張慧杰，劉利婷，崔宏偉，于蕾，岳根全

0 引言

腎細胞癌（renal cell carcinoma,RCC）是最常見的腎臟腫瘤，起源于腎小管上皮細胞，占成人腎臟惡性腫瘤的85%～90%。據(jù)估計，2020年美國將有73 750例新發(fā)腎細胞癌病例[1]。腎透明細胞癌（clear cell renal cell carcinoma,ccRCC）占RCC的70%～75%。非編碼核糖核酸（non coding RNA,ncRNAs）是一種調節(jié)性核糖核酸。環(huán)狀核糖核酸（cyclic ribonucleic acid,circRNAs）是ncRNAs的亞型，含共價單鏈閉環(huán)結構，缺乏5’端和3’端，進而可抵抗核酸外切酶的降解[2]。越來越多的證據(jù)表明，circRNAs在人類疾病發(fā)病機制中起著至關重要的作用，特別是在惡性腫瘤中，如三陰性乳腺癌、肺腺癌、結腸癌、肝細胞癌、膀胱癌及ccRCC[3-4]。近期研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs在調節(jié)ccRCC細胞增殖、凋亡、遷移和侵襲中起關鍵作用[5]。因此，闡明circRNAs調節(jié)ccRCC生物學行為的有關機制及臨床相關性，為ccRCC的診斷、預后和選擇性治療提供線索或信息。

1 CircRNAs與腎透明細胞癌

RCC又稱腎腺癌，是起源于腎實質泌尿小管系統(tǒng)的惡性腫瘤。據(jù)調查，RCC在我國泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤中占第二位，僅次于膀胱癌，約占成人惡性腫瘤的2%～3%，并占成人腎臟惡性腫瘤的80%～90%[6]。Wei等[4]研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs不僅調節(jié)基本的生物過程，并在多種疾病中發(fā)揮重要作用，如ccRCC。Ma等[7]通過微陣列研究，發(fā)現(xiàn)542個circRNAs在ccRCC中異常表達，其中324個circRNAs下調，而218個circRNAs顯著上調。因此認為，circRNAs是ccRCC中關鍵的分子調節(jié)劑，參與ccRCC發(fā)病的多種過程，包括增殖、凋亡、遷移、侵襲和上皮間質轉化。circRNAs通過CircRNA-miRNA-mRNA網(wǎng)絡相互作用促進ccRCC的發(fā)展。

2 CircRNAs

2.1 CircRNAs合成

CircRNAs是一種轉錄產物，由外顯子反向剪接及選擇性剪接形成，見圖1A。CircRNAs由基因的內含子、外顯子、非翻譯區(qū)或基因間區(qū)編碼產生，包括外顯子環(huán)狀核糖核酸、外顯子-內含子環(huán)狀核糖核酸（exon intron cyclic ribonucleic acid,EIciRNAs）和環(huán)狀內含子核糖核酸（cyclic intron RNA,ciRNAs）。與線性RNA相比，circRNAs可抵消核酸外切酶活性而維持穩(wěn)定，并通過與ceRNA的競爭來調節(jié)基因表達與轉錄[3]。

2.2 CircRNAs功能

CircRNAs結構與其特有的合成方式可調節(jié)各種重要的生物過程與功能，見圖1B～C。

圖1 CircRNAs生物合成與功能Figure 1 CircRNAs biosynthesis and function

2.2.1 CircRNAs調節(jié)細胞核內基因轉錄水平EIciRNAs可通過U1核小核糖核蛋白顆粒（small nuclear ribonucleoprotein particles,snRNP）相互作用構成EIciRNA-U1snRNP復合體，并與RNA聚合酶Ⅱ結合，來增強其基因轉錄與剪接[8]，如CircEIF3J或CircPAIP2。此外，ciRNA也可增強RNA聚合酶Ⅱ轉錄，如ci-ankrd52調節(jié)細胞核內基因轉錄[9]。

2.2.2 CircRNAs調節(jié)細胞質內基因轉錄水平miRNA結合位點被稱為miRNA應答元件。競爭性內源RNA（competitive endogenous RNA,ceRNA）機制即circRNAs充當miRNA分子海綿結構，抑制miRNA對其靶基因的沉默作用，間接上調靶基因及下游信號分子表達[3]。CircPVT1作為一種ceRNA，直接結合miR-145-5p，調節(jié)TBX15的表達，以評估ccRCC臨床病理關聯(lián)性及患者預后情況[10-11]；CircTLK1通過控制miR-136-5p表達，上調促進色原體4，增加血管內皮生長因子表達，促進ccRCC的增殖或發(fā)展[12]。RNA結合蛋白（RNA binding protein,RBP）通過調控RNA的可變剪接、轉運、翻譯等轉錄后過程，參與細胞增殖、遷移、凋亡及氧化應激等多種生物學行為。研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs可與RNA聚合酶Ⅱ及真核起始因子4A-Ⅲ等RBP穩(wěn)定結合，構成RNA-蛋白復合體并與線性RNA相互作用[13]。CircPABPN1可與PABPN1基因的mRNA競爭RBPHuR蛋白，致下游PABPN1翻譯受阻[14]。最新研究表明[15]，circRNAs可翻譯多肽或蛋白質，如N6-甲基腺嘌呤（N6-Methyladenosine,m6A）修飾，有效促進circRNAs的翻譯進程。此外，circRNAs充當?shù)鞍踪|誘餌結合多種RNA結合蛋白，或作為蛋白質支架，促進底物酶結合，調節(jié)反應動力學。

