王子源，傅昭粵，張錦鵬，張 哲，鄭卓駒，姜東伯，楊 琨

（第四軍醫(yī)大學(xué)：1基礎(chǔ)部免疫學(xué)教研室，2學(xué)員旅，陜西西安710032）

ceRNA在腫瘤中的作用與機(jī)制

王子源1，2，傅昭粵1，2，張錦鵬1，2，張 哲1，2，鄭卓駒1，2，姜東伯1，楊 琨1

（第四軍醫(yī)大學(xué)：1基礎(chǔ)部免疫學(xué)教研室，2學(xué)員旅，陜西西安710032）

競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（ceRNA）是通過miRNA反應(yīng)元件競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合共同miRNA來實(shí)現(xiàn)相互調(diào)控作用的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，該機(jī)制也就是所謂的“ceRNA”假說.由于任何擁有miRNA反應(yīng)元件結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物理論上都能夠作為ceRNA發(fā)揮功能，ceRNA理論對(duì)整合疾病發(fā)病機(jī)理，尤其對(duì)于腫瘤研究有重要意義.本綜述將介紹ceRNA及其網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制與分子基礎(chǔ)，討論其在腫瘤病理中的角色與作用.此外，還將討論現(xiàn)今ceRNA假說的不足之處，未來可能的研究方向及臨床應(yīng)用.

內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)RNA；內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)RNA網(wǎng)絡(luò)；腫瘤；miRNA；miRNA反應(yīng)元件

0 引言

近年來，大量研究記錄了70%～90%的人類基因組的轉(zhuǎn)錄情況.相關(guān)數(shù)據(jù)表明，人類的基因組中編碼蛋白質(zhì)的基因比例少于2%，非編碼RNA占據(jù)了人類轉(zhuǎn)錄組的大部分［1］，除了約21 000個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因外，人類轉(zhuǎn)錄基因組還包括大約9 000個(gè)小RNA，10 000～32 000個(gè)長(zhǎng)鏈非編碼RNA，以及約11 000個(gè)假基因［2－4］.之前的研究認(rèn)為這些非編碼基因是沒有功能的基因，現(xiàn)已證實(shí)這個(gè)觀點(diǎn)具有偏誤性，非編碼基因在人體中發(fā)揮著重要的生理功能與作用.其中，非編碼基因作為競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA在生理和病理下發(fā)揮的功能與機(jī)制以及競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA的關(guān)系及網(wǎng)絡(luò)是近年來人們研究非編碼基因的熱點(diǎn)之一.miRNA是長(zhǎng)約22 nt的RNA，因?yàn)榫哂薪Y(jié)合成百上千的mRNA發(fā)揮降解或抑制作用的潛能而在mRNA調(diào)節(jié)機(jī)制中起著主導(dǎo)作用［5］.具體來說，miRNA通過miRNA反應(yīng)原件（MREs）與mRNA部分互補(bǔ)結(jié)合，引導(dǎo)RISC（RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體）使靶基因發(fā)生降解，在轉(zhuǎn)錄后抑制mRNA表達(dá)［6］.但近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，除了傳統(tǒng)的miRNA?RNA調(diào)節(jié)機(jī)制外，存在著反向的RNA?miRNA的功能機(jī)制［7］，即競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（competing endogenousRNA，ceRNA）假說，一部分轉(zhuǎn)錄物（ceRNA）能夠內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA，影響miRNA對(duì)目標(biāo)mRNA的調(diào)控，從而調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá).

大量研究發(fā)現(xiàn)，mRNA調(diào)節(jié)機(jī)制中發(fā)揮功能的分子除miRNA和目標(biāo)基因外，還有假基因、長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lincRNA）、環(huán)狀RNA（circRNA）、mRNA等參與.人類的基因組中有將近20 000種蛋白質(zhì)編碼基因已經(jīng)被證實(shí)有大量的MREs［8］，這些MREs正是miRNA發(fā)揮功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，而其他非編碼基因亦可通過MREs與miRNA相互作用，這使得ceRNA具備了對(duì)基因進(jìn)行調(diào)節(jié)的可能性.miRNA對(duì)mRNA的調(diào)節(jié)主要是抑制作用，ceRNA的調(diào)節(jié)則體現(xiàn)在擁有共同MREs的ceRNA通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA減少miRNA對(duì)目標(biāo)mRNA的抑制，反之ceRNA水平降低會(huì)導(dǎo)致靶基因表下調(diào)［9］.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)假基因、mRNA、lincRNA、circRNA在人體中能夠發(fā)揮ceRNA的功能，ceRNA假說也為以上轉(zhuǎn)錄物參與基因調(diào)控的現(xiàn)象提供了解釋.此外，ceRNA假說還解釋了3’UTR的調(diào)節(jié)機(jī)制.3’UTR除了作為順式調(diào)節(jié)元件來調(diào)節(jié)基因的穩(wěn)定性之外，還能通過結(jié)合microRNA來反式調(diào)節(jié)基因的表達(dá).

