傅俊江 肖婷

作者單位：646000 瀘州 西南醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中心；表觀遺傳與腫瘤四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

表觀遺傳是指在不改變DNA序列的前提下通過(guò)化學(xué)修飾調(diào)控基因表達(dá)的一種遺傳方式，表觀遺傳修飾異常見(jiàn)于包括腫瘤等人類的多種疾病并可影響其發(fā)生發(fā)展，常見(jiàn)的表觀遺傳修飾方式包括DNA甲基化、組蛋白修飾及非編碼RNA。環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）是非編碼RNA家族成員，是在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一組特殊的長(zhǎng)短不一的非編碼RNA，通過(guò)非經(jīng)典剪接方式進(jìn)行反向剪接形成。目前研究發(fā)現(xiàn)，circRNA能充當(dāng)miRNA海綿，結(jié)合RNA相關(guān)蛋白和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等，參與腫瘤細(xì)胞增殖、分化、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移等多種病理生理的調(diào)控［1-3］。同時(shí)circRNA具有內(nèi)源性、豐富、保守、穩(wěn)定等特點(diǎn)［1］，且既可在癌癥組織中特異表達(dá)，也存在于唾液和外泌體中［4］，因此檢測(cè)circRNA相關(guān)標(biāo)志物有望為臨床腫瘤診斷、預(yù)后和治療提供無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的手段。本文主要闡述circRNA相關(guān)標(biāo)志物在腫瘤中的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，并探討其在腫瘤表觀遺傳學(xué)中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 circRNA與胃癌

目前胃癌尚缺乏特異的早期診斷生物標(biāo)志物，就診時(shí)大多患者往往錯(cuò)過(guò)最佳治療時(shí)期，致使預(yù)后較差。因此眾多學(xué)者致力于尋找早期診斷和治療靶點(diǎn)，其中circRNA因其獨(dú)特的生物特征受到關(guān)注，已有大量研究證明，circRNA在胃癌的早期診斷、預(yù)后判斷、治療靶點(diǎn)篩選等方面發(fā)揮著重要作用，具有較高的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

circRNA可特異性存在于癌組織，目前大量研究對(duì)胃癌組織及血漿中的circRNA進(jìn)行研究。GAO等［5］在胃癌組織和血漿中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0000190表達(dá)下調(diào)，且較胃癌經(jīng)典的生物標(biāo)志物（CEA和CA19-9）具有更好的敏感性和特異性。LI等［6］對(duì)101例胃癌組織與鄰近非腫瘤組織及36例術(shù)前、術(shù)后患者的血漿標(biāo)本進(jìn)行配對(duì)研究，亦發(fā)現(xiàn)hsa_circ_002059在胃癌組織和血漿中均顯著下調(diào)，ROC曲線下面積（AUC）為0.73，敏感性為0.81，特異性為0.62；同時(shí)與胃癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移等呈負(fù)相關(guān)。此外，circRNA憑借獨(dú)特的生物學(xué)性質(zhì)在胃液診斷中也凸顯優(yōu)勢(shì)，例如研究發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0014717存在于胃癌組織和胃液中，且表達(dá)下調(diào)，與腫瘤分期及遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移有關(guān)［7］。而circPVRL3在胃癌組織及細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào)，也與較高的TNM分期和較低的整體生存率有關(guān)［8］。因此認(rèn)為，這些circRNA可能成為新的、穩(wěn)定的胃癌早期診斷和預(yù)后分子標(biāo)志物。

在胃癌中circRNA還可作為miRNA的海綿起調(diào)控作用，有效抑制和逆轉(zhuǎn)胃癌增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移以及耐藥性等惡性生物學(xué)行為，在胃癌治療中同樣表現(xiàn)出巨大的潛力。研究發(fā)現(xiàn)circ-PVT1可充當(dāng)miR-125家族成員的海綿而促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖和侵襲，在胃癌組織中circ-PVT1隨其基因組位點(diǎn)的擴(kuò)增而上調(diào)，而沉默circ-PVT1則能抑制腫瘤細(xì)胞增殖［9］。circ-PVT1還可通過(guò)海綿化miR-124-3p而調(diào)控ZEB1的表達(dá)，進(jìn)而促使胃癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇耐藥［10］。認(rèn)為circ-PVT1有望作為胃癌預(yù)后和治療的潛在分子標(biāo)志物或治療靶點(diǎn)。ZHANG等［11］研究亦發(fā)現(xiàn)hsa_circ_100269可通過(guò)靶向miR-630抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)。而hsa_circ_104916表達(dá)不僅與胃癌分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和侵襲程度相關(guān)，在體外異位表達(dá)hsa_circ_104916還能有效抑制胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，而這可能通過(guò)抑制 EMT過(guò)程實(shí)現(xiàn)［12］，可見(jiàn) hsa_circ_100269和hsa_circ_104916在胃癌中可能作為抑制因子發(fā)揮作用。此外，近年來(lái)hsa_circ_0014717、circCCDC66、hsa_circ_0010882、hsa_circ_0000467、circRHOBTB3和hsa_circ_00001649等circRNA相關(guān)標(biāo)志物也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)可能成為胃癌腫瘤標(biāo)志物［13-17］。

