CircRNAs在肝细胞癌（HCC）中的研究进展

宾庚伟，黎军宏，马燕渝，苟尧

（1.广西贵港市平南县丹竹镇赤马卫生院宿舍，广西 贵港；2.广西中医药大学，广西 南宁；3.广西国际壮医院，广西）

0 引言

肝细胞癌（HCC）是原发性肝癌最常见的类型[1,2]，占原发性肝癌的90%，在我国所有恶性肿瘤发病率中位列第4，病死率居第2位[3]。据估计，中国的HCC患者每年占全球所有HCC病例的50%以上[4]。由于其发病机制尚未明确，目前甲胎蛋白（AFP）是其临床诊断和预后的主要标志物，此外，α-L-岩藻糖苷酶、肝细胞生长因子等亦用于HCC的诊断，但因其诊断的特异度及敏感度低，临床对HCC的早期诊断和治疗仍处于滞后阶段，导致HCC患者预后差，复发率高[5]。临床若实现对HCC患者的早期诊断，则可以在预期寿命方面取得显著优势。尽管如此，大多数HCC患者通常在可以应用任何治愈性治疗之前被诊断处于具有转移的晚期阶段，且目前尚无有效的预防HCC的策略。因此，早期诊断HCC尤为关键。因此，迫切需要探索HCC肿瘤发生的分子机制，并确定有价值的HCC诊断生物标志物和治疗靶标。

1 环状RNA(circular RNAs，circ RNAs) 概述

CircRNAs属于新型内源性非编码RNA（noncoding RNAs，nc RNAs），于20世纪70年代由Sanger等[6]在一些植物的类病毒中首次发现，并于1979年由Hsu等人[7]首次通过电子显微镜发现一些真核生物细胞质中亦存在共价连接的circ RNAs。然而，CircRNAs曾被认为是前体RNA剪接过程中发生的错误，期间一度被研究者忽视。随着新一代测序（NGS），特别是高通量RNA测序 （RNA-sequencing，RNA-seq） 的深入研究，CircRNAs多种生物学功能逐渐被发现，成为细胞基因表达的一种方式[8]，存在于真核细胞转录中，通过反向剪接形成环状转录物，以组织特异性和细胞特异性方式表达，其具有连续的共价闭合性，没有自由端的回路，因此，CircRNAs比线性RNA更稳定[9,12]。研究发现，CircRNAs在某些类型的病理反应以及各种人类恶性肿瘤的发生和发展中起重要作用，与各种固体和血液恶性肿瘤相关联，据已有文献报道，癌症相关CircRNAs参与消化系统恶性肿瘤发生发展[13,14]，并且被证明是消化系统癌症的潜在诊断生物标志物[15]。CircRNAs的发现，为肝细胞癌的早期诊断和治疗提供新思路。

CircRNAs主要分为三类：外显子 CircRNAs（eCircRNAs），外显子-内含子CircRNAs（EIciRNA）和环状内含子RNA（CircRNAs）[16]，三种类型的CircRNAs由不同的环化机制产生。CircRNAs是高等真核生物中丰富的非编码RNA类，与经典线性剪接RNA不同，CircRNAs通过5’位剪接供体与3’位剪接受体形成[17,18]，以共价键形成闭合的环形结构，具有稳定性，核糖核酸酶R （RNase R）难以降解[19]。CircRNAs在组织和发育阶段具有特异性，在表达方式上，具有普遍性、保守性等特征[20]。然而，新鉴定的环状RNA的表达谱和功能，具体的生物活性仍需进一步研究。近年来，CircRNAs在肿瘤治疗中发挥重要作用，其在胃癌、胰腺癌、结直肠癌等肿瘤中表达方式各异，可能与肿瘤转移存在相关性，为CircRNAs成为临床诊断肿瘤的生物学标志物和治疗靶点提供依据，提示其在早期诊断、治疗及预防等方面具有重要价值[21]。

2 CircRNAs功能

研究发现，CircRNAs含有miRNA反应元件（MREs），可以竞争性结合miRNA[22]，并且CircRNAs可以作为竞争性内源性RNA（ceRNAs）或miRNA海绵发挥作用，抑制miRNA功能。在细胞生理和病理过程中，天然内源性环状RNA具有抗外核溶解RNA衰变的作用，并含有选择性保守的microRNA（microRNA）靶位点。因此，环状RNA可以作为有效的microRNA海绵，与microRNA相互作用调节基因表达，在miRNA发挥海绵作用的相关研究中，主要以（CDR1as或ciRS-7）为主，ciRS-7含有超过70个保守的miR-7结合位点，从而影响miR-7附着于其靶mRNA的可用性，以解除miR-7对靶基因表达的抑制作用[23]。但越来越多的研究表明，CircRNAs的miRNA海绵功能在各种物种中是保守的，因此，需要更详细的研究来阐明CircRNAs/miRNA相互作用对miRNA的表达和细胞定位的影响。

CircRNAs调节基因表达中具有重要功能，EIciRNA保留其亲本基因的内含子序列，因此能够与转录机制相互作用。例如，circEIF3J和circPAIP2可以与宿主基因启动子区域中的U1小核核糖核蛋白（snRNP）和RNA Pol II相互作用，从而增强其亲本基因，真核翻译起始因子3J（EIF3J）和poly（A）的表达。结合蛋白相互作用蛋白2（PAIP2）[24]。CircRNAs主要积聚在细胞核中，能够调节顺式基因转录。Ci-ANKRD52，ci-MCM5和ci-SIRT7能够与延长的Pol II复合物相互作用[25]。结果证明CircRNAs可通过调节延长的Pol II活性来促进其亲本基因的转录。CircRNAs在调节基因表达中起重要作用。

