引用本文: 程龍, 王攀. circRNA 的功能及其與胃癌關系的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2019, 26(7): 892-896. doi: 10.7507/1007-9424.201901021 復制
胃癌是消化道最常見的惡性腫瘤,早期不易發現,晚期胃癌預后較差。近來研究發現,環狀 RNA(circRNA)在胃癌組織中明顯高表達,其在胃癌的發生及發展中起著重要作用,它還可能對胃癌的診斷及預后評估有一定的價值。筆者現就 circRNA 的功能及其在胃癌中的最新研究進展進行綜述。
1 circRNA 的特點、分類、生物發生及生物學功能
1.1 circRNA 的特點
circRNA 于 1976 年首先在 RNA 病毒中被發現[1]。circRNA 不同于線性 RNA,它是 5′ 端和 3′ 端直接連接在一起即沒有 3′尾部及 5′帽子結構而形成共價閉合環狀結構,由于其最初只在少數轉錄基因中被發現而認為它是低豐度轉錄過程中剪接錯誤的產物[2]。與線性 RNA 相比,circRNA 具有如下的特點:① 豐富。通過更大的測序深度發現,大約八分之一的表達基因產生可檢測水平的 circRNA,包括“低”類別,并且環狀分子的數量豐度 10 倍于相關線性 mRNA[3]。② 穩定。由于 circRNA 是環狀結構,使得它具有 RNA 外切酶抗性,能更穩定地存在于細胞中[4]。
1.2 circRNA 的分類及生物發生
目前 circRNA 主要分為 4 類[5]:只含外顯子的 circRNA、只含內含子的 circRNA、同時含有內含子和外顯子的 circRNA(ElciRNA)及轉運 RNA 形成的 circRNA(tcRNA)。circRNA 的發生過程涉及機制十分復雜,總體而言被認為是基因可變剪接的產物[6]。與經典剪接不同,circRNA 環化被認為是反向剪接的結果,換句話說就是下游的剪接受體與上游的剪接供體共價環化[7]。目前關于 circRNA 的生物發生所涉及的主要機制包括:① 外顯子套索驅動環化與內含子配對驅動環化,前者是 3′ 端的剪接受體與 5′ 端的剪接供體共價結合,再由剪接酶減去其中內含子而形成,若未去除內含子則形成 ElciRNA;后者則是含有 AUU 重復序列通過堿基互補配對形成后再剪接形成。② 內含子 circRNA 則被認為是通過剪接副產物的套索 RNA 的 3′ 端核酸外切降解產生,產生具有 2′,5′-磷酸二酯鍵的內含子[8]。③ tcRNA 則是由轉運 RNA 內含子環化形成[9]。
1.3 circRNA 的生物學功能
由于 circRNA 的共價閉合結構特性使其不易被 RNA 酶降解而具有極高的穩定性,因此,circRNA 能更好、更穩定地發揮其生物學功能[10],其主要生物學功能如下。
1.3.1 作為微小 RNA(miRNA)海綿
miRNA 作為細胞內廣泛存在的一類非編碼性 RNA,其通過與線性 RNA 結合位點相結合而調控基因的表達與翻譯,在腫瘤的發生、發展過程中起著重要的作用。已有研究表明,在 circRNA 上有多個 miRNA 結合位點如 Cullin 4A(CUL4A)就被證實具有 miR-9 和 miR-137 的結合位點,circ_0027599 則可與 miR-101-3p 靶向結合,其通過特定的 miRNA 結合位點吸附相應的 miRNA 分子與之結合而競爭性地抑制 miRNA 與靶標結合,從而調控靶基因的表達,如最早被發現的一種 circRNA——ciR-7,其含有超過 70 個選擇性保守的 miRNA 靶位點,可作為 miR-7 的海綿,通過減少 miR-7 靶癌基因的表達在乳腺癌、肝癌、宮頸癌等腫瘤中發揮作用[11-12]。