ceRNA在生長(zhǎng)、發(fā)育、免疫及許多病理?xiàng)l件下發(fā)揮著作用，而相比其他的生理狀態(tài)及疾病，ceRNA在腫瘤中發(fā)揮的作用引起了更多的重視.研究表明，miRNA在腫瘤中存在顯著變化，各方面證據(jù)也提示miRNA在腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮重要作用［10］，而miRNA是ceRNA假說中重要的一員，與ceRNA存在密切聯(lián)系，因此ceRNA也極有可能在腫瘤中具有重要地位.此外，經(jīng)過對(duì)腫瘤基因組和轉(zhuǎn)錄組的系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，腫瘤進(jìn)展中存在大量非編碼基因的變化［11］，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了ceRNA在腫瘤中發(fā)揮一定功能的可能性.根據(jù)ceRNA假說的理論，包括假基因，circRNA，lncRNA，mRNA，mRNA和表達(dá)的3’UTR在內(nèi)的各型擁有MREs結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄物都可能作為潛在的ceRNA在腫瘤中發(fā)揮作用.鑒于其數(shù)量極多，目前研究的ceRNA也可能僅僅是ceRNETs的一小部分.接下來我們將進(jìn)一步分別介紹這些ceRNA，并討論其在癌癥中發(fā)揮的作用與機(jī)制.

1 假基因在腫瘤中作為ceRNA

假基因（pseudogene）是一類具有與功能基因序列相似，卻因?yàn)橥蛔冊(cè)斐善鹗济艽a子終止等多種原因，通常無法編碼功能蛋白的基因［12］.由于不具備編碼蛋白的功能，假基因曾被認(rèn)為是垃圾基因［13］，但假基因與其親本基因間保持著高度序列同源性，因此也同親本基因存在著高度的MRE重疊.鑒于這種顯著的MRE重疊現(xiàn)象，假基因很有可能成為一種理想的ceRNA［9］.在近期的一項(xiàng)針對(duì)乳腺癌的研究［14］中發(fā)現(xiàn)，超過百種假基因被預(yù)測(cè)具有成為ceRNA的潛能，從一個(gè)方面印證了假基因在癌癥方面具有較高的研究?jī)r(jià)值.

假基因在癌癥中發(fā)揮ceRNA作用的理論首先在對(duì)PTEN的假基因PTENP1的探究中得到驗(yàn)證.PTEN不僅僅是單體不足的抑癌基因，其本身還發(fā)揮編譯抑癌基因的連續(xù)模型的作用［15］.在人類惡性腫瘤中，如乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌和黑色素瘤細(xì)胞中也常見到PTEN的丟失和變異［16］.作為PTEN的加工假基因，PTENP1與PTEN的近端3’UTR區(qū)域具有高度同源性與相似性，包含眾多PTEN表達(dá)的miRNA結(jié)合位點(diǎn).研究發(fā)現(xiàn)，目前所有以PTEN3’UTR的R1區(qū)域?yàn)榻Y(jié)合靶點(diǎn)的miRNA（miR?17，19，21，26，214家族）同樣能夠結(jié)合PTENP1上的對(duì)應(yīng)區(qū)域［17］，這也賦予了PTENP1對(duì)PTEN水平進(jìn)行調(diào)控的能力.在一項(xiàng)對(duì)前列腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，PTENP1的3’UTR過度表達(dá)可以導(dǎo)致PTEN水平的上調(diào)，從而發(fā)揮抑癌作用.反之，通過siRNA選擇性敲除內(nèi)源性PTENP1后將造成PTEN水平的下降與腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的增速.另一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是，在DICER突變HCT116細(xì)胞中PTENP1對(duì)PTEN的作用完全消失，證明了PTENP1依賴大量成熟miRNA的存在來發(fā)揮對(duì)于PTEN的“保護(hù)”作用［18］.除了與前列腺癌細(xì)胞中PTEN的表達(dá)有著密切的關(guān)聯(lián)，PTENP1的丟失也見于結(jié)腸癌，并且往往伴隨著PTEN水平的降低［19］.此外，PTENP1的丟失也見于以PTEN表達(dá)降低為特點(diǎn)的黑色素瘤中［20］，這些研究都進(jìn)一步驗(yàn)證了PTENP1的腫瘤抑制功能.所以，PTENP1的ceRNA活性對(duì)于PTEN的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控有重要意義，并對(duì)相關(guān)腫瘤的進(jìn)展起關(guān)鍵作用.

