儿童肾母细胞瘤中的环状RNA

　　作为非编码RNA成员之一，环状RNA（circular RNA，circRNA）一直是近些年来研究的热点。大量的研究报道，circRNA分子可以作为恶性肿瘤的生物标志物或者治疗靶点。肾母细胞瘤（Wilms tumor, WT）作为儿童时期最常见的肾脏恶性肿瘤，临床上仍然缺少特异性诊断标记和肿瘤靶点。最近的研究表明，circRNA在WT中广泛表达，并显示出作为诊断分子或者治疗靶点的潜力。

大量circRNA在WT中表达失调

　　凭借高通量测序技术的发展，已发现数万条circRNA在WT中特异性表达。有学者通过circRNA芯片筛选发现，数个circRNA例如circCDYL、circ0093740在WT中表达失调[1-2]。上述分子的表达趋势在WT临床样本和WT细胞系中得到验证。然而，基于现有芯片的基因测序很难获得完整表达谱。为了进一步描述WT组织中circRNA的完整表达谱，重庆医科大学附属儿童医院魏光辉教授团队利用4对配对的临床样本进行circRNA深度测序[3]。最终鉴定的23,978,343条circRNA与已知的数据库circBase（http://www.circbase.org/）进行比较，有10,884条circRNA已获得注释。根据序列来源，大多数（84.18%）是外显子。根据严格筛选标准（|log₂FC| > 2和P < 0.05），共鉴定出614个差异表达的circRNA（图1），其中269个上调（红色），345个下调（蓝色）。

图1 circRNA在WT中的表达谱

circRNA可通过miRNA海绵机制调节WT进展

　　最近的文献证据表明，失调的circRNA与WT的生物学行为密切相关，包括细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭、细胞周期阻滞和肿瘤生长抑制[1-5]。在WT中研究的circRNA主要通过miRNA"海绵"机制（在其结合位点内竞争性地结合miRNA从而间接调节靶基因表达）调节肿瘤生物学行为。例如WT中的circSLC7A6/miR-107/ABL2轴[4]、circCDYL/miR-145-5p/TJP1轴[1]、circ0093740/miR136/145-DNMT3A轴[2]或circEYA1/miR-619-5p/TP53轴[3]。

　　先前的研究表明，miRNA可通过与靶基因结合而影响靶基因mRNA的稳定性或在转录后水平促进降解（图2左）。而mRNA能够与miRNA结合的关键机制在于把基因mRNA上存在相关的miRNA应答元件（microRNA response elements，MREs）。但是，研究人员发现MREs不仅存在于mRNA上也存在于circRNA上[6]。具有相同MREs的RNA分子可以竞争性结合互补miRNA。而circRNA含有极其丰富的miRNA结合位点，因此高丰度的circRNA可以像"海绵"一样吸附更多miRNA，宏观上，阻止或抑制miRNA与靶基因结合，在转录后水平间接调节下游靶基因的表达以及潜在功能（图2右）。

图2 circRNA通过"海绵"吸附miRNA调控WT进展

　　基于上述机制，通过全面分析WT组织中circRNA、miRNA和mRNA表达谱，魏光辉教授团队[3,7]使用miRanda（一种检测基因组序列中潜在miRNA靶点的算法，用于预测已鉴定的circRNA和mRNA的miRNA靶点，筛选条件是互补序列总分>140，热力学稳定性总能量<-20 kcal/mol），在WT中构建了一个以circRNA为核心的调控网络（图3）。网络中的关键基因显示出明显的预后相关性，但网络中circRNA分子的生物学功能仍需要进一步验证。