1.3.2 作為翻譯模版
目前已證明部分 circRNA 具備核糖體接合位點與對外開放的堿基序列,其意味著 circRNA 可以與核糖體接合并翻譯出肽鏈甚至加工成蛋白質,如來源于 ZNF609 基因座的 circ-ZNF609 是人類原發性成肌細胞生長的關鍵調節因子,其可控制成肌細胞增殖并具有從起始密碼子到框內終止密碼子的 753-nt 開放閱讀框,通過作為內部核糖體進入位點序列翻譯蛋白質[13]。有研究[14]證實,circRNA 翻譯可由 N6-甲基腺苷驅動。在正常人腦中,來源于 FBXW7 編碼基因的 circ-FBXW7 高度表達并被翻譯成新的相對分子質量為 21×103的蛋白質,可抑制癌細胞的增殖和調控細胞周期[15]。
1.3.3 調控親本基因的表達
DNA 發揮其生物作用離不開關鍵酶的催化,已證明個別 circRNA 能夠作用于 DNA 相關的關鍵酶調控 DNA 的生物功能。已有研究[16]表明,來源于 EIF3J 和 PAIP2 編碼基因的 circEIF3J 和 circPAIP2 對其相應的親本基因具有順式調節作用,通過與聚合酶Ⅱ、U1 小核糖核酸蛋白及其親本基因啟動子相互作用并促進其表達。來源于 SIRT7 編碼基因的 circ-SIRT7 通過它們與聚合酶Ⅱ的相互作用具有與 circEIF3J 和 circPAIP2類似的功能作為正調節因子[17]。
1.3.4 通過結合蛋白質執行生理功能
Du 等[18]發現,一種源于編碼轉錄因子叉頭盒 O-3(Foxo3)基因的 circFoxo3 能夠橋接細胞周期蛋白依賴性激酶 2(CDK2)和 p21 以影響細胞周期,除了橋接 CDK2 和 p21 外,其在 MDM2 和 p53 之間的相互作用中具有相似的功能,它通過與兩種蛋白質結合促進 MDM2 誘導的 p53 泛素化的同時促進 p53 降解。
以上的研究結果提示,circRNA 不僅能夠作為蛋白質的翻譯模版,而且能夠直接與靶蛋白結合。通過對于蛋白質生物功能的調控,在疾病的發生和發展中發揮著重要作用。
2 circRNA 與胃癌的關系
雖然目前胃癌的治療手段已取得了極大的進步,但患者的生存及預后并未有太大的改善,其主要問題在于缺乏有效的早期診斷手段[19]。傳統的檢測指標如癌胚抗原(CEA)、癌抗原 19-9(CA19-9)等并不是胃癌特異性標志物;胃鏡是目前唯一特異性高的檢查手段,但為侵入性檢查,并不為所有患者能夠耐受,尚有部分患者因檢查的禁忌而不能完成此項檢查,因此,有必要進一步探索靈敏度、特異性較高且為非侵入性的檢查手段來提高胃癌的早期診斷。由于 circRNA 易于在體液中測量到,在細胞內、外液中具有獨特的特征并且其組織特異性與穩定性為腫瘤的診斷提供了新思路[20-21]。
2.1 circRNA-miRNA 網絡與胃癌的發生及發展
miRNA 的主要功能被認為是通過與目標 mRNA 結合,在轉錄后水平調控基因表達,參與腫瘤發生及發展的各個環節[22]。由于 circRNA 可充當 miRNA 海綿,通過與 miRNA 結合進而影響 miRNA與目標 mRNA 的結合完成對基因表達的調控,即所謂的 circRNA-miRNA-mRNA 或 circRNA-miRNA 軸,其可通過影響腫瘤發生、發展相關信號通路調控腫瘤的進展過程[23],如 Cullin 4-miR-9/miR-137、circ_0027599-miR-101-3p(miR-101)、circ_0000673-miR-532-5p 均被證實在胃癌的發生、發展中有重要作用。