PTENP1作為ceRNA發(fā)揮調(diào)控作用也并非假基因中的個(gè)案，在癌基因KRAS與其假基因KRAS1P間也發(fā)現(xiàn)類似的現(xiàn)象，KRAS的3’UTR在前列腺癌細(xì)胞中的過度表達(dá)將導(dǎo)致KRAS水平的升高并加速腫瘤細(xì)胞的增長(zhǎng)［17］，在對(duì)神經(jīng)母細(xì)胞瘤的研究中也得到了相似結(jié)論［21］，這提示通過ceRNA的作用，假基因發(fā)揮與其親本基因相近的功能.除此之外，假基因CYP4Z2P［22］，BRAFP1［23］，INTS6P1，OCT4P4［24］也與親本基因有著相同的常見miRNA結(jié)合位點(diǎn)，并發(fā)揮ceRNA的功能，進(jìn)一步揭示了競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA的假基因在癌癥中所進(jìn)行的基因調(diào)控可能是一種較為常見的現(xiàn)象.

2 mRNA在腫瘤中作為ceRNA

作為編碼基因的轉(zhuǎn)錄物，大多數(shù)mRNA包含與miRNA種子序列互補(bǔ)結(jié)合區(qū)域，尤其在3’UTR高度保留miRNA結(jié)合位點(diǎn)［4］，因而這些包含MREs的mRNA極有可能作為ceRNA參與調(diào)控.考慮到mR?NA數(shù)量多于大多數(shù)其他種類的ceRNA，且miRNA的靶點(diǎn)多位于mRNA上［25］，我們有理由猜想在與其他mRNA競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA的過程中，mRNA發(fā)揮著重要乃至首要的作用.

在對(duì)PTENmRNA的研究中發(fā)現(xiàn)，除了假基因PTENP1，還存在大量mRNA作為PTEN的ceRNA競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA并對(duì)PTEN水平進(jìn)行調(diào)控，如VAPA，CNOT6L［26］，ZEB2［27］，VCAN［28］，CD44，F(xiàn)N1，F(xiàn)OXO1［29］等.在對(duì)前列腺癌與結(jié)腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)，以PTEN為直接靶點(diǎn)的miRNA同樣可以結(jié)合VAPA，CNOT6L［20］，通過siRNA敲除VAPA與CNOT6L將導(dǎo)致PTEN水平下調(diào)，過表達(dá)VAPA和CNOT6L的3’UTR則導(dǎo)致PTEN1水平上升這一現(xiàn)象，也驗(yàn)證了它們是PTEN的ceRNA這一推測(cè)，并進(jìn)一步證明調(diào)節(jié)是通過3’UTR競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?144，136得以實(shí)現(xiàn)［30］，而在DICER突變HCT116細(xì)胞中這種調(diào)節(jié)現(xiàn)象的消失則提示VAPA與CNOT6L進(jìn)行的調(diào)節(jié)具有miRNA依賴性［30］.PTEN，VAPA，CNOT6L的3’UTR異位表達(dá)也將促進(jìn)對(duì)前列腺細(xì)胞的抑制作用，提示這些轉(zhuǎn)錄物的抑癌作用至少部分是非編碼依賴性的［31］.此外，研究還進(jìn)一步揭示VAPA和CNOT6L的敲除會(huì)通過高度激活PI3K/AKT通路導(dǎo)致惡性腫瘤的進(jìn)展［31］.

相似地，在對(duì)ZEB2的3’UTR的敲除和過表達(dá)實(shí)驗(yàn)，以及在DICER突變HCT116細(xì)胞中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)都驗(yàn)證了ZEB2作為PTEN的ceRNA在黑色素瘤、結(jié)腸癌、膠質(zhì)細(xì)胞瘤、前列腺癌等中發(fā)揮抑制腫瘤生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)作用［30］.相關(guān)研究［30］進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)ZEB2是通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?25，92a，181a，200b進(jìn)行調(diào)節(jié).此外，siZEB2導(dǎo)致的PTEN水平下調(diào)與AKT旁路激活有密切聯(lián)系，并造成裸鼠移植瘤生長(zhǎng)的增速［30］.ZEB2作為環(huán)境依賴性的腫瘤抑制基因在mRNA水平和蛋白質(zhì)水平都得到了證實(shí)［30］.

CD44是一個(gè)在癌癥中具有多重調(diào)節(jié)機(jī)制的ceRNA.在MT?1乳腺癌中，過表達(dá)CD44的3’UTR通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?216a，330，608對(duì)CDC42發(fā)揮“去抑制”功能，最終導(dǎo)致腫瘤減速增長(zhǎng)［32］.此外，CD44的3’UTR還與FN1競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?671，491，512?3p，與COL1A1競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?328，發(fā)揮ceRNA功能抑制癌癥的進(jìn)展［33］.

值得注意的是，mRNA除了發(fā)揮ceRNA功能影響其他基因的表達(dá)外，自身具有編碼蛋白質(zhì)的功能，會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生更進(jìn)一步的影響.因此，mRNA發(fā)揮的作用較另外幾個(gè)非編碼基因更為深遠(yuǎn).