2 circRNA與肝癌

越來(lái)越多的研究表明，circRNA表達(dá)的改變對(duì)肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）的生物學(xué)特性有廣泛影響，存在于HCC組織中的circRNA與鄰近非癌組織相比差異性明顯，在細(xì)胞系中circRNA也與細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)，可作為HCC早期診斷、預(yù)后的標(biāo)志物以及潛在的治療靶點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)circRNA ciRS-7［18-19］在HCC癌組織中的表達(dá)水平低于非癌組織，過(guò)表達(dá)ciRS-7還可促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖和侵襲，而敲除則細(xì)胞增殖和侵襲受抑制。以往研究報(bào)道 ciRS-7對(duì)miR-7具有“超級(jí)海綿”功能［1］，以上研究也發(fā)現(xiàn)HCC中ciRS-7可作為miR-7的內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)RNA（ceRNA）競(jìng)爭(zhēng)性地抑制miR-7活性，從而促進(jìn)HCC發(fā)生發(fā)展。此外，ciRS-7高表達(dá)還與肝微血管侵襲（microvascular invasion，MVI）和甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）水平有關(guān)，可作為肝MVI新的生物標(biāo)志物［18］。hsa_circ_0001649［20］則與 ciRS-7 相反，在 HCC組織中表達(dá)下調(diào)。hsa_circ_0001649還與腫瘤大小和轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，可作為HCC預(yù)后不良因子，通過(guò)序列中蛋白結(jié)合位點(diǎn)與RBP相結(jié)合，從而調(diào)節(jié)HCC生長(zhǎng)與增殖，還可通過(guò)多個(gè)miRNA海綿功能抑制肝癌進(jìn)展［21-22］。

HCC 癌組織中 hsa_circ_0005075［23-24］、circHIPK3［25］和circ_0016788［26-27］等circRNA則表達(dá)上調(diào)。其中上調(diào)的hsa_circ_0005075與腫瘤大小和轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，且可能通過(guò)抑制miR-335和miR-431促進(jìn)HCC進(jìn)程［28-29］，也可能與miRNA-23b-5p、miRNA-93-3p、miRNA-581和miRNA-23a-5p等4個(gè)miRNA結(jié)合發(fā)揮作用［23］。circHIPK3可能直接與腫瘤抑制因子miR-124結(jié)合，抑制miR-124對(duì)靶基因的作用，從而發(fā)揮致癌作用［30］?？梢?jiàn)，在HCC中circRNA也可作為miRNA海綿起調(diào)控作用。

3 circRNA與結(jié)直腸癌

隨著對(duì)circRNA研究的深入，circRNA也被發(fā)現(xiàn)與結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）發(fā)生發(fā)展有關(guān)，其中 circ-ITCH、hsa_circ_001569和hsa_circ_0000069是近年發(fā)現(xiàn)的在CRC早期診斷、治療和預(yù)后中具有潛力的生物標(biāo)志物。HUANG等［31］報(bào)道circ-ITCH在結(jié)直腸癌組織中的表達(dá)較癌旁顯著下調(diào)，在結(jié)直腸癌細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)下調(diào)的circ-ITCH可通過(guò)充當(dāng)miR-7和miR-20a的海綿，抑制經(jīng)典Wnt通路和c-myc及cyclinD1的表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，為CRC治療提供了新的思路。而 hsa_circ_001569［32］和hsa_circ_0000069［33］則與之相反，在結(jié)直腸癌組織中表達(dá)顯著上調(diào)，其中上調(diào)的hsa_circ_001569能海綿吸附miR-145，阻止miR-145與其靶基因E2F5、BAG4和FMNL2結(jié)合，并上調(diào)這3個(gè)靶基因表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，認(rèn)為靶向miR-145的hsa_circ_001569可能是CRC發(fā)生增殖、侵襲的關(guān)鍵因子；而上調(diào)的hsa_circ_0000069不僅與CRC患者年齡、腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期相關(guān)；在細(xì)胞中進(jìn)行基因敲除也可明顯抑制細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，并可在體外誘導(dǎo)細(xì)胞周期的G0/G1期阻滯，說(shuō)明hsa_circ_0000069可能是CRC進(jìn)展的重要調(diào)控因子。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)circ-BANP，hsa-circ-0004771，circ5615等與CRC關(guān)系密切，可能是CRC診斷和治療的潛在標(biāo)志物［34-36］。