有研究[24]已證實了 circLARP4-miR-424 軸對抑制胃癌惡性生物學行為的作用,大腫瘤抑制激酶 1(large tumor suppressor kinase 1,LATS1)是其作用的主要靶基因,LATS1 作為 Hippo 信號通路的重要基因調控器官大小和生長,并且更多的證據表明該通路在細胞增殖、腫瘤轉移和腫瘤發生中起著關鍵作用,LATS1 基因在胃癌中主要作為腫瘤抑制因子起作用,致癌的 miR-424 可通過靶向作用于 LATS1 基因促進細胞生長和侵襲,并且 miR-424 異位高表達與胃癌患者的病理分期、較差的存活率和復發密切相關;除此之外,CUL4A 被發現是 miR-9 和 miR-137 的直接靶標,CUL4A 通過下調 LATS1-Hippo-YAP 信號傳導途徑促進胃癌細胞增殖和上皮細胞-間充質轉化,CUL4A 表達被 miR-9 和 miR-137抑制,miR-9 和 miR-137 直接靶向 CUL4A 的3′ -UTR。miR-9 和 miR-137 的過表達下調 CUL4A-LATS1-Hippo 信號通路并在體外抑制胃癌細胞增殖和侵襲[25]。pleckstrin 同源域家族成員 1(PHLDA1)是胃癌的抑制基因;circ_0027599 的過表達通過 miR-101-3p(miR-101)的內海綿作用調節 PHLDA1 基因的表達,從而達到抑制胃癌細胞增殖和轉移的作用[26]。此外,有研究[27]發現,hsa_circ_0000673 在胃癌中表達減低并通過靶向 miR-532-5p 和上調 RUNX3 表達水平發揮腫瘤抑制作用。circTCF25 可以作為 miR-103a-3p 和 miR-107 的海綿,增加 CDK6 表達,促進胃癌細胞增殖[28]。circFAT1(e2)可能通過調節細胞質中的 miR-548g/RUNX1 軸并以細胞核中的 Y 盒結合蛋白-1(YBX1)為目標,在胃癌細胞中發揮腫瘤抑制作用;此外,進一步的研究發現,核定位 circFAT1(e2)可以直接與 YBX1 相互作用抑制其功能[29]。現如今,隨著 circRNA 在胃癌中表達譜及相關基因庫的建立,極大地方便了研究者對 circRNA 及相對應的 mi-RNA 的檢索。
以上研究結果提示,circRNA 通過與靶點的相互作用來調控胃癌的相關生物信號通路在胃癌的發生、發展中有著重要的功能,是否可以在將來通過 circRNA 作為治療的靶點或直接以以 circRNA 為特殊的治療“藥物”,從而調控相應的生物信號通路作為胃癌一種新的治療手段。
2.2 circRNA 在胃癌組織中的差異表達
circRNA 不僅在胃癌組織及其癌旁組織中存在差異性表達,其在不同胃癌患者甚至在同一患者胃癌進展的不同階段都存在差異性表達。通過 circRNA 微陣列測量人胃癌中的全局 circRNA 表達譜,以 hsa_circ_0014717 作靶向 circRNA 以探索其在胃組織和胃液中的水平,共發現 308 個 circRNA,包括 107 個上調和 201 個下調的 circRNA[30]。關于這一部分差異表達的 circRNA 的作用,目前已有相關的報道,如 circ-104916 高表達伴隨著 N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達降低,從而抑制胃癌的上皮細胞-間充質轉化來減低胃癌細胞的遷移和侵襲[31]。circRNA_0023642 過表達的胃癌組織中 N-鈣黏蛋白、波形蛋白和 snail 蛋白的表達水平減低,但是E-鈣黏蛋白的 mRNA 和蛋白質水平表達明顯提高[32]。此外,尚發現了一些其他的可能與胃癌轉移相關的 circRNA 分子,如 circ_0066444 的下調通過調節上皮細胞-間充質轉化促進胃癌細胞遷移和侵襲[33],circPVRL3 的表達降低與淋巴結受累密切相關且可通過靶向 ERK/Slug 抑制胃癌細胞的轉移[34]。
