tRNA来源的小RNA(tRNA-derived small RNA，tsRNA)在真核生物与原核生物中广泛存在，是一种丰度较高的、动态平衡的小RNA，具有稳定的结构和高度保守性，是由多种核酸内切酶在成熟或前体转运核糖核苷酸(transfer RNA，tRNA)的不同位点切割而成^[1]。在脊椎动物中，tsRNA的产生与核酸内切酶Z(ribonuclease Z，RNase Z)、Elac核糖核酸酶Z 2(elac ribonuclease Z 2，ELAC2)、RNase Ⅲ家族成员Dicer、血管生成素(angiogenin，ANG)以及多种压力或激素信号有关^[2-3]。除tsRNA外，也有文献采用“tDRs”(tRNA-derived RNAs)指代这一类由tRNA发生剪切所形成的小非编码RNA^[4]。tsRNA分为tRNA衍生片段(tRNA-derived fragments，tRF)与应激诱导的小RNA(tRNA-derived stress-induced RNA，tiRNA)两大类。随着高通量RNA测序(RNA-seq)的广泛应用，发现在许多生物学过程和疾病发生发展过程中，tsRNA均发挥重要作用，被认为是一种有研究潜力的新兴的小非编码RNA(small non-coding RNA，sncRNA)^[5]。大量研究发现，tRF作为tsRNA的重要组成部分，与肿瘤进展密切相关，有望成为肿瘤诊断与治疗的新靶点^[6]。本文依据tRF的结构、生物学功能和在肿瘤中的作用以及在放射治疗应用方面的研究展开论述。

1. tRF的结构：tRF是由成熟或前体tRNA发生特异性切割产生的tRNA衍生片段，根据发生剪切的具体位置，tRF又分为tRF-1、tRF-2、tRF-3、tRF-5和i-tRF。tRF-1来自前体tRNA序列的3′端末端，由ELAC2切割产生；tRF-2是包含了tRNA反密码子环的一段序列；tRF-3来自成熟tRNA的3′端，由Dicer或ANG切割T环产生；tRF-5来自成熟tRNA的5′端，由Dicer在D环或D环与反密码子环之间剪切产生；i-tRF则来自成熟tRNA内部不包含3′或5′端的区域，即D环和TψC环之间^[7]。

2. tRF的生物学功能：在非编码RNA的作用被广泛研究之前，tRF的生物学功能和致病机制并没有得到重视。虽然大多数tRF的详细生物学功能尚未被完全阐明，但越来越多的研究表明，许多tRF在细胞增殖、基因表达、信号转导、表观遗传等方面的调节中发挥重要作用。tRF的种类多样，在不同的细胞以及不同的培养条件下，可以发挥完全不同的生物学功能。Torres等^[8]通过tRNA转录本测序(tRNA-seq)发现，人类tRNA基因组会选择性影响tRF的丰度来发挥其特殊的调节功能，而成熟tRNA的水平则相对稳定，不会发生明显变化。

(1) tRF对细胞生物学功能的影响：tRF通过参与不同的分子生物机制，影响细胞的生物学功能和生命活动，包括调节基因表达、影响细胞的凋亡与周期进程、细胞的增殖与迁移等。tRF与miRNA虽然产生的机制不同，但二者具有相似的特性，可与Argonaute(AGO)蛋白相互作用，形成RNA诱导沉默复合物，抑制mRNA翻译^[9]。tRF与miRNA的作用机制也存在不同之处，例如miRNA通常与靶基因mRNA的3′非翻译区(3′ UTR)结合，而tRF不仅与靶基因mRNA的3′ UTR结合，也可以与5′ UTR和编码序列结合^[10]。YBX1属于RNA结合蛋白，在多种肿瘤细胞中高表达。YBX1可与原癌基因mRNA的3′ UTR结合，使其稳定性增加，蛋白表达升高。由于这种转录后调控方式具有序列特异性，因此部分tRF片段序列可以被YBX1所识别。一些来源于tRNA-Glu、tRNA-Asp、tRNA-Gly和tRNA-Tyr的tRF可以与部分原癌基因的mRNA竞争性结合YBX1，通过降低癌基因的表达，抑制肿瘤的进展^[11]。tRF不仅能抑制下游基因表达，也可促进其翻译。Kim等^[12]研究发现，一种来自携带CAG反密码子编码亮氨酸的tRNA的3′端的tRF，通过碱基互补配对，与两种核糖体蛋白RPS28和RPS15的mRNA结合，帮助展开mRNA的二级结构，增强翻译效率，促进核糖体的产生。众所周知，电离辐射不仅同样能影响到多种细胞生物学功能，处于细胞周期不同时相的细胞，其放射敏感性也不同。了解tRF对癌基因、细胞凋亡与周期进程等细胞生物学功能的调控规律与机制，有利于设计合理的肿瘤治疗方案，提高放射治疗疗效。

