环状RNA在胃癌中的研究分析范文

摘要：环状RNA(circRNA)是一类广泛存在于真核细胞中的非编码RNA，不同于线性RNA，circRNA通过反式剪接的方式形成一个共价闭合的环状结构，该结构使其具有高度稳定性和生物保守性。近期研究显示，circRNA在多种肿瘤组织中异常表达，主要通过作为miRNA的海绵调控癌细胞的增殖、侵袭和凋亡，并有望成为新型诊断标志物及潜在的治疗靶点。然而其在胃癌中的作用却知之甚少。文章就近年来有关circRNA在胃癌中的研究进展进行综述，以期探索circRNA与胃癌发生、发展之间的关系，并为胃癌的临床诊断和治疗提供新的思路。

关键词：胃癌环状RNA异常

表达胃癌严重威胁着人类生活与健康。根据最新的GLOBOCAN数据库显示，胃癌是全球第5大常见癌症及第3大癌症死亡原因［1］。同时我国又是胃癌的高发地区，发生率正呈现出年轻化趋势。大量研究已证实环状RNA(circularRNA，circRNA)参与了多种疾病包括癌症的进展过程，部分circRNA具有微小RNA(microRNA，miRNA)结合位点，能够通过海绵功能调控miRNA下游靶基因的表达，进而影响疾病的发生与发展。早在1970年circRNA就在病毒中所发现。最初由于其表达水平很低，circRNA一直被认为是错误拼接的副产物而未得到广泛重视。近年来随着生物信息学和二代测序技术的迅猛发展，人们发现它在真核细胞中广泛表达。迄今为止，已在多种组织和细胞中鉴定出了数万种circRNA，其中一部分还具有表达特异性。这些都预示着这一类新型非编码RNA分子拥有着特殊的功能和作用。circ－RNA是一类具有闭环结构特殊形式的非编码RNA。不同于传统的线性RNA，它不具有5'末端帽子和3'末端多聚A尾巴结构，而是由3'和5'末端连接形成共价闭合的环状结构，该结构使其在细胞内表达更加稳定，且不易被核酸外切酶降解［2］。由于circRNA的高度保守性和较强的稳定性，其对于恶性肿瘤的诊断性优于其他类型的非编码RNA，具有极大诊断疾病的潜能。同时，circRNA还被发现通过多种生物学功能来调控疾病的发生、发展。研究显示circRNA能够通过海绵作用解除miRNA对其靶基因的抑制作用，上调靶基因的表达，并且在调控亲代基因的表达、与蛋白质结合形成复合物和作为反转录转座子介导假基因的产生等方面发挥着独特的作用［2～6］。之前的大量研究已证实circRNA在食管癌、肝癌、结直肠癌等消化道肿瘤中能够稳定存在且异常表达，并与肿瘤的增殖、侵袭和凋亡等生理活动密切相关［3，4，7，8］。例如，hsa_circ_0020397已被发现通过靶向miR－138来促进结直肠癌细胞的增殖和侵袭并抑制其凋亡，circRNA_000839通过作为miR－200b的海绵来抑制肝癌细胞的侵袭转移［3，4］。随着对胃癌发病机制研究的深入，研究者们发现在胃癌组织和细胞中同样也存在着多种差异表达的circRNA，其中大部分是下调的，这些差异表达的circRNA最终会导致生物遗传信息的改变，进而导致胃癌的发生和发展，并且其表达水平与肿瘤的直径、淋巴转移、远处转移、TNM分期等临床病理特征密切相关［2，9～12］。例如肿瘤越大，hsa_circ_0000190的表达水平越低［10］。这些均证明了circRNA在胃癌的发生、发展中扮演重要角色。

