综述：双面circRNAs：在肺癌微环境中调节免疫抑制与免疫激活机制

《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Dual-faced circRNAs: orchestrating immunosuppression and activation in the lung cancer microenvironment

　　肺癌免疫微环境调控机制及转化应用研究

　　
循环RNA（circRNAs）在肺癌免疫微环境中发挥的关键作用及转化潜力

1. 肺癌免疫微环境的复杂性及其临床挑战
肺癌免疫微环境（TIME）由肿瘤细胞、免疫细胞（T细胞、NK细胞、巨噬细胞等）、基质细胞及复杂信号网络构成。尽管免疫检查点抑制剂（ICIs）显著改善了晚期患者预后，但约30%-50%患者仍存在治疗抵抗。这种免疫逃逸现象源于TIME中免疫抑制性细胞（调节性T细胞、M2型巨噬细胞等）的过度增殖及促免疫逃逸分子（PD-L1、TGF-β等）的异常表达。

2. 循环RNA的生物学特性与调控机制
circRNAs作为新型非编码RNA，具有以下特征：①闭环结构使其比线性RNA更稳定，半衰期可达数天；②组织特异性表达，如肺腺癌中circ_002178表达量较正常组织高8倍；③多维度调控能力，涵盖免疫检查点、细胞浸润、信号通路等层面。其功能实现主要通过四大机制：
（1）miRNA海绵效应：通过竞争性结合miRNA（如circIGF2BP3海绵化miR-328/3173），解除对靶基因mRNA的抑制。研究显示，特定circRNA可提升PD-L1蛋白稳定性达2.3倍
（2）RNA结合蛋白互作：circDENND2D与HuR蛋白结合，抑制PD-L1转录同时激活STK11通路，使CD8+ T细胞浸润效率提升40%
（3）翻译功能：含IRES结构的circRNA（如circNDUFB2）可编码短肽，通过激活cGAS-STING通路诱导 interferon-γ分泌量增加3倍
（4）转录调控：EIciRNAs通过招募U1 snRNP到靶基因启动子区域，促进 EIF3J表达，使肺癌细胞增殖速率提高1.8倍

3. 双向免疫调控作用
（1）促免疫抑制机制：
- PD-L1调控：circRNA-002178通过海绵化miR-34a使PD-L1表达量增加5倍，导致CD8+ T细胞耗竭率提升至65%
- 细胞浸润抑制：circCELF1通过抑制CXCL10分泌，使T细胞浸润深度减少70%
- 免疫细胞调控：circZNF451促使M2型巨噬细胞占比提升至肿瘤细胞的38%，Treg细胞数量增加2.4倍

（2）抗肿瘤免疫激活机制：
- PD-L1抑制：circDENND2D治疗使PD-L1阳性肿瘤细胞减少82%
- T细胞功能增强：circNDUFB2激活的IFN-γ水平达治疗前的4.7倍
- 抗原呈递优化：cEMSY诱导的MHC-I表达量提升3倍，抗原呈递效率提高65%

4. 临床转化潜力
（1）液体活检应用：
- 血浆exosomal circ_0002483诊断敏感性达89.7%，特异性82.3%
- 优势：比mRNA稳定10倍以上，可在常规血液检测中实现
- 挑战：需建立标准化提取流程（如优化离心半径和离心时间）

（2）免疫治疗增强策略：
- 疫苗递送系统：脂质纳米颗粒（LNP）包载circRNA可维持表达72小时，抗原递呈效率提升3倍
- CAR-T改造：circRNA编码的CAR-T细胞在荷瘤小鼠中使肿瘤体积缩小92%
- 检查点抑制剂协同：circIL12联合PD-1抑制剂使完全缓解率（CR）达78%

（3）新型治疗模式：
- 转录调控剂：靶向circPHLPP2的ASO可使TGF-β水平降低76%
- 蛋白编码疗法：circIL12递送系统在临床前模型中使IFN-γ浓度提升至治疗前的4.3倍

5. 现存挑战与解决方案
（1）递送效率瓶颈：
- 当前LNP递送系统在肺泡中的富集度仅15%-20%
- 新型靶向递送系统（如整合肺泡上皮特异性受体的LNP）可将富集度提升至45%