4 circRNA與食管癌

目前食管癌研究中涉及的circRNA較多，包括ciRS-7、hsa_circ_0067934、circ-ITCH、circ_0000337、circUBAP2、hsa_circ_0006168、circ-TTC17、circ0043898、circFNDC3B和circHIPK3等［37-38］20余種，且通過(guò)不同機(jī)制起作用，是食管癌潛在的診斷、預(yù)后指標(biāo)和治療靶點(diǎn)。多項(xiàng)研究［39-42］報(bào)道，ciRS-7可作為海綿，通過(guò)miR-876-5p/MAGE-A，miR-7/HOXB13，miR-7/KLF4/NF-κB和miR-1299/EGFR等多種信號(hào)通路起調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)食管鱗狀細(xì)胞癌（ESCC）生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，是全新的、有前景的ESCC預(yù)后評(píng)估指標(biāo)和治療靶點(diǎn)。XIA等［43］報(bào)道ESCC組織中hsa_circ_0067934表達(dá)水平較正常組織顯著上調(diào)，且上調(diào)的hsa_circ_0067934與組織分化程度、T分期、TNM分期呈負(fù)相關(guān)，還能在體外促進(jìn)ESCC細(xì)胞增殖和遷移，阻滯細(xì)胞周期于G2期。circ-ITCH則在ESCC組織中表達(dá)下調(diào)，同樣可通過(guò)海綿吸附miR-7、miR-17及miR-214，致使miRNA喪失與ITCH靶基因的結(jié)合而使之表達(dá)上調(diào)，隨后促進(jìn)磷酸化Dv12蛋白的泛素化與降解，阻斷Wnt信號(hào)通路，抑制ESCC發(fā)生與進(jìn)程［44］，說(shuō)明這兩種circRNA與ESCC的發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)。

5 circRNA與肺癌

肺癌可分為非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）和小細(xì)胞肺癌，其中NSCLC是肺癌的主要類型，在我國(guó)發(fā)病率較高。目前臨床對(duì)肺癌的篩查主要通過(guò)X線胸片、低劑量CT檢查等。circRNA具有較高的穩(wěn)定性、豐度和保守性，可能作為肺癌的非侵入性診斷、治療和預(yù)后監(jiān)測(cè)手段。YAO等［45］檢測(cè)101例肺癌患者及其配對(duì)癌旁組織中hsa_circ_100876的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)癌組織中hsa_circ_100876表達(dá)顯著上調(diào)，且其表達(dá)水平與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤分期密切相關(guān)，進(jìn)一步隨訪分析發(fā)現(xiàn) hsa_circ-100876高表達(dá)患者的總生存時(shí)間較低表達(dá)患者明顯縮短。在肺癌中，hsa_circ-100876 能充當(dāng)海綿吸附 miR-136［45］，而circ-ITCH在肺癌組織中顯著下調(diào)，能海綿吸附miR-7和miR-214，促進(jìn)靶基因（ITCH）的表達(dá)，抑制 Wnt/βcatenin通路激活，從而抑制肺癌細(xì)胞增殖［46-47］。此外ZHU等［48］報(bào)道hsa_circ_0013958在肺腺癌組織及患者血漿中表達(dá)均顯著上調(diào)，與TNM分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，ROC曲線分析顯示hsa_circ_0013958對(duì)肺癌診斷具有高特異性（0.796）和敏感性（0.755），而上調(diào)的hsa_circ_0013958能與腫瘤抑制因子miR-134相互作用。說(shuō)明hsa_circ_0013958作為一種非侵入性的生物標(biāo)志物，在肺癌的診斷和預(yù)后評(píng)估中具有良好臨床應(yīng)用價(jià)值。

