环状RNA的分子生物学功能及其在卵巢癌中的研究

蔡雨晗，景兰凯，林茜茜，李华

卵巢癌是最主要的女性恶性肿瘤之一，发病率高，并且发病人数以每年200 000例的速度增加[1]。虽然包括手术、放化疗等在内的初始治疗对大部分卵巢癌患者有效，但仍有部分患者对放化疗不敏感或是在治疗后复发[2]。因此，探寻卵巢癌的发病机制，寻找新的卵巢癌诊断和治疗手段迫在眉睫。

目前，越来越多关于环状RNA（circular RNA，circRNA）的研究数据提示其分子生物学功能，尤其是微小 RNA（microRNA，miRNA）分子海绵作用，在肿瘤的诊断、治疗及预后判断方面存在巨大价值[3-6]。然而，有关circRNA与卵巢癌的研究仍属少数。综述circRNA的分子生物学功能及其在卵巢癌中的功能和调控机制。

1 circRNA

circRNA是一类大量存在于真核细胞、不具有5′端帽子和3′端尾巴、以共价键形成环状结构的非编码RNA分子，这也使其比线性RNA更具稳定性[7]。不同种类的circRNA在形成机制方面略有差异。近期研究表明，circRNA除了具有miRNA分子海绵作用外[3-6]，还通过参与转录调控[8-10]、与胞浆蛋白结合[8，11]、翻译为蛋白[12]等途径，在一系列疾病发生、发展的信号通路中起关键作用，尤其是circRNA-miRNA-mRNA轴在调控肿瘤相关通路表达中的作用。

1.1 circRNA的形成及分类circRNA可以来源于基因组的任何位点，不同的circRNA长度也不尽相同。根据circRNA包含的基因组成分不同可以将其大致分为 5类（见图 1）：①Sence/Exonic，这类circRNA由来自同一已知基因的一个或多个外显子首尾相接而成[13]。②Intronic，这类circRNA位于已知基因的某一内含子内[14]。③Antisense，这类circRNA由一个或多个已知基因外显子的反义链互补部分构成。④Intrgenic/Bidrectional，这类circRNA包含已知基因内的一个或多个完整外显子，但其切割位点并不位于外显子上，其由序列上的切割起始点到第一个外显子起始位点、外显子和最后一个外显子终止位点到切割终止点之间的碱基构成。⑤Intergenic，这类circRNA是由位于两已知基因之间的部分构成[15]。

1.2 circRNA的分子生物学功能

1.2.1 miRNA 目前分子海绵的一系列研究表明，circRNA可通过自身含有的miRNA结合位点竞争性结合并封闭miRNA[4，6]，从而影响miRNA发挥其抑制靶向mRNA翻译的作用，增加靶基因表达水平，进而参与生物学过程的调控[5]。例如，ciRS-7含有多个miR-7结合位点，而miR-7与下调多种恶性肿瘤相关信号通路中的致癌基因有关。ciRS-7对miR-7的抑制作用促进了肿瘤的发生、发展[16]。Zheng等[17]研究发现，circHIPK3共有18个结合位点，可与9种不同的miRNA结合，尤其值得注意的是，miR-124在恶性肿瘤中与细胞生长有关的作用可被circHIPK3明显抑制。总体而言，无论是对肿瘤的进展起促进作用还是抑制作用，circRNA-miRNA-mRNA轴在肿瘤疾病中有重要的研究价值。

1.2.2 转录调控 一方面，某些类型的circRNA，如Intronic或Intrgenic可以作为基因表达的转录后调控因子，与RNA结合蛋白相互结合，影响亲本基因mRNA的表达[8-10]。C-sirt7可以和RNA聚合酶Ⅱ相互作用，导致锚蛋白重复结构域52（ANKRD52）基因的表达下调[14]。另一方面，circRNA的合成会与线性mRNA的合成相竞争，使原本含有circRNA外显子的mRNA合成减少[18]。换而言之，用于合成circRNA的外显子不会再次参与mRNA的合成。因此，该mRNA编码的蛋白质翻译会相应下调。

