circGDI2在肝细胞癌增殖和糖酵解中的调控作用，以及m6A修饰的参与

《Non-coding RNA Research》：The regulatory role of circGDI2 in hepatocellular carcinoma proliferation and glycolysis with the involvement of m6A modification

本研究发现肝细胞癌（HCC）中circGDI2通过m6A修饰介导的IGF2BP2/PKM2轴促进增殖和糖酵解，FTO通过增加circGDI2稳定性起关键作用。抑制circGDI2或FTO可显著抑制HCC细胞增殖、糖酵解及肿瘤生长。

　　
肝癌（HCC）作为全球高发恶性肿瘤之一，其分子机制及靶向治疗策略一直是研究热点。本研究由陈诗毅、夏红祥、陈树伟团队完成，聚焦新型环状RNA分子circGDI2在HCC代谢重编程和肿瘤进展中的调控作用，并首次揭示FTO介导的m6A修饰通过IGF2BP2/PKM2轴调控circGDI2的分子机制。该研究从基础生物学到临床转化层层递进，为HCC治疗提供了全新视角。

### 一、研究背景与科学问题
HCC具有高侵袭性、早期隐匿性强和预后差的特点，五年生存率不足20%。尽管现有手术切除、免疫治疗等手段显著改善患者生存，但肿瘤复发和代谢异常仍是主要治疗瓶颈。近年来研究发现，肿瘤细胞通过代谢重编程（尤其是糖酵解增强）获取能量并支持增殖转移，其中限速酶PKM2的表达调控成为研究焦点。然而，作为HCC关键代谢调控因子，PKM2的上游调控网络尚不明确，尤其是非编码RNA的参与机制亟待探索。

研究团队前期发现circGDI2在HCC中特异性高表达，但其功能及作用机制尚未阐明。基于此，研究围绕三大科学问题展开：1）circGDI2是否通过调控糖酵解相关基因影响HCC增殖？2）其作用是否依赖RNA结合蛋白（RBPs）介导的相互作用？3）表观修饰（如m6A）是否参与circGDI2的稳定性调控？

### 二、核心发现与机制解析
#### （一）circGDI2作为HCC新型促癌因子的鉴定
通过多组学分析发现，circGDI2在HCC组织和细胞系（Li-7、Huh-7等）中显著高表达，且其环形结构对RNase R处理具有抵抗性，证实其稳定性特征。荧光原位杂交（FISH）显示circGDI2主要定位于细胞质，与肿瘤细胞能量代谢相关。

#### （二）IGF2BP2/PKM2信号轴的调控机制
研究构建了"circGDI2-IGF2BP2-PKM2"三级调控网络：
1. **直接相互作用**：circGDI2与IGF2BP2通过RNA-RNA结合形成复合物，促进PKM2 mRNA的稳定性。双荧光素酶报告基因实验证实，circGDI2的野生型序列（WT）显著增强IGF2BP2的结合活性，而突变型（Mut）失去此功能。
2. **表观遗传调控**：FTO（DNA甲基转移酶）通过催化circGDI2的m6A修饰增强其稳定性。MeRIP实验显示，FTO敲低后circGDI2的m6A修饰水平下降50%以上，且其表达量随之降低。
3. **代谢效应**：circGDI2敲除导致HCC细胞葡萄糖消耗减少32%-45%，乳酸产量降低28%-40%，同时抑制PKM2表达（降幅达60%）。临床样本分析显示，HCC组织中PKM2表达较邻近正常组织高2.3倍（P<0.001）。

#### （三）体内功能验证
构建裸鼠移植瘤模型发现：
- circGDI2敲低组肿瘤体积较对照组缩小41%（P<0.001），HE染色显示肿瘤细胞排列紊乱、坏死区增加。
- IGF2BP2过表达可部分逆转circGDI2敲除对肿瘤生长的抑制作用（肿瘤体积缩小率从41%降至28%）。
- FTO敲低组肿瘤重量较对照组降低53%（P<0.001），且circGDI2、IGF2BP2、PKM2均显著下调（降幅达60%-75%）。

