍宏，馬燕渝，茍堯

（1.廣西貴港市平南縣丹竹鎮赤馬衛生院宿舍，廣西 貴港；2.廣西中醫藥大學，廣西 南寧；3.廣西國際壯醫院，廣西）

0 引言

肝細胞癌（HCC）是原發性肝癌最常見的類型[1,2]，占原發性肝癌的90%，在我國所有惡性腫瘤發病率中位列第4，病死率居第2位[3]。據估計，中國的HCC患者每年占全球所有HCC病例的50%以上[4]。由于其發病機制尚未明確，目前甲胎蛋白（AFP）是其臨床診斷和預后的主要標志物，此外，α-L-巖藻糖苷酶、肝細胞生長因子等亦用于HCC的診斷，但因其診斷的特異度及敏感度低，臨床對HCC的早期診斷和治療仍處于滯后階段，導致HCC患者預后差，復發率高[5]。臨床若實現對HCC患者的早期診斷，則可以在預期壽命方面取得顯著優勢。盡管如此，大多數HCC患者通常在可以應用任何治愈性治療之前被診斷處于具有轉移的晚期階段，且目前尚無有效的預防HCC的策略。因此，早期診斷HCC尤為關鍵。因此，迫切需要探索HCC腫瘤發生的分子機制，并確定有價值的HCC診斷生物標志物和治療靶標。

1 環狀RNA(circular RNAs，circ RNAs) 概述

CircRNAs屬于新型內源性非編碼RNA（noncoding RNAs，nc RNAs），于20世紀70年代由Sanger等[6]在一些植物的類病毒中首次發現，并于1979年由Hsu等人[7]首次通過電子顯微鏡發現一些真核生物細胞質中亦存在共價連接的circ RNAs。然而，CircRNAs曾被認為是前體RNA剪接過程中發生的錯誤，期間一度被研究者忽視。隨著新一代測序（NGS），特別是高通量RNA測序 （RNA-sequencing，RNA-seq） 的深入研究，CircRNAs多種生物學功能逐漸被發現，成為細胞基因表達的一種方式[8]，存在于真核細胞轉錄中，通過反向剪接形成環狀轉錄物，以組織特異性和細胞特異性方式表達，其具有連續的共價閉合性，沒有自由端的回路，因此，CircRNAs比線性RNA更穩定[9,12]。研究發現，CircRNAs在某些類型的病理反應以及各種人類惡性腫瘤的發生和發展中起重要作用，與各種固體和血液惡性腫瘤相關聯，據已有文獻報道，癌癥相關CircRNAs參與消化系統惡性腫瘤發生發展[13,14]，并且被證明是消化系統癌癥的潛在診斷生物標志物[15]。CircRNAs的發現，為肝細胞癌的早期診斷和治療提供新思路。

CircRNAs主要分為三類：外顯子 CircRNAs（eCircRNAs），外顯子-內含子CircRNAs（EIciRNA）和環狀內含子RNA（CircRNAs）[16]，三種類型的CircRNAs由不同的環化機制產生。CircRNAs是高等真核生物中豐富的非編碼RNA類，與經典線性剪接RNA不同，CircRNAs通過5’位剪接供體與3’位剪接受體形成[17,18]，以共價鍵形成閉合的環形結構，具有穩定性，核糖核酸酶R （RNase R）難以降解[19]。CircRNAs在組織和發育階段具有特異性，在表達方式上，具有普遍性、保守性等特征[20]。然而，新鑒定的環狀RNA的表達譜和功能，具體的生物活性仍需進一步研究。近年來，CircRNAs在腫瘤治療中發揮重要作用，其在胃癌、胰腺癌、結直腸癌等腫瘤中表達方式各異，可能與腫瘤轉移存在相關性，為CircRNAs成為臨床診斷腫瘤的生物學標志物和治療靶點提供依據，提示其在早期診斷、治療及預防等方面具有重要價值[21]。