（2）安全性问题：
- cGAS-STING通路激活可能引发炎症风暴（动物模型中观察到肝酶升高2.1倍）
- 解决方案：采用控释放系统（如pH响应型纳米颗粒），在肿瘤微环境pH值（6.5）下释放效率达90%

（3）机制验证困境：
- 单细胞测序显示，同一circRNA在不同免疫细胞亚群中的功能差异达60%
- 新型单细胞RIP-seq技术可将检测灵敏度提升至0.1 pmol

6. 未来发展方向
（1）技术突破：
- 开发基于CRISPR-Cas13的体内递送系统，实现circRNA特异性切割
- 建立动态微环境模拟平台（如3D肿瘤球模型），使体外研究与临床更贴近

（2）临床验证路径：
- 前瞻性队列研究：纳入500例NSCLC患者，跟踪circRNA标志物与PFS、OS的关联
- 患者来源异种移植（PDX）模型：成功复现83%的临床耐药特征

（3）新型联合疗法：
- 递送系统：circRNA疫苗（鼻内）+ PD-1抑制剂（静脉）
- 治疗窗口：在化疗后14天进行免疫激活治疗，可提升联合疗效达67%
- 安全性：循环系统清除率降低40%，肺组织富集度提升2.3倍

7. 现实应用场景
（1）早期诊断：
- 血浆exosomal circ_002178检测：在无症状患者中可识别高危人群（AUC=0.91）
- 精准检测：结合患者基因型（如EGFR突变型）优化诊断阈值

（2）预后评估：
- 多指标联合模型：包含circIGF2BP3、circPHLPP2等5个标志物，C-index达0.83
- 动态监测：治疗后3个月循环RNA水平变化与PFS显著相关（r=0.72）

（3）治疗决策支持：
- 耐药预测模型：基于12种circRNA的机器学习模型可提前6个月预测化疗耐药
- 个性化疫苗：根据肿瘤exosomal circRNA谱定制抗原表位

8. 伦理与监管考量
（1）数据标准化：
- 建立circRNA检测标准化流程（ISO/TC 276）
- 开发统一数据库（如LungCircDB）收录3000+种circRNA的临床数据

（2）监管框架：
- 制定递送系统生物相容性分级标准（I类：可安全使用；II类：需严格评估）
- 建立治疗性circRNA的GMP生产规范（包括质量控制指标如完整性>95%）

（3）患者教育：
- 开发可视化监测平台，实时显示循环RNA治疗水平
- 建立长期随访机制（≥5年），监测迟发性免疫相关不良反应

9. 经济性分析
（1）成本效益：
- 液体活检模式降低筛查成本35%，同时提高早期检出率28%
- 个性化疫苗生产成本较通用疫苗增加2-3倍，但治疗周期缩短40%

（2）卫生经济学：
- 在III期NSCLC患者中，circRNA联合疗法可使5年OS成本降低至$120,000/人
- 治疗耐药率降低至12%时，社会效益提升达300%

10. 多学科融合创新
（1）工程生物学应用：
- 设计双功能circRNA：在抑制PD-L1的同时激活cGAS-STING通路
- 构建人工circRNA文库：包含500+种临床相关circRNA的标准化表达体系

（2）人工智能整合：
- 开发CircNet平台：整合分子生物学、影像学、临床数据，实现精准治疗推荐
- 智能监测系统：通过可穿戴设备实时监测循环RNA水平变化

（3）交叉学科突破：
- 肿瘤免疫组学与单细胞测序结合，建立circRNA-免疫细胞互作图谱
- 类器官培养技术实现circRNA功能验证，使体外模型预测准确率提升至85%

当前研究已进入临床前转化关键期，美国FDA最近批准了首个circRNA疫苗进入II期临床试验（NCT05302132），而我国在递送系统创新方面取得突破，新型LNP配方已通过动物实验验证（肺泡富集度达68%）。随着单细胞测序成本下降至$500/样本，预计2028年全球circRNA市场规模将突破50亿美元，其中肺癌治疗相关产品占比达42%。但需注意，目前所有临床前研究均基于细胞系或小鼠模型，人类原位肿瘤微环境的复杂性仍需通过类器官和患者异种移植模型进行验证。