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近年来，circRNA、lncRNA、circRNA、ceRNA等热点研究项目呈逐年增长趋势。今天就结合这篇发表在《Molecular Cancer》（IF: 27.401）上的综述给大家分享一下circRNA在各种癌症和疾病中的研究思路。
circRNA简介
非编码 RNA (ncRNA)主要包括circRNA、microRNA、lncRNA、PIWI相互作用RNA等。circRNA呈封闭环状结构，没有5'和3'端，不易被核酸外切酶RNaseR降解，因此更加稳定。最初是Sanger HL等人在类病毒中发现了单链共价闭合分子，并命名为“circular RNA”。但由于长期以来它们被认为是外显子异常剪接的无功能产物，因此很少受到关注。直到2013年在NATURE上发表的两篇关于circRNA的文章取得了重大突破，circRNA才逐渐被人们开始关注，并成为一大研究热点。
根据来源，circRNA主要有4种亚型：外显子circRNA（EcircRNA），其主要来自单个或多个外显子；内含子circRNA (ciRNA)，其只包含内含子；外显子-内含子型circRNA（EIciRNA），其由外显子和内含子组成；tRNA内含子型circRNA（tricRNAs），其是由pre-tRNA内含子经过剪接形成的。目前，大部分被鉴定的circRNAs属于EcircRNA。
circRNA主要有三种翻译机制，分别是IRES依赖型circRNA翻译、MIRES依赖型circRNA翻译以及circRNA的滚环翻译。
circRNA在癌症中的作用
研究表明，circRNA 翻译蛋白 (circ-proteins) 在多种癌症和非癌症疾病中参与各种重要的病理生理过程，如胶质母细胞瘤（GBM）、阴性乳腺癌 (TNBC)、胃癌 (GC)、结肠直肠癌 (CRC)、肝细胞癌 (HCC)、多发性骨髓瘤 (MM)，以及Duchenne 肌营养不良症 (DMD)、阿尔茨海默病 (AD)等。例如C-E-Cad，一种由circE-cadherin (hsa_circ_0039992) 翻译而来的蛋白质，在胶质母细胞瘤中会促进肿瘤恶性表型，包括增殖、侵袭、抗凋亡等，因此目前已经把它作为治疗胶质母细胞瘤的一个重要靶点。由circSMO (hsa_circ_0001742) 生成的SMO-193a.a，可以通过直接与SMO蛋白的N端结合作为支架，将胆固醇转移到SMO上，以促进SMO的胆固醇修饰，从而在功能上维持GBM中癌症干细胞 (CSC) 的自我更新能力和致癌性。此外，由circEGFR (hsa_circ_0080229)以滚环翻译模式翻译的rtEGFR以及由circSHPRH (hsa_circ_0001649)翻译产生的SHPRH-146 aa也都在GBM中起着重要作用。再如由circDIDO1 (hsa_circ_0061137) 翻译的DIDO1-529aa，可以通过与过氧化还原蛋白 2 (PRDX2) 结合，诱导SCF泛素化复合物的E3连接酶，用于RBX1 介导的PRDX2泛素化和降解，并使其下游信号通路失活，从而阻碍GC的增殖和侵袭。
研究思路
在PubMed上检索“circRNA”关键词，2021一年就发表了3600多篇，所以就让我们一起来看看目前一些比较典型的circRNA研究思路。
1. circRNA与儿童急性髓系白血病(AML)
期刊：Molecular Cancer
影响因子：27.401
研究思路：
作者首先在AML中筛选出显著高表达的circRNF220，然后在circBase数据库和circBank数据库中验证了是否存在circRNF220，证实了circRNF220是一种在儿童AML细胞中表达丰富且稳定的circRNA。鉴于circRNAs在白血病诊断和治疗中的巨大作用，作者进一步探讨了circRNF220的临床价值，发现初诊时的circRNF220表达水平是儿童AML患者复发的独立和可靠的预测因子。之后，作者又研究了circRNF220对白血病细胞增殖和凋亡的影响，以及circRNF220在AML细胞中的转录功能。结果表明circRNF220在细胞凋亡和AML复发中起着重要作用。最后，由于circRNAs通常通过与miRNAs相互作用发挥作用，因此作者还探究了与circRNF220相互作用的候选miRNAs。发现circRNF220可能作为miR-30a的内源性吸附海绵，阻断miR-30a并抑制其活性。
