結(jié)直腸癌（CRC）在全球高發(fā)癌癥中排名第三，也是癌癥相關死亡的第二大原因。CRC的早期發(fā)現(xiàn)可以降低發(fā)病率和死亡率，但因其早期癥狀不明顯而使許多患者錯過早期治療的有效機會。

環(huán)狀RNA（circRNA）是具有共價閉環(huán)結(jié)構的單鏈RNA，具有高度穩(wěn)定性、保守性和組織表達特異性。在功能上，circRNA具有miRNA和蛋白質(zhì)海綿作用，進而間接調(diào)控下游靶基因的表達，部分circRNA甚至可以翻譯成蛋白質(zhì)或多肽來發(fā)揮生物學功能。近年來，多項研究發(fā)現(xiàn)circRNA在CRC的血清、細胞、組織和外泌體中具有表達特異性，表明circRNA對CRC的發(fā)展具有重要作用。因此，確定CRC的生物標志物和新型治療靶點迫在眉睫。顯然，circRNA有望成為CRC診斷的潛在標志物和治療靶點。

2023年6月9日，香港中文大學深圳研究院Wen-Chu Ye在Cell Death & Disease（IF=9.685)發(fā)表了綜述文章CircRNAs in colorectal cancer: potential biomarkers and therapeutic targets。文章綜述了circRNA在CRC的生物發(fā)生、表達特征和作用機制，重點介紹了circRNA作為CRC診斷和預后生物標志物以及作為CRC治療靶點的潛在臨床應用。

circRNA的生物發(fā)生

circRNA主要由前體RNA通過可變剪切加工產(chǎn)生，目前存在四種環(huán)化發(fā)生的假設模型（圖1），包括：內(nèi)含子配對驅(qū)動環(huán)化和RNA結(jié)合蛋白（RBP）驅(qū)動環(huán)化，主要通過反向互補序列（例如Alu元件）之間的堿基對或者RBP形成二聚體成環(huán)；此外，外顯子跳躍形成的套索和內(nèi)含子套索驅(qū)動環(huán)化的方式也能產(chǎn)生環(huán)狀RNA。

circRNA的生物學功能和機制

眾所周知，circRNA具有miRNA和蛋白質(zhì)海綿作用，進而間接調(diào)控下游靶基因的表達。此外，部分circRNA可以翻譯成蛋白質(zhì)或多肽來行使基因表達調(diào)控因子的功能（圖2）。目前的研究表明，circRNA在臨床醫(yī)學上還具有新興作用——生物標記物，尤其對癌癥的發(fā)生和進展具有重要影響。

1、circRNA可以作為miRNA海綿

circRNA作為miRNA海綿，對miRNA在基因表達的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后控制中發(fā)揮作用（例如，影響mRNA的穩(wěn)定性）。癌細胞的增殖、遷移、侵襲和中性粒細胞分化均涉及該海綿過程有關。

2、circRNA可以作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子

circRNA通過與RNA聚合酶II復合物相互作用并翻譯多肽來調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄過程。在各種生理和病理機制中，circRNA主要作為順式轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子來調(diào)控親本基因轉(zhuǎn)錄。

3、circRNA可以與RBP結(jié)合

研究發(fā)現(xiàn)，具有RBP結(jié)合位點的circRNA可以作為蛋白質(zhì)海綿或誘餌來調(diào)節(jié)基因表達。circRNA可以直接與一種或幾種蛋白質(zhì)相互作用，并充當“蛋白質(zhì)支架”的作用，增強了與之直接結(jié)合的蛋白質(zhì)相互作用。與此相反，circRNA還可以通過隔離蛋白質(zhì)來影響其蛋白互作的穩(wěn)定性。

4、circRNA可以翻譯成多肽和蛋白質(zhì)

有些circRNA具有開放閱讀框（ORF），可以編碼蛋白質(zhì)，而有些circRNA也編碼具有腫瘤抑制作用或致癌作用的蛋白質(zhì)或多肽。circRNA的翻譯方式主要分為IRES依賴性或IRES非依賴性翻譯（例如，m6A修飾）機制，對人類疾病的診斷和治療具有重要意義。

CRC中circRNA表達失調(diào)和降解機制

隨著circRNA在腫瘤發(fā)生中的研究越來越火熱，許多證據(jù)表明，circRNA表達失調(diào)與CRC腫瘤的惡性進展密切相關（圖3）。例如，circHERC4在CRC組織中的表達水平顯著上調(diào)，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤晚期發(fā)展呈正相關。相反地，circPLCE1在CRC組織中表達下調(diào)，與患者生存率低相關。但是，關于circRNA表達失調(diào)的機制仍然未知，需要進一步研究。

近年來有研究表明，circRNA降解過程中關鍵分子的失調(diào)可能導致circRNA的異常表達。circRNA呈閉合環(huán)狀結(jié)構，不易被核酸外切酶降解，比線性RNA更加穩(wěn)定。目前對于其降解機制仍知之甚少。已報道有三種降解方式（圖4）：

（1）miRNA以互補的方式直接與AGO2切割位點結(jié)合，促進circRNA降解；

（2）具有m6A的circRNA通過激活YTHDF2和HRSP12來促進circRNA發(fā)生切割；

（3）發(fā)生病毒感染時，RNase L能完全降解circRNA。

circRNA作為CRC診斷和治療的潛在生物標志物

CRC篩查和早期發(fā)現(xiàn)對于提高治療效果和降低CRC相關死亡率至關重要。鑒定基于血液/血清或尿液的表觀遺傳生物標志物是一種無創(chuàng)且低成本的診斷方式，具有廣闊的應用前景。circRNA因其穩(wěn)定性和表達特異性的特點，且存在于體液中，可以作為CRC診斷的潛在生物標志物。部分circRNA能顯著促進CRC細胞增殖、遷移和侵襲，且能誘導細胞凋亡，促進體內(nèi)CRC腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，可以作為CRC的預后生物標志物。

據(jù)報道，超過70個上調(diào)的circRNA參與CRC腫瘤發(fā)生和進展，通過siRNA/shRNA/ASO等干擾技術靶向干擾其表達水平，可以有效抑制腫瘤細胞增殖、遷移和凋亡，為改善CRC提供了一種新的治療方法。作為腫瘤抑制因子的circRNA因其高穩(wěn)定性和長半衰期，在CRC中具有顯著的抗腫瘤作用，可以利用遞送系統(tǒng)將體外合成的circRNA作為CRC細胞或組織中特定致癌miRNA的海綿，開發(fā)一種高效和創(chuàng)新的治療方法。

/ 總結(jié) /

circRNA憑借著高穩(wěn)定性和組織表達特異性的特征，具有作為CRC診斷和預后的生物標志物以及CRC治療靶點的潛在臨床應用。然而，目前在CRC中只有少數(shù)circRNA的生物學功能和分子機制被挖掘，仍需要進一步研究闡明circRNA在CRC治療中的作用，開發(fā)有效的circRNA遞送系統(tǒng)到腫瘤細胞，以調(diào)節(jié)癌癥進展；這需要成熟的circRNA體外制備技術和circRNA遞送技術儲備。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41419-023-05881-2