1.2.3 其他功能 circRNA可通过与蛋白结合抑制蛋白活性、募集蛋白质复合体的组分或调控蛋白质的活性。越来越多关于circ-Foxo3的研究发现其可以与细胞质中的一些蛋白质结合，进一步阻止其进入细胞核内发挥作用。Du等[11]发现circ-Foxo3与p21及细胞周期依赖激酶2（CDK2）形成复合体，抑制CDK2对细胞分裂的促进作用，影响细胞周期。除了与蛋白质结合，含有开放阅读框的circRNA亦可以被翻译为蛋白质。AbouHaidar等[12]的研究发现，水稻黄斑驳病毒（RYMV）中的拟病毒所含的一种circRNA可以编码特定蛋白质。

2 circRNA与卵巢癌

图1 circRNA的分类及组成

circRNA在肿瘤的诊断、发生、发展、放化疗敏感性及肿瘤的预后方面均有重要的研究价值。circRNA结构稳定，组织特异性强，在正常组织及肿瘤组织中的表达有显著差异，因此是恶性肿瘤早期诊断的理想分子[19]。circRNA主要通过其miRNA分子海绵作用参与肿瘤的发生、发展，其具体机制包括：①参与异常增殖信号通路的激活；②调节与肿瘤细胞增殖相关的细胞周期过程；③参与血管生成；④参与上皮-间质转化（EMT）；⑤抑制肿瘤细胞凋亡[20]。特定circRNA的上调或下调与肿瘤放化疗敏感性相关，某些circRNA的表达可以预测肿瘤的复发。

Ahmed等[21]对3例Ⅲc期卵巢癌患者的原发病灶和腹膜、淋巴结转移灶进行了配对末端RNA测序，发现上皮性卵巢癌组织中circRNA高表达。circRNA在不同病灶之间的差异较线性mRNA更为明显。circRNA与肿瘤发生、发展相关通路的表达也有密切关系。circRNA 可抑制核因子 κB（NF-κB）、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）和转化生长因子β（TGF-β）等参与的信号通路在转移灶中高表达。

circRNA的种种特性及其与多种恶性肿瘤的密切关系，使其受到越来越多的关注，但其在女性卵巢癌中的相关研究却仍相对较少。

2.1 hsa_circ_0061140Chen等[22]发现，与正常卵巢上皮细胞相比，卵巢癌细胞中hsa_circ_0061140的表达明显上升。而转染小干扰RNA（siRNA）敲除hsa_circ_0061140后，卵巢癌细胞的增殖、转移以及EMT显著地受到抑制。大量研究表明，miR-370的过表达可以抑制包括膀胱癌、乳腺癌等在内的多种恶性肿瘤细胞的增殖和转移[23-25]，而卵巢癌细胞中miR-370的表达明显下调[26-27]。Chen等[22]的研究提示，敲除卵巢癌细胞中的hsa_circ_0061140促进了miR-370的表达，相反下调miR-370则会削弱敲除hsa_circ_0061140所带来的抑制作用。转录后水平的研究表明，miR-370的过表达会抑制FOXM1（一种与多种肿瘤细胞增殖及侵袭相关的转录因子）的表达，同样FOXM1过表达会削弱miR-370对肿瘤细胞的抑制作用。上述实验说明，hsa_circ_0061140通过发挥miR-370分子海绵的作用，上调FOXM1的表达，从而促进卵巢癌细胞的增殖、转移和EMT。

