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近年來，circRNA、lncRNA、circRNA、ceRNA等熱點研究項目呈逐年增長趨勢。今天就結合這篇發表在《Molecular Cancer》（IF: 27.401）上的綜述給大家分享一下circRNA在各種癌癥和疾病中的研究思路。
circRNA簡介
非編碼 RNA (ncRNA)主要包括circRNA、microRNA、lncRNA、PIWI相互作用RNA等。circRNA呈封閉環狀結構，沒有5'和3'端，不易被核酸外切酶RNaseR降解，因此更加穩定。最初是Sanger HL等人在類病毒中發現了單鏈共價閉合分子，并命名為“circular RNA”。但由于長期以來它們被認為是外顯子異常剪接的無功能產物，因此很少受到關注。直到2013年在NATURE上發表的兩篇關于circRNA的文章取得了重大突破，circRNA才逐漸被人們開始關注，并成為一大研究熱點。
根據來源，circRNA主要有4種亞型：外顯子circRNA（EcircRNA），其主要來自單個或多個外顯子；內含子circRNA (ciRNA)，其只包含內含子；外顯子-內含子型circRNA（EIciRNA），其由外顯子和內含子組成；tRNA內含子型circRNA（tricRNAs），其是由pre-tRNA內含子經過剪接形成的。目前，大部分被鑒定的circRNAs屬于EcircRNA。
circRNA主要有三種翻譯機制，分別是IRES依賴型circRNA翻譯、MIRES依賴型circRNA翻譯以及circRNA的滾環翻譯。
circRNA在癌癥中的作用
研究表明，circRNA 翻譯蛋白 (circ-proteins) 在多種癌癥和非癌癥疾病中參與各種重要的病理生理過程，如膠質母細胞瘤（GBM）、陰性乳腺癌 (TNBC)、胃癌 (GC)、結腸直腸癌 (CRC)、肝細胞癌 (HCC)、多發性骨髓瘤 (MM)，以及Duchenne 肌營養不良癥 (DMD)、阿爾茨海默病 (AD)等。例如C-E-Cad，一種由circE-cadherin (hsa_circ_0039992) 翻譯而來的蛋白質，在膠質母細胞瘤中會促進腫瘤惡性表型，包括增殖、侵襲、抗凋亡等，因此目前已經把它作為治療膠質母細胞瘤的一個重要靶點。由circSMO (hsa_circ_0001742) 生成的SMO-193a.a，可以通過直接與SMO蛋白的N端結合作為支架，將膽固醇轉移到SMO上，以促進SMO的膽固醇修飾，從而在功能上維持GBM中癌癥干細胞 (CSC) 的自我更新能力和致癌性。此外，由circEGFR (hsa_circ_0080229)以滾環翻譯模式翻譯的rtEGFR以及由circSHPRH (hsa_circ_0001649)翻譯產生的SHPRH-146 aa也都在GBM中起著重要作用。再如由circDIDO1 (hsa_circ_0061137) 翻譯的DIDO1-529aa，可以通過與過氧化還原蛋白 2 (PRDX2) 結合，誘導SCF泛素化復合物的E3連接酶，用于RBX1 介導的PRDX2泛素化和降解，并使其下游信號通路失活，從而阻礙GC的增殖和侵襲。
研究思路
在PubMed上檢索“circRNA”關鍵詞，2021一年就發表了3600多篇，所以就讓我們一起來看看目前一些比較典型的circRNA研究思路。
1. circRNA與兒童急性髓系白血病(AML)
期刊：Molecular Cancer
影響因子：27.401
研究思路：
作者首先在AML中篩選出顯著高表達的circRNF220，然后在circBase數據庫和circBank數據庫中驗證了是否存在circRNF220，證實了circRNF220是一種在兒童AML細胞中表達豐富且穩定的circRNA。鑒于circRNAs在白血病診斷和治療中的巨大作用，作者進一步探討了circRNF220的臨床價值，發現初診時的circRNF220表達水平是兒童AML患者復發的獨立和可靠的預測因子。之后，作者又研究了circRNF220對白血病細胞增殖和凋亡的影響，以及circRNF220在AML細胞中的轉錄功能。結果表明circRNF220在細胞凋亡和AML復發中起著重要作用。最后，由于circRNAs通常通過與miRNAs相互作用發揮作用，因此作者還探究了與circRNF220相互作用的候選miRNAs。發現circRNF220可能作為miR-30a的內源性吸附海綿，阻斷miR-30a并抑制其活性。
