梁貝貝 何桂媛 胡志剛 曾凡軍

(三峽大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院[宜昌市中心人民醫(yī)院] 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科 &三峽大學(xué) 呼吸系統(tǒng)疾病研究所，湖北 宜昌 443003)

肺癌是臨床上最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率不斷增加。最新數(shù)據(jù)顯示，肺癌是男性腫瘤死亡的主要原因，女性肺癌死亡率也已超過乳腺癌[1]。多數(shù)肺癌患者在確診時(shí)分期已較晚，是引起肺癌高死亡率的重要原因。因此，尋找肺癌早期的生物標(biāo)志物，實(shí)施早期臨床干預(yù)，將更有效地改善肺癌的預(yù)后。circRNA是新發(fā)現(xiàn)的一類特殊非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)，具有高度特異性，在人體多個(gè)組織中均有表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，circRNA具有重要的生物學(xué)功能，與肺癌的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系[2]。本文結(jié)合最新研究，闡述circRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生物學(xué)功能以及在肺癌中的作用，為肺癌的診斷和治療提供新方向。

1 circRNA的概述

circRNA是一類不含5’端帽子與3’端多聚A尾結(jié)構(gòu)的ncRNA，主要通過蛋白質(zhì)編碼基因與RNA聚合酶II(RNA polymerase II，Pol II)轉(zhuǎn)錄合成，與典型線性RNA不同，circRNA呈閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是由共價(jià)鍵首尾相連形成的，因而不易被核糖核酸酶降解，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，且血漿中circRNA的平均半衰期超過48小時(shí)，比mRNA的更長(zhǎng)[3]。許多研究表明，circRNA的表達(dá)具有組織和發(fā)育階段特異性，并在癌性組織和非癌性組織中的表達(dá)不同，這使circRNA成為特定疾病的潛在生物標(biāo)志物[4]。根據(jù)circRNA親本基因的外顯子和內(nèi)含子的組成成分可分為三類[5]：外顯子circRNA(exonic circRNA，ecircRNA)、內(nèi)含子circRNA(circular intronic RNA，ciRNA)、外顯子-內(nèi)含子circRNA(exon-intron circRNA，eiciRNA)，其特點(diǎn)見表1。

表1 三種類型circRNA調(diào)控基因表達(dá)

circRNA有四種生物學(xué)功能，見圖1[6]。①miRNA海綿作用：circRNA可同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)性地與多個(gè)miRNA結(jié)合，從而間接調(diào)控多個(gè)miRNA靶基因的表達(dá)[7]。因circRNA可以像海綿一樣吸收miRNA，降低其活性，故稱為海綿作用。②調(diào)控蛋白結(jié)合：circRNA通過與RNA結(jié)合蛋白(RNA binding protein,RBP)結(jié)合，并通過改變剪接模式或mRNA穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)mRNA的加工[8]。③調(diào)節(jié)親本基因的轉(zhuǎn)錄：ciRNA可以與Pol Ⅱ相互作用，并以順式作用方式調(diào)節(jié)宿主基因轉(zhuǎn)錄活性；eiciRNA可先與U1小核核糖核蛋白相互作用，再與其親本基因啟動(dòng)子上的Pol Ⅱ結(jié)合，從而增強(qiáng)基因的表達(dá)[9]。④編碼作用：circRNA雖然屬于非編碼RNA，但也有部分circRNA可被核糖體翻譯并編碼蛋白質(zhì)，進(jìn)而發(fā)揮調(diào)控作用[10]。其中circRNA充當(dāng)miRNA海綿作用在肺癌中是尤為重要的。

2 circRNA在肺癌中的作用

Jin等[11]發(fā)現(xiàn)，在肺癌患者中存在292個(gè)顯著差異表達(dá)的circRNA。Chen等[12]發(fā)現(xiàn)敲除部分circRNA，可降低肺癌細(xì)胞的遷移和侵襲活性?？梢奵ircRNA與肺癌的增殖、遷移、侵襲和預(yù)后有著密不可分的關(guān)聯(lián)，有望成為新的肺癌標(biāo)記物及治療靶點(diǎn)。

