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环状 RNA 调控肿瘤免疫微环境的研究进展


环状 RNAcircRNA 是反向剪接形成的共价闭合单链非编码 RNA,不具备 5’端帽子与 3’端 polyA 尾,抵抗 RNA 酶降解,在细胞以及体液当中稳定性极强。大量研究证实 circRNA 不仅调控肿瘤细胞恶性表型,还能够通过分子海绵、蛋白结合等方式,调控肿瘤浸润免疫细胞分化、活化,重塑肿瘤免疫微环境,介导肿瘤免疫逃逸。本文梳理 circRNA 调控 T 细胞、肿瘤相关巨噬细胞、NK 细胞的分子机制,总结 circRNA 作为肿瘤液体活检标志物的潜力,分析该领域现存问题与转化前景。

非编码 RNA 一直是肿瘤生物学重要研究方向,miRNA、lncRNA 已经被大量研究报道,环状 RNAcircRNA 因为特殊的环状结构,最近十几年受到越来越多关注。不同于线性 RNA,circRNA 首尾共价相连,不易被核糖核酸酶降解,半衰期更长,在组织、血浆外泌体当中都可以被检测到,具备作为分子标志物的先天优势。

circRNA 发挥生物学功能主要有几种模式:最经典的 miRNA 分子海绵,吸附结合 miRNA,解除 miRNA 对下游靶基因的抑制;结合胞内蛋白,调控蛋白稳定性、蛋白亚细胞定位,影响信号通路;部分 circRNA 还可以翻译生成多肽,发挥生物学效应。早期研究大多聚焦 circRNA 对肿瘤细胞自身增殖、迁移、凋亡的调控,近些年越来越多证据表明,circRNA 深度参与肿瘤免疫微环境的塑造。

细胞毒性 CD8⁺T 细胞是抗肿瘤免疫的核心效应细胞,很多 circRNA 能够间接调控 T 细胞浸润以及活化状态。部分肿瘤细胞高表达的 circRNA,可以外泌体形式分泌到胞外,作用于 T 淋巴细胞,抑制 T 细胞增殖、干扰素 γ 分泌,促使 T 细胞耗竭,降低免疫检查点抑制剂治疗响应。也有部分 circRNA 能够促进树突状细胞成熟,提升抗原呈递能力,增强机体抗肿瘤免疫应答。

肿瘤相关巨噬细胞 TAM 是肿瘤微环境当中占比很高的免疫细胞,大多向 M2 型促肿瘤表型极化,促进肿瘤进展、血管新生,抑制抗肿瘤免疫。多个 circRNA 被证实参与巨噬细胞极化调控:肿瘤来源 circRNA 通过外泌体传递至巨噬细胞,调控下游信号通路,诱导巨噬细胞向 M2 表型转换,进而促进肿瘤免疫逃逸。NK 细胞作为固有免疫重要组分,circRNA 同样可以调控 NK 细胞的杀伤活性,影响肿瘤细胞免疫监视过程。

漫画风格肿瘤免疫微环境,环状 RNA 分子调控免疫细胞作用示意图

基于 circRNA 的稳定性,体液外泌体 circRNA 有潜力成为液体活检标志物。通过检测外周血外泌体 circRNA 表达水平,辅助肿瘤早期筛查,预测免疫治疗疗效,区分患者对免疫治疗是否响应。相比传统蛋白标志物,circRNA 稳定性强,在早期肿瘤当中就出现表达改变。

但是 circRNA 走向临床转化依旧存在不少阻碍。首先 circRNA 种类繁多,大部分 circRNA 功能并未得到完整验证,很多研究停留在细胞与动物模型层面,缺少大样本临床队列验证;其次 circRNA 检测技术门槛较高,临床常规检测手段很难大规模普及;另外,如何靶向抑制或者上调特定 circRNA 实现肿瘤干预,RNA 递送技术难题亟待攻克。随着 RNA 靶向药物技术持续进步,circRNA 有望为肿瘤免疫治疗开辟全新方向。

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