以上研究結果提示,circRNA 在胃癌組織中具有豐富的表達且存在明顯差異,這些差異表達的 circRNA 通過調控各自的作用靶點(主要是作用于相應蛋白質)對于胃癌的侵襲、轉移起著重要的作用,可以通過增加對胃癌抑制的 circRNA 達到對胃癌的治療作用可能是胃癌治療的一個新出路。
2.3 circRNA 與胃癌的臨床病理學特征的關系
通過對胃癌及其相應的癌旁組織、胃癌患者及健康人群的血漿以及胃癌患者術前和術后 circRNA 表達的測量分析發現,circRNA 表達與胃癌患者的臨床病理特征(腫瘤分期、遠處轉移、淋巴結轉移等)有關。Sun 等[35]研究發現,hsa_circ_0000520 表達水平與 TNM 分期以及胃癌患者血漿中 hsa_circ_0000520表達水平與 CEA 表達呈負相關;有研究[31, 36]證實 circ-104916、hsa_circ_0000181 低表達與腫瘤的遠處轉移、TNM 分期和淋巴結轉移有關;還有研究[30, 37-38]發現,胃癌組織中 hsa_circ_0014717、hsa_circ_0001895、hsa_circ_0006633 低表達與 CA19-9 水平有關;另有研究[39]卻發現,hsa_circ_0081143 在胃癌組織中有較高的表達水平且與 TNM 分期和淋巴結轉移有關。Huang 等[40]研究發現,hsa_circ_0000745 在胃癌組織中的表達水平下降與腫瘤分化程度有關,而血漿中的表達水平下降與腫瘤淋巴結轉移階段有關。
以上研究結果提示,circRNA 的表達與胃癌患者的部分臨床病理特征有關,但是這種關聯的強度(特別是與腫瘤分期、淋巴結結轉移等病理特征)如何、是否能夠有較高的準確性目前還不得而知。當然也可以通過多個 circRNA 的聯合運用提高判斷的準確性,倘若這種準確性能夠被證實,那么就可以通過這種判斷用于指導胃癌的臨床治療。
2.4 circRNA 與胃癌診斷及預后的關系
由于 circRNA 在癌組織及其相應的癌旁組織中的表達存在明顯差異,這種差異是否使得 circRNA成為胃癌潛在的診斷及預后標志物呢?有研究發現,circRNA 在血漿中差異表達對于胃癌的預測及患癌風險的評估具有重要的意義,并且其具有良好的穩定性及重現性。如 Chen 等[41]的研究發現,hsa_circ_0000190 表達水平在胃癌組織及血漿中均降低,且它診斷胃癌的敏感性和特異性優于 CEA 和 CA19-9。Huang 等[40]通過受試者操作特征曲線證實血漿 hsa_circ_0000745 水平與 CEA 水平相結合對于胃癌的診斷具有更高的準確性。由于 circRNA 與胃癌臨床分期的相關性,使得它有可能成為較好的預后標志物。已有文獻[42]報道,血漿中 hsa_circ_0001017 或 hsa_circ_0061276 低水平患者的總體生存率低于其高水平患者,術后血漿中二者的水平恢復正常者的無病存活時間較長。但有研究[39, 43]發現 circ_0067997、hsa_circ_0081143 高表達患者的生存率明顯降低。結果提示,由于差異表達的 circRNA 太多,單一的 circRNA 預測作用是不夠的,以后的研究重點勢必會在聯合測量及預測。
以上研究結果提示,circRNA 與胃癌的診斷及預后診斷有重要意義,特別是多個 circRNA 聯合運用時對提高胃癌的風險預測及對胃癌的臨床治療決策具有一定的意義。
3 問題展望
雖然 circRNA 已經發現了多年,但關于 circRNA的研究才剛剛起步,仍有許多問題亟待解決,如 circRNA 的調控機制、circRNA 與 miRNA 是否還存在其他相互作用的方式、cirRNA 與非編碼 RNA 家族其他成員之間的相互關系、circRNA 還參與調控了哪些與胃癌侵襲及轉移相關的信號通路、circRNA 是否能作為胃癌基因調控及靶向治療的新方式、circRNA 的人工合成及運用等,這一切都還有待于進一步研究。