2.1 抑制肺癌的發(fā)生發(fā)展

2.1.1 cir-ITCH

既往研究發(fā)現(xiàn)，miR-214具有致癌作用，在肺癌細(xì)胞中過表達(dá)時(shí)，可直接使腫瘤組織中生長(zhǎng)抑制因子4(inhibitor of growth 4，ING4)的表達(dá)下降，并上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor,HIF)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、腺苷酸激酶3 (recombinant adenylate kinase 3，AK3)和基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2，MMP2)的表達(dá)，從而促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖[13，14]。cir-ITCH作為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可以抑制肺癌生長(zhǎng)的circRNA[15]，通過充當(dāng)miR-214海綿，競(jìng)爭(zhēng)性阻斷其與泛素蛋白連接酶(ITCH)的結(jié)合，促進(jìn)ITCH表達(dá)，從而抑制Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路的激活，拮抗肺癌的發(fā)生發(fā)展。

2.1.2 circ100395

Wu等[16]通過小鼠腫瘤模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子21(transcription factor 21，Tcf21)可抑制肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)，同時(shí)Tcf21的下調(diào)與肺癌患者的低生存率有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，circ100395在肺癌組織中低表達(dá)，中晚期的表達(dá)明顯低于早期，且表達(dá)水平與肺癌分期和轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，過表達(dá)circ100395可抑制腫瘤的生長(zhǎng)，其機(jī)制可能與circ100395充當(dāng)“海綿”吸附miR-1228，并通過miR-1228/Tcf21途徑抑制肺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲有關(guān)[17]。該研究提示，circ100395可能是肺癌的潛在生物標(biāo)志物。

2.2 促進(jìn)肺癌的發(fā)生發(fā)展

2.2.1 circ0012673

miR-22可通過靶向抑制WRNIP1，拮抗肺癌細(xì)胞的遷移，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的凋亡[18]。此外，miR-22可提高肺癌細(xì)胞對(duì)γ射線的敏感性，誘導(dǎo)腫瘤增殖指標(biāo)核心蛋白67(Ki-67)表達(dá)下調(diào)[19]。circ0012673在肺腺癌組織中表達(dá)上調(diào)，可通過吸附miR-22，上調(diào)其靶基因WRNIP1和ErbB3表達(dá)，從而促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞的增殖；circ0012673敲減后，肺癌細(xì)胞的增殖能力可明顯被抑制[20，21]。

2.2.2 circ0043278

Zhou等[22]證實(shí)，在肺癌患者中血清miR-520f顯著降低。研究發(fā)現(xiàn)，circ0043278在非小細(xì)胞型肺癌(non-small-cell lung carcinoma,NSCLC)中的表達(dá)明顯高于正常肺組織，其在肺癌轉(zhuǎn)移組織中的表達(dá)也明顯高于非轉(zhuǎn)移組織，與組織分化程度密切相關(guān)[23]。circ0043278有包括miR-520f在內(nèi)的7個(gè)miRNA結(jié)合位點(diǎn)，其充當(dāng)“海綿”吸附miR-520f，可上調(diào)肺癌中Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶1(Rho associated coiled coil forming protein kinase 1，ROCK1)、細(xì)胞周期依賴性激酶阻滯基因1B(cyclin-dependent kinase inhibitor 1B，CDKN1B)及蛋白激酶Bγ(Akt3)的表達(dá)，從而促進(jìn)NSCLC的增殖[23]。

2.2.3 circFARSA

miR-330-5p和miR-326是circFARSA的主要靶miRNA，它們可以直接與脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase，F(xiàn)ASN)相互作用，并抑制脂肪酸生物合成及細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移，F(xiàn)ASN是一種致癌基因，在肺腺癌和鱗癌中均有表達(dá)[24]。Hang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，circFARSA過表達(dá)對(duì)肺癌A549細(xì)胞的增殖能力無明顯變化，但可明顯增強(qiáng)其侵襲和遷移能力。circFARSA可吸附miR-330-5p和miR-326并減輕其對(duì)癌基因FASN的抑制作用，使FASN表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)肺癌發(fā)展。此外，NSCLC患者血漿測(cè)定發(fā)現(xiàn)circFARSA的含量高于健康對(duì)照組[25]，表明circFARSA可能成為NSCLC的潛在生物標(biāo)志物。