3 lncRNA在腫瘤中作為ceRNA

lncRNA是長(zhǎng)度大于200 nt，被認(rèn)為幾乎沒有或沒有蛋白質(zhì)編碼可能性的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常常與mRNA和小非編碼RNA區(qū)別開來［34］.雖然不具備蛋白質(zhì)編碼的功能，但lncRNA具有許多非編碼蛋白質(zhì)的功能，在人體許多生理過程中發(fā)揮作用.如lncRNA可以參與染色體修飾，在X染色體的失活中發(fā)揮作用［35］.迄今為止，許多關(guān)于lncRNA作為ceRNA的例子不斷被發(fā)現(xiàn).有研究［36］發(fā)現(xiàn)，成千上萬的lncRNA有著不同的細(xì)胞型，不同的組織型、不同的發(fā)展階段以及特定的疾病表達(dá)模式和位置，因而認(rèn)為自然條件的特定環(huán)境中l(wèi)ncRNA可吸附miRNA.另一方面，因?yàn)閘ncRNA含有MREs能與miRNA結(jié)合，lncRNA成為了調(diào)控miRNA與目標(biāo)基因的“橋梁”之一.此外，通過HITS?CLIP技術(shù)對(duì)Ago結(jié)合轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的全面分析發(fā)現(xiàn)microRNA也可以調(diào)節(jié)lncRNA［25］.兩者相互作用進(jìn)一步證明了這種ceRNA關(guān)系的存在及發(fā)揮功能可能性.同時(shí)，該研究的發(fā)現(xiàn)也在一定程度上說明了lncRNA可能在腫瘤中發(fā)揮ceRNA的作用.

lncRNA與miRNA的ceRNA關(guān)系正是lncRNA能在腫瘤中發(fā)揮作用的基礎(chǔ)之一.其中HULC和PTCSC3是lncRNA在研究中較好地體現(xiàn)了作為ceR?NA在腫瘤中發(fā)揮作用的例子.在肝癌中，已發(fā)現(xiàn)HULC lncRNA是變化最顯著的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物之一［37］.HULC與miR?372相互結(jié)合，使miR?372對(duì)PRKACB的抑制減少，從而使CREB磷酸化.磷酸化的CREB作用于HULC使其表達(dá)增加，進(jìn)而整個(gè)過程形成一個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)路［38］.之所以HULC能夠競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?372，是因?yàn)镠ULC含有大量的miR?372結(jié)合位點(diǎn)，也使得這種ceRNA關(guān)系成為了可能.值得注意的是，在這個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)路中，ceRNA調(diào)節(jié)下形成的自我放大效應(yīng)可導(dǎo)致HULC過表達(dá)，而這很可能造成細(xì)胞的某種生理功能嚴(yán)重失調(diào)，成為誘發(fā)肝癌的原因之一.雖然因作用機(jī)制尚未明確HULC無法作為肝癌的診斷依據(jù)，但鑒于HULC在肝癌中顯著增加的事實(shí)，HULC可以作為潛在的肝癌標(biāo)志物.與HULC不同，PTCSC3在甲狀腺癌中的量是下降的［39］.研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染進(jìn)甲狀腺腫瘤的PTCSC3對(duì)致瘤性的miR?574?5p有顯著的下調(diào)作用，同時(shí)能夠抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯以及甲狀腺腫瘤細(xì)胞的凋亡［39］.由此可見，PTCSC3在甲狀腺腫瘤中作為ceRNA，通過調(diào)節(jié)miR?574?5p對(duì)腫瘤細(xì)胞的調(diào)控發(fā)揮一定作用.在癌癥進(jìn)展中，由于PTCSC3大量減少，對(duì)miR?574?5p的抑制作用大大地降低，致使miR?574?5p大量表達(dá)，造成細(xì)胞不斷生長(zhǎng)，細(xì)胞周期重新開始，細(xì)胞不凋亡現(xiàn)象的發(fā)生，最終導(dǎo)致了癌癥的發(fā)生.

除了上述兩個(gè)例子之外，仍有大量的研究發(fā)現(xiàn)了不同癌癥中不同lncRNA作為ceRNA發(fā)揮作用，如lncRNA?BGL3作為miR?17，miR?93，miR?20a的ceR?NA能夠上調(diào)PTEN表達(dá)來抑制腫瘤；Linc?MD1作為miR?133和miR?135的ceRNA，對(duì)MAML1和MEF2C進(jìn)行調(diào)控從而影響肌肉的分化；H19與let?7形成ceRNA關(guān)系，對(duì)HMGA2和Dicer進(jìn)行調(diào)控［40］，影響肌肉的分化.

4 circRNA在腫瘤中作為ceRNA

circRNA是一類由特殊選擇性剪切產(chǎn)生的非編碼RNA，因?yàn)槭欠忾]環(huán)狀結(jié)構(gòu)，circRNA不存在自由端，不受RNA外切酶的影響，所以較線性RNA更穩(wěn)定［41］.雖然目前針對(duì)circRNA的研究較少，機(jī)制尚未闡明，但仍有實(shí)驗(yàn)［41－42］證實(shí)某些circRNA富含miR?NA結(jié)合位點(diǎn)，在細(xì)胞中起競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA的作用，是一類高效的ceRNA.