胃癌是消化道最常見的惡性腫瘤,早期不易發現,晚期胃癌預后較差。近來研究發現,環狀 RNA(circRNA)在胃癌組織中明顯高表達,其在胃癌的發生及發展中起著重要作用,它還可能對胃癌的診斷及預后評估有一定的價值。筆者現就 circRNA 的功能及其在胃癌中的最新研究進展進行綜述。
1 circRNA 的特點、分類、生物發生及生物學功能
1.1 circRNA 的特點
circRNA 于 1976 年首先在 RNA 病毒中被發現[1]。circRNA 不同于線性 RNA,它是 5′ 端和 3′ 端直接連接在一起即沒有 3′尾部及 5′帽子結構而形成共價閉合環狀結構,由于其最初只在少數轉錄基因中被發現而認為它是低豐度轉錄過程中剪接錯誤的產物[2]。與線性 RNA 相比,circRNA 具有如下的特點:① 豐富。通過更大的測序深度發現,大約八分之一的表達基因產生可檢測水平的 circRNA,包括“低”類別,并且環狀分子的數量豐度 10 倍于相關線性 mRNA[3]。② 穩定。由于 circRNA 是環狀結構,使得它具有 RNA 外切酶抗性,能更穩定地存在于細胞中[4]。
1.2 circRNA 的分類及生物發生
目前 circRNA 主要分為 4 類[5]:只含外顯子的 circRNA、只含內含子的 circRNA、同時含有內含子和外顯子的 circRNA(ElciRNA)及轉運 RNA 形成的 circRNA(tcRNA)。circRNA 的發生過程涉及機制十分復雜,總體而言被認為是基因可變剪接的產物[6]。與經典剪接不同,circRNA 環化被認為是反向剪接的結果,換句話說就是下游的剪接受體與上游的剪接供體共價環化[7]。目前關于 circRNA 的生物發生所涉及的主要機制包括:① 外顯子套索驅動環化與內含子配對驅動環化,前者是 3′ 端的剪接受體與 5′ 端的剪接供體共價結合,再由剪接酶減去其中內含子而形成,若未去除內含子則形成 ElciRNA;后者則是含有 AUU 重復序列通過堿基互補配對形成后再剪接形成。② 內含子 circRNA 則被認為是通過剪接副產物的套索 RNA 的 3′ 端核酸外切降解產生,產生具有 2′,5′-磷酸二酯鍵的內含子[8]。③ tcRNA 則是由轉運 RNA 內含子環化形成[9]。
1.3 circRNA 的生物學功能
由于 circRNA 的共價閉合結構特性使其不易被 RNA 酶降解而具有極高的穩定性,因此,circRNA 能更好、更穩定地發揮其生物學功能[10],其主要生物學功能如下。
1.3.1 作為微小 RNA(miRNA)海綿
miRNA 作為細胞內廣泛存在的一類非編碼性 RNA,其通過與線性 RNA 結合位點相結合而調控基因的表達與翻譯,在腫瘤的發生、發展過程中起著重要的作用。已有研究表明,在 circRNA 上有多個 miRNA 結合位點如 Cullin 4A(CUL4A)就被證實具有 miR-9 和 miR-137 的結合位點,circ_0027599 則可與 miR-101-3p 靶向結合,其通過特定的 miRNA 結合位點吸附相應的 miRNA 分子與之結合而競爭性地抑制 miRNA 與靶標結合,從而調控靶基因的表達,如最早被發現的一種 circRNA——ciR-7,其含有超過 70 個選擇性保守的 miRNA 靶位點,可作為 miR-7 的海綿,通過減少 miR-7 靶癌基因的表達在乳腺癌、肝癌、宮頸癌等腫瘤中發揮作用[11-12]。
1.3.2 作為翻譯模版