3 CircRNAs調節(jié)腎透明細胞癌生物學行為

CircRNAs充當腫瘤啟動子，通過miRNA調節(jié)下游信號分子，調節(jié)ccRCC細胞增殖、上皮間質轉化及凋亡等生物活性，見表1～2及圖2。

表1 CircRNAs調節(jié)腎透明細胞癌增殖、遷移及上皮間質轉化Table 1 CircRNAs regulate proliferation,migration and epithelial mesenchymal transition of ccRCC

表2 CircRNAs調節(jié)腎透明細胞癌凋亡Table 2 CircRNAs regulate apoptosis of clear cell renal cell carcinoma

圖2 ccRCC相關circRNAs的作用和調節(jié)途徑Figure 2 Role and regulatory pathway of ccRCC-related circRNAs

3.1 CircRNAs調節(jié)ccRCC增殖與遷移

叉頭框（forkhead box,FOX）蛋白在調節(jié)代謝及免疫系統(tǒng)發(fā)展及器官發(fā)育形成過程中發(fā)揮重要作用。FOX基因在不同的癌癥中均差異表達，依據(jù)基因家族類型及細胞類型不同，既為癌基因，也為抑癌基因。FOXP4編碼蛋白屬于FOX轉錄因子家族P亞家族，位于6號染色體上。最初研究證實[16-17]，F(xiàn)OXP4異常表達與肺癌、肝癌、食管鱗狀細胞癌、鼻咽癌等腫瘤密切相關。Xiong等[18]研究發(fā)現(xiàn)，Circ-ZNF609可提高FOXP4的水平，顯著促進RCC細胞的增殖與侵襲，并揭示Circ-ZNF609/miR-138-5p/FOXP4軸在腎細胞癌中的關鍵作用。同時，認為Circ-ZNF609受m6A修飾的調節(jié)在細胞質進行翻譯，進一步調控ccRCC細胞惡化。趨化因子配體13（C-X-C motif chemokine ligand 13,CXCL13）是一種穩(wěn)態(tài)趨化因子，與CXCR5協(xié)同促進ccRCC細胞增殖和遷移[19]。Circ HIPK3作為circRNAs的一員，源于HIPK3基因的外顯子2。Han等[20]發(fā)現(xiàn)，Circ HIPK3通過調控miR-508-3p/CXCL13信號軸變化，募集miR-508-3p，刺激CXCL13，進而誘導ccRCC細胞增殖和轉移。Liu等[21]通過對140例RCC標本的免疫組織化學表達，發(fā)現(xiàn)CircPTCH1在ccRCC細胞G3/G4期的表達高于G1/G2期。CircPTCH1主要定位于細胞質，其作為miR-485-5p分子海綿與競爭性結合，增強MMP14的表達，降解細胞外基質及幾種生物活性分子成分，異常激活Hh途徑，促進ccRCC侵襲與轉移。

3.2 CircRNAs調節(jié)ccRCC上皮間質轉化

組織金屬蛋白酶抑制因子3（tissue inhibitors of metalloproteinase 3,TIMP3）作為一種抗腫瘤基因，可被miR-181b抑制進而促進腫瘤細胞生長和轉移。CircCSNK1G3位于染色體5q23，屬于CK1家族的成員。Li等[22]表明，CSNK1G3通過上調miR-181b抑制TIMP3表達并介導ccRCC上皮-間質轉化，促進生長與轉移。N-鈣黏蛋白（cadherin 2,CDH2）是一種經典的鈣黏蛋白和黏附分子，主要參與組織穩(wěn)態(tài)、器官發(fā)生、腎上皮極性與完整性，作為ccRCC侵襲性的主要因素[23]。一項研究[24]顯示，Circ 000926可提高體外細胞增殖、遷移與侵襲能力，顯著促進體內ccRCC的生長及間質轉化，并揭示了與ccRCC轉移相關調控軸：Circ_000926/miR-411/CDH2。Circ PRRC2A位于6p21.33，其表達與晚期RCC臨床分期及較差的生存率呈正相關。轉化受體電位陽離子通道M3（transient receptor potential cation channel,subfamily M,member 3,TRPM3）是一種組織特異性癌基因。Li等[25]研究，Circ PRRC2A通過miR-514a-5p或miR-6776-5p的分子海綿作用上調TRPM3并防止其降解，促進RCC患者的上皮間質轉化及侵襲性。

