引用本文： 魯意迅, 陳凜. 環狀RNA在胃癌中的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2022, 29(2): 255-263. doi: 10.7507/1007-9424.202103089 復制
20 世紀 70 年代，環狀 RNA（circRNA）在植物病毒中首次被發現，它被描述為一類首尾相接、單鏈閉合的環狀 RNA 分子，簡稱 circRNA[1]。隨后，circRNA 一直被認為是 RNA 錯誤剪接的產物和轉錄“噪音”而未受到重視[2]。近年來，隨著生物信息學和高通量測序技術的快速發展，組織細胞及體液中大量的 circRNA 分子被富集和鑒定，circRNA 分子的諸多功能特征也逐漸被揭示。研究顯示，circRNA 在人類多種疾病尤其是惡性腫瘤的發生發展中扮演重要角色[3]。胃癌是全球范圍內最常見的惡性腫瘤之一，其發病率居所有惡性腫瘤的第5 位，死亡率居第 4 位[4]。我國每年有胃癌新發病例超 67 萬，胃癌死亡病例超 49 萬[5]。深入研究總結胃癌發生發展的分子機制，探索特異高效的診斷標志物和治療靶點，具有重要的意義。近年來胃癌相關 circRNA 研究數量呈指數式增長，作為非編碼 RNA 家族中冉冉升起的“新星”，circRNA 在胃癌中的研究極具臨床轉化潛力。筆者就 circRNA 在胃癌研究中的最新進展作一簡要綜述。
1 circRNA 概述
1.1 circRNA 的生成
circRNA 通常由前體信使 RNA 的外顯子或內含子反向剪接形成[6]，由此生成 3 種不同類型的 circRNA：外顯子 circRNA（exonic circRNA，ecircRNA）、內含子 circRNA（circular intronic RNA，ciRNA）和外顯子-內含子 circRNA（exon-intron circRNA，EIciRNA）。另外，小部分 circRNA 可由轉運 RNA（tRNA）前體生成，此種類型的 circRNA 稱作 tRNA 內含子環（tricRNA）[7]。既往研究報道了 circRNA 的 4 種可能的生成方式[8-11]：剪接體依賴的套索驅動的環化、內含子互補配對驅動的環化、RNA 結合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）驅動的環化和 tRNA 前體剪接途徑，但 circRNA 生成的具體機制尚不完全清楚。
1.2 circRNA 的生物學特性
① 穩定性。由于其特殊的環狀結構，circRNA 能夠抵抗核酸外切酶的消化，相對于線性 RNA 分子，circRNA 具有更高的穩定性[12]。② 組織器官特異性。研究表明，circRNA 在不同的組織器官中呈現不同的富集豐度，提示其具有較強的組織特異性[13]。③ 高度保守性。Jeck 等[9]的研究發現 circRNA 在不同物種間存在高度的序列保守性。④ 多樣性。同一親本基因轉錄產生的 circRNA 種類明顯多于線性 RNA，目前 circBase 數據庫收錄的人類 circRNA 已超 14 萬條之多[14]。⑤ 表達豐度高度差異性。大多數 circRNA 的表達豐度低于線性轉錄本，但也有部分 circRNA 表達量高于線性轉錄本，甚至超出線性 RNA 數 10 倍[9]。
1.3 circRNA 的生物學功能
1.3.1 充當微小 RNA（miRNA，miR）的“分子海綿”
“分子海綿”功能是迄今為止 circRNA 被研究得最多的功能[15]。miR 是一類具有重要調控功能的非編碼 RNA，其在基因組中通常發揮負性調控作用[16]。而大多數 circRNA 分子分布于細胞質，并含有 miRNA 應答原件（miRNA response elements，MREs）[17]，可以競爭性結合 miR 進而調控下游靶基因的表達。如 circRNA hsa_circ_0001946，即 ciRS-7 或 CDR1as，包含 63 個 miR-7 的結合位點，是最典型最廣為人知的 circRNA 作為分子海綿的例子[18-19]。而 circHIPK3 則可以通過吸附 miR-7、miR-379、miR-558、miR-673、miR-4288 等多種 miR 發揮調控功能[20]。
1.3.2 與蛋白質相互作用
