過去的2017年circRNA研究領域碩果累累，circRNA公眾號也做了非常詳細的解讀，2018新的一年、新的征程，我相信circRNA研究無論是在廣度上還是深度上都將實現全面突破，1月上旬，circRNA方面的研究亮點不少，如環(huán)形siRNA可顯著降低脫靶效應，有更好的特異性。醫(yī)學方面，新發(fā)現circRNA可作為胰腺癌、糖尿病視網膜疾病的診斷標志物等。下面我們一起盤點這半個月的相關研究進展。

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1、CircRNA的計算機研究策略

論文題目：Computational Strategies for Exploring Circular RNAs

雜志：Trends in Genetics?影響因子?10.8分

通訊作者單位：中國科學院北京生命科學研究院

生物信息學在circRNA研究中不可或缺，目前也涌現出多種circRNA鑒定算法，但每種方法側重點各有不同，如何在自己的課題中選擇合適的計算方法，顯得尤為重要。本文通訊作者為中國科學院北京生命科學研究院的趙方慶老師，詳細梳理剖析了當前circRNA研究領域內的生物信息學研究方法，

圖注：目前11種circRNA鑒定算法精確性比較

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圖注：PEM雙端測序模式的信息可降低circRNA鑒定過程中的假陽性

圖注：circRNA下游數據分析工具列表，可預測circRNA蛋白編碼潛能、差異表達、可變剪接和可視化等

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2、干擾RNA（siRNA）設計成環(huán)形可有助于降低脫靶效應

論文題目：Circular siRNAs for Reducing Off-Target Effects and Enhancing Long-Term Gene Silencing in Cells and Mice

雜志：Molecular Therapy Nucleic Acids?影響因子6.39分

通訊作者單位：北京大學藥學院

該研究由北京大學藥學院湯新景教授主導，報道發(fā)現將干擾RNA的一條設計為閉合環(huán)狀的形態(tài)將有助于提高特異性和延長作用能力，降低脫靶效應，預示著未來circRNA或許可以直接成為有效的核酸藥物，研究成果振奮人心。文章詳解見本公眾號文章《circRNA再顯神通：干擾RNA設計成環(huán)形可有助于降低脫靶效應！》

圖注：circular siRNA將一條鏈設計為circRNA形式，另一條鏈仍為線性RNA可降低脫靶效應，增強特異性。

3、hsa_circ_0021001是顱內動脈瘤的潛在標志物

論文題目：Circular RNA hsa_circ_0021001 in peripheral blood: a potential novel biomarker in the screening of intracranial aneurysm

雜志：Oncotarget影響因子5.2分

通訊作者單位：浙江溫嶺第一人民醫(yī)院

顱內動脈瘤(IA)是顱內局部血管異常改變而產生的血管瘤樣突起，多發(fā)生于顱內動脈分叉處，破裂后可以導致蛛網膜下腔出血，具有較高的致殘率和病死率。早期診斷和預防出血具有重要的臨床意義。癌癥相關的外周血中circRNA作為診斷標志物已有報道，但關于circRNA在顱內動脈瘤中的研究很少，該研究鎖定hsa_circ_0021001，探討其在顱內動脈瘤患者外周血中的表達情況是否可作為IA的診斷生物標記物。研究者選取223例AI患者，131名健康志愿者作為對照組，采集受試者外周血，進行實時定量逆轉錄檢測。在IA患者的外周血中Hsa_circ_0021001表達水平顯著低于健康對照組，通過ROC曲線分析發(fā)現AUC為0.87，具有很好的診斷價值。采用多變量Cox比例風險回歸分析和預后分析發(fā)現，hsa_circ_0021001的表達與動脈瘤破裂、Hunt、Hess水平及手術時機相關。高表達hsa_circ_0021001的患者無病生存(DFS)和總生存(OS) (P < 0.05)較長，表明hsa_circ_0021001具有很好的臨床診斷價值。

圖注：hsa_circ_0021001在AI患者外周血中表達顯著低于健康對照組，ROC曲線AUC=0.87

圖注：預后分析PFS?無進展生存期和OS?總生存期

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4、秀麗隱桿線蟲衰老過程中circRNA全局表達譜的模式研究

