陈艮文 孙剑勇

复旦大学附属中山医院消化内科(200032)

环状RNA在消化系统肿瘤中作用的研究进展

陈艮文 孙剑勇*

复旦大学附属中山医院消化内科(200032)

环状RNA(circRNA)是一类广泛存在于多种细胞中的非编码RNA(ncRNA)，其在不同物种间高度保守，可充当微RNA(miRNA)海绵，调控基因表达。越来越多的研究表明circRNA在消化系统肿瘤发生、发展中发挥重要作用，可作为肿瘤诊断的生物标记物和评估预后的指标，但其功能仍需更深入的研究来验证。本文就circRNA在消化系统肿瘤中作用的研究进展作一综述。

环状RNA； 消化系统肿瘤； 生物学标记； 诊断

环状RNA(circRNA)是一类新发现的非编码RNA(ncRNA)，广泛存在于各类细胞中，具有充当竞争性内源RNA(ceRNA)、调控转录等多种生物学功能。circRNA主要由外显子构成[1]，不具有5’帽状结构和3’腺苷酸尾，并有一定的组织、时序、疾病特异性[2]。本文就circRNA在消化系统肿瘤中作用的研究进展作一综述。

一、circRNA的合成和特征

circRNA于1976年首次在植物病毒中被发现[3]，于1979年首次在真核细胞中被检测到[4]。随着高通量测序技术的发展，circRNA陆续在真核生物中被发现[5]，并引起广泛关注。Jeck等[5]提出circRNA的两种合成方式：①套索驱动环化(lariat-driver circularization)：与外显子跳读(exon skipping)有关，外显子3’端剪接供体与5’端剪接受体共价结合后形成闭合环状结构，并切除内含子而形成；②内含子配对驱动环化(intron-pairing-driven circulation)：RNA前体的内含子通过共价结合后形成环状结构，并切除内含子而形成，这种形成方式与内含子侧翼包含大量重复序列有关[6]。

二、circRNA的功能

circRNA发挥生物学功能的最经典途径是充当微RNA(miRNA)海绵[7]。多项研究[1,8]发现小鼠脑中存在大量circRNA，其中小脑变性相关蛋白1反义转录物(CDR1as)表达尤为丰富；CDR1as有70余个miRNA-7应答元件，可充当miRNA-7海绵，调控靶基因功能。来源于性别决定基因(SRY)的circRNA序列中包含16个miRNA-138应答元件，可通过充当miRNA-138海绵，调控其靶基因功能[7,9]。

circRNA可通过调控基因转录来发挥生物学功能。一些内含子来源的circRNA，如锚蛋白重复结构域52(ci-ankrd52)，可通过结合参与ankrd52基因转录的RNA聚合酶Ⅱ，调控ankrd52基因表达[10]。

circRNA可通过编码蛋白质来发挥其功能。大部分circRNA来源于外显子，具有开放阅读框(ORF)。有研究发现，具有内部核糖体进入位点(IRES)的circRNA可招募核糖体，并可能启动翻译，而缺乏IRES的circRNA则无法编码蛋白质[11]。最新研究[12-13]发现，一些circRNA(如circMbl)经N6-methyladenosine(m6A)修饰后，可被翻译成蛋白质。

三、circRNA在消化系统肿瘤中的作用

1.circRNA与肝癌：我国肝癌的发病率较高。不少circRNA已被证实在肝癌中存在差异性表达，发挥重要生物学功能。hsa_circ_0005075表达在肝癌组织中特异性升高，且与肿瘤体积有关，是潜在的诊断标记物[14]。Li等[15]发现在肝癌细胞株MHCC-LM3外泌体中circRNA/线性RNA比值显著高于细胞内比值；通过转染外泌体来源的CDR1as可减弱miRNA-7的抑制细胞增殖作用。 Zheng等[16]的研究发现circRNA circHIPK3可竞争性抑制多种miRNA(如miRNA-124、miRNA-338等)功能，促进靶基因表达；通过分析6种癌组织和癌旁组织中circRNA表达，发现circHIPK3含量在肝癌中明显升高；下调circHIPK3水平可抑制肝癌细胞株Huh7增殖及其DNA合成，而下调HIPK3 mRNA水平对细胞增殖和DNA合成无影响。ZKSCAN1是锌指家族基因，肝癌组织中ZKSCAN1 mRNA和circRNA circZKSCAN1表达均降低，前者仅与肿瘤体积有关，而后者与肿瘤数量、肝硬化、血管浸润、微血管侵犯、肿瘤分级等均有关；下调ZKSCAN1 mRNA或circZKSCAN1表达可促进细胞增殖、迁移、侵袭，而过表达ZKSCAN1 mRNA或circZKSCAN1可抑制肿瘤生长[17]。