(2) tRF对多种信号转导通路的调节作用：tRF片段通过影响下游靶基因的表达，进而对多种信号通路起调节作用。Dou等^[13]研究发现，tsRNA-21109可抑制巨噬细胞的M1型极化，其靶基因在间充质干细胞中富集多种与巨噬细胞活化相关的信号通路，包括Rap1、Ras、Hippo、Wnt和MAPK通路等。Lin等^[14]的研究表明，急性肺损伤模型小鼠经右美托咪定治疗后，肺组织中多种tsRNA的表达显著变化，生信分析预测显示，其下游靶基因主要与NFκB、MAPK和PI3K/Akt信号通路相关，推测这两种tRF可能在右美托咪定处理下调节这些炎症因子相关通路，参与治疗急性肺损伤。在肿瘤的发生发展与放射治疗过程中，肿瘤细胞内会发生多种信号通路的异常激活或抑制，tRF可能参与调控这些通路中的关键分子，对肿瘤的方式治疗具有潜在的应用价值。

(3) tRF参与表观遗传调控：tRF也可以通过影响不同的表观遗传过程来调控基因表达。基于tRF和PIWI蛋白相互作用RNA(PIWI-interacting RNA，piRNA)的长度相似这一特点，部分tRF的研究围绕tRF与PIWI蛋白复合物的表观遗传作用展开，如调节RNA加工、募集组蛋白甲基转移酶等^[15]。tRF还可靶向表观遗传调控相关酶发挥功能，例如5′-tRF-GlyGCC可与肥胖相关蛋白FTO结合并增强其作为m⁶A去甲基化酶的活性，抑制乳腺癌细胞的自噬，促进肿瘤的增殖和转移^[16]。这些研究提示，由tRNA产生的小RNA可能是一种新的表观遗传调节因子。由于电离辐射不仅能够改变编码基因的表达，还能导致细胞的非编码基因发生变化，因此，明确tRF对表观遗传的调节机制，也许能为辐射细胞生物效应的深入研究拓展新的思路。

tsRNA的异常表达与多种疾病密切相关，包括病毒感染、神经系统疾病、代谢性疾病和癌症等^[17]。在肿瘤中，tRF可以通过调节其下游靶基因的表达，对肿瘤进展起到促进或抑制作用。相应地，癌基因的激活和肿瘤抑制因子的失活也会导致tRF异常表达^[18]。体液样本含有丰富的生物分子，可用于疾病诊断、分期鉴定和预后评估。在癌组织与正常组织中，许多tRF存在表达丰度的差异，因此在探索治疗靶点、癌症诊断或预后的生物标志物等多方面研究中，tRF均具有巨大潜力。目前，tRF在肺癌^[19]、胃癌^[20]、头颈肿瘤^[21]、妇科肿瘤^[22]等多种癌症中已经取得许多研究成果，提示tRF有可能成为肿瘤标志物的新选择。

肿瘤的治疗包括手术治疗、免疫疗法、放射治疗、化学药物疗法和靶向药物疗法等，目前放射治疗已成为恶性肿瘤的主要治疗手段之一。在放射治疗过程中，肿瘤周围正常组织受到超过剂量阈值的电离辐射后，存在发生放射损伤的可能，其中放射性肺损伤(radiation-induced lung injury，RILI)是胸部放疗最常见的并发症之一。Deng等^[23]利用X射线照射构建人支气管上皮BEAS-2B细胞的辐射损伤模型，通过RNA测序鉴定到辐射损伤细胞模型中几种差异表达的tRF，利用实时荧光定量PCR鉴定后，主要关注5′-tRF-Gly-GCC展开研究，生物信息学分析结果显示，该tRF的靶基因主要富集于细胞氧化应激与炎症信号传导相关的PI3K/AKT和FOXO信号通路，通过研究转染5′-tRF-Gly-GCC模拟物对BEAS-2B细胞的影响，发现该小片段能够抑制上皮细胞的增殖，促进活性氧(reactive oxygen species，ROS)的产生，在BEAS-2B细胞受到X射线照射后，5′-tRF-Gly-GCC通过PI3K/AKT信号通路介导氧化应激诱导的细胞凋亡，证明tRF在RILI发展中具备一定的调节功能。