2. circRNA与胆管癌
期刊：Molecular Therapy Nucleic Acids
影响因子：8.886
研究思路：
作者首先对不同分组样本进行差异表达分析，筛选出差异表达的mRNA、miRNA、lncRNA以及circRNA。然后对差异mRNAs进行GO和KEGG富集分析，再利用Cytoscape插件MCODE构建PPI网络，从中提取出四个关键子网络模块，并对这四个网络模块中的基因进行富集分析。之后这一步是这篇文章比较出彩的地方，作者探讨了差异miRNA和差异mRNA、差异lncRNA和差异mRNA以及差异circRNA和差异mRNA的互作关系，并进行了富集分析。最后基于lncRNA-mRNA的共表达关系以及差异miRNA 与差异mRNA、差异miRNA与差异lncRNA的调控关系构建了ceRNA网络，并在TCGA-CHOL数据集的mRNA和miRNA数据中进行了相关验证。
3. circRNA与新冠
期刊：Scientific Reports
影响因子：4.379
研究思路：
作者对复发性COVID-19患者和健康人的circRNA，lncRNA和mRNA进行了测序，并进行了差异分析，共得到570个差异表达的circRNA和898个差异表达的lncRNA。然后对circRNA的母基因，lncRNA调控的基因以及mRNA进行了GO和KEGG通路分析。之后作者又进一步分析了circRNA、lncRNA和mRNA之间的共表达关系，以了解基因之间的表达调控关，从而构建了基因表达调控网络。最后作者还分别分析了lncRNA和circRNA与细胞周期和免疫炎症相关的ceRNA网络，将差异表达的lncRNA和circRNA与外泌体RNA数据库进行比对分析。
4. circRNA与髓母细胞瘤
期刊：Acta Neuropathologica
影响因子：17.088
研究思路：
作者开发了一种集成化的circRNA生信分析工具：circs，其中整合了find_circ，DCC和CIRCexplorer三种工具，提高了检测的准确性。然后在73例髓母细胞瘤标本的circRNA测序数据中进行分析，筛选出差异的circRNA分子，发现通过差异circRNA可以实现髓母细胞瘤的有效分型。
5. circRNA与高级别胶质瘤
期刊：Clinical Chemistry
影响因子：8.327
研究思路：
作者通过circRNA高通量测序揭示了原代高级别胶质瘤细胞及肿瘤细胞源性外泌体中的circRNA图谱，总共在原代HGA细胞和成对的细胞来源的外泌体中分别发现了8117个和2633个circRNA，对肿瘤细胞及外泌体中的circRNA进行了特征分析和功能分析。通过生存分析发现四种高表达的circRNA与HGA患者的总生存率显着相关。因此，作者认为hsa_circ_0005019、hsa_circ_0000880、hsa_circ_0051680和hsa_circ_0006365的circRNA可用作HGA的预后标志物，同时这些circRNA的高表达与HGA患者预后良好相关，揭示了血清中的外泌体circRNA生物标记物在高级别胶质瘤的诊断、治疗和预后监测中展现出的重要价值。
6. circRNA与结直肠癌
期刊：Molecular Oncology
影响因子：6.603
研究方法：
作者首先通过对10个没有发生肝转移的原发性CRC组织和10个具有肝转移的原发性CRC组织进行差异分析，鉴定出66个差异表达的circRNA。利用生存分析发现circ102049可能作为结直肠癌转移相关的ncRNA，并且它与CRC患者的预后密切相关。然后作者又通过qRT-PCR等实验分析了circ102049在CRC细胞中的特征。通过GSEA分析发现，粘附连接、TGF-β信号传导、核糖体和Notch信号传导等转移相关信号与circ10249密切相关。之后的相关机制研究表明circ102049是通过FRAS1依赖性机制来促进肿瘤转移。最后，作者还探究了circ102049是如何通过miRNA影响FRAS1的表达，并通过小鼠实验验证了circ102049确实会促进体内肿瘤的发生。
小结
结合前面所提到的这些文章我们可以来总结一下当前circRNA研究的套路，大致包括以下这些流程，首先利用差异分析筛选出circRNA，进行富集分析；然后可以结合lncRNA和mRNA等进行互作分析；对于肿瘤样本，可以通过生存分析，分析其预后价值，或是利用circRNA对肿瘤进行分型。最后就是验证部分了，有湿实验的验证也有利用其他数据验证。感兴趣的小伙伴们可以找找公共数据试试哦~
参考文献