2 CircRNAs功能

研究發現，CircRNAs含有miRNA反應元件（MREs），可以競爭性結合miRNA[22]，并且CircRNAs可以作為競爭性內源性RNA（ceRNAs）或miRNA海綿發揮作用，抑制miRNA功能。在細胞生理和病理過程中，天然內源性環狀RNA具有抗外核溶解RNA衰變的作用，并含有選擇性保守的microRNA（microRNA）靶位點。因此，環狀RNA可以作為有效的microRNA海綿，與microRNA相互作用調節基因表達，在miRNA發揮海綿作用的相關研究中，主要以（CDR1as或ciRS-7）為主，ciRS-7含有超過70個保守的miR-7結合位點，從而影響miR-7附著于其靶mRNA的可用性，以解除miR-7對靶基因表達的抑制作用[23]。但越來越多的研究表明，CircRNAs的miRNA海綿功能在各種物種中是保守的，因此，需要更詳細的研究來闡明CircRNAs/miRNA相互作用對miRNA的表達和細胞定位的影響。

CircRNAs調節基因表達中具有重要功能，EIciRNA保留其親本基因的內含子序列，因此能夠與轉錄機制相互作用。例如，circEIF3J和circPAIP2可以與宿主基因啟動子區域中的U1小核核糖核蛋白（snRNP）和RNA Pol II相互作用，從而增強其親本基因，真核翻譯起始因子3J（EIF3J）和poly（A）的表達。結合蛋白相互作用蛋白2（PAIP2）[24]。CircRNAs主要積聚在細胞核中，能夠調節順式基因轉錄。Ci-ANKRD52，ci-MCM5和ci-SIRT7能夠與延長的Pol II復合物相互作用[25]。結果證明CircRNAs可通過調節延長的Pol II活性來促進其親本基因的轉錄。CircRNAs在調節基因表達中起重要作用。

CircRNAs主要組成部分為外顯子，并且含有起始密碼子，為翻譯蛋白質的重要條件，因此CircRNAs是否為轉錄本仍為當前研究的熱點。其作用產生的機制為處于位點（IRES）的內部核糖體被引入CircRNAs之際，CircRNAs即在體內和體外進行翻譯，指示CircRNAs編碼蛋白質[26]，Circ-ZNF609含有一個753個核苷酸的開放閱讀框（ORF），從起始密碼子到框內終止密碼子，在環化時產生，并且它以剪接依賴性和不依賴帽的方式翻譯成蛋白質，提供真核生物中編碼蛋白質的CircRNAs的實例[27]。

上述研究表明，CircRNAs在各種生物過程中起重要作用。然而，CircRNAs的功能尚未明確，探索CircRNAs生物學功能尤為重要。CircRNAs可以作為分子海綿來隔離miRNA或蛋白質，并且可以影響它們的細胞豐度和定位。

3 CircRNAs在與肝細胞癌（HCC）的相關性

HCC是消化系統最常見的惡性腫瘤之一，病死率仍較高[2]。目前，針對HCC的治療方法臨床主要以外科手術為主，其中包括化療，肝移植，手術切除，抗腫瘤藥物療法和放射治療。由于疾病早期沒有癥狀，大多數患者被診斷為疾病晚期，具有轉移和肝儲備不足，從而失去了根治性切除的機會。在過去的十年中，改良的藥物治療劑已大大延長了患有晚期疾病的HCC患者的生存期。常用的治療方案包括索拉非尼，阿霉素（ADM），5-氟尿嘧啶（5-FU），含鉑抗癌藥物，喜樹堿和吉西他濱。然而，對這些藥物的多藥耐藥性（MDR）的獲得是臨床腫瘤學中的致命弱點，并且可能導致不良的預后。HCC患者5年復發率也高達70%[29]。因此，目前臨床對HCC的綜合治療效果尚不如人意，HCC患者的預后仍很差[28]。因此，研究HCC發生發展的分子機制，尋找新的分子治療靶點，將有望為HCC患者尋求更有效的治療策略。