2.2.4 circ0000064

Luo等[26]發(fā)現(xiàn)，肺癌細(xì)胞A549和H1299中circ0000064的表達(dá)水平高于BEAS-2B，circ0000064敲減后，促凋亡蛋白Caspase-3、Caspase-9及Bax明顯增加，抗凋亡蛋白Bcl-2明顯降低，肺癌細(xì)胞的增殖明顯受抑。

2.3 影響肺癌預(yù)后

CDR1as是與肺癌預(yù)后不良有關(guān)的circRNA，它有70個(gè)miR-7結(jié)合點(diǎn)。Hansen等[27]研究顯示，CDR1as過表達(dá)能有效阻斷miR-7，進(jìn)而抑制肺癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。目前，生物標(biāo)志物的使用已成為判斷疾病預(yù)后的主要方法之一，circRNA是肺癌預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。

2.3.1 circPTK2

腫瘤轉(zhuǎn)移是肺癌患者預(yù)后不良的主要因素。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，后者與肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲密切相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β在NSCLC中高表達(dá)[28]。miR-429/miR-200b-3p可通過靶向抑制轉(zhuǎn)錄中間因子1γ(transcriptional intermediate factor 1γ，TIF1γ)的表達(dá)，增強(qiáng)TGF-β誘導(dǎo)的EMT，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲[29]。Wang等[29]研究表明，circPTK2在肺癌組織中高表達(dá)，且與TIF1γ的表達(dá)呈正相關(guān)；肺癌組織中高表達(dá)的circPTK2通過吸附miR-49/miR-200b-3p以加強(qiáng)TIF1γ對(duì)TGF-β的抑制，最終抑制肺癌轉(zhuǎn)移，并提高肺癌患者的預(yù)后。

2.3.2 circ0003645

Zhang等[30]研究證實(shí)，跨膜蛋白14A(transmembrane protein 14A,TMEM14A)可以促進(jìn)卵巢癌的發(fā)生與轉(zhuǎn)移。circ0003645在NSCLC組織中表達(dá)增高，而miR1179的表達(dá)與circ0003645呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)miR1179過表達(dá)時(shí)可下調(diào)TMEM14A，從而降低增殖相關(guān)蛋白和侵襲相關(guān)蛋白的表達(dá)，circ0003645則通過海綿吸附miR1179，增加TMEM14A表達(dá)，促進(jìn)肺癌的增殖和侵襲，且circ0003645的表達(dá)與肺癌預(yù)后不良呈正相關(guān)[31]。

2.3.3 circ001569

Ding等[32]研究發(fā)現(xiàn)，circ001569在NSCLC中表達(dá)升高，并與NSCLC的分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和臨床分期密切相關(guān)，其過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲，而circ001569敲減可通過抑制Wnt-1/β-catenin信號(hào)通路活化，從而拮抗肺癌細(xì)胞的侵襲，改善肺癌患者的預(yù)后。

3 總結(jié)與展望

早期診斷是提高肺癌患者生存率的重要因素。circRNA的表達(dá)與肺癌的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后有著密切聯(lián)系。circRNA廣泛存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，且表達(dá)具有組織特異性，加上其閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)不受酶的影響，不易被降解，因此還具有高度的穩(wěn)定性。肺癌相關(guān)性circRNA可充當(dāng)miRNA海綿，影響肺癌細(xì)胞的增殖和侵襲，它可能是肺癌診斷和預(yù)后的理想生物標(biāo)志物。盡管circRNA作為生物標(biāo)志物具有較多優(yōu)點(diǎn)，但仍需要驗(yàn)證circRNA診斷的可靠性。且目前對(duì)circRNA生物學(xué)功能的研究主要局限于miRNA海綿作用，而其他功能機(jī)制也具有較高的研究潛能。與其他腫瘤相比，關(guān)于circRNA在肺癌中的研究較少，同時(shí)其作用機(jī)制尚未完全闡明。因此，如何運(yùn)用circRNA的生物學(xué)功能來診斷及治療肺癌仍需進(jìn)一步深入研究。