circRNA和母基因通过不同的pathway影响肝癌细胞的生长，迁移和侵袭
研究背景
肝细胞癌（HCC）是最常见的一种恶性肿瘤，同时，中国也是肝癌的癌症大国。虽然现在的医疗诊断技术发展很快，但是，对与肝癌的现有诊断技术还是受限很大。因此，开发新的诊断biomarker，并理解这些biomarker的作用机制，是很多科研人员想做的事情。本研究从circRNA，一类非常适合做biomarker的候选分子出发，深入研究了一个锌指家族基因ZKSCAN1及其产生的circZKSCAN1，在HCC中的作用机制及作为biomarker的潜在价值。
研究结果
1.基因表达模式分析
ZKSCAN1，是一个锌指蛋白家族，该家族基因在肿瘤发生，发展，转移和药物耐受方面都发挥着非常重要的作用。同时，现有的研究也发现，ZKSCAN1基因的第二个和第三个外显子部分能形成一个circRNA，在人脑部和肝脏表达丰富。因此，研究人员首先验证了ZKSCAN1和circ ZKSCAN1在HCC组织中的表达情况。102个HCC组织和配对癌旁的RT-PCR结果显示，他们在HCC样本中的表达显著降低。进一步将ZKSCAN1和circ ZKSCAN1的表达与临床指标进行关联分析，发现低的ZKSCAN1表达与肿瘤大小显著相关；而circ ZKSCAN1的表达与不同肿瘤数目，硬化程度，血管侵袭，微血管侵袭，肿瘤grade都显著相关。ROC曲线分析显示，circ ZKSCAN1的AUC值达到0.834，敏感性和特异性能达到82.2%和72.4%，相比而言，ZKSCAN1的AUC值只有0.474。因此，circ ZKSCAN1的表达更合适作为肿瘤组织的诊断biomarker。
2. circRNA与母基因表达相关性分析
对于circRNA的研究，第一个想到的是circRNA的表达是否会和母基因表达有关联。因此，研究人员先在不同人HCC细胞系中检测了ZKSCAN1 mRNA和circZKSCAN1的表达。发现所有的细胞系（Huh7, SMMC-7721, BEL-7402, HepG2和HepG3B）相比对照组（L02），表达都降低。通过在HepG2和SMMC7721中过表达和敲降ZKSCAN1和circZKSCAN1，研究人员发现过表达或者敲降其中一个，不会影响另一个的表达变化。因此，ZKSCAN1 mRNA和circZKSCAN1的表达彼此独立，不相互影响。
3. 基因功能分析
为探究ZKSCAN1 mRNA和circZKSCAN1对HCC细胞的功能影响，研究人员进行了相关检测。结果显示，在ZKSCAN1 mRNA和circZKSCAN1的敲降细胞中，增殖能力显著增强，而过表达细胞中，显著下降；过表达细胞的迁移和侵袭能力显著降低；敲降细胞显著增加。进一步的裸鼠种植实验也表明，过表达时肿瘤生长抑制，而敲降时刺激肿瘤生长。因此，ZKSCAN1 mRNA和circZKSCAN1对肿瘤生长有显著影响。
4.基因亚细胞定位
基因在细胞中的定位往往决定着他们的功能行使。因此，研究人员对ZKSCAN1的蛋白进行亚细胞定位。结果显示，正常肝组织的细胞质中存在大量的ZKSCAN1，而HCC肝组织中却很少。另外，FISH分析表明circ ZKSCAN1也是主要定位于细胞质中。
5.下游调控基因分析
为探究ZKSCAN1调控细胞增殖和侵袭的内在分子机制。研究人员对敲降ZKSCAN1 mRNA和circ ZKSCAN1的HCC细胞与对照进行了全基因组RNA测序。结果显示，敲降circZKSCAN1引起372个基因差异表达；敲降ZKSCAN1引起346个基因差异表达。其中，两组结果中共有166个是在两种情况下都出现差异。KEGG通路分析显示，敲降circ ZKSCAN1的差异基因富集到PI3K pathway, migration pathway, actin cytoskeleton pathway等；而敲降ZKSCAN1则主要富集到metabolic pathways。因此，circ ZKSCAN1和ZKSCAN1影响了下游不同的信号通路影响细胞增殖和侵袭。
6.qRT-PCR验证下游基因
最后，研究人员对特异性地在ZKSCAN1敲降后变化的基因与circZKSCAN1敲降后变化的基因及都变化的基因进行了qRT-PCR验证，结果表明，在ZKSCAN1敲降后，细胞代谢相关基因确实发生了显著变化；而在circZKSCAN1敲降后，凋亡和迁移相关基因发生显著变化；COL3A1，CDH5，MYB，PDK1和BCL2在两种情况下都显著变化。
研究结论
在本研究中，研究人员发现，虽然ZKSCAN1和circRNA在HCC中都发生了显著下调，都是影响细胞生长，迁移和侵袭，但是，他们影响的下游信号通路却是各不相同。该研究为理解circRNA和其母基因在生命体中的调控作用提供了新的依据。
参考文献
Yao Z, Luo J, Hu K，et al.（2017）ZKSCAN1 gene and its related circular RNA (circZKSCAN1) both inhibit hepatocellular carcinomacell growth, migration and invasion but through different signaling pathways. Mol Oncol. doi: 10.1002/1878-0261.12045