一、circRNA与胃癌增殖侵袭

细胞的异常增殖和侵袭性增强是肿瘤细胞的特征性改变，胃癌细胞的增殖与侵袭是一个涉及多因素、多基因、多步骤的复杂过程，目前其机制不是非常明确。最近有学者发现一些circRNA可以作为miR-NA的海绵，竞争性地抑制miRNA的功能，间接影响胃癌的发生、发展。Zhang等［5］发现miR－424－5p与LATS1的表达量在胃癌组织中呈负相关，且miR－424－5p表达越高，所对应的胃癌预后越差。最终通过细胞增殖和Transwell侵袭实验证明circRNA_LARP4可通过海绵作用竞争性结合miR－424－5p进而调控LATS1基因的表达，最终抑制胃癌细胞的增殖和侵袭。类似的是，Zhang等［11］通过实时定量PCR的研究方法发现，circRNA_100269在112例胃癌组织中有79例(70．5%)表达显著下调，多种胃癌细胞株中也得到了一致的结果，且通过双荧光素酶报告实验发现circRNA_100269与miR－630表达量呈明显的负相关。通过CCK8和克隆形成实验发现cir-cRNA_100269能够明显抑制胃癌细胞株AGS和MKN－28的增殖，并最终确定circRNA_100269－miR－630轴在调控胃癌细胞生长增殖方面起重要作用。Chen等［2］通过二代测序技术发现了定位于8号染色体长臂的一种circRNA，命名为“circPVT1”。不同于大多数circRNA，circPVT1由于其基因组位点的扩增，使其表达量在胃癌组织中频繁上调。circPVT1主要位于细胞质内，能耐受核酸外切酶的消化处理，并且其转录半衰期超过24h，具有较强的稳定性。通过细胞增殖实验证实circPVT1能显著增强胃癌细胞株MGC－803和AGS的生长与增殖，并最终证实该过程是通过其作为miR－125b的海绵体来上调其靶基因E2F2的表达，进而增强胃癌细胞的增殖。

二、circRNA与胃癌诊断标志物

虽然目前90%的早期胃癌患者可以通过手术治愈，但是由于缺乏可靠有效的早期诊断技术，大多数胃癌患者在确诊时已经是癌症晚期，失去了最佳的手术治疗时机。目前临床上常用的血清肿瘤标志物如CEA、CA19－9和CA72－4等，它们在早期胃癌筛查中的阳性率很低［13］。内镜检查是目前胃癌诊断的黄金标准，然而这种侵入性技术对于患者来说是极其痛苦的，并且其结果取决于内镜医生的技能和经验。随着测序技术和生物技术的不断发展，现已在人类唾液、胃液、血液等人体成分中发现与疾病相关的RNA，有的已经作为诊断标志物［14～16］。这些发现均暗示着circRNA具有作为新型生物学标志物的巨大潜能，为早期无创检测提出了新思路。Chen等［10］对104例胃癌患者的血清进行检测，与健康对照组相比，血清中hsa_circ_0000190的表达量显著下调，其特异性明显优于CEA和CA19－9，且血清中CEA阳性的患者hsa_circ_0000190具有较高水平。类似的是，Huang等［12］研究发现hsa_circ_0000745在胃癌组织和血清中显著降低，且血清中hsa_circ_0000745的表达水平与患者TNM分期显著相关。相比于CEA，hsa_circ_0000745有着更高的敏感度和特异性，且将两者结合起来拥有更高的诊断价值。Shao等［17］首次证实了circRNA在胃液中是稳定存在的。通过对不同人群组(健康人群组、慢性萎缩性胃炎组、胃溃疡组和胃癌组)的胃液进行检测，经过8个循环的反复冻融以及4℃环境下不同时间点(0、2、4和8h)的储存，胃液中hsa_circ_0014717的表达量无明显差异。慢性萎缩性胃炎被认为是独立的胃癌危险因素，通过对比发现，慢性萎缩性胃炎组中患者胃液中hsa_circ_0014717的表达量显著减少，而健康人群组中的表达量最多［18］。