2. circRNA與膽管癌
期刊：Molecular Therapy Nucleic Acids
影響因子：8.886
研究思路：
作者首先對不同分組樣本進行差異表達分析，篩選出差異表達的mRNA、miRNA、lncRNA以及circRNA。然后對差異mRNAs進行GO和KEGG富集分析，再利用Cytoscape插件MCODE構建PPI網絡，從中提取出四個關鍵子網絡模塊，并對這四個網絡模塊中的基因進行富集分析。之后這一步是這篇文章比較出彩的地方，作者探討了差異miRNA和差異mRNA、差異lncRNA和差異mRNA以及差異circRNA和差異mRNA的互作關系，并進行了富集分析。最后基于lncRNA-mRNA的共表達關系以及差異miRNA 與差異mRNA、差異miRNA與差異lncRNA的調控關系構建了ceRNA網絡，并在TCGA-CHOL數據集的mRNA和miRNA數據中進行了相關驗證。
3. circRNA與新冠
期刊：Scientific Reports
影響因子：4.379
研究思路：
作者對復發性COVID-19患者和健康人的circRNA，lncRNA和mRNA進行了測序，并進行了差異分析，共得到570個差異表達的circRNA和898個差異表達的lncRNA。然后對circRNA的母基因，lncRNA調控的基因以及mRNA進行了GO和KEGG通路分析。之后作者又進一步分析了circRNA、lncRNA和mRNA之間的共表達關系，以了解基因之間的表達調控關，從而構建了基因表達調控網絡。最后作者還分別分析了lncRNA和circRNA與細胞周期和免疫炎癥相關的ceRNA網絡，將差異表達的lncRNA和circRNA與外泌體RNA數據庫進行比對分析。
4. circRNA與髓母細胞瘤
期刊：Acta Neuropathologica
影響因子：17.088
研究思路：
作者開發了一種集成化的circRNA生信分析工具：circs，其中整合了find_circ，DCC和CIRCexplorer三種工具，提高了檢測的準確性。然后在73例髓母細胞瘤標本的circRNA測序數據中進行分析，篩選出差異的circRNA分子，發現通過差異circRNA可以實現髓母細胞瘤的有效分型。
5. circRNA與高級別膠質瘤
期刊：Clinical Chemistry
影響因子：8.327
研究思路：
作者通過circRNA高通量測序揭示了原代高級別膠質瘤細胞及腫瘤細胞源性外泌體中的circRNA圖譜，總共在原代HGA細胞和成對的細胞來源的外泌體中分別發現了8117個和2633個circRNA，對腫瘤細胞及外泌體中的circRNA進行了特征分析和功能分析。通過生存分析發現四種高表達的circRNA與HGA患者的總生存率顯著相關。因此，作者認為hsa_circ_0005019、hsa_circ_0000880、hsa_circ_0051680和hsa_circ_0006365的circRNA可用作HGA的預后標志物，同時這些circRNA的高表達與HGA患者預后良好相關，揭示了血清中的外泌體circRNA生物標記物在高級別膠質瘤的診斷、治療和預后監測中展現出的重要價值。
6. circRNA與結直腸癌
期刊：Molecular Oncology
影響因子：6.603
研究方法：
作者首先通過對10個沒有發生肝轉移的原發性CRC組織和10個具有肝轉移的原發性CRC組織進行差異分析，鑒定出66個差異表達的circRNA。利用生存分析發現circ102049可能作為結直腸癌轉移相關的ncRNA，并且它與CRC患者的預后密切相關。然后作者又通過qRT-PCR等實驗分析了circ102049在CRC細胞中的特征。通過GSEA分析發現，粘附連接、TGF-β信號傳導、核糖體和Notch信號傳導等轉移相關信號與circ10249密切相關。之后的相關機制研究表明circ102049是通過FRAS1依賴性機制來促進腫瘤轉移。最后，作者還探究了circ102049是如何通過miRNA影響FRAS1的表達，并通過小鼠實驗驗證了circ102049確實會促進體內腫瘤的發生。
小結
結合前面所提到的這些文章我們可以來總結一下當前circRNA研究的套路，大致包括以下這些流程，首先利用差異分析篩選出circRNA，進行富集分析；然后可以結合lncRNA和mRNA等進行互作分析；對于腫瘤樣本，可以通過生存分析，分析其預后價值，或是利用circRNA對腫瘤進行分型。最后就是驗證部分了，有濕實驗的驗證也有利用其他數據驗證。感興趣的小伙伴們可以找找公共數據試試哦~
參考文獻
