环状RNAs（CircRNAs）是一类单链内源性RNAs，通过反向剪接产生共价闭环结构。CircRNAs的生物发生受到顺式作用元件和反式作用蛋白的严格调控。由于可变剪切的存在，单个基因位点可以产生多个circRNAs亚型。CircRNAs通过调节转录、海绵机制、circRNAs结合蛋白、翻译成蛋白质，在多种生物过程中发挥调控作用[1]。
研究表明，circRNAs通常在癌症中失调，并发挥重要作用。CircRNAs拥有作为跨癌症类型的诊断或治疗靶点的巨大潜力。在不同的癌症类型中显示一致或不一致的失调circRNAs的研究仍然难以探明。例如，方法局限性造成的环状RNAs结果的丢失；候选分子的组织样本局限性，均限制环状RNAs在肿瘤相关领域的研究[2]。
近日，四川大学华西医院李为民教授和彭勇教授共同通讯在Mol Cancer发表文章Characterization of distinct circular RNA signatures in solid tumors。作者分析了七种实体肿瘤中的不同的circRNAs表达特征，全面描述实体肿瘤中差异表达的circRNAs及其参与肿瘤发生发展的机制，并用实验证明了circLIFR 在体内外抑制肿瘤转移的功能。
作者首先对7种恶性肿瘤的122个肿瘤样本，与相应的非癌正常组织进行测序。分析结果发现，几乎全部的circRNAs均来自于外显子区域。部分circRNAs相比同源线性转录本具有更高的表达，并展现出更高的细胞功能。以致癌基因circHIPK3为例，其表达丰度显著高于线性转录本HIPK3基因的表达。
CircRNAs在转录过程中存在可变剪切，70%以上的宿主基因可以产生至少2种circRNA亚型，且具有产生主要剪切异构体的趋势。主要circRNAs亚型的环状外显子侧翼的内含子更长，且具有更多重复元素，这表明内含子内的序列结构可能有助于这些circRNA的生物发生。
首先，普遍存在的基因主要富集在对细胞重要的生物过程和信号通路。进而定义了普遍存在的circRNAs和组织特异性circRNAs。作者使用组织特异性指数（TSI）量化正常组织中439个circRNAs的组织特异性表达模式。CircRNAs的组织特异性表达主要源自于宿主基因和circRNAs结合蛋白的功能调控。
作者最初检测发现，仅有135个circRNAs（30.75%）是从组织特异性宿主基因中产生。宿主基因的组织特异性表达有助于这些组织特异性circRNAs的组织特异性。 进一步验证发现，155个circRNAs（35.31%）表现出与8个组织特异性的RBPs高度相关性。脑组织circRNAs表达的差异性最高，肠circRNAs表达的差异性最低。例如，RBFOX1对组织特异性circRNAs生物发生存在潜在调控，脑特异性hsa_circ_0070057与脑中RBFOX1的表达密切相关，而不是与其宿主基因MAN2A1。总之，RBPs的组织特异性表达可能在组织特异性circRNAs的生物发生中发挥重要作用。
hsa_circ_0070057与脑特异性蛋白RBFOX1的关系
对七种实体肿瘤测序结果分析，circRNAs在癌症中表达经常失调。有趣的是，GBM（n=603）显示了差异表达最多的circRNAs，而GC（n=123）显示了差异表达最少的circRNAs。79.57%的失调circRNAs仅在一种肿瘤中差异表达，发挥癌症特异性功能。作者发现25个circRNAs在至少四种类型的癌症中差异表达。如图1所示，hsa_circ_0072309在作者测试的肿瘤样本中持续下调，突出了其在肿瘤发生中的关键作用。
图1. 25种差异表达circRNAs热图
作者经过生物信息学分析发现，hsa_circ_0072309在正常组织中表现出高丰度，并且在除GBM以外的六种实体肿瘤中表达下调。
在显著下调的六种实体肿瘤中，circLIFR在三种肿瘤（ESCC, HCC, CRC）中的功能未得到验证。为验证circLIFR在这三种肿瘤中的作用，作者选择4个低circLIFR表达的癌细胞（KYSE30，KYSE150, SK-Hep-1, HCT-116）分别构建过表达circLIFR的稳转株细胞，进行体内外的功能验证。体外实验发现，过表达circLIFR显著性抑制细胞迁移。随后，作者对circLIFR的功能进行体内验证，过表达circLIFR显著性抑制肿瘤向裸鼠体内各脏器的转移。
转录组分析发现，差异表达基因主要富集在细胞粘附、细胞外基质组织和细胞-基质连接组装方面。并通过RT-qPCR验证了受circLIFR影响的转移相关基因子集的表达变化。如图2所示，circLIFR通过调节细胞粘附和EMT相关基因的子集来抑制肿瘤转移。
图2. RT-qPCR验证circLIFR影响的转移相关基因
本研究中，作者鉴定了来自七种恶性肿瘤及配对正常肿瘤临床样本中circRNAs的表达情况。失调的circRNAs表现出癌症特异性表达或在癌症中具有共同的表达特征，这可能受到宿主基因和结合蛋白表达的调节。最后，作者通过实验验证了circLIFR在肿瘤中的下调和抑瘤作用。总的来说，这项研究提供了癌症中差异表达circRNAs的全面概况，并强调了circRNAs在癌症生物学中的重要作用。
原文链接：
https://molecular-cancer.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s12943-022-01546-4.pdf
参考文献：
[1]. Chen LL. The expanding regulatory mechanisms and cellular functions of circular RNAs. Nat Rev Mol Cell Biol. 2020;21:475–90.
[2]. Vo JN, Cieslik M, Zhang Y, Shukla S, Xiao L, Zhang Y, et al. The landscape of circular RNA in cancer. Cell. 2019;176:869–81.e13.