肿瘤放射治疗往往与药物、化疗或手术联合应用，以期提高杀灭癌细胞的效果。新辅助放化疗(neoadjuvant chemoradiation therapy，NACRT)有助于缩小肿瘤体积，具有较强的局部控制率和病理完全缓解(pathologic complete response，pCR)率。Hirohata等^[24]在NACRT结束和手术之间采集了食管鳞状细胞癌患者的血样，进行治疗效果评定和小RNA测序，鉴定到包括3种源自tRNA-Gly-CCC/GCC的tRF和tiRNA的多个小RNA可用作预测pCR的治疗反应指标，提示在患者接受NACRT后，tRF有希望作为肿瘤标志物在术前预测患者pCR效果中被应用。

tRF在肿瘤放射敏感性中的作用也至关重要。肿瘤的辐射敏感性是影响肿瘤放射治疗疗效的关键因素，在放射治疗应用中，ROS、细胞氧合状态、DNA损伤与修复等因素均能影响肿瘤细胞的放射敏感性，相应地，辐射抗性有助于肿瘤细胞免受电离辐射的损伤，不利于肿瘤的放射治疗。Huang等^[25]通过分次照射筛选细胞克隆，构建了辐射抗性结直肠癌(colorectal cancer，CRC)细胞模型，通过高通量测序筛选亲本细胞与辐射抗性细胞之间差异表达的tsRNA，发现tRF-16-7X9PN5D在辐射抗性细胞株中显著下调，随后在亲本结直肠癌细胞中抑制tRF-16-7X9PN5D的表达进行验证，发现敲低该片段提高了亲本细胞的辐射抗性。在机制上，该片段可以直接靶向结合MAPK激酶相互作用丝氨酸/苏氨酸激酶1(MAPK interacting serine/threonine kinase 1，MKNK1)，调节真核翻译起始因子4E(eukaryotic initiation factor 4E，eIF4E)的磷酸化，从而影响CRC细胞的增殖、迁移、侵袭和抗辐射能力，tRF-16-7X9PN5D-MNNK1-eIF4E轴的发现可能为提高CRC的放射敏感性提供新的途径。乏氧或低氧细胞(hypoxic cell)对辐射的敏感性极低，是肿瘤临床放射治疗中的一大难题，而缺氧环境是影响细胞内tRF产生的因素之一。Luan等^[26]发现，经缺氧处理的CRC细胞中tRF-20-M0NK5Y93的表达量明显下降，通过在正常供氧条件下转染tRF-20-M0NK5Y93抑制剂、在缺氧条件下转染tRF-20-M0NK5Y93模拟物研究这一tRF对CRC细胞生物学功能的作用，发现该片段在CRC中可发挥抑癌基因的功能，部分逆转乏氧促进的CRC细胞迁移和侵袭，并抑制CRC细胞的上皮-间充质转化。Maute等^[27]在人类成熟B细胞中发现了一种tRF，证实该片段不仅能够抑制淋巴瘤细胞增殖，且能提高伯基特淋巴瘤细胞对依托泊苷诱导的DNA损伤的敏感性。这些研究提示，作为肿瘤抑制因子的一些tRF可能具有提高肿瘤细胞放射敏感性、辅助放射治疗杀灭肿瘤细胞的潜力。

作为近年来新兴的一种小非编码RNA，随着研究深入，tRF被证实在生命活动中发挥重要作用。然而，尽管人们已经通过不同种疾病患者样本的基因组测序，明确了一些tRF的功能，但在其发生、修饰与作用机制等方面仍有巨大的探索空间。tRF也需要系统的权威的网站或数据库，统一命名标准，让初学者更容易理解，方便研究人员查询现有资料，交流新的发现。

目前，关于sncRNA与肿瘤放射治疗的研究大多围绕miRNA开展，tRF的相关报道较为稀缺。多项研究发现，tRF不仅可以调节肿瘤细胞的功能，影响肿瘤的发生与发展，并且在肿瘤与正常组织之间存在差异表达。处于病理条件或发生细胞应激时，细胞内tRF的丰度可发生改变，这些变化的tRF又能反过来影响细胞的生命活动。因此，一方面，肿瘤内异常表达的tRF不仅可用作临床诊断标志物，也能够为设计新的放射治疗增敏剂提供新的思路；另一方面，在放射治疗过程中，肿瘤及正常组织中tRF的变化同样值得关注：在辐射造成细胞损伤的过程中，tRF能够发挥什么样的作用；哪些tRF的改变能提示肿瘤细胞的辐射抗性发生变化；能否据此调整放疗计划，达到提高肿瘤放疗疗效、保护正常细胞的效果等，这些均需要后续深入的研究。对于辐射与tRF的研究，可以考虑围绕tRF与辐射相关信号通路分子之间的调控关系、细胞受到照射后tRF丰度的改变、tRF对受照细胞代谢功能的影响以及tRF能否联合其它治疗手段辅助提高放疗疗效等多种角度展开。作为非编码RNA研究中的新目标，tRF具有巨大潜力，其在肿瘤放射治疗中的调节机制还需要更多的探索。

利益冲突  无

作者贡献声明  赵梦蝶负责文献收集和论文撰写；衣峻萱负责修改论文；金顺子指导论文撰写；武宁指导论文撰写和修改