circRNA在肺癌中的研究进展

梁贝贝 何桂媛 胡志刚 曾凡军

(三峡大学 第一临床医学院[宜昌市中心人民医院] 呼吸与危重症医学科 &三峡大学 呼吸系统疾病研究所，湖北 宜昌 443003)

肺癌是临床上最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率不断增加。最新数据显示，肺癌是男性肿瘤死亡的主要原因，女性肺癌死亡率也已超过乳腺癌[1]。多数肺癌患者在确诊时分期已较晚，是引起肺癌高死亡率的重要原因。因此，寻找肺癌早期的生物标志物，实施早期临床干预，将更有效地改善肺癌的预后。circRNA是新发现的一类特殊非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)，具有高度特异性，在人体多个组织中均有表达。研究发现，circRNA具有重要的生物学功能，与肺癌的发生发展有着密切的关系[2]。本文结合最新研究，阐述circRNA的结构特点、生物学功能以及在肺癌中的作用，为肺癌的诊断和治疗提供新方向。

1 circRNA的概述

circRNA是一类不含5’端帽子与3’端多聚A尾结构的ncRNA，主要通过蛋白质编码基因与RNA聚合酶II(RNA polymerase II，Pol II)转录合成，与典型线性RNA不同，circRNA呈闭合环状结构，是由共价键首尾相连形成的，因而不易被核糖核酸酶降解，结构更加稳定，且血浆中circRNA的平均半衰期超过48小时，比mRNA的更长[3]。许多研究表明，circRNA的表达具有组织和发育阶段特异性，并在癌性组织和非癌性组织中的表达不同，这使circRNA成为特定疾病的潜在生物标志物[4]。根据circRNA亲本基因的外显子和内含子的组成成分可分为三类[5]：外显子circRNA(exonic circRNA，ecircRNA)、内含子circRNA(circular intronic RNA，ciRNA)、外显子-内含子circRNA(exon-intron circRNA，eiciRNA)，其特点见表1。

表1 三种类型circRNA调控基因表达

circRNA有四种生物学功能，见图1[6]。①miRNA海绵作用：circRNA可同时竞争性地与多个miRNA结合，从而间接调控多个miRNA靶基因的表达[7]。因circRNA可以像海绵一样吸收miRNA，降低其活性，故称为海绵作用。②调控蛋白结合：circRNA通过与RNA结合蛋白(RNA binding protein,RBP)结合，并通过改变剪接模式或mRNA稳定性来调节mRNA的加工[8]。③调节亲本基因的转录：ciRNA可以与Pol Ⅱ相互作用，并以顺式作用方式调节宿主基因转录活性；eiciRNA可先与U1小核核糖核蛋白相互作用，再与其亲本基因启动子上的Pol Ⅱ结合，从而增强基因的表达[9]。④编码作用：circRNA虽然属于非编码RNA，但也有部分circRNA可被核糖体翻译并编码蛋白质，进而发挥调控作用[10]。其中circRNA充当miRNA海绵作用在肺癌中是尤为重要的。

2 circRNA在肺癌中的作用

Jin等[11]发现，在肺癌患者中存在292个显著差异表达的circRNA。Chen等[12]发现敲除部分circRNA，可降低肺癌细胞的迁移和侵袭活性。可见circRNA与肺癌的增殖、迁移、侵袭和预后有着密不可分的关联，有望成为新的肺癌标记物及治疗靶点。

2.1 抑制肺癌的发生发展

2.1.1 cir-ITCH

既往研究发现，miR-214具有致癌作用，在肺癌细胞中过表达时，可直接使肿瘤组织中生长抑制因子4(inhibitor of growth 4，ING4)的表达下降，并上调缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、腺苷酸激酶3 (recombinant adenylate kinase 3，AK3)和基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2，MMP2)的表达，从而促进肺癌细胞增殖[13，14]。cir-ITCH作为第一个被发现可以抑制肺癌生长的circRNA[15]，通过充当miR-214海绵，竞争性阻断其与泛素蛋白连接酶(ITCH)的结合，促进ITCH表达，从而抑制Wnt/β-catenin信号传导通路的激活，拮抗肺癌的发生发展。

2.1.2 circ100395

Wu等[16]通过小鼠肿瘤模型实验发现，过表达转录因子21(transcription factor 21，Tcf21)可抑制肺癌细胞生长，同时Tcf21的下调与肺癌患者的低生存率有关。有研究发现，circ100395在肺癌组织中低表达，中晚期的表达明显低于早期，且表达水平与肺癌分期和转移呈负相关，过表达circ100395可抑制肿瘤的生长，其机制可能与circ100395充当“海绵”吸附miR-1228，并通过miR-1228/Tcf21途径抑制肺癌细胞的增殖、迁移和侵袭有关[17]。该研究提示，circ100395可能是肺癌的潜在生物标志物。

2.2 促进肺癌的发生发展

2.2.1 circ0012673

miR-22可通过靶向抑制WRNIP1，拮抗肺癌细胞的迁移，促进肺癌细胞的凋亡[18]。此外，miR-22可提高肺癌细胞对γ射线的敏感性，诱导肿瘤增殖指标核心蛋白67(Ki-67)表达下调[19]。circ0012673在肺腺癌组织中表达上调，可通过吸附miR-22，上调其靶基因WRNIP1和ErbB3表达，从而促进肺腺癌细胞的增殖；circ0012673敲减后，肺癌细胞的增殖能力可明显被抑制[20，21]。