circRNA 可與 RBPs 如 Argonaute2 蛋白（AGO2）、盲肌蛋白 MBL、HuR（human antigen R）等結合，進而介導 miR 的吸附[18]、調控 circRNA 的生成[21]和靶基因的翻譯[22]。另外，circRNA 還可與細胞周期相關蛋白相互作用，調控細胞周期，影響細胞增殖[23]。
1.3.3 翻譯產生蛋白或多肽
circRNA 起初被認為是一類不具備翻譯功能的非編碼 RNA[24]。隨后，科學家們發現某些 circRNA 具有翻譯產生蛋白質或多肽的能力[25-26]。目前，越來越多的研究提示 circRNA 翻譯的普遍性。含有起始密碼子（AUG）、開放閱讀框（ORF）和內部核糖體進入位點（IRES）的 circRNA 在某些情況下即可啟動翻譯，產生具有特殊功能的蛋白或多肽[27-28]。目前已知的能夠翻譯產生蛋白質的 circRNA 包括 circSHPRH、circFBXW7、circZNF609、circMBL3、circAKT3、circFNDC3B、circβ-catenin 等[28]。
1.3.4 調控親本基因轉錄和可變剪接
Li 等[29]報道，EIciRNA 可與核微小核糖核蛋白顆粒 U1 snRNPs 結合形成 EIciRNA-U1 snRNPs 復合體，該復合體可調節 RNA 聚合酶Ⅱ的活性從而促進親本基因的轉錄。Conn 等[30]報道 circSEP3 能與其親本基因同源 DNA 位點緊密結合，進而調控可變剪接過程。
1.3.5 其他功能
有研究[31]報道某些 circRNA 可反轉錄形成假基因，如人類 circPRKDC 和 circ- CAMSAP1。盡管目前還無法評估 circRNA 來源的假基因對宿主基因組的影響，但有研究[32]提示假基因的表達在細胞分化和癌癥進展中發揮重要作用。另有研究者[33]認為，circRNA 除了能夠結合蛋白質外，還能儲存、分揀、運送和釋放蛋白到特定的亞細胞定位，抑或充當蛋白支架而發揮多種生物學功能[34]。此外，研究[35]發現 circRNA 分子在外泌體或細胞外囊泡中廣泛存在，提示 circRNA 可能參與細胞間信號傳遞。
1.4 circRNA 的降解
circRNA 分子相對穩定，半衰期長（18～24 h）[36]，能夠耐受核酸外切酶消化，其具體降解機制仍不清楚。當前存在兩種降解假說較為公認，其一是 miR 介導的 circRNA 降解，如 miR-671 通過 AGO2 蛋白介導 circRNA CDR1as 的降解[37]。其二是 circRNA 的甲基化修飾（m6A），促進其對核酸內切酶的招募，進而誘導 circRNA 的降解[38]。其他可能的降解方式包括胞吐、細胞外分泌等[39]。circRNA 的生成、功能及降解示意圖見圖 1。
圖1
circRNA 生成、功能及降解示意圖，細胞質中紫色圓圈均代表 circRNA，降解之前，miR 和核酸內切酶分別代表 miR 和核酸內切酶介導的 circRNA 降解途徑
2 circRNA 與胃癌
我國是世界上的胃癌高發國家，且呈現病死率高、預后差等特點，進展期胃癌患者的 5 年生存率不足 30%[40]。缺乏特異高效診斷標志物和行之有效的治療靶點是制約胃癌預后的重要因素。circRNA 是非編碼 RNA 家族中的一顆“新星”，越來越多證據顯示 circRNA 在胃癌等的發生發展中扮演舉足輕重的角色[3]。基于其特殊結構和功能特點，circRNA 可以通過多種方式調控胃癌細胞增殖、侵襲、遷移、化學治療（簡稱化療）耐藥等惡性生物學行為；此外，circRNA 在胃癌組織中的異常表達與患者的臨床病理特征密切相關，circRNA 具備成為早期診斷和預后判斷標志物的巨大潛力。筆者簡要總結了截至 2021 年 3 月胃癌中已報道的具有代表性的 circRNA 分子，總結 circRNA 影響胃癌惡性生物學行為的機制，旨在更好地理解 circRNA 在胃癌發生發展中的作用，探討 circRNA 作為診斷標志物或預后指標的價值，助力胃癌 circRNA 研究由基礎研究向臨床應用的轉化。
依據 circRNA 在胃癌組織中的表達情況，可將其區分為表達上調型（促癌）或下調型（抑癌）circRNA 分子。截至目前，一大批異常表達的 circRNA 分子在調控胃癌細胞增殖、侵襲、遷移、凋亡、上皮細胞間質轉化（EMT）、化療耐藥等過程中的作用機制已被逐步闡明。circRNA 在胃癌中的調控作用及調控機制見圖 2 和表 1。
圖2
示 circRNA 在胃癌中的調控作用
