環(huán)狀RNA（Circular RNA，circRNA），是一大類具有閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特殊非編碼RNA。環(huán)狀RNA大量存在于真核細(xì)胞中，通常具有組織或發(fā)育階段的表達(dá)特異性，且多數(shù)序列高度保守，是扮演重要調(diào)控作用的新明星分子。

circRNA在功能上可作為miRNA的海綿吸附體，以ceRNA的機(jī)制調(diào)控基因；與RNA結(jié)合蛋白相互作用而調(diào)控其他RNA、編碼蛋白等功能。此外，circRNA由于呈閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不受RNA外切酶影響，表達(dá)更穩(wěn)定，不易降解。這使得環(huán)狀RNA在作為新型臨床診斷標(biāo)記物的開發(fā)應(yīng)用上具有明顯優(yōu)勢。

circRNA研究技術(shù)線路

芯片特點(diǎn)： 

•  circRNA所有探針設(shè)計(jì)基于最新最全的國際主流circRNA數(shù)據(jù)庫信息。
• 環(huán)狀RNA -特異的反向剪接位點(diǎn)探針設(shè)計(jì)，保證每個探針檢測的特異性，避免與母基因之間的冗余影響。

• SBC human circRNA芯片v1.0  用于檢測circRNA表達(dá)差異（ 88371個circRNA） 

• SBC human ceRNA芯片 v1.0

用于同時檢測mRNA 、lncRNA 、 circRNA表達(dá)差異 （ 88371個circRNA，68423個lncRNA，18853個mRNA）

數(shù)據(jù)分析流程：

疾病相關(guān)環(huán)狀RNA預(yù)測：

通過環(huán)狀RNA及與疾病相關(guān)microRNA交互作用分析，并整合已發(fā)表GWAS數(shù)據(jù)預(yù)測與疾病相關(guān)的環(huán)狀RNA。

ceRNA調(diào)控分析:

基于基因的表達(dá)值，通過回歸模型分析以及種子序列匹配的方法，建立microRNA的海綿吸附作用的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，找到核心的ceRNA。

注: 線代表不同的microRNA，藍(lán)色為mRNA，紅色為circRNA，綠色為lncRNA

經(jīng)典運(yùn)用案例——circRNA機(jī)制研究 

心臟疾病

      心力衰竭是引起人體死亡的重要疾患之一，而心臟肥大是增加心力衰竭風(fēng)險的重要因素。針對心臟肥大靶向治療來應(yīng)對心力衰竭是目前大家所關(guān)心的熱點(diǎn)。然而，有關(guān)于心臟肥大的調(diào)控機(jī)制還不是很清楚。

      Circular RANs是一類封閉環(huán)狀的非編碼RNA，最近的研究表明，circRNA可以作為內(nèi)源競爭性RNAs(ceRNAs)來吸附miRNAs調(diào)控下游靶基因的表達(dá)。該研究從ceRNAs角度出發(fā)，解析了在心臟肥大導(dǎo)致心力衰竭的過程中，circRNA的調(diào)控機(jī)制。

案例：Wang K, Long B, Liu F, Wang JX, Liu CY et al. A circular RNA protects the heart from pathological hypertrophy and heart failure by targeting miR-223. European Heart Journal 2016, Jan 21.

      本研究發(fā)現(xiàn)心臟相關(guān)的circRNA(HRCR)，可作為miR-223的吸附體，抑制心臟肥大和心力衰竭。miR-223轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出心臟肥大和心力衰竭，而miR-223缺失小鼠不受肥大刺激影響。ARC作為miR-223的下游靶基因調(diào)控了miR-223導(dǎo)致的心臟肥大。CircRNA HRCR作為miR-223的內(nèi)源競爭吸附體抑制miR-223的活性，增加ARC的表達(dá)。該研究為理解心臟肥大與心力衰竭過程的內(nèi)在ceRNA調(diào)控機(jī)制提供了新的見解。

      心臟相關(guān)的circRNA可以在體內(nèi)結(jié)合miR-223

經(jīng)典運(yùn)用案例——circRNA機(jī)制研究

胰島素分泌

      CircRNA Cdr1as最早在斑馬魚胚胎大腦中發(fā)現(xiàn)，與大腦發(fā)育存在密切關(guān)聯(lián)。本研究在人體胰島細(xì)胞中進(jìn)行檢測，證明Cdr1as在人體胰島細(xì)胞中也能通過吸附miR-7調(diào)控胰島素的轉(zhuǎn)錄和分泌。該研究為提高糖尿病病人的β細(xì)胞功能提供了新的見解。

      案例：Xu H, Guo S, Li W, Yu P. The circular RNA Cdr1as, via miR-7 and its targets, regulates insulin transcription and secretion in islet cells. Scientific Reports 2015 Jul 27;5:12453.

      該研究首先在不同的神經(jīng)內(nèi)分泌組織中檢測Cdr1as，表明在人和小鼠胰島素細(xì)胞中表達(dá)豐富。熒光素酶報告系統(tǒng)檢測顯示Cdr1as可以直接抑制miR-7在胰島細(xì)胞中的表達(dá)，并影響胰島素的分泌和轉(zhuǎn)錄。生物信息學(xué)分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明Myrip和Pax6是miR-7的靶基因。過表達(dá)Cdr1as可顯著提高M(jìn)yrip和Pax6的表達(dá)。該研究為理解胰島分泌過程中的ceRNA調(diào)控機(jī)制提供了依據(jù)。

β細(xì)胞中Cdr1as/miR-7相關(guān)network模式圖

經(jīng)典運(yùn)用案例——circRNA biomarker研究

外泌體中的circRNA

      circular RNAs是一類廣泛存在的環(huán)狀閉合的非編碼RNA，可在體內(nèi)調(diào)控基因的表達(dá)。外泌體是一類由細(xì)胞分泌的膜狀囊泡結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部含有豐富的物質(zhì)，包括miRNAs, lncRNA,和circRNAs。外泌體中是否能檢測到穩(wěn)定存在的circRNA，能否作為疾病診斷的biomarker，該研究通過一系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探索。

      案例：Li Y, Zheng QP, Bao CY, Li SY, Guo WJ et al. Circular RNA is enriched and stable in exosomes: a promising biomarker for cancer diagnosis. Cell Research (2015) 25:981-984.

      該研究首先對肝癌細(xì)胞系分離外泌體進(jìn)行了circRNA檢測，表明細(xì)胞分泌外泌體中存在著豐富的circRNAs。隨后對健康人血清來源外泌體進(jìn)行了檢測，表明血清外泌體中穩(wěn)定的circRNAs是可能作為診斷biomarker。進(jìn)一步的小鼠腫瘤模型和臨床直腸癌病人樣本血清外泌體的circRNAs檢測表明，檢測血清外泌體中的circRNA作為臨床診斷的biomarker是可行的。

     CircRNAs在外泌體中是表達(dá)豐富和穩(wěn)定的，可以作為腫瘤檢測的潛在biomarker

單位介紹

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單位資質(zhì)

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