目前已證明部分 circRNA 具備核糖體接合位點與對外開放的堿基序列,其意味著 circRNA 可以與核糖體接合并翻譯出肽鏈甚至加工成蛋白質,如來源于 ZNF609 基因座的 circ-ZNF609 是人類原發性成肌細胞生長的關鍵調節因子,其可控制成肌細胞增殖并具有從起始密碼子到框內終止密碼子的 753-nt 開放閱讀框,通過作為內部核糖體進入位點序列翻譯蛋白質[13]。有研究[14]證實,circRNA 翻譯可由 N6-甲基腺苷驅動。在正常人腦中,來源于 FBXW7 編碼基因的 circ-FBXW7 高度表達并被翻譯成新的相對分子質量為 21×103的蛋白質,可抑制癌細胞的增殖和調控細胞周期[15]。
1.3.3 調控親本基因的表達
DNA 發揮其生物作用離不開關鍵酶的催化,已證明個別 circRNA 能夠作用于 DNA 相關的關鍵酶調控 DNA 的生物功能。已有研究[16]表明,來源于 EIF3J 和 PAIP2 編碼基因的 circEIF3J 和 circPAIP2 對其相應的親本基因具有順式調節作用,通過與聚合酶Ⅱ、U1 小核糖核酸蛋白及其親本基因啟動子相互作用并促進其表達。來源于 SIRT7 編碼基因的 circ-SIRT7 通過它們與聚合酶Ⅱ的相互作用具有與 circEIF3J 和 circPAIP2類似的功能作為正調節因子[17]。
1.3.4 通過結合蛋白質執行生理功能
Du 等[18]發現,一種源于編碼轉錄因子叉頭盒 O-3(Foxo3)基因的 circFoxo3 能夠橋接細胞周期蛋白依賴性激酶 2(CDK2)和 p21 以影響細胞周期,除了橋接 CDK2 和 p21 外,其在 MDM2 和 p53 之間的相互作用中具有相似的功能,它通過與兩種蛋白質結合促進 MDM2 誘導的 p53 泛素化的同時促進 p53 降解。
以上的研究結果提示,circRNA 不僅能夠作為蛋白質的翻譯模版,而且能夠直接與靶蛋白結合。通過對于蛋白質生物功能的調控,在疾病的發生和發展中發揮著重要作用。
2 circRNA 與胃癌的關系
雖然目前胃癌的治療手段已取得了極大的進步,但患者的生存及預后并未有太大的改善,其主要問題在于缺乏有效的早期診斷手段[19]。傳統的檢測指標如癌胚抗原(CEA)、癌抗原 19-9(CA19-9)等并不是胃癌特異性標志物;胃鏡是目前唯一特異性高的檢查手段,但為侵入性檢查,并不為所有患者能夠耐受,尚有部分患者因檢查的禁忌而不能完成此項檢查,因此,有必要進一步探索靈敏度、特異性較高且為非侵入性的檢查手段來提高胃癌的早期診斷。由于 circRNA 易于在體液中測量到,在細胞內、外液中具有獨特的特征并且其組織特異性與穩定性為腫瘤的診斷提供了新思路[20-21]。
2.1 circRNA-miRNA 網絡與胃癌的發生及發展
miRNA 的主要功能被認為是通過與目標 mRNA 結合,在轉錄后水平調控基因表達,參與腫瘤發生及發展的各個環節[22]。由于 circRNA 可充當 miRNA 海綿,通過與 miRNA 結合進而影響 miRNA與目標 mRNA 的結合完成對基因表達的調控,即所謂的 circRNA-miRNA-mRNA 或 circRNA-miRNA 軸,其可通過影響腫瘤發生、發展相關信號通路調控腫瘤的進展過程[23],如 Cullin 4-miR-9/miR-137、circ_0027599-miR-101-3p(miR-101)、circ_0000673-miR-532-5p 均被證實在胃癌的發生、發展中有重要作用。