事實上，大多數已報道的 circRNA 通過作為 miR 的分子海綿機制調控下游靶基因的表達，發揮其生物學功能。在胃癌中，circPVT1 是報道較早的具有促癌作用的 circRNA 分子[41]。circPVT1 主要分布于細胞質中，并通過充當 miR-125 家族（miR-125a/miR-125b）的分子海綿促進胃癌細胞增殖。circHIPK3 是一個鼎鼎有名的癌癥相關 circRNA 分子，其在肺癌、肝癌、膽囊癌、結直腸癌、前列腺腺癌、膠質瘤等多種惡性腫瘤中異常表達，并發揮重要調控作用[20]。在胃癌組織中，circHIPK3 表達顯著上調，通過分子海綿作用調控 miR-637 和下游靶基因 AKT1 的功能，促進胃癌細胞增殖和代謝[48]。circCACTIN 通過競爭性內源 RNA（ceRNA）機制解除 miR-331-3p 對下游靶基因 TGFBR1 的抑制作用，進而促進胃癌細胞的增殖、遷移、侵襲和 EMT[57]。circSHKBP1 在胃癌組織及外泌體中表達上調，過表達的 circSHKBP1 通過 miR-582-3p/HuR/VEGF 調控軸線促進胃癌細胞增殖、侵襲、遷移和血管生成[51]。circYAP1 在胃癌組織中表達下調，circYAP1 的下調通過 miR-367-5p/p27 調控軸線抑制胃癌細胞的增殖和侵襲[68]。同樣，circFAT1（e2）的下調通過 miR-548g/RUNX1 調控軸線抑制胃癌細胞的增殖、侵襲和遷移[67]。此外，circHECTD1[54]和 circLMO7[50]不僅能夠促進胃癌細胞的增殖、侵襲和遷移，還影響胃癌細胞的谷氨酰胺代謝，促進胃癌的惡性生物學行為。另有研究[42]表明，一些 circRNA 在調節胃癌細胞的化療耐藥中具有重要作用。circAKT3 在胃癌組織中呈顯著高表達，異常表達的 circAKT3 通過分子海綿功能結合 miR-198 進而上調靶基因 PIK3R1 的表達，促進 DNA 損傷修復、抑制細胞凋亡，最終促進胃癌細胞的順鉑耐藥[42]。類似的，hsa_circ_0081143 在胃癌組織中表達上調，并通過 miR-646/CDK6 調控軸線介導胃癌的順鉑耐藥[59]。而 circMCTP2 在胃癌組織中表達下調，circMCTP2 通過 miR-99a-5p/MTMR3 調控軸線抑制胃癌細胞的順鉑耐藥[61]。有意思的是，胃癌來源的外泌體 circRNA ciRS-133 則能夠通過 miR-133/PRDM16 調控軸線促進白色脂肪褐變，并在癌癥相關惡病質中起重要作用[55]。
然而，在胃癌細胞中還有一些 circRNA 分子并不是作為 miR 的分子海綿，而是通過與 RBPs 等蛋白質結合發揮關鍵調控功能。例如，circAGO2 分子在胃癌中表達上調，并能促進胃癌細胞的增殖、侵襲和轉移。機制上，circAGO2 能夠與 HuR 蛋白結合并激活 HuR，促進 HuR 在靶基因的 3′-UTR 富集，導致 AGO2 蛋白與靶基因的結合減少，抑制 AGO2/miR 沉默復合體介導的基因沉默效應[58]。而 circHuR 在胃癌中表達下調，是一個抑癌 circRNA 分子，其抑癌機制在于 circHuR 能夠與 CNBP 相互作用，下調 HuR 的表達[60]。與此類似，circMRPS35 在體內外均能夠抑制胃癌細胞的增殖和侵襲。機制上，circMRPS35 能夠招募組蛋白乙酰基轉移酶 KAT7 到叉頭蛋白 O1（FOXO1）和叉頭蛋白 O3a（FOXO3a）基因的啟動子上，從而誘導組蛋白的乙酰化修飾[34]。綜上可見，大量 circRNA 在調控胃癌惡性生物學行為進程中具有重要作用，而這些 circRNA 分子及相關調控通路或可為胃癌治療提供重要的靶點。
此外，由于 circRNA 分子具有穩定性、保守性、組織器官特異性等生物學特點，circRNA 作為胃癌早期診斷或預后評價的生物標志物具有巨大潛力。例如，Wei 等[72]測定了 30 對胃癌和癌旁組織中 hsa_circ_102958 的表達量，發現其在胃癌組織中表達上調，其作為胃癌診斷標志物的靈敏度為 61%，特異度為 86%，受試者工作特征曲線（ROC）下面積（AUC）為 0.74。在預后評價方面，circPVT1 是胃癌患者的獨立預后指標，依其在胃癌組織中的含量高低判斷患者的總體生存（OS）和無病生存（DFS）具有較高的預測效能，AUC為 0.605[41]。