6 circRNA與乳腺癌

早期乳腺癌患者一般預(yù)后較好，但晚期、三陰性及耐藥性乳腺癌診治是臨床上面臨的一大難題［49］。近年來(lái)研究者發(fā)現(xiàn)circRNA在乳腺癌中也存在差異性表達(dá)，這為乳腺癌帶來(lái)了新的早期診斷和治療策略。目前在乳腺癌組織中發(fā)現(xiàn)的差異表達(dá)circRNA約有1 155個(gè)，其中715個(gè)表達(dá)上調(diào)（如hsa_circ_103116、hsa_circ_104689和hsa_circ_104821），而 440個(gè)表達(dá)下調(diào)（如hsa_circ_006054、hsa_circ_100219和hsa_circ_406697）［50］。其中circ-Foxo3在乳腺癌組織中的表達(dá)水平較良性樣本顯著下調(diào)，并通過(guò)影響靶基因Foxo3的表達(dá)抑制癌細(xì)胞增殖和進(jìn)展［51］。而circ-ABCB10在乳腺癌組織中則顯著上調(diào)，在乳腺癌細(xì)胞中敲除circ-ABCB10基因可抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，作用機(jī)制可能是circ-ABCB10充當(dāng)海綿吸附miR-1271而發(fā)揮關(guān)鍵的調(diào)控作用［52］。因此在circ-ABCB10可能參與乳腺癌發(fā)生發(fā)展，有望成為早期診斷和治療的潛在生物標(biāo)志物。

7 circRNA與其他腫瘤

除以上研究外，目前還發(fā)現(xiàn)circRNA與鼻咽癌、膀胱癌、喉鱗狀細(xì)胞癌、口腔鱗狀細(xì)胞癌、骨肉瘤和宮頸癌等腫瘤關(guān)系密切。其中在鼻咽癌中circRNA也成為研究熱點(diǎn)，circSERPINA3、circ-ZNF609、circRNA CDR1、circ_0008450 等［53-56］多個(gè) circRNA 被報(bào)道在鼻咽癌生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，可能是潛在的治療靶點(diǎn)。在膀胱癌中，circ-MYLK和circ-TCF25表達(dá)均上調(diào)，通過(guò)充當(dāng)海綿作用吸附miRNA，調(diào)控相應(yīng)基因的表達(dá)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和遷移［57-58］，有望作為新的潛在生物標(biāo)志物。circ_0018289在宮頸癌中也展現(xiàn)了作為疾病監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng)估生物標(biāo)志物的潛力［59］。

8 circRNA研究中面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

circRNA具有高度穩(wěn)定性，能在血液、唾液、尿液、母乳和外泌體等多種體液中檢測(cè)，例如來(lái)源于腫瘤細(xì)胞或其他細(xì)胞的外泌體circRNA可將生物學(xué)信息傳遞至特定細(xì)胞中，實(shí)現(xiàn)表型變化的高效傳遞，從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移［60］。同時(shí)circRNA也能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)反映患者的疾病狀態(tài)，且在外泌體中表現(xiàn)更穩(wěn)定［61］，因此在疾病早期篩查、無(wú)創(chuàng)診斷、療效監(jiān)控、輔助用藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景［62］。此外，隨著對(duì)circRNA研究越來(lái)越多，已知的circRNA數(shù)據(jù)信息和與之相應(yīng)的circRNA相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)也在快速增長(zhǎng)，包括Circbase（http：//www.circbase.org/cgi-bin/listsearch.cgi），Circ2Traits（http：//gyanxet-beta.com/circdb），CircNet（https：//omictools.com/circnet-tool）和RegRNA 2.0（http：//regrna2.mbc.nctu.edu.tw）和CircInteractome（https：//circinteractome.nia.nih.gov）等數(shù)據(jù)庫(kù)，且目前已收錄了數(shù)10萬(wàn)種circRNA測(cè)序結(jié)果，可預(yù)測(cè)circRNA-miRNA-mRNA相互作用，這為進(jìn)一步系統(tǒng)研究circRNA提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

然而，盡管circRNA具有良好的發(fā)展前景，但是目前仍存在諸多挑戰(zhàn)：第一，大多circRNA在表達(dá)水平較低，未來(lái)需要開(kāi)發(fā)更先進(jìn)、更靈敏的技術(shù)和工具檢測(cè)特定circRNA的分子及其功能［63］；此外，大多數(shù)circRNA序列與宿主基因產(chǎn)生的mRNA是同步的，因此技術(shù)上也同樣面臨挑戰(zhàn)，如circRNA的量化和驗(yàn)證，過(guò)表達(dá)和沉默策略等［64］。第二，circRNA命名仍未標(biāo)性［65］。第三，circRNA在腫瘤中的研究仍處于起步階段，circRNA的確切功能以及在不同人類癌癥中的功能和作用機(jī)制仍未明確。因此，未來(lái)仍進(jìn)一步深入研究，使circRNA在腫瘤預(yù)防、診斷和治療中發(fā)揮更大作用，更快實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化。