circRNA信號通路在食管癌中的表達及對放化療的影響

張正 朱林文 李旎 邵國豐

食管癌是常見的消化道惡性腫瘤。目前食管癌的發病率在腫瘤中排名第八，總體死亡率排名第六[1]。食管癌的組織學類型主要為食管鱗狀細胞癌（esophageal cell carcinoma，ESCC）和食管腺癌（esophageal adenocacinoma，EAC），其中 90%為 ESCC[2]。在中國，食管癌的發病率和死亡率居高不下，許多患者確診時已是晚期，手術治療方案難以有效開展，所以食管癌的放化療方案在當前我國的食管癌臨床治療中的作用尤為重要。環狀RNA（circular RNA，circRNA）是近年來被發現的一種RNA。隨著RNA測序技術的高速發展及臨床上為尋求更完善的疾病診療方案，circRNA的特征和功能逐漸被研究人員發現與重視。本文就circRNA及其信號通路在食管癌中的表達及對放化療的影響作一綜述。

1 circRNA的特性

circRNA最早于1976年在病毒中被發現[3]。起初，研究人員將circRNA看作前體mRNA錯誤加工的產物[4]。它以共價閉合環結構存在，相比于傳統的線性RNA，它沒有5'端的帽子結構和3'端的poly(A)尾巴[5]，且對核糖核酸酶降解的敏感性較低[6]，這使得它能夠在細胞活動中持續穩定表達。circRNA具有分子海綿、調節基因轉錄、轉錄翻譯和蛋白質修飾等作用，這些使得它在細胞的生命活動中具有重要作用。

有研究顯示，circRNA表達異常的患者發生食管癌的危險度是普通人群的3.92倍，而circRNA表達正常的患者比例僅占29%[7]。這表明circRNA在食管癌的發生和發展中具有特異性的表達，發揮致癌或抑癌的作用，而部分circRNA的這種致癌或抑癌作用則是通過進一步調節circRNA-微小RNA（micro mRNA，miRNA）-mRNA信號通路來實現的[8]。

2 circRNA相關生物學功能和信號通路

circRNA參與了生命活動的全過程，如細胞過程、生物過程、代謝過程等，腫瘤的發生和發展與這些過程密切相關。Su等[9]運用京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）數據庫分析了circRNA可能參與的生物過程，如細胞過程、代謝過程等，最終發現了10條與circRNA上調相關的信號通路，包括嗅覺轉導、剪接體、谷氨酸能突觸和磷脂酰肌醇信號通路等；還有17條與circRNA下調相關的信號通路，包括神經營養因子信號通路、Wnt信號通路、微生物代謝和胰島素信號通路等。

circRNA具有充當海綿吸附miRNA、調節基因表達以及修飾蛋白質的功能[10-11]。而在迄今發現的circRNA中，大多數是作為miRNA的海綿發揮生物學作用[12-14]。Jiang等[15]構建了由64個miRNA聯系32個差異表達的circRNA和98個差異表達mRNA的競爭性內源性RNA（ceRNA）網絡，探究了circRNA的miRNA信號通路，有助于了解食管癌中的circRNA相關機制。

circRNA的序列上具有miRNA結合位點，這是它作為miRNA海綿發揮功能的基礎。circRNA的這一特性表明circRNA可以通過調節miRNA進一步來調節下游基因的表達[16]。circRNA和miRNA相互作用，調控疾病發生和進展。例如，circWDR77通過調節miR-124進一步促進心血管系統中血管平滑肌細胞的增殖和遷移[17]。circRNA-miRNA通路也已被證實在腫瘤的發生、發展中發揮重要作用。例如，circ-MMP9可以通過吸附miR-124來促進多形性膠質母細胞瘤細胞的增殖、遷移和侵襲[18]；circRNA_001937在皮膚鱗狀細胞癌中可能通過海綿miRNA-597-3p/FOSL2通路影響癌癥進展[19]；circRNA-0008717通過海綿化miR-203上調Bmi-1的表達，從而影響骨肉瘤的進展[20]；circ_ABCB10與包括食管癌在內的多種癌癥的增殖、侵襲、遠處轉移和預后等方面密切相關[21]。此外circRNA的調節范圍還包括肺癌[22]、胰腺癌[23]、胃癌[24]等。上述研究不僅證實了許多circRNA可以與miRNA結合，在人類疾病中發揮不同的功能作用，并且同一circRNA能夠通過不同的結合位點靶向結合多種miRNA執行各自的功能。例如，circRNA_001059可以通過結合幾種特定的miRNA來作為miRNA的抑制劑，包括 miR-30c-1、miR-30c-2、miR-122、miR-139-3p、miR-339-5p和miR-1912[9]；circ-ITCH分別可以通過miR-7/EGFR通路[25]以及miR-17/miR-224/p21/磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN）通路[26]在不同的癌癥中的細胞增殖、遷移、侵襲和轉移進程中發揮作用。