Zhang 等[69]報道，胃癌組織中 circLARP4 含量是胃癌患者的獨立預后因素，以其為預后指標預測患者 OS 的靈敏度和特異度分別為 67.4% 和 67.6%， AUC為 0.64。除組織細胞外，人體的血漿、唾液、細胞外囊泡和外泌體中均可檢測到 circRNA 的存在，這提示我們 circRNA 作為診斷或預后標志物可通過無創手段進行監測。circ-KIAA1244 是一個著名的血漿診斷標志物，Tang 等[73]報道以血漿 circ-KIAA1244 作為胃癌診斷標志物時，診斷實驗的靈敏度和特異度分別為 77.42% 和 68%，AUC為 0.748，顯示了其作為胃癌診斷標志物的巨大潛力。目前已報道的 circRNA 分子中，血漿 circPSMC3 作為胃癌診斷標志物具有最高的診斷效能，其靈敏度和特異度分別為 85.85% 和 95.24%，AUC為 0.933[65]。值得注意的是，circRNA 的聯合檢測可顯著提高胃癌診斷的準確率。Li 等[74]報道，血漿 hsa_circ_0001017 與 hsa_circ_0061276 的聯合檢測用于胃癌診斷具有較高的診斷效能，其靈敏度和特異度分別為 95.5% 和 95.7%，AUC高達 0.966。而 circRNA 的聯合檢測在胃癌患者預后評價方面也表現不俗。Wang 等[75]基于數據分析鑒定了 5 個與胃癌患者 OS 和 DFS 顯著相關的 circRNA 分子（hsa_circ_0103398、hsa_circ_0119099、hsa_circ_0121124、hsa_circ_0127859、hsa_circ_0139915），進而通過 54 例胃癌患者癌組織和癌旁組織樣本的驗證，發現 hsa_circ_0103398 和 hsa_circ_0127859 的高表達與患者不良預后顯著相關，提示 circRNA 的聯合檢測對于胃癌患者的預后評價具有重要的價值和意義。circRNA 分子作為胃癌診斷或預后標志物的相關研究見表 2。
3 前景與挑戰
作為非編碼 RNA 家族中的新秀，近年來 circRNA 相關研究正如火如荼地開展，一大批胃癌相關 circRNA 分子的細胞定位、表達模式、功能特性及調控機制正逐步被闡明。circRNA 分子作為新的胃癌治療靶點及診斷和預后標志物，前景光明。然而，circRNA 由基礎研究向臨床應用轉化的過程還存在諸多困難和挑戰。
首先，circRNA 調控胃癌發生發展的機制仍不明確。例如，circRNA 作為 ceRNA 或 miR 的分子海綿功能并不能代表 circRNA 家族的主要功能，因為大多數的 circRNA 表達豐度很低，分子長度很短[81]。Dodbele 等[82]指出，表達顯著上調的 circRNA 分子更有可能作為 miR 的分子海綿發揮功能，而顯著低表達或者僅含有個別 MREs 的 circRNA 分子，很難發揮 ceRNA 功能。其次，以 circRNA 作為腫瘤治療靶點，尚存在諸多障礙亟待攻克。Liu 等[83]報道將含有 miR-21 結合位點的線性 RNA 進行改造，通過 T4 RNA 連接酶進行環化，實現體外合成 circRNA 分子，且這種人工合成的 circRNA 能夠在多種胃癌細胞系中抑制腫瘤細胞增殖，該研究展示出 circRNA 誘人的臨床應用前景。但后續如何對 circRNA 進行適當的改造，使其具備更多的結合位點進而強有力地改變下游靶基因的表達，如何選擇合適的 circRNA 載體將其高效而精確地遞送到腫瘤細胞中發揮功能，如何避免機體的免疫排斥、過度反應、腫瘤耐藥等系列問題，需要臨床、基礎、材料、制藥等學科的交叉融合，探索最優化的解決方案。第三，基于組織或細胞檢測的 circRNA 作為診斷和預后標志物需向無創或非侵入性檢查方向過渡，大力推進以血漿、唾液、尿液、外泌體等樣本中的 circRNA 作為診斷、預后或復發監測的標志物，需解決如何高效探測并精確定量非侵入樣本中的 circRNA 分子，以提高診斷靈敏度和特異度。最后，未來能否將 circRNA 應用于胃癌的臨床治療，還需大量的臨床試驗和臨床研究予以評價。
4 小結
隨著 circRNA 研究的不斷深入，越來越多的胃癌相關 circRNA 的功能和機制被闡明。circRNA 作為胃癌診斷和預后標志物及新的治療靶點，擁有極大的臨床轉化潛力。當前，盡管我們對于 circRNA 的認識還比較局限，但 circRNA 的奧秘終將被揭開。未來，基于 circRNA 的診斷和治療策略，必將為胃癌的臨床實踐提供有力幫助。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：魯意迅檢索文獻并撰寫本綜述，陳凜審閱并校對。