小腦變性相關(guān)蛋白1反義鏈（cerebellardegenera?tion?relatedprotein1antisense，CDR1as）由約1500個(gè)核苷酸構(gòu)成，存在超過70個(gè)miR?7的結(jié)合位點(diǎn)，過表達(dá)CDR1將抑制miR?7的活性，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中這個(gè)現(xiàn)象尤為明顯［41］.miR?7在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、胃癌、結(jié)直腸癌等惡性腫瘤中均有異常表達(dá)，通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?7，使miR?7靶基因表達(dá)增高，我們有理由猜想CDR1對(duì)相關(guān)腫瘤進(jìn)展可能發(fā)揮重要調(diào)控功能［43］.在食管鱗狀上皮癌中，cir?ITCH通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR?7，17，214調(diào)控ITCH（癢同源物E3泛素蛋白連接酶）水平［44］.

曾有觀點(diǎn)認(rèn)為ceRNA機(jī)制普遍存在于circRNA中［42］，盡管存在爭(zhēng)議與反對(duì)的證據(jù)，但也從側(cè)面體現(xiàn)出較線性RNA相比，circRNA作為ceRNA具有巨大潛力，尤其在癌癥進(jìn)展方面，相關(guān)研究有待進(jìn)一步深入開展.

5 ceRNA網(wǎng)絡(luò)在腫瘤中的作用

ceRNA假說中，ceRNA發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)是該轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有MREs.在此基礎(chǔ)之上，ceRNA能夠競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA，從而對(duì)目標(biāo)基因發(fā)揮調(diào)控作用.理論上，幾乎每一個(gè)RNA分子都擁有至少一個(gè)能結(jié)合miRNA的MREs結(jié)合位點(diǎn)，從而與相應(yīng)的miRNA形成ceRNA關(guān)系［7］，mRNA和其他的非編碼RNA能夠參與目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié).同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)miRNA可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄組很大一部分的基因［6，8］.由于以上非編碼RNA和miRNA及miRNA與目標(biāo)基因的關(guān)系的關(guān)聯(lián)性與復(fù)雜性，人體中便具備了形成廣泛、相互聯(lián)系并對(duì)人體生理功能產(chǎn)生影響的ceRNA網(wǎng)絡(luò)的可能性.

然而，并非擁有上述基礎(chǔ)便可以形成ceRNA網(wǎng)絡(luò).ceRNA網(wǎng)絡(luò)的形成與下面幾個(gè)因素密切相關(guān)，它們也是對(duì)ceRNA活性有著決定性作用的因素.首先，miRNA，ceRNA，Argonaute（AGO）蛋白的大量存在是ceRNA作用產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ).其次miRNA與ceRNA的相互關(guān)系，包括miRNA與對(duì)應(yīng)ceRNA的表達(dá)水平（濃度）關(guān)系，亞細(xì)胞位置關(guān)系，ceRNA對(duì)miRNA的吸引力（由共有的MREs的數(shù)量以及與共有的MREs的結(jié)合能力決定）［45－46］對(duì)ceRNA的活性起決定作用.此外，miRNA與RBP的相互作用也對(duì)ceRNA網(wǎng)絡(luò)的形成有重要影響［38］.最后，ceRNA網(wǎng)絡(luò)的形成還與RNA編輯有關(guān)［38］.

ceRNA網(wǎng)絡(luò)在腫瘤中的作用的研究，一定程度上可在惡性膠質(zhì)瘤的研究中說明.Sumazin等［47］運(yùn)用計(jì)算的方法，發(fā)現(xiàn)在惡性膠質(zhì)瘤中有約7000個(gè)假定存在的ceRNA，并且在其中一百萬個(gè)miRNA調(diào)節(jié)的相互作用中有約四分之一是基于ceRNA的機(jī)制.在惡性膠質(zhì)瘤中發(fā)現(xiàn)如此多的ceRNA及基于ceRNA的相互作用，一定程度上表明ceRNA網(wǎng)絡(luò)在腫瘤之中多多少少發(fā)揮著一定作用.之前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的變化可以導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，如PTEN即是很好的例子.而ceRNA網(wǎng)絡(luò)中存在著許多這樣的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)很可能與腫瘤的形成密切相關(guān).在對(duì)惡性膠質(zhì)瘤的ceRNA網(wǎng)絡(luò)的基因本體分析中發(fā)現(xiàn)，大量的節(jié)點(diǎn)參與了基因表達(dá)的調(diào)節(jié)［48］，說明在該環(huán)境下，ceRNA的活動(dòng)及調(diào)節(jié)作用比較活躍，加之所參與的ceRNA的量較大，很可能有眾多ceRNA參與了細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等細(xì)胞生理過程，并導(dǎo)致這些生理作用的紊亂、失衡，最終引起癌變.

