环状RNA（circRNA）在肝细胞癌中的研究进展（综述）

方安宁 周卫凤 严家来

环状RNA分子（circRNA）是一类特殊的长链非编码RNA (lncRNA)，其独特的环状结构使其能够逃逸RNase酶的降解，具有很强的胞内稳定性。最初研究认为是由 RNA 错误剪接形成，但目前研究认为circRNA具有充当微小RNA（miRNA）的分子“海绵”，调控亲本基因表达以及剪接和转录等功能。且在疾病的发生和发展中发挥重要作用，可能作为新的生物标记物。circRNA在人体组织表达具有组织特异性，研究发现有多种circRNA与肝癌相关（如hsa_circ_0001649、circZKSCAN1等）并在肝细胞癌（HCC）上发挥重要作用，且目前关于circRNA的研究才刚开始，本研究旨在寻找HCC中差异表达的circRNA，探究部分差异表达的circRNA在HCC中的作用及其功能机制，为肝癌的早诊断和早治疗提供新的方向和理论依据。

1 肝癌诊断治疗中存在问题

肝细胞癌（HCC）是我国最常见的恶性肿瘤之一，其病死率位居恶性肿瘤第三[1]，严重威胁我国国民经济的发展和人口健康。肝细胞癌的发生与乙型肝炎密切相关，而乙型肝炎发病率在我国较高。目前，外科手术、放化疗、肝移植是治疗肝癌的主要手段，但由于该病发病隐匿，虽然甲胎蛋白（AFP）用于诊断HCC已被广泛认可，据文献[2～3]报道，AFP在诊断和监测 HCC 的局限性，即按照目前HCC的诊断标准，当AFP和影像学检查结果异常时，已发展到晚期，大多数患者已经失去了宝贵的早期干预和治疗的机会。所以 HCC总体预后较差，因此，如何发现早期分子标志物，开发特异性的靶向药已经成为研究的重点和难点。

临床上已经应用的HCC辅助诊断的标志物除了AFP还有AFP的异构体比例（AFP-L3%）、人磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（GPC3）及去γ-羟基凝血素（DCP）。其他已报道的标志物还有高尔基磷酸化蛋白（GOLPH2/GP73）、肝癌癌蛋白（p28GANK）、α-L-岩藻糖苷酶（AFU）、鳞状上皮细胞癌抗原（SCCA）和肝细胞生长因子（HGF）等，即使上述潜在标志物的联合应用，对于HCC诊断的敏感性也不能达到作为理想标志物的标准，从而失去最佳手术机会。因此，寻找肝癌早期新的诊断标志物和治疗靶点很有必要。

2 环状RNA可能应用于肝癌诊断的研究进展

基于人们普遍认为抑癌基因的异常失活或癌基因的激活是导致肝癌发生的主要原因，越来越多的研究发现circRNA参与细胞的各项生命活动，且肿瘤细胞与癌旁组织来源细胞间circRNA表达谱具有明显差异并与肿瘤的发生和发展密切相关，circRNA或将成为新一代的生物标志物或治疗靶点，应用于人类疾病诊断、治疗、组织发育鉴定等多个方面的研究。

circRNA是一种新兴的内源性非编码 RNA(ncRNA)，具有高度保守序列，是基因表达的调控因子，有潜力在转录和转录后发挥重要作用。在最近几年逐渐受到广泛关注，是目前RNA研究的热点。通过外显子的环化或内含子的环化可以将3'和5'末端连接起来形成完整的环状结构（图1），剪接体（splicesome）切除两组环状模型中剩余的内含子，形成circRNA后经核孔复合体运输至胞质，且外显子circRNA与内含子circRNA分别具有脱支酶与RNA外切酶抗性[4]。比线性RNA（linear RNA，含5'和3'末端）具有更稳定，更强的保守性[5]，可以在生物体中以多种类型大量存在[6]。大多数由外显子形成，定位于细胞质，具有组织/发育阶段特异性表达[7]。人血液样本中circRNA可检测，且比相对应的线性mRNA高表达[8]，因此具有肿瘤标志物的可能性。近年来越来越多的研究者发现，circRNA在基因表达调控中的mRNA前体线性剪接竞争，还可以调节亲代基因表达，这丰富了人们对内源性非编码RNA的认识，提示circRNA在临床诊断和治疗方面具有广阔的前景。

图1 circRNA形成的可能机制

2.1 circRNA的作用机制 circRNA可作为微小 RNA（miRNA）分子“海绵”（sponge）发挥作用。Hansen TB等[9]于2011年首次发现小脑退化相关蛋白1反义转录物（CDR1as）是一种与多种癌症和神经性疾病的发生相关的环状RNA分子。2013年，Memczak S等[10]发 现Cdr1as具 有 充当microRNA“海绵”的潜能，它具有超过60个miR-7（一种microRNA）的结合位点。2017年，中国科学院葛峰研究组成功构建了CDR1as在肝癌细胞中的蛋白调控网络。其含有74个 miR-7的miRNA 应答原件（MRE），可通过吸附作用充当miRNA的抑制剂，其负调控作用明显强于线性RNA分子“海绵”。Y染色体性别决定基因（SRY）相关的睾丸特异性 circRNA 是另一种具有代表性 的miRNA分 子“ 海 绵 ”，包 含16个miR138的MRE，可反向调控其表达水平[9]。此外三种类型的circRNA调控基因表达：①circRNA (仅有内含子)与pol Ⅱ结合促进基因转录。②EIciRNA（含有内含子和外显子）与小核糖体U1snRNP结合形成复合体进一步与RNA聚合酶Ⅱ结合促进亲本基因转录[11]。③ circRNA（仅含外显子序列）含有miRNA结合位点元件（MRE）可吸附miRNA间接调控mRNA表达（图2）。

图2 circRNA可能的作用机制

2.2 circRNA与肿瘤 基于circRNA的miRNA分子“海绵”作用的表达与多种疾病的发生发展相关，在病理样本中可以观察到显著的表达差异。Horsham JL等[12]研究表明miR-7 在神经系统疾病、糖尿病以及多种肿瘤中发挥重要作用。除miR-7外，circRNA还被发现在疾病中与其他miRNA相互作用[13]，且在疾病中存在明显的表达差异。特别是circRNA在肿瘤发生发展中的作用，有大量实验表明circRNA与食管鳞状细胞癌、基底细胞癌、结肠癌、卵巢癌及乳腺癌中表达异常，可以作为一种肿瘤标志物。

Qin M等[14]研究表明，circRNA“hsa_circ_0001649”在肝细胞癌中的表达明显下调，Shang X等[15]通过比较肝癌组织和癌旁组织中差异表达的circRNA得出hsa_circ_0005075可能成为肝细胞癌的一种潜在的生物标记物，在肿瘤的发生与迁移中发挥作用。circRNA-100338/miR-143-3p通路在乙型肝炎病毒（HBV）相关的肝癌组织中高表达且与患者生存率和转移相关[16]。低表达的Has_circ_0004018与血清AFP及患者肝癌分期有关[17]。ZKSCAN1 mRNA与circZKSCAN1在肝癌患者中低表达，敲低后能促进细胞扩增、转移和侵入，相反过表达能抑制[18]。线性的miRNA海绵比circRNA有较多的结合位点和高的表达水平，可能在隔绝 miRNA方面更有效[19]。

目前相对于miRNA及LncRNAs，circRNA是新的研究热点，其在肝癌组织中差异表达的报道非常少，其与miRNA-mRNA间作用机制以及在临床诊断中应用还须做大量探索研究工作。