20 世紀 70 年代，環狀 RNA（circRNA）在植物病毒中首次被發現，它被描述為一類首尾相接、單鏈閉合的環狀 RNA 分子，簡稱 circRNA[1]。隨后，circRNA 一直被認為是 RNA 錯誤剪接的產物和轉錄“噪音”而未受到重視[2]。近年來，隨著生物信息學和高通量測序技術的快速發展，組織細胞及體液中大量的 circRNA 分子被富集和鑒定，circRNA 分子的諸多功能特征也逐漸被揭示。研究顯示，circRNA 在人類多種疾病尤其是惡性腫瘤的發生發展中扮演重要角色[3]。胃癌是全球范圍內最常見的惡性腫瘤之一，其發病率居所有惡性腫瘤的第5 位，死亡率居第 4 位[4]。我國每年有胃癌新發病例超 67 萬，胃癌死亡病例超 49 萬[5]。深入研究總結胃癌發生發展的分子機制，探索特異高效的診斷標志物和治療靶點，具有重要的意義。近年來胃癌相關 circRNA 研究數量呈指數式增長，作為非編碼 RNA 家族中冉冉升起的“新星”，circRNA 在胃癌中的研究極具臨床轉化潛力。筆者就 circRNA 在胃癌研究中的最新進展作一簡要綜述。
1 circRNA 概述
1.1 circRNA 的生成
circRNA 通常由前體信使 RNA 的外顯子或內含子反向剪接形成[6]，由此生成 3 種不同類型的 circRNA：外顯子 circRNA（exonic circRNA，ecircRNA）、內含子 circRNA（circular intronic RNA，ciRNA）和外顯子-內含子 circRNA（exon-intron circRNA，EIciRNA）。另外，小部分 circRNA 可由轉運 RNA（tRNA）前體生成，此種類型的 circRNA 稱作 tRNA 內含子環（tricRNA）[7]。既往研究報道了 circRNA 的 4 種可能的生成方式[8-11]：剪接體依賴的套索驅動的環化、內含子互補配對驅動的環化、RNA 結合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）驅動的環化和 tRNA 前體剪接途徑，但 circRNA 生成的具體機制尚不完全清楚。
1.2 circRNA 的生物學特性
① 穩定性。由于其特殊的環狀結構，circRNA 能夠抵抗核酸外切酶的消化，相對于線性 RNA 分子，circRNA 具有更高的穩定性[12]。② 組織器官特異性。研究表明，circRNA 在不同的組織器官中呈現不同的富集豐度，提示其具有較強的組織特異性[13]。③ 高度保守性。Jeck 等[9]的研究發現 circRNA 在不同物種間存在高度的序列保守性。④ 多樣性。同一親本基因轉錄產生的 circRNA 種類明顯多于線性 RNA，目前 circBase 數據庫收錄的人類 circRNA 已超 14 萬條之多[14]。⑤ 表達豐度高度差異性。大多數 circRNA 的表達豐度低于線性轉錄本，但也有部分 circRNA 表達量高于線性轉錄本，甚至超出線性 RNA 數 10 倍[9]。
1.3 circRNA 的生物學功能
1.3.1 充當微小 RNA（miRNA，miR）的“分子海綿”
“分子海綿”功能是迄今為止 circRNA 被研究得最多的功能[15]。miR 是一類具有重要調控功能的非編碼 RNA，其在基因組中通常發揮負性調控作用[16]。而大多數 circRNA 分子分布于細胞質，并含有 miRNA 應答原件（miRNA response elements，MREs）[17]，可以競爭性結合 miR 進而調控下游靶基因的表達。如 circRNA hsa_circ_0001946，即 ciRS-7 或 CDR1as，包含 63 個 miR-7 的結合位點，是最典型最廣為人知的 circRNA 作為分子海綿的例子[18-19]。而 circHIPK3 則可以通過吸附 miR-7、miR-379、miR-558、miR-673、miR-4288 等多種 miR 發揮調控功能[20]。
1.3.2 與蛋白質相互作用
circRNA 可與 RBPs 如 Argonaute2 蛋白（AGO2）、盲肌蛋白 MBL、HuR（human antigen R）等結合，進而介導 miR 的吸附[18]、調控 circRNA 的生成[21]和靶基因的翻譯[22]。另外，circRNA 還可與細胞周期相關蛋白相互作用，調控細胞周期，影響細胞增殖[23]。