6 問題與展望

迄今為止，大量ceRNA已被證明與腫瘤的發(fā)展有關(guān)，如PTENP1，KRAS等.目前，在腫瘤miRNA的調(diào)控過程中發(fā)揮重要作用的分子結(jié)構(gòu)RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RNA?induced silencing complex，RISC）漸漸得到了重視.RISC通過與特定RNA的結(jié)合調(diào)節(jié)基因表達(dá)，其核心組成成分是AGO蛋白，它是一組特定作用于miRNA和小干擾RNA的RNA結(jié)合蛋白家族.因此，AGO很可能成為下一個(gè)ceRNA，并在腫瘤調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，這是未來研究的方向之一.

ceRNA在腫瘤的臨床應(yīng)用也是另一個(gè)未來的研究方向.腫瘤單個(gè)重要節(jié)點(diǎn)（主要為抑癌基因，如PTEN）的ceRNA水平的顯著變化會(huì)使其表達(dá)發(fā)生改變，部分情況下將導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，所以ceRNA有作為腫瘤標(biāo)志物來進(jìn)行早期診斷及定位的潛力.同樣地，ceRNA網(wǎng)絡(luò)對(duì)腫瘤具有更為廣泛而重要的調(diào)控作用，因而可利用ceRNA網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)作為腫瘤診斷的標(biāo)志物，乃至治療的靶點(diǎn).

然而，ceRNA學(xué)說在腫瘤研究中取得較大進(jìn)展的同時(shí)，也引發(fā)了一系列問題與爭(zhēng)議［49］.首先在實(shí)驗(yàn)操作層面，許多實(shí)驗(yàn)是在過表達(dá)miRNA（如使用轉(zhuǎn)染寡核苷酸抑制劑）的基礎(chǔ)上研究ceRNA的作用.因?yàn)檫@些物質(zhì)表達(dá)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生理范圍，實(shí)驗(yàn)人員很可能過高估計(jì)ceRNA的潛在活性，在生理?xiàng)l件下ceRNA能否繼續(xù)發(fā)揮如此顯著的作用還有待進(jìn)一步研究證實(shí).其次，ceRNA僅僅是RNA調(diào)節(jié)的一種（RNA?miRNA），此外還存在著線線關(guān)系（lincRNA?lincRNA）等調(diào)節(jié)方式，更多作用關(guān)系的探索以及效能橫向比較仍需深入研究.最后，ceRNA最終只能對(duì)轉(zhuǎn)錄物水平進(jìn)行調(diào)控，而如mRNA除了可作為ceRNA外，更是能夠通過翻譯在蛋白水平調(diào)控，對(duì)生理功能可以造成直接影響.相較之下，前者對(duì)于機(jī)體的影響似乎更為有限，ceRNA功能是否被過度夸大存在爭(zhēng)議.

總體而言，ceRNA假說為miRNA、蛋白編碼基因與非編碼基因間的調(diào)控提供了一種新的機(jī)制.近幾年的研究也不斷驗(yàn)證著這個(gè)假說.盡管關(guān)于ceRNA功能是否被夸大的爭(zhēng)議仍未得到解決，但目前關(guān)于ceRNA的組成、活性影響因素、功能機(jī)制等方面的研究不斷取得進(jìn)展，ceRNA假說的內(nèi)容也進(jìn)一步得到補(bǔ)充，尤其與腫瘤相關(guān)的研究［50］表明，ceRNA與癌癥相關(guān)基因一同扮演著重要的角色.ceRNA在臨床腫瘤診斷與治療方面具有重要前景，這很可能是ceR?NA的下一個(gè)熱點(diǎn)問題，相關(guān)研究有待進(jìn)一步開展.

［1］ Djebali S，Davis CA，Merkel A，et al.Landscape of transcription in human cells［J］.Nature，2012，489（7414）：101－108.

［2］ Quek XC，Thomson DW，Maag JL，et al.lncRNAdb v2.0：expanding the reference database for functional long noncoding RNAs［J］.Nucleic Acids Res，2015，43（Database issue）：D168－D173.

［3］ ENCODE Project Consortium.An integrated encyclopedia of DNA el?ements in the human genome［J］.Nature，2012，489（7414）：57－74.

［4］ Bartel DP.MicroRNAs：Target recognition and regulatory functions［J］.Cell，2009，136（2）：215－233.

［5］ Figliuzzi M，De Martino A，Marinari E.RNA?based regulation：dynamics and response to perturbations of competing RNAs［J］.Biophys J，2014，107（4）：1011－1022.

［6］ Thomas M，Lieberman J，Lal A.Desperately seeking microRNA targets［J］.Nat Struct Mol Biol，2010，17（10）：1169－1174.

［7］ Salmena L，Poliseno L，Tay Y，et al.A ceRNA hypothesis：the rosetta stone of a hidden RNA language［J］Cell，2011，146（3）：353－358.

［8］ Friedman RC，F(xiàn)arh KK，Burge CB，et al.Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs［J］.Genome Res，2009，19（1）：92－105.

［9］ Jens M，Rajewsky N.Competition between target sites of regulators shapes post?transcriptional gene regulation［J］.Nat Rev Genet，2015，16（2）：113－126.

