恶性肿瘤细胞和邻近的非恶性细胞之间的细胞间通讯导致了肿瘤的发展。在肿瘤发展过程中，外泌体是细胞间通讯的信使。环状RNA（circRNA）是一种非编码RNA，其功能包括调节细胞周期和增殖。然而，外泌体circRNA的功能尚不清楚。近日，来自南京医科大学刘起展课题组的研究人员发现，亚砷酸盐诱导的细胞分泌的外泌体circRNA能够促进正常肝细胞的恶性转化。他们发现，慢性暴露于亚砷酸盐中可升高circRNA_100284的水平，参与正常肝细胞L-02细胞的恶性转化。 circRNA_100284被包含在由砷诱导细胞释放的外泌体中并且可以转移到正常细胞，外泌体circRNA_100284通过与miRNA-217相互作用来调节细胞周期并且影响正常肝细胞的细胞增殖。该研究发表于4月19日的Cell Death and Disease杂志上。
砷是一种天然存在的非金属有毒物质，通常通过饮用水污染，即使含量低于标准，砷也会产生有害影响。砷的长期接触与肺癌、膀胱癌和皮肤癌以及心血管疾病、糖尿病和皮肤损害有关。砷与癌变与遗传变异、氧化性DNA损伤和DNA甲基化有关。无机砷会影响各种信号传导途径，并通过增加细胞周期S期细胞的比例来刺激细胞增殖。然而，分子机制尚不清楚。非编码RNA（ncRNA）不翻译成蛋白质，非编码RNA类型包括转运RNA（tRNA）、核糖体RNA（rRNA）、小RNA（例如miRNA）和lncRNA等。长期暴露于亚砷酸盐环境会导致各种ncRNA的异常表达，包括miR-21、miR-143、lncRNA MALAT1等。
与一般的非编码RNA不同，环状RNA（circRNA）具有共价闭合的连续环，其3'和5'末端连接在一起。多种circRNA在肝细胞癌的发展中可以作为生物标志物，并通过“miRNA海绵(miRNA sponge)”的方式来调节基因表达。通过使用circRNA微阵列，研究人员在先前的研究中发现，在转染了砷的HaCaT细胞中，circRNA_100284表现出上调，并参与致癌过程中人角质形成细胞的砷依赖的细胞周期加速。
在肿瘤微环境中，恶性细胞与非恶性细胞的通讯对于肿瘤进展至关重要。直径为30-100nm的外泌体是细胞衍生的囊泡，存在于许多体液里，包括血液和尿液以及细胞培养基中。外泌体携带信使RNA、miRNAs和双链DNA。外泌体参与细胞间信号传递，并且可能影响正常细胞的功能，因为它们可以融合并将它们的内容物释放到远离其起源细胞的细胞中。例如，通过外泌体将RNA从一个细胞穿梭到另一个细胞，被称为“外泌体穿梭RNA”，可以影响正常细胞中的蛋白质产生。在外泌体中，circRNAs被富集并稳定存在，并且在KRAS突变结肠癌细胞中，circRNAs可以转移到外泌体中。然而，外泌体circRNA的功能仍然不明确。
本研究中，研究人员发现亚砷酸盐诱导的人肝上皮细胞（L-02）分泌的circRNA能够转移到正常的L-02细胞中，并在正常细胞中发挥功能活性。结果显示，circRNA_100284参与了亚砷酸盐诱导的L-02细胞的恶性转化。来自诱导后L-02细胞的培养基促进了circRNA_100284的上调，加速细胞周期并促进正常L-02细胞的增殖。诱导后的细胞经外泌体将circRNA_100284转移到正常的L-02细胞中，并导致未诱导细胞的恶性转化。敲减circRNA_100284（其降低了源自诱导L-02细胞的外泌体中的circRNA_100284水平）后，阻断细胞周期进程并减少了恶性肿瘤增殖。此外，在正常的L-02细胞中，源自亚砷酸盐诱导的L-02细胞的外泌体circRNA_100284可以使细胞周期加速并通过调节microRNA-217促进增殖。此外，外泌体circRNA_100284在暴露于亚砷酸盐的人的血清中上调。因此，来自诱导的L-02细胞的外泌体将circRNA_100284转移至周围细胞，其诱导细胞周期加速并促进正常肝细胞的增殖，导致未诱导细胞的恶性诱导。这些发现支持了外泌体circRNA参与亚砷酸盐致癌过程中细胞间通讯的概念。
图1： circRNA_100284促进砷诱导的L-02细胞的恶性转化
图2： 砷诱导的L-02细胞分泌外泌体circRNA_100284，并转移至正常L-02细胞中。
参考文献：Dai X, Chen C, Yang Q, Xue J, Chen X, Sun B, Luo F, Liu X, Xiao T, Xu H, Sun Q, Zhang A, Liu Q. Exosomal circRNA_100284 from arsenite-transformed cells, via microRNA-217 regulation of EZH2, is involved in the malignant transformation of human hepatic cells by accelerating the cell cycle and promoting cell proliferation. Cell Death Dis. 2018 Apr 19;9(5):454.
外泌体资讯网 南京医科大学研究人员发现亚砷酸盐诱导的细胞分泌外泌体circRNA 加速肿瘤细胞周期并促进正常细胞的恶性转化