1.3.3 翻譯產生蛋白或多肽
circRNA 起初被認為是一類不具備翻譯功能的非編碼 RNA[24]。隨后，科學家們發現某些 circRNA 具有翻譯產生蛋白質或多肽的能力[25-26]。目前，越來越多的研究提示 circRNA 翻譯的普遍性。含有起始密碼子（AUG）、開放閱讀框（ORF）和內部核糖體進入位點（IRES）的 circRNA 在某些情況下即可啟動翻譯，產生具有特殊功能的蛋白或多肽[27-28]。目前已知的能夠翻譯產生蛋白質的 circRNA 包括 circSHPRH、circFBXW7、circZNF609、circMBL3、circAKT3、circFNDC3B、circβ-catenin 等[28]。
1.3.4 調控親本基因轉錄和可變剪接
Li 等[29]報道，EIciRNA 可與核微小核糖核蛋白顆粒 U1 snRNPs 結合形成 EIciRNA-U1 snRNPs 復合體，該復合體可調節 RNA 聚合酶Ⅱ的活性從而促進親本基因的轉錄。Conn 等[30]報道 circSEP3 能與其親本基因同源 DNA 位點緊密結合，進而調控可變剪接過程。
1.3.5 其他功能
有研究[31]報道某些 circRNA 可反轉錄形成假基因，如人類 circPRKDC 和 circ- CAMSAP1。盡管目前還無法評估 circRNA 來源的假基因對宿主基因組的影響，但有研究[32]提示假基因的表達在細胞分化和癌癥進展中發揮重要作用。另有研究者[33]認為，circRNA 除了能夠結合蛋白質外，還能儲存、分揀、運送和釋放蛋白到特定的亞細胞定位，抑或充當蛋白支架而發揮多種生物學功能[34]。此外，研究[35]發現 circRNA 分子在外泌體或細胞外囊泡中廣泛存在，提示 circRNA 可能參與細胞間信號傳遞。
1.4 circRNA 的降解
circRNA 分子相對穩定，半衰期長（18～24 h）[36]，能夠耐受核酸外切酶消化，其具體降解機制仍不清楚。當前存在兩種降解假說較為公認，其一是 miR 介導的 circRNA 降解，如 miR-671 通過 AGO2 蛋白介導 circRNA CDR1as 的降解[37]。其二是 circRNA 的甲基化修飾（m6A），促進其對核酸內切酶的招募，進而誘導 circRNA 的降解[38]。其他可能的降解方式包括胞吐、細胞外分泌等[39]。circRNA 的生成、功能及降解示意圖見圖 1。
圖1
circRNA 生成、功能及降解示意圖，細胞質中紫色圓圈均代表 circRNA，降解之前，miR 和核酸內切酶分別代表 miR 和核酸內切酶介導的 circRNA 降解途徑
2 circRNA 與胃癌
我國是世界上的胃癌高發國家，且呈現病死率高、預后差等特點，進展期胃癌患者的 5 年生存率不足 30%[40]。缺乏特異高效診斷標志物和行之有效的治療靶點是制約胃癌預后的重要因素。circRNA 是非編碼 RNA 家族中的一顆“新星”，越來越多證據顯示 circRNA 在胃癌等的發生發展中扮演舉足輕重的角色[3]。基于其特殊結構和功能特點，circRNA 可以通過多種方式調控胃癌細胞增殖、侵襲、遷移、化學治療（簡稱化療）耐藥等惡性生物學行為；此外，circRNA 在胃癌組織中的異常表達與患者的臨床病理特征密切相關，circRNA 具備成為早期診斷和預后判斷標志物的巨大潛力。筆者簡要總結了截至 2021 年 3 月胃癌中已報道的具有代表性的 circRNA 分子，總結 circRNA 影響胃癌惡性生物學行為的機制，旨在更好地理解 circRNA 在胃癌發生發展中的作用，探討 circRNA 作為診斷標志物或預后指標的價值，助力胃癌 circRNA 研究由基礎研究向臨床應用的轉化。
依據 circRNA 在胃癌組織中的表達情況，可將其區分為表達上調型（促癌）或下調型（抑癌）circRNA 分子。截至目前，一大批異常表達的 circRNA 分子在調控胃癌細胞增殖、侵襲、遷移、凋亡、上皮細胞間質轉化（EMT）、化療耐藥等過程中的作用機制已被逐步闡明。circRNA 在胃癌中的調控作用及調控機制見圖 2 和表 1。
圖2
示 circRNA 在胃癌中的調控作用