2.circRNA与胃癌：Li等[18]利用数据库筛选出可能与胃癌相关的circRNA，并通过qRT-PCR在101例胃癌组织及其配对癌旁组织中验证，发现circRNA has_circ_002059表达在胃癌组织中降低；36例胃癌组织切除10 d后血浆has_circ_002059表达升高，与患者性别、年龄、胃癌分期以及远处转移有关，提示其可作为胃癌诊断的潜在标记物。Chen等[19]通过高通量测序技术筛选出胃癌中高表达的circRNA circPVT1，下调其表达可抑制胃癌细胞增殖；荧光素酶报告基因实验发现circPVT1可结合miRNA-125，减弱后者的抑制细胞增殖作用；circPVT1表达可作为评估胃癌预后的独立指标。Sui等[20]利用基因芯片和qRT-PCR检测胃癌和癌旁组织中circRNA和mRNA的表达，并利用数据库预测circRNA可能结合的miRNA，探讨circRNA、mRNA和miRNA的相互作用并参与胃癌发生、发展的可能机制。Zhang等[21]利用circRNA芯片筛选出胃癌和癌旁组织中表达显著差异的circRNA，以其中4种(has_circRNA_101308、has_circRNA_10433、has_circRNA_104916、has_circRNA_100269)构建分类模型，用于评估患者早期复发风险，两个试验中心的测试显示该模型AUC可达0.763和0.711，通过增加TNM分期可使AUC增加到0.866和0.818，说明基于circRNA的预测模型是胃癌根治术后早期复发风险的有效评估手段。

3.circRNA与食管癌：一项多中心研究[22]通过检测684例食管鳞状上皮细胞癌(ESCC)患者癌组织及其配对癌旁组织中circRNA表达，发现circRNA cir-ITCH在癌组织中表达显著低于癌旁组织；cir-ITCH可竞争性抑制miRNA-7、miRNA-214、miRNA-17功能，促进ITCH基因表达，并通过调控Wnt信号通路活性来影响细胞增殖，从而发挥肿瘤抑制作用。

circRNA还可调节肿瘤放疗敏感性。Su等[23]利用circRNA芯片检测放射抗拒性食管癌细胞株KYSE-150R及其亲代细胞株KYSE-150中circRNA表达谱，发现circRNA可能通过影响Wnt信号通路来调节癌细胞放疗敏感性。这种调控模式为今后肿瘤放疗敏感性的研究提供了新方向。

4.circRNA与结直肠癌：circRNA在结直肠癌中的作用是目前的研究热点。Bachmayr-Heyda等[24]发现，结肠癌组织中circRNA表达显著低于正常组织；通过比较特发性肺纤维化患者肺组织与正常肺组织、卵巢肿瘤细胞与正常卵巢上皮细胞之间的circRNA表达水平，证实circRNA丰度与细胞增殖呈负相关。Zhu等[25]发现circRNA circ-BANP表达在结直肠癌组织中明显增高，下调circ-BANP表达可抑制结直肠癌细胞增殖。Li等[15]发现结直肠癌患者血清外泌体中67种circRNA表达缺失，并检测到257种新的circRNA，提示circRNA有望成为肿瘤诊断的新型生物标记物。Xie等[26]发现circRNA has_circ_001569表达在结直肠癌组织中升高，且与肿瘤体积、TNM分期以及患者预后相关；结直肠癌组织中has_circ_001569表达与miRNA-145水平呈负相关，与miRNA-145靶基因E2F5、BAG4、FMNL2水平呈正相关；利用生物信息学预测has_circ_001569可结合miRNA-145，通过调控E2F5、BAG4、FMNL2基因表达，促进结直肠癌细胞增殖和侵袭，进而影响结直肠癌进展。Weng等[27]发现circRNA ciRS-7表达在结直肠癌组织中显著升高，且与患者低生存率相关，可作为结直肠癌的独立危险因素，用于评估患者预后；过表达ciRS-7可减弱miRNA-7的肿瘤抑制作用，激活癌基因EGFR、RAF1，进而增强结肠癌细胞株HCT116、HCT29的侵袭程度。Hsiao等[28]发现circRNA circCCDC66在癌组织和息肉组织中表达升高，与预后不良相关；体外实验证实，通过抑制circCCDC66表达可显著降低裸鼠瘤体体积；circCCDC66可充当miRNA-33b、miRNA-93海绵，调控靶基因表达，促进结直肠癌细胞增殖、迁移和侵袭。Huang等[29]发现结直肠癌组织cir-ITCH表达显著低于癌旁组织，cir-ITCH可通过调节Wnt信号通路来抑制癌细胞增殖。

5.circRNA与胰腺癌：Qu等[30]利用circRNA芯片分析并比较胰腺癌组织及其配对癌旁组织中circRNA的表达谱，提示circRNA有望成为胰腺癌诊断标记物。但目前circRNA在胰腺癌中作用的研究较少，有待进一步研究加以证实。

四、结语

总之，circRNA在消化系统肿瘤中的作用已得到越来越多研究的证实。一些临床研究已证实circRNA可作为消化系统肿瘤的诊断标记物和预后评估指标，但其功能仍需更深入的研究来验证。随着circRNA提取、检测等技术的发展，其有望成为消化系统肿瘤早期诊断的标记物和治疗的新靶点。

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(2017-04-07收稿；2017-05-22修回)

AdvancesinStudyonRoleofCircularRNAinDigestiveSystemNeoplasms

CHENGenwen,SUNJianyong.

DepartmentofGastroenterology,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai(200032)

SUN Jianyong,Email:sun_jianyong1986@163.com

Circular RNA (circRNA),a class of non-coding RNA (ncRNA),widely exists in various kinds of cells.CircRNA is highly conserved in different species and can act as a miRNA sponge to regulate gene expression.More and more studies showed that circRNA plays an important role in pathogenesis and development of digestive system neoplasms,and can be used as a biomarker for diagnosis and prediction of prognosis.However,its function still needs further research to verify.This article reviewed the advances in study on role of circRNA in digestive system neoplasms.

Circular RNA; Digestive System Neoplasms; Biological Markers; Diagnosis

10.3969/j.issn.1008-7125.2017.10.011

*本文通信作者，Email:sun_jianyong1986@163.com