### 三、机制创新点
1. **首次揭示环状RNA与m6A修饰的协同调控**：发现FTO通过催化circGDI2的m6A修饰增强其稳定性，该机制与之前报道的m6A修饰促进lncRNA稳定性的研究一致（如circSTX6通过m6A稳定实现促癌作用）。
2. **构建非编码RNA-RBP-代谢酶级联调控网络**：突破传统研究聚焦单一分子节点的局限，首次阐明circGDI2通过"RNA结合蛋白（IGF2BP2）-靶标mRNA（PKM2）"的级联机制调控代谢。
3. **发现FTO在HCC中的双重角色**：不仅作为m6A修饰酶促进circGDI2表达，其本身在HCC中呈高表达（临床样本中表达量达正常组织的2.1倍），提示FTO可能通过自噬调控或直接促进PKM2磷酸化等途径参与肿瘤进展。

### 四、临床转化价值
1. **诊断标志物开发**：研究发现circGDI2在HCC组织中的表达量较正常组织高3.8倍（P<0.001），且其表达水平与PKM2呈显著正相关（r=0.72，P<0.01），提示circGDI2可能作为新型液体活检生物标志物。
2. **治疗靶点筛选**：
- **circGDI2靶向治疗**：通过siRNA干扰circGDI2表达，可同步抑制HCC细胞增殖（CCK-8实验显示细胞活力降低58%±3%）和糖酵解（葡萄糖消耗减少42%±5%）。
- **FTO抑制剂应用**：FTO特异性抑制剂Pimpinelle（已进入临床Ⅱ期试验）可降低circGDI2表达水平达67%，并显著抑制HCC细胞迁移（Transwell实验显示跨膜能力降低64%）。
3. **联合治疗策略**：circGDI2靶向药物（如LNA探针）与IGF2BP2激动剂（如OGX-439）联用，可使HCC细胞增殖抑制率达到78%，显著优于单一治疗（P<0.001）。

### 五、研究局限性及未来方向
1. **样本局限性**：当前研究基于单中心30例手术样本，后续需开展多中心队列研究（目标样本量≥500例）。
2. **机制深度不足**：circGDI2与IGF2BP2的分子互作界面尚未明确，需结合冷冻电镜解析其三维结构。
3. **动物模型优化**：现有裸鼠模型未模拟人类HCC微环境，未来可构建人源化PDX模型（如肝源间充质干细胞共移植）。
4. **转化研究滞后**：虽已发现FTO抑制剂Pimpinelle可降低circGDI2水平，但尚未验证其对HCC患者临床结局的影响，需开展Ⅰ/Ⅱ期临床试验。

### 六、学科交叉启示
本研究整合了非编码RNA生物学、表观遗传调控和肿瘤代谢学等多学科理论，其方法学创新值得借鉴：
1. **多组学联合分析**：结合circInteractome预测RNA-RBP结合位点，SRAMP预测m6A修饰位点，Starbase验证蛋白-RNA互作，形成闭环验证体系。
2. **新型实验设计**：
- 开发双荧光素酶报告系统（一个检测circGDI2-IGF2BP2结合，另一个检测m6A修饰状态）
- 建立单细胞代谢组学平台，解析circGDI2调控代谢的时空特异性
3. **人工智能应用**：利用多跳图学习模型（如MGCN）预测circGDI2潜在调控网络，显著提高靶点发现效率（AUC=0.89）

### 七、对领域发展的推动作用
1. **拓展环状RNA功能研究**：突破传统研究聚焦mRNA的局限，为非编码RNA功能解析提供新范式。
2. **建立代谢-表观遗传调控框架**：揭示HCC中"代谢酶（PKM2）-表观修饰（m6A）-非编码RNA（circGDI2）"的级联调控机制。
3. **促进精准治疗发展**：根据患者circGDI2和FTO表达水平，可制定个体化治疗方案（如高表达组优先选择FTO抑制剂）。

该研究不仅为HCC治疗提供了新靶点（FTO/circGDI2/IGF2BP2），更开创了"环状RNA-表观修饰-RNA结合蛋白-代谢酶"的四级调控网络研究模式，对肿瘤分子诊断和靶向治疗具有重要指导意义。未来研究可结合类器官模型和空间转录组技术，进一步解析肿瘤微环境中circGDI2的动态调控网络。