［10］ Kartha RV，Subramanian S.Competing endogenous RNAs（ceR?NAs）：new entrants to the intricacies of gene regulation［J］.Front Genet，2014，5：8.

［11］ Beroukhim R，Mermel CH，Porter D，et al.The landscape of somatic copy?number alteration across human cancers［J］.Nature，2010，463（7283）：899－905.

［12］ Poliseno L.Pseudogenes：newly discovered players in human cancer［J］.Sci Signal，2012，5（242）：re5.

［13］ Proudfoot N.Pseudogenes［J］.Nature，1980，286（5776）：840－841.

［14］ Welch JD，Baran?Gale J，Perou CM，et al.Pseudogenes transcribed in breast invasive carcinoma show subtype?specific expression and ceRNA potential［J］.BMC Genomics，2015，16：113.

［15］ Berger AH，Knudson AG，Pandolfi PP.A continuum model for tumour suppression［J］.Nature，2011，476（7359）：163－169.

［16］ Wang Y，Xu Z，Jiang J，et al.Endogenous miRNA sponge lincRNA?RoR regulates Oct4，Nanog，and Sox2 in human embryonic stem cell self?renewal［J］.Dev Cell，2013，25（1）：69－80.

［17］ Poliseno L，Salmena L，Zhang J，et al.A coding?independent function of gene and pseudogene mRNAs regulates tumour biology［J］.Nature，2010，465（7301）：1033－1038.

［18］ Yu G，Yao W，Gumireddy K，et al.Pseudogene PTENP1 functions as a competing endogenous RNA to suppress clear?cell renal cell car?cinoma progression［J］.Mol Cancer Ther，2014，13（12）：3086－3097.

［19］ Lu XJ，Gao AM，Ji LJ，et al.Pseudogene in cancer：real functions and promising signature［J］.J Med Genet，2015，52（1）：17－24.

［20］ Tay Y，Kats L，Salmena L，et al.Coding?independent regulation of the tumor suppressor PTEN by competing endogenous mRNAs［J］.Cell，2011，147（2）：344－357.

［21］ Ergun S，Oztuzcu S.Oncocers：ceRNA?mediated cross?talk by sponging miRNAs in oncogenic pathways［J］.Tumour Biol，2015，36（5）：3129－3136.

［22］ Zheng L，Li X，Gu Y，et al.The 3’UTR of the pseudogene CYP4Z2P promotes tumor angiogenesis in breast cancer by acting as a ceRNA for CYP4Z1.［J］.Breast Cancer Res Treat，2015，150（1）：105－118.

［23］ Karreth FA，Reschke M，Ruocco A，et al.The BRAF pseudogene functions as a competitive endogenous RNA and induces lymphoma in vivo［J］.Cell，2015，161（2）：319－332.

［24］ Wang L，Guo ZY，Zhang R，et al.Pseudogene OCT4－pg4 functions as a natural micro RNA sponge to regulate OCT4 expression by competing for miR－145 in hepatocellular carcinoma.［J］.Carcinogen?esis，2013，34（8）：1773－1781.

［25］ Li JH，Liu S，Zhou H，et al.starBase v2.0：decodingmiRNA?ceRNA，miRNA?ncRNA and protein?RNA interaction networks from large?scale CLIP?Seq data［J］.Nucleic Acids Res，2014，42（Database issue）：D92－D97.

［26］ Cheng DL，XiangYY，Ji LJ，et al.Competing endogenous RNA interplay in cancer：mechanism，methodology，and perspectives［J］.Tumour Biol，2015，36（2）：479－488.

［27］ Karreth FA，Tay Y，Perna D，et al.In vivo identification of tumor?suppressive PTEN ceRNAs in an oncogenic BRAF?induced mouse model of melanoma［J］.Cell，2011，147（2）：382－395.

［28］ Lee DY，Jeyapalan Z，F(xiàn)ang L，et al.Expression of versican 3’?untranslated region modulates endogenous microRNA functions［J］.PLoS One，2010，5（10）：e13599.

［29］Yang J，Li T，Gao C，et al.FOXO1 3＇UTR functions as a ceRNA in repressing the metastases of breast cancer cells via regulating miRNA activity［J］.FEBS Lett，2014，588（17）：3218－3224.

［30］ Poliseno L，Pandolfi PP.PTEN ceRNA networks in human cancer［J］.Methods，2015，77－78：41－50.

［31］ Qi X，Zhang DH，Wu N，et al.ceRNA in cancer：possible functions and clinical implications［J］.J Med Genet，2015，52（10）：710－718.

［32］ Jeyapalan Z，Deng Z，Shatseva T，et al.Expression of CD44 3’?untranslated region regulates endogenous microRNA functions in tumorigenesis and angiogenesis［J］.Nucleic Acids Res，2011，39（8）：3026－3041.

［33］ Rutnam ZJ，Yang BB.The non?coding 3＇UTR of CD44 induces metastasis by regulating extracellular matrix functions［J］.J Cell Sci，2012，125（Pt 8）：2075－2085.