有研究[24]已證實了 circLARP4-miR-424 軸對抑制胃癌惡性生物學行為的作用,大腫瘤抑制激酶 1(large tumor suppressor kinase 1,LATS1)是其作用的主要靶基因,LATS1 作為 Hippo 信號通路的重要基因調控器官大小和生長,并且更多的證據表明該通路在細胞增殖、腫瘤轉移和腫瘤發生中起著關鍵作用,LATS1 基因在胃癌中主要作為腫瘤抑制因子起作用,致癌的 miR-424 可通過靶向作用于 LATS1 基因促進細胞生長和侵襲,并且 miR-424 異位高表達與胃癌患者的病理分期、較差的存活率和復發密切相關;除此之外,CUL4A 被發現是 miR-9 和 miR-137 的直接靶標,CUL4A 通過下調 LATS1-Hippo-YAP 信號傳導途徑促進胃癌細胞增殖和上皮細胞-間充質轉化,CUL4A 表達被 miR-9 和 miR-137抑制,miR-9 和 miR-137 直接靶向 CUL4A 的3′ -UTR。miR-9 和 miR-137 的過表達下調 CUL4A-LATS1-Hippo 信號通路并在體外抑制胃癌細胞增殖和侵襲[25]。pleckstrin 同源域家族成員 1(PHLDA1)是胃癌的抑制基因;circ_0027599 的過表達通過 miR-101-3p(miR-101)的內海綿作用調節 PHLDA1 基因的表達,從而達到抑制胃癌細胞增殖和轉移的作用[26]。此外,有研究[27]發現,hsa_circ_0000673 在胃癌中表達減低并通過靶向 miR-532-5p 和上調 RUNX3 表達水平發揮腫瘤抑制作用。circTCF25 可以作為 miR-103a-3p 和 miR-107 的海綿,增加 CDK6 表達,促進胃癌細胞增殖[28]。circFAT1(e2)可能通過調節細胞質中的 miR-548g/RUNX1 軸并以細胞核中的 Y 盒結合蛋白-1(YBX1)為目標,在胃癌細胞中發揮腫瘤抑制作用;此外,進一步的研究發現,核定位 circFAT1(e2)可以直接與 YBX1 相互作用抑制其功能[29]。現如今,隨著 circRNA 在胃癌中表達譜及相關基因庫的建立,極大地方便了研究者對 circRNA 及相對應的 mi-RNA 的檢索。
以上研究結果提示,circRNA 通過與靶點的相互作用來調控胃癌的相關生物信號通路在胃癌的發生、發展中有著重要的功能,是否可以在將來通過 circRNA 作為治療的靶點或直接以以 circRNA 為特殊的治療“藥物”,從而調控相應的生物信號通路作為胃癌一種新的治療手段。
2.2 circRNA 在胃癌組織中的差異表達
circRNA 不僅在胃癌組織及其癌旁組織中存在差異性表達,其在不同胃癌患者甚至在同一患者胃癌進展的不同階段都存在差異性表達。通過 circRNA 微陣列測量人胃癌中的全局 circRNA 表達譜,以 hsa_circ_0014717 作靶向 circRNA 以探索其在胃組織和胃液中的水平,共發現 308 個 circRNA,包括 107 個上調和 201 個下調的 circRNA[30]。關于這一部分差異表達的 circRNA 的作用,目前已有相關的報道,如 circ-104916 高表達伴隨著 N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達降低,從而抑制胃癌的上皮細胞-間充質轉化來減低胃癌細胞的遷移和侵襲[31]。circRNA_0023642 過表達的胃癌組織中 N-鈣黏蛋白、波形蛋白和 snail 蛋白的表達水平減低,但是E-鈣黏蛋白的 mRNA 和蛋白質水平表達明顯提高[32]。此外,尚發現了一些其他的可能與胃癌轉移相關的 circRNA 分子,如 circ_0066444 的下調通過調節上皮細胞-間充質轉化促進胃癌細胞遷移和侵襲[33],circPVRL3 的表達降低與淋巴結受累密切相關且可通過靶向 ERK/Slug 抑制胃癌細胞的轉移[34]。
以上研究結果提示,circRNA 在胃癌組織中具有豐富的表達且存在明顯差異,這些差異表達的 circRNA 通過調控各自的作用靶點(主要是作用于相應蛋白質)對于胃癌的侵襲、轉移起著重要的作用,可以通過增加對胃癌抑制的 circRNA 達到對胃癌的治療作用可能是胃癌治療的一個新出路。
