撰文 | 俞凌锋 责编 | 周叶斌
骨肉瘤（Osteosarcoma）是一种高度侵袭性的恶性骨肿瘤，多发于儿童和青少年。根据WHO统计，骨肉瘤每年的发病率约为百万分之4.8，恶性程度高，易出现骨转移和肺转移，预后较差。骨肉瘤的综合治疗在近30年来没有显著提高，尤其是转移性骨肉瘤死亡率居高不下，迫切需要探索骨肉瘤治疗的新分子机制和新靶点，以找到更有效的治疗靶标，提高患者的存活率。环状RNA（circRNA）被证实在多种肿瘤中有着极其重要的作用，但是其在骨肉瘤中的作用研究较少。
2022年8月，东部战区总医院骨科 周光新 团队和南京大学生命科学学院 陈熹 团队合作发表于 Molecular Cancer 题为 Circular RNA circFIRRE drives osteosarcoma progression and metastasis through tumorigenic-angiogenic coupling 的文章，首次提出了介导骨肉瘤进展与转移的“成瘤-血管生成耦合（tumorigenic-angiogenic coupling）”理论，揭示了骨肉瘤组织中异常高表达的circFIRRE通过该机制促进骨肉瘤原位进展和肺转移的全新调控机制。
为了研究骨肉瘤进展中的的差异circRNAs，作者首先对4组骨肉瘤及其癌旁组织进行circRNA测序，检测出骨肉瘤中异常表达的circRNAs。在异常高表达的circRNAs中，作者挑选出显著性差异最大的5个circRNAs作为研究的候选circRNAs。在扩大样本的进一步筛选后，circFIRRE被标记为骨肉瘤中最显著上调的circRNA，且其异常表达在更大样本、组织样本以及细胞系中均得到验证。
之后，作者将104例骨肉瘤患者队列分为circFIRRE高低表达组进行单/多因素Cox比例风险回归分析，结果显示circFIRRE高表达是骨肉瘤的危险因素，且与骨肉瘤的转移水平呈现明显正相关。生存分析也证实circFIRRE高表达组的总生存期（Overall Survival，OS）和无病生存期（Disease Free Survival，DFS）显著差于低表达组。由此作者提出猜想circFIRRE的高表达可能帮助骨肉瘤发展，尤其是促进转移。
circFIRRE的临床队列研究，该图总结了（C-D）Cox比例风险回归分析、（E-F）生存分析。
作者发现利用CD31+磁珠分离的转移性人骨肉瘤组样本中的内皮细胞中circFIRRE表达水平明显高于未转移组，籍此推断骨肉瘤内皮细胞中circFIRRE有可能促进其血管生成并最终帮助骨肉瘤完成远处转移。通过体内外实验验证，作者发现circFIRRE能够促进血管内皮细胞的成管能力、小鼠动脉环和鸡胚尿囊膜的血管生成能力。自此，circFIRRE在骨肉瘤中介导血管生成的作用得到了确认。
circFIRRE促进血管生成，该图总结了（A-B）磁珠分离的内皮细胞中circFIRRE表达、（E、I）体外内皮细胞成管验证、（G、K）半体内小鼠动脉环验证、（H、L）体内鸡胚验证。
在调控机制研究中，作者首先向上挖掘骨肉瘤中circFIRRE转录本增高的原因。通过数据库UCSC、PROMO、JASPAR算法结合实验验证，证实YY1转录因子结合导致了circFIRRE异常高表达。在circFIRRE下游作用的探究中，作者首先通过Ago2 pulldown实验确定定位于细胞质中的circFIRRE可作为miRNA海绵发挥作用。接着，综合数据库预测与实验验证，证实circFIRRE在骨肉瘤细胞质中通过特异性结合降低了miR-486-3p和miR-1225-5p的表达水平，进而调节基因LUZP1水平。
最终，作者使用了裸鼠胫骨骨肉瘤原位模型以及骨肉瘤肺转移模型证明circFIRRE通过竞争性结合miR-486-3p和miR-1225-5p上调LUZP1表达，促进骨肉瘤生长和肺转移。
裸鼠上通过胫骨骨肉瘤原位模型中敲低cirFIRRE抑制了骨肉瘤生长，而敲低miR-486-3p和miR-1225-5p则抑制了敲低cirFIRRE的作用
综上，作者通过高通量测序筛选出异常高表达的circFIRRE，使用生物信息学手段和体外体内实验预测并证明了骨肉瘤发展过程中转录因子YY1上调circFIRRE表达水平，后7者作为miRNA海绵竞争性结合miR-486-3p和miR-1225-5p，使得二者靶基因LUZP1高表达，这种表达模式一方面在骨肉瘤细胞中促进了癌细胞的增殖、迁移和侵袭，另一方面则作用于内皮细胞促进其增殖和成管来生成新的血管，这二者相结合帮助骨肉瘤生长和转移的作用，作者将其描述为“成瘤-血管生成耦合（tumorigenic-angiogenic coupling）”。
“成瘤-血管生成偶联”假说及circFIRRE调控骨肉瘤原位进展及肺转移机制的概括图
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