盡管筆者尚未了解大多數circRNA的確切功能，但已有研究發現可以通過控制基因參與癌癥的治療。Wang等[27]研究發現circPTK2的過表達使其與miR-492和miR-200b-3p結合，通過控制TIF1γ基因來抑制TGF-β誘導的上皮細胞間質化和轉移，這表明circRNA可能有阻礙癌癥進展的作用。Du等[28]觀察到circPRKCI參與了miR-545/miR-589和E2F7蛋白的調控軸，通過干擾circPRKCI轉染可以影響腫瘤的大小和重量。這些研究暗示通過干預circRNA信號通路中各環節的表達，可以進一步挖掘包括食管癌在內的多種癌癥的治療潛力，開發新型治療方案。

3 circRNA及其信號通路在食管癌中的表達

3.1 circRNA在食管癌中的表達 circRNA在腫瘤中的研究日益深入，其中就包括食管癌[29]。Shi等[30]通過比較食管癌與癌旁正常食管組織的circRNA表達水平，在食管癌組織中發現了469個上調的circRNA，275個下調的circRNA。其中，hsa_circRNA_103670上調最為明顯，為癌旁正常食管組織的20.3倍；hsa_circRNA_030162下調最為明顯，為癌旁正常食管組織的1/12.1。Li等[31]運用微陣列分析法分析了3例食管癌患者和3名健康對照者血液樣本中的circRNA表達譜，共鑒定出食管癌患者和匹配的健康對照者之間有11 381個circRNA存在明顯差異。對比其他25例ESCC患者血液樣本中的circRNA表達情況，發現有5 705個circRNA（50.13%）上調，5 676個（49.87%）下調。在這項研究中，上調最為明顯的前10個circRNA為hsa_circ_0000977、hsa_circ_0006220、hsa_circ_0043278、hsa_circ_0000691、hsa_circ_0000288、hsa_circ_0000367、hsa_circ_0021647、hsa_circ_0006440、hsa_circRNA_405571和hsa_circRNA_100790；而下調最為明顯的前10個circRNA為hsa_circ_0008389、hsa_circ_0089763、hsa_circ_0089762、hsa_circ_0000102、hsa_circ_0001714、hsa_circ_0089761、hsa_circ_0007326、hsa_circ_0001549、hsa_circ_0005133和hsa_circRNA_405965。

Zhao等[32]通過細胞實驗，驗證了過表達的circ-BMI1抑制了實驗裸鼠體內食管癌a109細胞的增殖、遷移，以及食管癌a109細胞的集落形成和腫瘤生長。另外有研究證實，circ_0000337在食管癌的細胞增殖和進展中作為致癌基因發揮關鍵作用[33]。在一項MTT實驗中顯示，過表達的hsa-circ_0001946顯著降低了食管癌細胞的增殖能力[34]。Li等[31]發現提高ESCC中hsa_circ_0000977水平可以促進腫瘤細胞增殖、遷移，并且抑制腫瘤細胞凋亡，且hsa_circ_0000977的表達水平與ESCC患者的腫瘤病理分期（pT分期）和淋巴結數量有關。

3.2 circRNA調控食管癌的進展 circVRK1通過調節miR-624-3p/PTEN信號通路抑制食管癌的進展[35]。circRNA LPAR3通過海綿吸附miRNA-198上調MET基因表達，激活RAS/MAPK和PI3K/Akt通路，促進食管癌細胞的遷移、侵襲，并且circRNA LPAR3在食管癌組織中的表達與臨床分期及淋巴結轉移呈正相關，但與性別、年齡、腫瘤浸潤深度或組織分化程度無關[36]。食管癌細胞中上調的hsa_circ_0000977通過充當miR-874-3p的海綿促進細胞增殖、遷移和抑制體外食管癌細胞的凋亡，而下游的靶向基因可能是TP53INP2或KMT2D[31]。食管癌細胞中circRNA-0008717充當miR-203的海綿，circRNA-0008717與miR-203結合以增加Slug表達，從而增強食管癌細胞的增殖、侵襲和遷移。流式細胞術證實，circ_ABCB10通過海綿化miR-203，增加了Slug的表達，從而促進了食管癌細胞的增殖、侵襲和遷移[37]。還有實驗表明，circ_ABCB10還可以通過與miR-670-3p結合促進食管癌細胞的轉移和增殖，但miR-670-3p的下游靶基因及其機制尚未明確[38]?？偟膩碚f，circRNA在食管癌中特異性表達，發揮致癌或抑癌的作用，并與食管癌的生長增殖、遠處轉移、分期等密切相關[39]。