CircRNAs主要组成部分为外显子，并且含有起始密码子，为翻译蛋白质的重要条件，因此CircRNAs是否为转录本仍为当前研究的热点。其作用产生的机制为处于位点（IRES）的内部核糖体被引入CircRNAs之际，CircRNAs即在体内和体外进行翻译，指示CircRNAs编码蛋白质[26]，Circ-ZNF609含有一个753个核苷酸的开放阅读框（ORF），从起始密码子到框内终止密码子，在环化时产生，并且它以剪接依赖性和不依赖帽的方式翻译成蛋白质，提供真核生物中编码蛋白质的CircRNAs的实例[27]。

上述研究表明，CircRNAs在各种生物过程中起重要作用。然而，CircRNAs的功能尚未明确，探索CircRNAs生物学功能尤为重要。CircRNAs可以作为分子海绵来隔离miRNA或蛋白质，并且可以影响它们的细胞丰度和定位。

3 CircRNAs在与肝细胞癌（HCC）的相关性

HCC是消化系统最常见的恶性肿瘤之一，病死率仍较高[2]。目前，针对HCC的治疗方法临床主要以外科手术为主，其中包括化疗，肝移植，手术切除，抗肿瘤药物疗法和放射治疗。由于疾病早期没有症状，大多数患者被诊断为疾病晚期，具有转移和肝储备不足，从而失去了根治性切除的机会。在过去的十年中，改良的药物治疗剂已大大延长了患有晚期疾病的HCC患者的生存期。常用的治疗方案包括索拉非尼，阿霉素（ADM），5-氟尿嘧啶（5-FU），含铂抗癌药物，喜树碱和吉西他滨。然而，对这些药物的多药耐药性（MDR）的获得是临床肿瘤学中的致命弱点，并且可能导致不良的预后。HCC患者5年复发率也高达70%[29]。因此，目前临床对HCC的综合治疗效果尚不如人意，HCC患者的预后仍很差[28]。因此，研究HCC发生发展的分子机制，寻找新的分子治疗靶点，将有望为HCC患者寻求更有效的治疗策略。

随着研究不断深入，证明CircRNAs表达的改变对肝癌的生物学特性具有广泛的影响。CircRNAs在HCC中起癌基因或抑癌作用。许多CircRNAs参与肝细胞癌（HCC）的发生和发展[30]。CircRNAs在组织和器官生长中发挥发育和调节的作用[31,32]，包括细胞凋亡[33,34]，细胞应激[35,36]，细胞衰老[37]和炎症反应[38]。HCC中过表达has_circ_0078710可以通过海绵体miR-31上调HDAC和CDK2水平，同时介导细胞周期成分和阴性细胞周期调节因子p21的表达，诱导细胞周期进展，促进细胞增殖，迁移，侵袭和肿瘤生长[39]。薛莉等研究发现circ_001569可以直接吸收miR-411-5p和miR-432-5p，进而调节circ_001569的部分致癌功能，证明circ_001569可以提示肝细胞癌预后不良，并促进细胞生长和转移[40]。王斌等人通过RT-PCR测定HCC组织和HCC细胞系中circRBM23和miR-138的表达水平，证实上调的circRBM23通过调节肿瘤抑制因子miR-138在HCC中起致癌基因的作用[41]。邱思等通过定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）研究了73对肝细胞癌（HCC）和相邻非肿瘤组织中CircRNAs hsa_circ_0001445的表达水平，证明了hsa_circ_0001445可以促进细胞凋亡并抑制这些细胞的增殖，迁移和侵袭[42]。韩鼎等人将肝癌与邻近正常组织比较，发现circc3p1的表达与TNM呈负相关，并通过CCK8和Transwell分析，证明circ3p1过度表达，显著抑制了肝癌细胞，鉴定了CircRNAs circ3p1作为肿瘤抑制因子[43]。hsa_circ_0000673与HCC细胞中的miR-767-3p直接相关，通过抑制miR-767-3p，hsa_circ_0000673促进HCC细胞增殖和侵袭和调节miR-767-3p/SET途径促进HCC恶性行为[44]。更有研究证明hsa_circ_0003570表达水平与HCC临床病理学特征相关，环状RNA（CircRNAs）中的Hsa_circ_0003570不仅首先在HCC细胞系中发现下调，而且在HCC组织中也被下调，因此，CircRNAs可能是HCC治疗的有希望的新治疗靶标。周祖桦等通过RT-PCR在各种肝癌细胞系和人癌组织中定量分析circCDK13表达，证实了circSMARCA5的过表达导致抑制增殖，增加细胞凋亡和抑制侵袭。这些研究表明，CircRNAs可能是HCC治疗的新治疗靶标。

4 结语与展望

HCC是最主要的恶性肿瘤之一，尽管最近几年相继进行了新的先进治疗方法，但是HCC的存活率仍然很低。越来越多的证据表明，改变的CircRNAs表达可影响HCC的发生和发展，并且在HCC治疗和预后方面显示出巨大的潜力。CircRNAs充当miRNA海绵，调节参与细胞周期，增殖，侵袭和转移的基因、蛋白质的表达。且CircRNAs具有高丰度和稳定的优势，可作为HCC诊断生物标记物，将有望成为HCC有效的治疗靶标。目前，CircRNAs在HCC的研究仍处于起步阶段，CircRNAs可能通过不同的机制参与HCC的肿瘤发生，进一步了解CircRNAs与HCC病因之间的关系将加速CircRNAs在HCC诊断和治疗中的临床应用。对CircRNAs在HCC中的功能和机制的深入研究将丰富我们对参与肝癌发生的复杂调控网络的了解。此外，进一步了解CircRNAs与HCC病因之间的关系将加速CircRNAs在HCC诊断和治疗中的临床应用。