三、circRNA与胃癌预后标志物

在大多数国家胃癌5年总体生存率低于30%［19］。虽然我国胃癌的发生率和病死率呈逐年稳步下降趋势，但是胃癌患者的预后仍然很差［20］。胃癌根治术是治疗Ⅲ期胃癌最有效的方法，但是术后肿瘤的早期复发和转移严重影响患者的预后。研究发现circRNA_100269不仅与胃癌增殖密切相关，同样也可用来预测患者术后早期的复发。Zhang等［21］首次确立了circRNA与Ⅲ期胃癌患者术后早期复发的相关性。首先采用基因芯片和实时定量PCR的方法筛选出了4种与患者术后早期复发密切相关的cir-cRNA(circRNA_101308、circRNA_104423、circRNA_104916和circRNA_100269)，然后创建了一个基于这4种circRNA的用来评估Ⅲ期胃癌根治术后早期复发的风险评分公式，该公式可以将术后的患者分为早期复发的高风险组和低风险组。相比于传统的分类指标如TNM分期，该公式可以更准确地预测术后患者的早期复发率，以更科学地制定术后患者的个体化治疗方案。另外，通过对187例胃癌标本的不同临床病理特征与circPVT1的表达量进行相关性分析，Chen等［2］发现与肿瘤直径和TNM分期的一样，cir-cPVT1的表达量也可以作为胃癌患者的独立预后指标。低表达circPVT1的胃癌患者总体生存期(中位生存期20个月∶46个月)和无病生存期(中位生存期17个月∶36个月)比高表达circPVT1的患者明显缩短。并且将circPVT1表达量和TNM分期的结合起来具有更好的预测价值。Zhang等［5］通过单变量和多变量分析发现，circRNA_LARP4的表达水平与肿瘤直径和淋巴结转移呈明显的负相关。与其他指标相同，circRNA_LARP4的表达量也可以作为胃癌患者的一个独立预后因素。相比于低表达的胃癌患者，高表达circRNA_LARP4的胃癌患者具有更长的总体生存期和更佳的化疗效果。

四、circRNA与胃癌治疗新靶点

近年来，肿瘤的靶向治疗随着分子生物学技术的发展和对细胞、分子水平发病机制的深入研究，已经进入到了一个新时期［19］。部分成果已投入到临床上使用并取得了令人欣喜的治疗效果。近期研究发现，circRNA参与了多种与胃癌密切相关的代谢途径和信号转导通路，并能特异性调控肿瘤相关基因的表达。这些研究不仅提高了我们对于胃癌分子特征的认识，而且还为以circRNA为靶标的胃癌分子靶向治疗提供了新思路［22］。通过微阵列芯片分析，Dang等［23］发现在胃癌组织和癌旁正常组织之间共有207种差异表达的circRNA，其中大多数是下调的(150/207)。通过基因本体和KEGG信号通路分析发现，这些差异表达的circRNA参与了细胞外基质降解、结合细胞黏附分子、与转化生长因子β反应等几种重要的生理学过程，并且与肿瘤增殖相关的PI3K－AKT信号通路密切相关。类似的是，Sui等［24］使用微阵列技术对胃癌组织进行分析发现，共有467种显著差异表达的circRNA和3309种差异表达的基因。通过对差异表达的circRNA和基因进行分析，发现它们主要参与细胞代谢、DNA合成、细胞生成等重要生物过程，并且涉及了细胞粘连、Rap1信号通路、RNA转移和细胞周期等与肿瘤增殖侵袭密切相关的代谢途径和信号通路。同时还发现了circRNA通过与miR-NA及mRNA之间相互作用影响CD44、CXXC5、MYH9、MALAT1等基因的表达，进而调控胃癌的发生、发展。c－Myc作为一种重要的原癌基因，在超过半数的人类癌症中被激活。已有研究发现miRNA和lncRNA能够调控其表达。近期的研究表明circ_Amotl1不仅能够促进细胞的增殖和抑制凋亡，而且还能通过诱导c－Myc的入核进而促进肿瘤生成。此外，circPVT1也被证实可以通过直接作用来增加胃癌细胞中c－Myc的蛋白水平，进而调控胃癌的发生、发展［2］。

五、展望

胃癌是一个多步骤、多因素的综合疾病，具体发病机制至今仍未完全清楚。与正常胃组织相比，在胃癌组织中异常表达的circRNA能够影响LATS1、E2F2、c－Myc等众多肿瘤相关基因的表达，进而调控胃癌的增殖、侵袭和转移。虽然目前circRNA的研究尚处于初级阶段，从实验研究到实际临床应用还面临着许多挑战，但是相信随着生物技术的广泛应用以及科研工作者的不断探索，circRNA有望成为胃癌早期诊断、靶向治疗及预测转归的重要指标，为胃癌的临床诊疗提供新思路。

参考文献

6李乐，吴金亮，徐明，等．环状RNA的生物特征及其功能研究进展［J］．医学研究杂志，2017，46(2):10－13，62

8吕玲双，王建明．环状RNA与人类疾病研究进展［J］．医学研究杂志，2017，46(1):18－21

作者：刘帅臣 李玉明 单位：滨州医学院附属医院胃肠外科