2.3 circRNA 與胃癌的臨床病理學特征的關系
通過對胃癌及其相應的癌旁組織、胃癌患者及健康人群的血漿以及胃癌患者術前和術后 circRNA 表達的測量分析發現,circRNA 表達與胃癌患者的臨床病理特征(腫瘤分期、遠處轉移、淋巴結轉移等)有關。Sun 等[35]研究發現,hsa_circ_0000520 表達水平與 TNM 分期以及胃癌患者血漿中 hsa_circ_0000520表達水平與 CEA 表達呈負相關;有研究[31, 36]證實 circ-104916、hsa_circ_0000181 低表達與腫瘤的遠處轉移、TNM 分期和淋巴結轉移有關;還有研究[30, 37-38]發現,胃癌組織中 hsa_circ_0014717、hsa_circ_0001895、hsa_circ_0006633 低表達與 CA19-9 水平有關;另有研究[39]卻發現,hsa_circ_0081143 在胃癌組織中有較高的表達水平且與 TNM 分期和淋巴結轉移有關。Huang 等[40]研究發現,hsa_circ_0000745 在胃癌組織中的表達水平下降與腫瘤分化程度有關,而血漿中的表達水平下降與腫瘤淋巴結轉移階段有關。
以上研究結果提示,circRNA 的表達與胃癌患者的部分臨床病理特征有關,但是這種關聯的強度(特別是與腫瘤分期、淋巴結結轉移等病理特征)如何、是否能夠有較高的準確性目前還不得而知。當然也可以通過多個 circRNA 的聯合運用提高判斷的準確性,倘若這種準確性能夠被證實,那么就可以通過這種判斷用于指導胃癌的臨床治療。
2.4 circRNA 與胃癌診斷及預后的關系
由于 circRNA 在癌組織及其相應的癌旁組織中的表達存在明顯差異,這種差異是否使得 circRNA成為胃癌潛在的診斷及預后標志物呢?有研究發現,circRNA 在血漿中差異表達對于胃癌的預測及患癌風險的評估具有重要的意義,并且其具有良好的穩定性及重現性。如 Chen 等[41]的研究發現,hsa_circ_0000190 表達水平在胃癌組織及血漿中均降低,且它診斷胃癌的敏感性和特異性優于 CEA 和 CA19-9。Huang 等[40]通過受試者操作特征曲線證實血漿 hsa_circ_0000745 水平與 CEA 水平相結合對于胃癌的診斷具有更高的準確性。由于 circRNA 與胃癌臨床分期的相關性,使得它有可能成為較好的預后標志物。已有文獻[42]報道,血漿中 hsa_circ_0001017 或 hsa_circ_0061276 低水平患者的總體生存率低于其高水平患者,術后血漿中二者的水平恢復正常者的無病存活時間較長。但有研究[39, 43]發現 circ_0067997、hsa_circ_0081143 高表達患者的生存率明顯降低。結果提示,由于差異表達的 circRNA 太多,單一的 circRNA 預測作用是不夠的,以后的研究重點勢必會在聯合測量及預測。
以上研究結果提示,circRNA 與胃癌的診斷及預后診斷有重要意義,特別是多個 circRNA 聯合運用時對提高胃癌的風險預測及對胃癌的臨床治療決策具有一定的意義。
3 問題展望
雖然 circRNA 已經發現了多年,但關于 circRNA的研究才剛剛起步,仍有許多問題亟待解決,如 circRNA 的調控機制、circRNA 與 miRNA 是否還存在其他相互作用的方式、cirRNA 與非編碼 RNA 家族其他成員之間的相互關系、circRNA 還參與調控了哪些與胃癌侵襲及轉移相關的信號通路、circRNA 是否能作為胃癌基因調控及靶向治療的新方式、circRNA 的人工合成及運用等,這一切都還有待于進一步研究。