論文題目：Global accumulation of circRNAs during aging in Caenorhabditis elegans

雜志：BMC GENOMICS ?影響因子3.73分

通訊作者單位：美國內華達大學生物系

本研究利用去核糖體rRNA的轉錄組測序方法，檢測了線蟲衰老過程中全局circRNA的表達譜變化情況。鑒定出1166個circRNAs分子，其中575個是新發(fā)現的circRNAs。這些circRNAs來源于797個蛋白編碼基因，這些基因分布不同功能區(qū)間，包括控制線蟲壽命相關的基因。在線蟲衰老的時間跨度上，一些circRNA差異表達明顯有點達到40倍以上的差異，其中459個circRNA與其來源的宿主基因存在不同的表達模式，表明這些circRNA獨立與宿主基因，可能別主動調控。

圖注：高通量測序鑒定出1166個circRNA分子大部分來源于CDS區(qū)

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圖注：circRNA的qPCR和Northern?blot鑒定

圖注：線蟲衰老過程中伴隨多數circRNA的富集

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5、circ-LDLRAD3是胰腺癌潛在的生物標記物

論文題目：Circular RNA circ-LDLRAD3?as a biomarker in diagnosis of pancreatic cancer

雜志：World Journal of Gastroenterology?影響因子3.37分

通訊作者單位：中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院

胰腺癌是常見的惡性程度很高的消化系統(tǒng)腫瘤，其在世界范圍內的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，病死率已躍居所有腫瘤的前五位，中國排名第七，美國排名第五，5年生存率低于6%，因此早診早治療是攻克胰腺癌的迫切手段，本研究者在前期的研究中發(fā)現hsa_circ_0006988來源于LDLRAD3（低密度脂蛋白受體家族成員），在30對胰腺癌患者標本和31對胰腺癌患者血清標本中，PCR檢測發(fā)現circ-LDLRAD3在胰腺癌中顯著高表達，且與血管，淋巴侵襲和遷移顯著相關，ROC曲線下面積0.67，提示circ-LDLRAD3可作為胰腺癌的診斷標志物。

圖注：circ-LDLRAD3在胰腺癌臨床組織標本和血液標本中顯著高表達

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圖注：circ-LDLRAD3與CA19-9聯合診斷ROC曲線下面積達到0.87

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6、CircRNA可成為糖尿病視網膜疾病中的新型生物標志物

論文題目：Identification and Characterization of Circular RNAs as a New Class of Putative Biomarkers in Diabetes Retinopathy

雜志：Investigative Ophthalmology & Visual Science December?影響因子：3.3分

通訊作者單位：上海復旦大學眼科研究所

本研究關注糖尿病視網膜疾病中的circRNA表達譜和臨床意義，circRNA芯片檢測發(fā)現529個circRNA分子發(fā)現差異表達，其中Circ_0005015在糖尿病視網膜患者的血樣、眼睛玻璃體和纖維血管膜樣本中顯著高表達，進一步實驗表明Circ_0005015可競爭性結合miR-519d-3p增加MMP-2,XIAP和STAT3的表達水平，進而調節(jié)內皮細胞增殖、遷移和管狀形成，促進了視網膜內皮血管生成功能。

圖注：circRNA微陣列和PCR實驗證明Circ_0005015等circRNA在DR病人中高表達。

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圖注：敲低Circ_0005015分子可降低HRVECs細胞的脈管形成能立

7、非編碼RNA在膽管癌中研究綜述

論文題目：NcRNAs and Cholangiocarcinoma

雜志：Journal of Cancer?影響因子2.92分

通訊作者單位：哈爾濱醫(yī)科大學附屬附屬醫(yī)院

膽管癌(CCA)是最常見的原發(fā)性膽道惡性腫瘤，預后較差。對其病因和發(fā)病機理的了解較少，使診斷和治療變得困難。近年來，越來越多的證據表明，非編碼RNA(ncRNAs)與CCA的發(fā)病機理密切相關。缺乏開放閱讀框架的ncRNAs主要包括miRNA、長非編碼RNA和環(huán)狀RNA。幾項研究表明，ncRNAs的失調是在CCA發(fā)生的常見的重要事件，并且有可能成為治療靶點。此外，ncRNAs可以很容易地在癌癥組織和體液中檢測到，是非常有潛力的診斷標志物。此綜述中，作者闡述了ncRNA在CCA中的作用，并討論了其潛在的臨床價值。CircRNA在膽管癌中的作用機制研究稍少，Kulcheski?等研究報道ciR-SRY/miR-138/RhoC可能在CCA中起到重要作用。

圖注：膽管癌CCA中主要失調控的miRNAs分子列表

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8、內鞘磷脂合成酶基因相關circRNA在大鼠大腦發(fā)育階段特異性表達研究

論文題目：Developmental stage-specific ex pression of genes for sphingomyelin synthase?in rat brain