事實上，大多數已報道的 circRNA 通過作為 miR 的分子海綿機制調控下游靶基因的表達，發揮其生物學功能。在胃癌中，circPVT1 是報道較早的具有促癌作用的 circRNA 分子[41]。circPVT1 主要分布于細胞質中，并通過充當 miR-125 家族（miR-125a/miR-125b）的分子海綿促進胃癌細胞增殖。circHIPK3 是一個鼎鼎有名的癌癥相關 circRNA 分子，其在肺癌、肝癌、膽囊癌、結直腸癌、前列腺腺癌、膠質瘤等多種惡性腫瘤中異常表達，并發揮重要調控作用[20]。在胃癌組織中，circHIPK3 表達顯著上調，通過分子海綿作用調控 miR-637 和下游靶基因 AKT1 的功能，促進胃癌細胞增殖和代謝[48]。circCACTIN 通過競爭性內源 RNA（ceRNA）機制解除 miR-331-3p 對下游靶基因 TGFBR1 的抑制作用，進而促進胃癌細胞的增殖、遷移、侵襲和 EMT[57]。circSHKBP1 在胃癌組織及外泌體中表達上調，過表達的 circSHKBP1 通過 miR-582-3p/HuR/VEGF 調控軸線促進胃癌細胞增殖、侵襲、遷移和血管生成[51]。circYAP1 在胃癌組織中表達下調，circYAP1 的下調通過 miR-367-5p/p27 調控軸線抑制胃癌細胞的增殖和侵襲[68]。同樣，circFAT1（e2）的下調通過 miR-548g/RUNX1 調控軸線抑制胃癌細胞的增殖、侵襲和遷移[67]。此外，circHECTD1[54]和 circLMO7[50]不僅能夠促進胃癌細胞的增殖、侵襲和遷移，還影響胃癌細胞的谷氨酰胺代謝，促進胃癌的惡性生物學行為。另有研究[42]表明，一些 circRNA 在調節胃癌細胞的化療耐藥中具有重要作用。circAKT3 在胃癌組織中呈顯著高表達，異常表達的 circAKT3 通過分子海綿功能結合 miR-198 進而上調靶基因 PIK3R1 的表達，促進 DNA 損傷修復、抑制細胞凋亡，最終促進胃癌細胞的順鉑耐藥[42]。類似的，hsa_circ_0081143 在胃癌組織中表達上調，并通過 miR-646/CDK6 調控軸線介導胃癌的順鉑耐藥[59]。而 circMCTP2 在胃癌組織中表達下調，circMCTP2 通過 miR-99a-5p/MTMR3 調控軸線抑制胃癌細胞的順鉑耐藥[61]。有意思的是，胃癌來源的外泌體 circRNA ciRS-133 則能夠通過 miR-133/PRDM16 調控軸線促進白色脂肪褐變，并在癌癥相關惡病質中起重要作用[55]。
然而，在胃癌細胞中還有一些 circRNA 分子并不是作為 miR 的分子海綿，而是通過與 RBPs 等蛋白質結合發揮關鍵調控功能。例如，circAGO2 分子在胃癌中表達上調，并能促進胃癌細胞的增殖、侵襲和轉移。機制上，circAGO2 能夠與 HuR 蛋白結合并激活 HuR，促進 HuR 在靶基因的 3′-UTR 富集，導致 AGO2 蛋白與靶基因的結合減少，抑制 AGO2/miR 沉默復合體介導的基因沉默效應[58]。而 circHuR 在胃癌中表達下調，是一個抑癌 circRNA 分子，其抑癌機制在于 circHuR 能夠與 CNBP 相互作用，下調 HuR 的表達[60]。與此類似，circMRPS35 在體內外均能夠抑制胃癌細胞的增殖和侵襲。機制上，circMRPS35 能夠招募組蛋白乙酰基轉移酶 KAT7 到叉頭蛋白 O1（FOXO1）和叉頭蛋白 O3a（FOXO3a）基因的啟動子上，從而誘導組蛋白的乙酰化修飾[34]。綜上可見，大量 circRNA 在調控胃癌惡性生物學行為進程中具有重要作用，而這些 circRNA 分子及相關調控通路或可為胃癌治療提供重要的靶點。
此外，由于 circRNA 分子具有穩定性、保守性、組織器官特異性等生物學特點，circRNA 作為胃癌早期診斷或預后評價的生物標志物具有巨大潛力。例如，Wei 等[72]測定了 30 對胃癌和癌旁組織中 hsa_circ_102958 的表達量，發現其在胃癌組織中表達上調，其作為胃癌診斷標志物的靈敏度為 61%，特異度為 86%，受試者工作特征曲線（ROC）下面積（AUC）為 0.74。在預后評價方面，circPVT1 是胃癌患者的獨立預后指標，依其在胃癌組織中的含量高低判斷患者的總體生存（OS）和無病生存（DFS）具有較高的預測效能，AUC為 0.605[41]。Zhang 等[69]報道，胃癌組織中 circLARP4 含量是胃癌患者的獨立預后因素，以其為預后指標預測患者 OS 的靈敏度和特異度分別為 67.4% 和 67.6%， AUC為 0.64。