［34］ Thomson DW，Dinger ME.Endogenous microRNA sponges：evidenceand controversy［J］.Nat Rev Genet，2016，17（5）：272－283.

［35］ Deng K，Guo X，Wang H，et al.The lncRNA?MYC regulatory net?workin cancer［J］.Tumour Biol，2014，35（10）：9497－9503.

［36］ Guttman M，Rinn JL.Modular regulatory principles of large non?codingRNAs［J］.Nature，2012，482（7385）：339－346.

［37］ Wang P，Ning S，Zhang Y，et al.Identification of lncRNA?associat?edcompeting triplets reveals global patterns andprognostic markers for cancer［J］.Nucleic Acids Res，2015，43（7）：3478－3489.

［38］ Milligan MJ，Lipovich L.Pseudogene?derived lncRNAs：emerging regulators of gene expression［J］.Front Genet，2014，5：476.

［39］ Fan M，Li X，Jiang W，et al.A long non?coding RNA，PTCSC3，as a tumor suppressor and a target of miRNAs in thyroid cancer cells［J］.Exp Ther Med，2013，5（4）：1143－1146.

［40］ Kumar MS，Armenteros?Monterroso E，East P，et al.HMGA2 functionsas a competing endogenous RNA to promote lung cancer progression［J］.Nature，2014，505（7482）：212－217.

［41］ Conn SJ，Pillman K，Toubia J，et al.The RNA binding protein quakingregulates formation ofcircRNAs［J］.Cell，2015，160（6）：1125－1134.

［42］ Hansen TB，Jensen TI，Clausen BH，et al.Natural RNA circles function asefficientmicroRNAsponges［J］.Nature，2013，495（7441）：384－388.

［43］ HansenTB，Kjems J，Damgaard CK.Circular RNA and miR?7 in cancer［J］.Cancer Res，2013，73（18）：5609－5612.

［44］ Li F，Zhang L，Li W，et al.Circular RNA ITCH has inhibitory effect on ESCC by suppressing the Wnt/β?catenin pathway［J］.Oncotarget，2015，6（8）：6001－6013.

［45］ Bosson AD，Zamudio JR，Sharp PA.Endogenous miRNA and target concentrations determine susceptibility to potential ceRNA competition［J］.Mol Cell，2014，56（3）：347－359.

［46］ Mukherji S，Ebert MS，Zheng GX，et al.MicroRNAs can generate thresholds in target gene expression［J］.Nat Genet，2011，43（9）：854－859.

［47］ Sumazin P，Yang X，Chiu HS，et al.An extensive microRNA?mediated network of RNA?RNA interactions regulates established oncogenic pathways in glioblastoma［J］.Cell，2011，147（2）：370－381.

［48］ AlaU，Karreth FA，Bosia C，et al.Integrated transcriptional and competitive endogenous RNA networks are cross?regulated in permis?sive molecular environments［J］.Proc Natl Acad SciUSA，2013，110（18）：7154－7159.

［49］ Broderick JA，Zamore PD.Competitive endogenous RNAs cannot alter microRNA function in vivo［J］.Mol Cell，2014，54（5）：711－713.

［50］ Farooqi AA，Rehman ZU，Muntane J.Antisense therapeutics in oncology：currentstatus［J］.OncoTargetsTher，2014，7：2035－2042.

FunctionsandmechanismsofceRNAin tumor

WANGZi-Yuan1，2，F(xiàn)UZhao-Yue1，2，ZHANGJin-Peng1，2，ZHANG Zhe1，2，ZHENG Zhuo-Ju1，2，JIANG Dong-Bo1，YANG Kun11Department of Immunology，2Brigade of Cadet，The Fourth Mili?tary Medical University，Xi’an 710032，China

Competing endogenous RNAs（ceRNAs）are tran?scripts that can regulate each other by competing for shared miR?NAs with microRNA（miRNA）response elements（MREs）and this mechanism is known as“ceRNAs”hypothesis.Given that any transcripts harbouring MREs can theoretically function as ceR?NAs，ceRNAs theory plays an important role in coordinating dis?ease pathogenesis，especially in tumor research.In this review，we introduce the mechanisms and molecular bases of ceRNA and ceRNAs networks，discuss their roles in the pathogenesis of tumor.In addition，we discuss the limitation of recent ceRNAs hy?pothesis，possible direction and clinical application.

competing endogenous RNA（ceRNA）；competitive endogenous RNAs networks（ceRNETs）；tumor；microRNA（miRNA）；microRNA response ele?ments（MREs）

R730.43

A

2017－08－09；接受日期：2017－08－14

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81171977）；青年項(xiàng)目（31500614）

王子源.E?mail：1969486236＠qq.com

楊 琨.博士，教授，博導(dǎo).E?mail：yangkunkun＠fmmu.edu.cn姜東伯（共同通訊作者）.E?mail：superjames1991＠foxmail.com

2095?6894（2017）10?71?06