综述：在结直肠肿瘤发生过程中调节癌干性的环状RNA：靶蛋白及调控机制

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Cancer stemness-modulating circular RNAs in colorectal tumorigenesis: target proteins and regulatory mechanisms

癌症干细胞（CSCs）在结直肠癌（CRC）发生发展中起关键作用，而圆环RNA（circRNAs）作为新型调控因子备受关注。本研究通过严格筛选文献，系统评估了CRC中14个失调的癌症干细胞调控性circRNA（CSM-circRNAs），发现其通过miRNA海绵（9/14）或RNA结合蛋白（5/14）机制调控下游蛋白，涉及Wnt/β-catenin、PI3K/AKT等关键信号通路。这些circRNA不仅特异性调控CSCs特性，且在多种癌症中呈现共失调现象，提示其作为诊断和治疗靶点的潜力。

　　

黄秋荣|孔邦初

台湾中国文化大学环境规划与生物资源学院（原农业学院）动物科学系及生物技术研究生院，台北11114

摘要

癌症干细胞（CSCs）是一小部分具有明确特征的肿瘤细胞，在肿瘤发生过程中起着关键作用。环状RNA（circRNAs）已被证明是调控癌症干性和肿瘤发生的重要因子。本文通过严格的选择标准，系统地评估相关文献，以功能性地定义一类在结直肠癌（CRC）中调控癌症干性的circRNAs（CSM-circRNAs）。在CRC中，发现了14种失调的CSM-circRNAs，这些circRNAs均在球状细胞形成实验中得到验证，并且表达了多种干细胞标志物。除circFNDC3B外，所有CSM-circRNAs在CRC中均上调，其中7种在多种癌症类型中均表现出失调现象。大多数（9种）通过miRNA海绵作用发挥作用，其余（5种）则通过与RNA结合蛋白的相互作用来发挥作用。CSM-circRNAs的失调影响了癌症干性的关键特征，证实了它们在调控癌症干性中的重要作用。在鉴定出的15种受CSM-circRNAs调控的蛋白质中，有10种是（转录后）或（翻译后）调节因子，5种是信号传导或结构蛋白。这些受CRC CSM-circRNAs调控的蛋白质在多种癌症类型中均表现出失调，影响了关键的生化及信号传导途径。我们认为CSM-circRNAs构成了一类新的转录后调节因子，能够广泛激活癌症干细胞并推动恶性进展，这突显了它们的诊断和治疗潜力。预计在其他癌症以及其他疾病中的功能性circRNA中也存在类似的分类，为快速发展的circRNA研究提供系统性的框架。

引言

癌症干细胞（CSCs）是一小部分在肿瘤发生过程中起关键作用的肿瘤细胞[1]、[2]。除了具有肿瘤起始能力外，CSCs还具备多种特征，包括自我更新、分化为多种类型的癌细胞（从而增加肿瘤异质性）、活跃的增殖、迁移和侵袭能力，以及产生化疗耐药性的能力[1]、[2]、[3]。长期以来，人们已经发现实体瘤和血液系统恶性肿瘤中存在CSCs[4]、[5]。抑制CSC的特征已成为癌症治疗的关键目标[1]、[6]、[7]。

环状RNA（circRNAs）是由宿主基因前体mRNA通过反向剪接产生的共价闭合的单链RNA分子。一个宿主基因可能产生多种circRNA物种，称为异构体，其中大多数具有不同的宿主基因序列外显子组成；在少数情况下，circRNAs中可能包含内含子或基因间序列[8]、[9]、[10]。circRNAs主要在细胞质中发挥作用：(i) 作为miRNA海绵，释放被miRNA抑制的转录本以供翻译；(ii) 与RNA结合蛋白（RBPs）相互作用；(iii) 翻译成功能性蛋白质；(iv) 参与细胞核中的转录调控[9]、[10]、[11]、[12]。作为转录后调节因子，circRNAs在正常细胞和癌细胞中调控多种细胞功能[13]、[14]、[15]。

结直肠癌中的癌症干性

癌症干细胞具有独特的自我更新能力，并能在体外非黏附、无血清条件下分化为球状细胞进行增殖[16]、[17]。此外，CSCs还表现出一系列明确的标志物，包括表面标志物CD44、CD133和LGR5（富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体5），这些标志物常通过流式细胞术检测到[18]、[19]、[20]。CD44在上皮来源的肿瘤中过表达，与肿瘤起始相关

CRC CSM-circRNA的鉴定

根据国际癌症研究机构发布的2022年GLOBOCAN（全球癌症观测：今日癌症）报告，结直肠癌（CRC）在新病例数量上排名第三，在死亡率上排名第二[26]。以CRC作为研究模型，我们旨在阐明调控癌症干性的circRNAs（CSM-circRNAs）及其靶标蛋白在调节结直肠肿瘤发生中的作用。

癌症干性和肿瘤发生中的调控机制

在本文研究的14种CRC CSM-circRNAs中，共鉴定出15种下游调控蛋白及其相关的调控机制（见表2；详见补充文件1中的基因和蛋白质名称缩写列表）。根据它们的生物化学和调控作用，这些调控蛋白可分为五类：转录或转录后调节因子、翻译/翻译后调节因子、膜受体或信号传导蛋白

失调的CSC信号通路之间的相互作用

除翻译后调节因子WDR66和ASB6外，13种CSM-circRNA调控的蛋白质在多种癌症类型的CSC调控中参与了至少一种信号通路（表3）。涉及的信号通路包括经典的Wnt/β-连环蛋白信号通路（n=5）、非经典的Wnt/Ca2+和Wnt/PCP信号通路（n=2）、PI3K/AKT信号通路（n=4）、MEL/ERK（n=2）和p38 MAPK信号通路（n=1）、经典的TGFβ/SMAD2信号通路（n=3），以及独立的Hedgehog、Hippo、Notch和JAK2/STAT3信号通路

结论与展望

临床表达谱表明，这14种CSM-circRNAs在早期CRC的静止状态下就已经存在于CSCs中。在外部或内部信号的刺激下，CSM-circRNAs的表达通常会上调，唯有circFNDC3B的表达会下调（表2）。许多CRC CSM-circRNAs在其他癌症类型中也表现出失调现象（表2）。这些失调的CSM-circRNAs随后会调节蛋白质和信号通路，从而增强CSC的特征并促进CRC的发展

CRediT作者贡献声明

黄秋荣：撰写——综述与编辑、初稿撰写、验证、资源收集、实验设计、数据分析、数据整理、概念构建。孔邦初：撰写——综述与编辑、初稿撰写、监督、资源协调、实验设计、数据分析、概念构建

资金支持

本研究未获得任何公共部门、商业机构或非营利组织的资助。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。