3.3 CircRNAs調節(jié)ccRCC凋亡

3.3.1 CircRNAs作為miRNA的分子海綿 CircRNAs在ccRCC中具有腫瘤抑制作用。CircRNAs表達及其功能研究表明，cRAPGEF5是ccRCC中的一種新的腫瘤抑制因子，其表達與侵襲性臨床特征有關。經RNA免疫沉淀和體外生化分析表明[26]，cRAPGEF5作為miR-27a-3p分子海綿發(fā)揮作用，靶向抑制硫氧還蛋白互作蛋白（thioredoxin interacting protein,TXNIP）基因，介導氧化應激，誘導ccRCC細胞凋亡。FOXK2屬于叉頭盒轉錄因子家族，以抑制表皮生長因子受體及ccRCC的惡性表型作為腫瘤抑制因子。研究發(fā)現(xiàn)[27]，CircUBAP2在ccRCC中顯著下調，通過靶向miR-148a-3p/FOXK2途徑影響細胞周期從G1期向S期的進展，而抑制ccRCC的增殖及轉移，并與ccRCC患者的整體存活率差相關。

3.3.2 CircRNAs作為miRNA的“儲庫”CircRNAs也可作為miRNA的“儲庫”來調節(jié)ccRCC的進展。雄激素受體（androgen receptor,AR）在調節(jié)癌癥的進展和轉移中起關鍵作用，如ccRCC。Wang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，Circ HIAT1充當miRNA“庫”來增加miR-195-5p/29a-3p/29c-3p的活性，調節(jié)細胞骨架重組、細胞周期進程、極性與轉錄，進而抑制ccRCC細胞的獨立遷移與侵襲。

3.3.3 CircRNAs調節(jié)相關的信號通路 CircRNAs通過癌癥相關的信號通路調節(jié)ccRCC發(fā)展，如hsacirc-0072309[29]通過miR-100分子海綿作用，阻斷ccRCC細胞系中的PI3K/AKT與mTOR的級聯(lián)活性，促進ccRCC細胞凋亡。

4 CircRNAs作為腎透明細胞癌診斷、預后生物標志物及潛在治療靶點

早期診斷與篩查便于臨床治療并降低ccRCC患者死亡率。經臨床ccRCC有關研究表明，circRNAs異常表達與臨床疾病特異性相關。Hsa_circ 0001451[30]與ccRCC臨床病理特征和總生存率（overall survival,OS）相關，其AUC-ROC曲線下的面積為0.704，且ccRCC與健康者的敏感度和特異性分別為0.755和0.608。因此表明，Hsa_circ 0001451可作為診斷ccRCC的理想候選物。Lin等[31]發(fā)現(xiàn)聯(lián)合Circ EGLN3與 Lin EGLN3檢測其AUC-ROC值達到0.99（95%的敏感度和99%的特異性），表明circRNAs的組合診斷價值高于單個circRNAs。

一些circRNAs也可用于預后評估。Huang等[32]在體外研究中發(fā)現(xiàn)，Circ ABCB10在ccRCC組織中顯著升高，與腫瘤大小、病理分級、晚期腫瘤淋巴結轉移分期和遠處轉移顯著相關，利于臨床預后評估。Li等[25]多變量分析表明，CircPRRC2A表達是ccRCC患者OS的獨立危險因素。

根據(jù)CircRNA在ccRCC中的生物功能，進一步探索ccRCC治療的潛在新途徑，提出相關治療策略，CircHIAT1和CircATP2B1可作為轉移抑制劑，靶向控制AR-CircHIAT1-miR-195-5p/29a-3p/29c-3p/CDC42及CircATP2B1介導的miR-2043p/FN1信號級聯(lián)[28,33]。吉西他濱是一種新型抗癌藥物，可選擇性靶向調節(jié)酪氨酸激酶，進而改善ccRCC患者生活質量。Yan等[34]認為，hsa-circ_0035483通過miR-335/CCNB1信號通路以增強吉西他濱的耐藥性，并認為其可能是吉西他濱耐藥性的潛在靶位。

5 總結

CircRNAs是一種新描述的非編碼核糖核酸，豐富臨床對ncRNAs表達及其作用的理解。CircRNAs參與某些腫瘤的發(fā)病機制，如結腸癌、肝細胞癌及ccRCC等。CircRNAs調節(jié)腫瘤細胞程序性死亡、增殖、遷移與轉移，并認為其可作為潛在的腫瘤標志物便于臨床診斷或應用。CircRNAs在ccRCC中研究較少，且其生物學功能與分子機制不明確。因此，未來需進一步研究circRNAs在ccRCC中的環(huán)化、降解與細胞定位的確切機制，并明確其臨床相關敏感度與特異性，為ccRCC早期診斷、預后及治療提供依據(jù)。