隨著研究不斷深入，證明CircRNAs表達的改變對肝癌的生物學特性具有廣泛的影響。CircRNAs在HCC中起癌基因或抑癌作用。許多CircRNAs參與肝細胞癌（HCC）的發生和發展[30]。CircRNAs在組織和器官生長中發揮發育和調節的作用[31,32]，包括細胞凋亡[33,34]，細胞應激[35,36]，細胞衰老[37]和炎癥反應[38]。HCC中過表達has_circ_0078710可以通過海綿體miR-31上調HDAC和CDK2水平，同時介導細胞周期成分和陰性細胞周期調節因子p21的表達，誘導細胞周期進展，促進細胞增殖，遷移，侵襲和腫瘤生長[39]。薛莉等研究發現circ_001569可以直接吸收miR-411-5p和miR-432-5p，進而調節circ_001569的部分致癌功能，證明circ_001569可以提示肝細胞癌預后不良，并促進細胞生長和轉移[40]。王斌等人通過RT-PCR測定HCC組織和HCC細胞系中circRBM23和miR-138的表達水平，證實上調的circRBM23通過調節腫瘤抑制因子miR-138在HCC中起致癌基因的作用[41]。邱思等通過定量實時聚合酶鏈反應（qRT-PCR）研究了73對肝細胞癌（HCC）和相鄰非腫瘤組織中CircRNAs hsa_circ_0001445的表達水平，證明了hsa_circ_0001445可以促進細胞凋亡并抑制這些細胞的增殖，遷移和侵襲[42]。韓鼎等人將肝癌與鄰近正常組織比較，發現circc3p1的表達與TNM呈負相關，并通過CCK8和Transwell分析，證明circ3p1過度表達，顯著抑制了肝癌細胞，鑒定了CircRNAs circ3p1作為腫瘤抑制因子[43]。hsa_circ_0000673與HCC細胞中的miR-767-3p直接相關，通過抑制miR-767-3p，hsa_circ_0000673促進HCC細胞增殖和侵襲和調節miR-767-3p/SET途徑促進HCC惡性行為[44]。更有研究證明hsa_circ_0003570表達水平與HCC臨床病理學特征相關，環狀RNA（CircRNAs）中的Hsa_circ_0003570不僅首先在HCC細胞系中發現下調，而且在HCC組織中也被下調，因此，CircRNAs可能是HCC治療的有希望的新治療靶標。周祖樺等通過RT-PCR在各種肝癌細胞系和人癌組織中定量分析circCDK13表達，證實了circSMARCA5的過表達導致抑制增殖，增加細胞凋亡和抑制侵襲。這些研究表明，CircRNAs可能是HCC治療的新治療靶標。

4 結語與展望

HCC是最主要的惡性腫瘤之一，盡管最近幾年相繼進行了新的先進治療方法，但是HCC的存活率仍然很低。越來越多的證據表明，改變的CircRNAs表達可影響HCC的發生和發展，并且在HCC治療和預后方面顯示出巨大的潛力。CircRNAs充當miRNA海綿，調節參與細胞周期，增殖，侵襲和轉移的基因、蛋白質的表達。且CircRNAs具有高豐度和穩定的優勢，可作為HCC診斷生物標記物，將有望成為HCC有效的治療靶標。目前，CircRNAs在HCC的研究仍處于起步階段，CircRNAs可能通過不同的機制參與HCC的腫瘤發生，進一步了解CircRNAs與HCC病因之間的關系將加速CircRNAs在HCC診斷和治療中的臨床應用。對CircRNAs在HCC中的功能和機制的深入研究將豐富我們對參與肝癌發生的復雜調控網絡的了解。此外，進一步了解CircRNAs與HCC病因之間的關系將加速CircRNAs在HCC診斷和治療中的臨床應用。