雜志：Cell and Tissue Research?影響因子2.79分

通訊作者單位：俄羅斯科學院分子遺傳學研究所

細胞內的鞘磷脂合成酶Sphingomyelin synthase(SMS)的活性主要由兩種酶提供的:鞘磷脂合成酶1（SMS1）和鞘磷脂合成酶2（SMS2）。 他們催化了由磷脂酰膽堿和神經酰胺合成鞘磷脂和二酰甘油， 該酶在細胞膜運輸，細胞增殖和凋亡等生物學過程中起重要作用， 脂質代謝的重要參與者。

圖注：sgms1和sgms2基因結構示意圖已經PCR引物設計位置

圖注：sgms2的circRNA結構和表達分析

圖注：?Sgms1 circSgms1_2–5 circRNA和sgms1和sgms2 mRNA在大鼠大腦胚胎發(fā)育中的表達趨勢圖
9、circDOCK1 (circ_100721)在口腔鱗癌中通過miR196a5p/BIRC3抑制細胞凋亡

論文題目：CircDOCK1 suppresses cell apoptosis via inhibition of miR196a5p?by targeting BIRC3 in OSCC

雜志：oncology reports?影響因子2.66分

通訊作者單位：廣州醫(yī)科大學口腔醫(yī)院

口腔鱗癌(oral squamous cell carcinomas OSCC)是口腔頜面部常見的惡性腫瘤之一,發(fā)病率約占口腔頜面部惡性腫瘤的80%以上，研究者通過人重組TNF-α因子處理OSCC細胞48小時，構建口腔鱗癌細胞凋亡模型。運用circRNA芯片篩查凋亡相關的差役表達circRNA分子。挑選10個差異表達的circRNA進行PCR驗證，siRNA敲低circDOCK1后可增加細胞凋亡，進一步通過生物信息學預測circDOCK1可能通過miR-196a-5p/BIRC3信號軸發(fā)揮功能。

圖注：高通量篩選差異表達的circRNA分子

圖注：?circDOCK1 (circ_100721)在口腔癌細胞和臨床組織標本中高表達

10、circRNA_Atp9b和miR-138-5P在骨關節(jié)炎細胞模型中的表達影響

論文題目：Circular RNA Atp9b, a competing endogenous RNA, regulates the progression of osteoarthritis by targeting miR-138-5p

雜志：gene?影響因子2.42分

通訊作者單位：上海長征醫(yī)院

Osteoarthritis (OA)?骨性關節(jié)炎為一種退行性病變，系由于增齡、肥胖、勞損、創(chuàng)傷、關節(jié)先天性異常、關節(jié)畸形等諸多因素引起的關節(jié)軟骨退化損傷、關節(jié)邊緣和軟骨下骨反應性增生，又稱骨關節(jié)病、退行性關節(jié)炎、老年性關節(jié)炎、肥大性關節(jié)炎等

研究者在前期的IL-1β誘導小鼠軟骨細胞模型中發(fā)現，環(huán)形RNA分子circRNA_Atp9b (circ_15898, theRNA-seq,GSE107009)顯著上調，敲低circRNA_Atp9b后可抑制MMP13, COX-2?和IL-6的表達水平，上調Ⅱ型膠原蛋白增加，進一步研究發(fā)現circRNA_Atp9b可通過競爭性結合miR-138-5P參與OA胞外基質ECM代謝和炎癥發(fā)生。

圖注：circRNA_Atp9b在OA細胞模型中高表達

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圖注：circRNA_Atp9b和miR-138-5P影響MMP13, COX-2?和IL-6的表達水平

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參考文獻

1.?CircDOCK1 suppresses cell apoptosis via inhibition of miR?196a?5p by targeting BIRC3 in OSCC

2.?Circular RNA Atp9b, a competing endogenous RNA, regulates the progression of osteoarthritis by targeting miR-138-5p

3.?Circular RNA circ-LDLRAD3 as a biomarker in diagnosis of pancreatic cancer

4.?Circular RNA hsa_circ_0021001 in peripheral blood_ a potential novel biomarker in the screening of intracranial aneurysm

5.?Circular siRNAs for Reducing Off-Target Effects and Enhancing Long-Term Gene Silencing in Cells and Mice

6.?Computational Strategies for Exploring Circular RNAs

7.?Developmental stage-specific ex pression of genes for sphingomyelin synthase in rat brain

8.?Global accumulation of circRNAs during aging in Caenorhabditis elegans

9.?Identification and Characterization of Circular RNAs as a New Class of Putative Biomarkers in Diabetes Retinopathy

10.?NcRNAs and Cholangiocarcinoma

文 | circRNA 吉賽生物

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