4 circRNA及其信號通路的表達和食管癌治療的關系

目前，盡管在食管癌的臨床治療中已經使用了放療和化療等新方法，但由于腫瘤細胞遠處轉移和治療耐藥性，食管癌患者的5年生存率低至20%左右[1]。先前的一項調查顯示，在超過455 800例被診斷為食管癌的患者中有400 200例患者死于這種疾病[40]。對放療和化療中食管癌耐受性的circRNA的相關作用機制的進一步研究可能會有助于改進治療方案，使得食管癌患者的治療與預后情況得到改善。

4.1 circRNA及其信號通路對食管癌化療的影響化療是治療晚期食管癌的重要手段。研究發現，部分circRNA可以通過干擾DNA損傷失調反應、糖酵解、細胞的上皮-間充質轉化、細胞自噬、細胞凋亡過程，以及影響ABC轉運蛋白、淋巴細胞和癌癥干細胞來調節腫瘤的耐藥性[41]。hsa_circ_0008078通過促進胞質多聚腺苷酸化元件結合蛋白4（cytoplasmic polyadenylation element binding protein 4，CPEB4）的泛素化和降解來抑制CPEB4介導的Mcl-1翻譯以減輕順鉑耐藥性[42]。此外還有部分circRNA比如circRNA_001275[43]、circ_0006168[44]、circPSMC3[45]、circGOT1[46]、circ_0000337[47]、Hsa_circ_0000277[48]、Hsa_circ_0007142[49]通過海綿化miRNA參與食管癌的化療敏感性調節，見表1。

表1 circRNA信號通路對食管癌化療敏感性的影響

4.2 circRNA及其信號通路對食管癌放療的影響在腫瘤中，circRNA與輻射抗性和輻射敏感性有關。當接受輻射時，改變的circRNA通過激活信號通路和靶向基因來調節細胞的生物過程，如DNA損傷反應、上皮-間質轉化、細胞凋亡、自噬、細胞分裂周期、細胞代謝[50]。放療是臨床上治療食管癌的重要手段，但由于食管癌細胞存在放射抗性，因此有部分患者對于放療的治療效果不盡人意[51]，說明目前的放療方案還需要進一步的優化。已有研究表明放射耐藥食管癌細胞與circRNA的異常調控有關。Su等[9]用miRanda軟件，將人放射抗性食管癌細胞系KYSE-150R與親代細胞系KYSE-150相比較，共鑒定出57個上調的circRNA調節120個miRNA的表達水平，并鑒定出12個下調的circRNA調節36個miRNA的表達水平。部分circRNA通過Wnt信號通路在食管癌放射抗性中發揮調控作用。circRNA_100367通過miR-217/Wnt3通路減弱了ESCC 的放射抗性[52]。此外 circVRK1[35]、circATIC[53]、circPRKCI[54]、hsa_circ_0014879[55]、circ_0000554[56]通過相應的miRNA通路調節食管癌的放射敏感性，見表2。上述研究表明，尋找受circRNA調控的下游miRNA/蛋白質，研究circRNA及其信號通路對于揭示circRNA介導食管癌輻射敏感性的潛在機制，提升食管癌的放療敏感性可能有一定價值。

表2 circRNA信號通路對食管癌放療敏感性的影響

5 小結與展望

化療與放療給食管癌，特別是晚期食管癌患者帶來了手術治療外的更多選擇，但隨之而來的放化療耐受性問題需要解決。近年來circRNA被發現在疾病發展與治療中發揮重要作用，這對食管癌的研究和治療具有巨大的吸引力。機制和功能研究已經使circRNA從無用的剪接副產物轉化為腫瘤診斷和治療的潛在靶點。盡管目前對circRNA的生物學功能和機制的了解仍然有限，但持續的探索會使circRNA在腫瘤的治療中發揮更大作用。進一步開展circRNA及其信號通路對食管癌患者放化療耐受性影響相關機制的研究，有望為食管癌的治療方案提供新的方向。

雖然circRNA在食管癌研究中已經取得了一定進展，但關于circRNA對食管癌放化療影響的研究仍處于起步階段，circRNA影響放化療效果的一些具體機制尚不清楚。本綜述主要著眼于circRNA及部分信號通路在食管癌中的相關表達，對通路下游的功能如蛋白質編碼的研究有限。此外，食管癌的發生、發展與免疫調節密切相關，而在食管癌免疫領域的circRNA研究較少。進一步研究circRNA在食管癌放化療中的表達情況和詳細作用機制，可為了解circRNA如何影響食管癌的放化療耐受性提供新的見解，促進臨床上對食管癌放化療方案的合理改進，從而改善食管癌患者的生存狀況和生活水平。

綜上所述，circRNA及其信號通路在食管癌的化療與放療方面具有潛力。相信通過研究人員的不斷努力，circRNA將成為克服食管癌的一個強大的工具。