图3 WT中以circRNA为核心的circRNA-miRNA-mRNA调节网络

circRNA在WT中的临床转化潜力

　　凭借circRNA高稳定性、高丰度和高度保守的独有特征，疾病相关的circRNA是很有潜力的生物标志物。在缺乏传统生物标记物的WT中，circRNA可能具有潜在的应用价值。最近的研究显示，circCDYL的高表达与WT患者较小的肿瘤体积、肿瘤直径和低临床分期有关[1]。另外，由于circRNA的稳定性和长半衰期，诱导癌细胞中致癌circRNA分子的表达可能具有良好的抗癌作用。体内实验表明，特异性沉默致癌circRNA可有效抑制WT小鼠荷瘤组织的生长[2,4]。

研究局限性及未来展望

　　尽管目前的研究揭示了circRNA在WT进展中的功能，并提示这些分子在肿瘤治疗中的潜在作用。然而，目前的机制研究集中在miRNA"海绵"。研究者应深入研究circRNA的上游机制以及其他下游机制，如lncRNA"海绵"、蛋白质"支架"、编码能力、甲基化修饰等。其中一些RNA结合蛋白也被认为可以调节circRNA的生物发生[8-9]。其次，目前对WT中circRNA的功能探索仅限于传统的细胞表型。事实上，大量研究已经阐述了circRNA在肿瘤免疫微环境中的作用[10]。此外，目前关于circRNA在WT中表达的研究主要利用肿瘤组织和肿瘤细胞，在血液、体液和外泌体等方面还缺乏研究。有必要进一步研究circRNA作为WT的诊断标志物和预后标志物。总之，circRNA在临床实践中的应用还需要更全面和深入的研究。（详情请点击阅读原文）

　　参考文献

　　[1] Zhou R, Jia W, Gao X, et al. CircCDYL acts as a tumor suppressor in Wilms' tumor by targeting miR-145-5p. Front Cell Dev Biol, 2021, 9:668947

　　[2] Cao J, Huang Z, Ou S, et al. circ0093740 promotes tumor growth and metastasis by sponging miR-136/145 and upregulating DNMT3A in Wilms tumor. Front Oncol, 2021, 11:647352

　　[3] Tian X, Xiang B, Zhang Z, et al. The regulatory network and role of the circRNA-miRNA-mRNA ceRNA network in the progression and the immune response of Wilms tumor based on RNA-Seq. Front Genet, 2022, 13:849941

　　[4] Xu J, Hao Y, Gao X, et al. CircSLC7A6 promotes the progression of Wilms' tumor via microRNA-107/ ABL proto-oncogene 2 axis. Bioengineered, 2022, 13(1):308-318

　　[5] Du A. Circ_0017247 induces Wilms' tumor metastasis through targeting miR-145. Minerva Med, 2021, 112(6):826-828

　　[6] Zhong Y, Du Y, Yang X, et al. Circular RNAs function as ceRNAs to regulate and control human cancer progression. Mol Cancer, 2018, 17(1):79

　　[7] Enright A J, John B, Gaul U, et al. MicroRNA targets in Drosophila. Genome Biol. 2003, 5(1):R1

　　[8] Ashwal-Fluss R, Meyer M, Pamudurti N, et al. circRNA biogenesis competes with pre-mRNA splicing. Mol Cell, 2014, 56(1):55-66

　　[9] Conn S, Pillman K, Toubia J, et al. The RNA binding protein quaking regulates formation of circRNAs. Cell, 2015, 160(6):1125-1134

　　[10] Zhang Q, Wang W, Zhou Q, et al. Roles of circRNAs in the tumour microenvironment. Mol Cancer, 2020, 19(1):14

　　作者简介

　　田小毛：科大学附属儿童医院泌尿外科住院医师，医学博士。研究领域为儿童泌尿系肿瘤的临床和基础研究，主要涉及肿瘤化疗方案、表观遗传调控、免疫微环境、临床大数据与多组学生信分析。

　　刘丰：庆医科大学附属儿童医院泌尿外科主任医师，教授，医学博士。研究方向为儿童泌尿系肿瘤及先天畸形。

（作者：田小毛、刘丰）

（本文来源于公众号：生物化学与生物物理进展）