2.2 circ-ITCH研究报道circ-ITCH可以通过经典的miRNA分子海绵作用发挥强大的肿瘤抑制作用，但是其表达在多种肿瘤细胞中有所下调，提示肿瘤细胞的增殖和转移可能与circ-ITCH的表达下调有关[28-30]。Hu等[31]发现，与正常卵巢组织相比，circ-ITCH在卵巢癌组织中的表达显著下调；在过表达circ-ITCH的卵巢癌细胞系中肿瘤细胞的增殖及转移能力均被抑制；并且通过对20例卵巢癌患者肿瘤组织中circ-ITCH的含量进行分析，发现低circ-ITCH含量的患者预后更差。研究还发现，circ-ITCH通过相应位点与miR-145结合，削弱其抑制Ras p21蛋白活化子1（RASA1）表达的作用，增加RASA1在肿瘤细胞中的表达，进而达到抑制肿瘤细胞增殖及转移的能力。在荷瘤小鼠中，circ-ITCH过表达组比对照组的瘤体体积更小、质量更低、肿瘤细胞中RASA1的表达水平更高，进一步印证了circ-ITCH-miR-145-RASA1轴在抑制卵巢癌发生、发展过程中的作用。

2.3 circEXOC6B和circN4BP2L2Ning等[32]通过转录组测序技术以及实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）技术对54例卵巢癌患者肿瘤组织与54例因子宫肌瘤而行子宫及卵巢切除术患者的卵巢上皮组织进行研究，发现与正常卵巢上皮组织相比，circBNC2、circEXOC6B、circFAM13B、circN4BP2L2和circRHOBTB3在卵巢癌组织中的表达明显下调，而circCELSR1的表达显著上调。进一步的数据分析显示，低水平的circBNC2与发病年龄较低、FIGO分期高、淋巴结转移和大量腹水相关；低水平的circEXOC6B和circRHOBTB3与发病年龄较低及淋巴结转移相关；低水平的circFAM13B和circN4BP2L2与发病年龄较低、FIGO分期高及淋巴结转移相关；高水平的circCELSR1与FIGO分期高、大量腹水及残留肿瘤直径较大相关。此外，高水平的circN4BP2L2与相对较长的无进展生存期（PFS）相关，高水平的circEXOC6B与相对较长的总生存期（OS）相关，提示circN4BP2L2及circEXOC6B具有预测卵巢癌患者预后的意义。卵巢癌相关circRNA水平的表达及作用机制见表1。

3 结语和展望

随着更多研究的展开，circRNA的各种功能正在逐渐被揭示，其中miRNA分子海绵作用更是被发现在一系列疾病发生、发展的信号通路中起关键作用，尤其是circRNA-miRNA-mRNA轴在调控肿瘤相关通路表达中的作用。提示circRNA的分子海绵作用在肿瘤的诊断、发生发展、对放化疗的敏感性以及肿瘤患者预后等方面的重要研究价值。但是circRNA的其他功能如调控转录等是否也可以应用于肿瘤的诊断和治疗之中同样值得思考。卵巢癌作为女性最主要的恶性肿瘤之一，发病率较高，且逐年增长，对于部分患者传统治疗手段效果有限，探寻新的诊断和治疗方法迫在眉睫，但目前关于卵巢癌和circRNA间关联作用的研究仍在少数，需要更多的实验数据支持。Chen等[22]和Hu等[31]研究发现了某些circRNA与卵巢癌相关通路表达的密切关系，阐释了不同circRNA所涉及的不同表达通路；Ning等[32]也提出circRNA在预测卵巢癌患者预后方面的作用。可是如何将这些发现进行转化、运用到实际的肿瘤诊断、治疗以及预测患者预后中，仍有待进一步探索。另外，circRNA是否与卵巢癌对放化疗的敏感性有关，也值得进一步研究。如果能将circRNA与其下游作用靶点之间的关系研究得更为透彻，更深一步挖掘circRNA其他功能与肿瘤的关系，积极地将各种实验成果向临床应用转化，或许可以为卵巢癌的诊断和分子靶向治疗提供新的思路。

表1 卵巢癌相关circRNA水平的表达及作用机制