除組織細胞外，人體的血漿、唾液、細胞外囊泡和外泌體中均可檢測到 circRNA 的存在，這提示我們 circRNA 作為診斷或預后標志物可通過無創手段進行監測。circ-KIAA1244 是一個著名的血漿診斷標志物，Tang 等[73]報道以血漿 circ-KIAA1244 作為胃癌診斷標志物時，診斷實驗的靈敏度和特異度分別為 77.42% 和 68%，AUC為 0.748，顯示了其作為胃癌診斷標志物的巨大潛力。目前已報道的 circRNA 分子中，血漿 circPSMC3 作為胃癌診斷標志物具有最高的診斷效能，其靈敏度和特異度分別為 85.85% 和 95.24%，AUC為 0.933[65]。值得注意的是，circRNA 的聯合檢測可顯著提高胃癌診斷的準確率。Li 等[74]報道，血漿 hsa_circ_0001017 與 hsa_circ_0061276 的聯合檢測用于胃癌診斷具有較高的診斷效能，其靈敏度和特異度分別為 95.5% 和 95.7%，AUC高達 0.966。而 circRNA 的聯合檢測在胃癌患者預后評價方面也表現不俗。Wang 等[75]基于數據分析鑒定了 5 個與胃癌患者 OS 和 DFS 顯著相關的 circRNA 分子（hsa_circ_0103398、hsa_circ_0119099、hsa_circ_0121124、hsa_circ_0127859、hsa_circ_0139915），進而通過 54 例胃癌患者癌組織和癌旁組織樣本的驗證，發現 hsa_circ_0103398 和 hsa_circ_0127859 的高表達與患者不良預后顯著相關，提示 circRNA 的聯合檢測對于胃癌患者的預后評價具有重要的價值和意義。circRNA 分子作為胃癌診斷或預后標志物的相關研究見表 2。
3 前景與挑戰
作為非編碼 RNA 家族中的新秀，近年來 circRNA 相關研究正如火如荼地開展，一大批胃癌相關 circRNA 分子的細胞定位、表達模式、功能特性及調控機制正逐步被闡明。circRNA 分子作為新的胃癌治療靶點及診斷和預后標志物，前景光明。然而，circRNA 由基礎研究向臨床應用轉化的過程還存在諸多困難和挑戰。
首先，circRNA 調控胃癌發生發展的機制仍不明確。例如，circRNA 作為 ceRNA 或 miR 的分子海綿功能并不能代表 circRNA 家族的主要功能，因為大多數的 circRNA 表達豐度很低，分子長度很短[81]。Dodbele 等[82]指出，表達顯著上調的 circRNA 分子更有可能作為 miR 的分子海綿發揮功能，而顯著低表達或者僅含有個別 MREs 的 circRNA 分子，很難發揮 ceRNA 功能。其次，以 circRNA 作為腫瘤治療靶點，尚存在諸多障礙亟待攻克。Liu 等[83]報道將含有 miR-21 結合位點的線性 RNA 進行改造，通過 T4 RNA 連接酶進行環化，實現體外合成 circRNA 分子，且這種人工合成的 circRNA 能夠在多種胃癌細胞系中抑制腫瘤細胞增殖，該研究展示出 circRNA 誘人的臨床應用前景。但后續如何對 circRNA 進行適當的改造，使其具備更多的結合位點進而強有力地改變下游靶基因的表達，如何選擇合適的 circRNA 載體將其高效而精確地遞送到腫瘤細胞中發揮功能，如何避免機體的免疫排斥、過度反應、腫瘤耐藥等系列問題，需要臨床、基礎、材料、制藥等學科的交叉融合，探索最優化的解決方案。第三，基于組織或細胞檢測的 circRNA 作為診斷和預后標志物需向無創或非侵入性檢查方向過渡，大力推進以血漿、唾液、尿液、外泌體等樣本中的 circRNA 作為診斷、預后或復發監測的標志物，需解決如何高效探測并精確定量非侵入樣本中的 circRNA 分子，以提高診斷靈敏度和特異度。最后，未來能否將 circRNA 應用于胃癌的臨床治療，還需大量的臨床試驗和臨床研究予以評價。
4 小結
隨著 circRNA 研究的不斷深入，越來越多的胃癌相關 circRNA 的功能和機制被闡明。circRNA 作為胃癌診斷和預后標志物及新的治療靶點，擁有極大的臨床轉化潛力。當前，盡管我們對于 circRNA 的認識還比較局限，但 circRNA 的奧秘終將被揭開。未來，基于 circRNA 的診斷和治療策略，必將為胃癌的臨床實踐提供有力幫助。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：魯意迅檢索文獻并撰寫本綜述，陳凜審閱并校對。