2.2.2 circ0043278

Zhou等[22]证实，在肺癌患者中血清miR-520f显著降低。研究发现，circ0043278在非小细胞型肺癌(non-small-cell lung carcinoma,NSCLC)中的表达明显高于正常肺组织，其在肺癌转移组织中的表达也明显高于非转移组织，与组织分化程度密切相关[23]。circ0043278有包括miR-520f在内的7个miRNA结合位点，其充当“海绵”吸附miR-520f，可上调肺癌中Rho相关卷曲螺旋形成蛋白激酶1(Rho associated coiled coil forming protein kinase 1，ROCK1)、细胞周期依赖性激酶阻滞基因1B(cyclin-dependent kinase inhibitor 1B，CDKN1B)及蛋白激酶Bγ(Akt3)的表达，从而促进NSCLC的增殖[23]。

2.2.3 circFARSA

miR-330-5p和miR-326是circFARSA的主要靶miRNA，它们可以直接与脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase，FASN)相互作用，并抑制脂肪酸生物合成及细胞增殖、转移，FASN是一种致癌基因，在肺腺癌和鳞癌中均有表达[24]。Hang等[25]研究发现，circFARSA过表达对肺癌A549细胞的增殖能力无明显变化，但可明显增强其侵袭和迁移能力。circFARSA可吸附miR-330-5p和miR-326并减轻其对癌基因FASN的抑制作用，使FASN表达上调，从而促进肺癌发展。此外，NSCLC患者血浆测定发现circFARSA的含量高于健康对照组[25]，表明circFARSA可能成为NSCLC的潜在生物标志物。

2.2.4 circ0000064

Luo等[26]发现，肺癌细胞A549和H1299中circ0000064的表达水平高于BEAS-2B，circ0000064敲减后，促凋亡蛋白Caspase-3、Caspase-9及Bax明显增加，抗凋亡蛋白Bcl-2明显降低，肺癌细胞的增殖明显受抑。

2.3 影响肺癌预后

CDR1as是与肺癌预后不良有关的circRNA，它有70个miR-7结合点。Hansen等[27]研究显示，CDR1as过表达能有效阻断miR-7，进而抑制肺癌细胞增殖，促进细胞凋亡。目前，生物标志物的使用已成为判断疾病预后的主要方法之一，circRNA是肺癌预后的潜在生物标志物。

2.3.1 circPTK2

肿瘤转移是肺癌患者预后不良的主要因素。转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)可诱导上皮细胞间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，后者与肺癌细胞的转移和侵袭密切相关。有研究发现，TGF-β在NSCLC中高表达[28]。miR-429/miR-200b-3p可通过靶向抑制转录中间因子1γ(transcriptional intermediate factor 1γ，TIF1γ)的表达，增强TGF-β诱导的EMT，从而促进肿瘤细胞的转移和侵袭[29]。Wang等[29]研究表明，circPTK2在肺癌组织中高表达，且与TIF1γ的表达呈正相关；肺癌组织中高表达的circPTK2通过吸附miR-49/miR-200b-3p以加强TIF1γ对TGF-β的抑制，最终抑制肺癌转移，并提高肺癌患者的预后。

2.3.2 circ0003645

Zhang等[30]研究证实，跨膜蛋白14A(transmembrane protein 14A,TMEM14A)可以促进卵巢癌的发生与转移。circ0003645在NSCLC组织中表达增高，而miR1179的表达与circ0003645呈负相关，当miR1179过表达时可下调TMEM14A，从而降低增殖相关蛋白和侵袭相关蛋白的表达，circ0003645则通过海绵吸附miR1179，增加TMEM14A表达，促进肺癌的增殖和侵袭，且circ0003645的表达与肺癌预后不良呈正相关[31]。

2.3.3 circ001569

Ding等[32]研究发现，circ001569在NSCLC中表达升高，并与NSCLC的分化、淋巴结转移和临床分期密切相关，其过表达可促进细胞增殖和侵袭，而circ001569敲减可通过抑制Wnt-1/β-catenin信号通路活化，从而拮抗肺癌细胞的侵袭，改善肺癌患者的预后。

3 总结与展望

早期诊断是提高肺癌患者生存率的重要因素。circRNA的表达与肺癌的发生发展及预后有着密切联系。circRNA广泛存在于哺乳动物细胞中，且表达具有组织特异性，加上其闭合环状结构不受酶的影响，不易被降解，因此还具有高度的稳定性。肺癌相关性circRNA可充当miRNA海绵，影响肺癌细胞的增殖和侵袭，它可能是肺癌诊断和预后的理想生物标志物。尽管circRNA作为生物标志物具有较多优点，但仍需要验证circRNA诊断的可靠性。且目前对circRNA生物学功能的研究主要局限于miRNA海绵作用，而其他功能机制也具有较高的研究潜能。与其他肿瘤相比，关于circRNA在肺癌中的研究较少，同时其作用机制尚未完全阐明。因此，如何运用circRNA的生物学功能来诊断及治疗肺癌仍需进一步深入研究。