circRNA的概念及功能
circRNA的概念
環(huán)形RNA分子（Circular?RNAs，circRNAs）是一類特殊的非編碼RNA分子稚叹，主要是通過反向剪接機制產生趁舀，表現(xiàn)為在真核生物中高度富集，并且在不同發(fā)育階段顯示出在各種組織中特異性表達的序列保守性概耻。
與傳統(tǒng)的線性RNA（linear RNA芥喇，含5’和3’末端）不同西采，circRNA分子呈封閉環(huán)狀結構，不受RNA外切酶影響继控，表達更穩(wěn)定械馆，不易降解。因而武通，circRNA具有高穩(wěn)定性霹崎、高特異性和高保守性的特征。
circRNA的功能
關于circRNA的功能冶忱，探討最多的是circRNA在細胞中起到miRNA海綿的作用尾菇。此外，有研究證明它們也可以直接調控轉錄囚枪、干擾剪接機制派诬、與蛋白互作等。具體而言链沼，circRNA的主要功能如下：
1） circRNA作為miRNA的內源性結合RNA：一些circRNA可能具有miRNA反應元件（MRE）并且可以與miRNA相互作用默赂，由于其表達水平和穩(wěn)定性較高，circRNA可以作為競爭性內源RNA（ceRNA）括勺。也就是說缆八，circRNA在miRNA表達水平的調控中發(fā)揮了重要作用：circRNA通過與miRNA結合來干擾miRNA的功能，從而阻止miRNA對靶編碼RNA的翻譯后抑制作用疾捍，進而調控靶基因的表達水平奈辰。
2） circRNA調控轉錄本可變剪接：circRNAs在調控選擇性剪接中同樣發(fā)揮了作用，而這種作用僅僅是由于任何前體RNA的剪接模式是由5'和3'剪接位點的替代配對之間的競爭決定的拾氓。
3） circRNA調控其親本基因的表達：越來越多的證據(jù)表明冯挎，circRNA在轉錄后和基因表達調控中起到了舉足輕重的作用底哥。結果表明咙鞍，circIIF3J房官，circPAIP2等EIciRNA主要定位于核內，與U1小核糖核蛋白顆粒（U1 snRNP）和RNA聚合酶II（Pol II）相互作用续滋，可以增強其親本基因的轉錄翰守；敲除ci-ankrd52可以減少其親代基因的表達。
4） circRNA與RNA結合蛋白互作：circRNA在細胞質內可以螯合胞漿蛋白并阻止其進入細胞核疲酌，充當RBP誘餌以調節(jié)其功能或充當復合物組裝的支架分子蜡峰。
5） circRNA能翻譯蛋白質：越來越多的研究報告了circRNA參與人類疾病的生理學和病理學過程，其編碼的蛋白質或肽往往具有獨特的生物學功能朗恳，并具有顯著的臨床意義湿颅。目前幾乎所有報道的可翻譯circRNA均利用IRES驅動的啟動子，很少有研究報道m(xù)6A驅動的circRNA翻譯粥诫。
circRNA的研究現(xiàn)狀
circRNA參與調控糖尿病油航、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病和腫瘤等疾病的發(fā)展怀浆，因此谊囚，環(huán)狀RNA一直是科研人員關注的熱點研究之一。本期小編就針對circRNA在腫瘤中的研究現(xiàn)狀進行簡要闡述执赡。
circRNA與多種生理條件和細胞生物學特征（包括干細胞和多能性細胞）有關镰踏，可能與誘導和維持腫瘤進展有關。此外沙合，circRNA與一些臨床特征相關奠伪，如腫瘤分級、大小首懈、轉移和侵襲性芳来。越來越多研究表明，circRNA可作為早期腫瘤檢測猜拾、臨床診斷和預后的潛在生物標志物即舌，甚至可用于監(jiān)測治療反應。circRNA具有獨特的表達模式挎袜、分子穩(wěn)定性顽聂、特異性和在人體內的廣泛分布特性，因此能夠通過體液（包括血液盯仪、唾液和尿液）中的液體活檢對其進行檢測和定量紊搪，液體活檢便于重復采樣、侵襲性較小和可行性較高全景，比組織活檢便捷高效耀石。
另外，circRNA的失調可以驅動各種腫瘤的發(fā)生和轉移爸黄，使其成為腫瘤治療的有效靶點滞伟。目前的研究旨在通過調節(jié)circRNA的表達水平而進行治療揭鳞。研究者們通常使用動物模型進行臨床前研究，通過過表達或敲低circRNA使其獲得或喪失某種生物學功能來進一步探索其在腫瘤治療中的作用梆奈。
總而言之野崇，circRNA在腫瘤研究領域擁有巨大的臨床轉化前景，不過在實現(xiàn)這一轉化潛力之前亩钟，需要解決該領域的若干生物學問題和挑戰(zhàn)：1.標準化命名的問題：標準化的命名將有助于重現(xiàn)已發(fā)表的成果乓梨，并且追溯其確切的基因組位置信息；2.環(huán)狀結構的特殊技術問題：circRNA的結構特征會影響其作為生物標記物的重現(xiàn)性清酥，需要新技術的發(fā)展來解決扶镀；3.circRNA作為生物標記物的探索角度問題：目前大多數(shù)研究將腫瘤與鄰近的非惡性組織進行比較，僅考慮了腫瘤細胞的內部變化焰轻，而忽視了外部因素如實體腫瘤中經(jīng)常觀察到炎性細胞數(shù)量增加狈惫、纖維化和上皮細胞比率的改變，未來的研究可能需要在腫瘤微環(huán)境的視角下進行探索鹦马。
單細胞維度下circRNA的研究進展
單細胞轉錄組研究circRNA的必要性
除了上述提及的circRNA研究領域的挑戰(zhàn)胧谈，更為重要的一點是，由于大多數(shù)circRNA表達量較低荸频，傳統(tǒng)的轉錄組測序方法無法表征單個細胞環(huán)形RNA表達譜系特征及異質性菱肖。近年來，單細胞全長轉錄組測序技術的發(fā)展旭从，可以對單個細胞中circRNA進行捕獲測定稳强，盡管效率較低，但仍可部分揭示單細胞分辨率下circRNA的表達模式和悦。因此退疫，單細胞水平的circRNA表達及功能研究已成為該領域重點關注的問題。
單細胞全序列轉錄組研究circRNA的技術突破
目前已有的大部分scRNA-seq建立在利用polyT探針引物捕獲mRNA的基礎上鸽素，所以只能檢測樣本中的大部分mRNA褒繁，以及部分帶ployA尾的LncRNA，而circRNA沒有ployA結構馍忽，這就會導致circRNA被遺漏棒坏。
隨著技術的發(fā)展，目前已經(jīng)有了能夠捕獲非polyA RNA的解決方案遭笋。除了上述基于三代測序的全長單細胞轉錄組測序技術之外坝冕，還有一種稱為單細胞全序列轉錄組測序的技術。這種技術通過使用半隨機引物對各類RNA進行捕獲和測序瓦呼，而不僅僅依賴polyA結構喂窟，實現(xiàn)了對單個細胞水平上的非編碼RNA的檢測。尤其值得注意的是，相較于三代全長測序技術通量較低且價格昂貴的局限性磨澡，單細胞全序列轉錄組測序具有明顯的優(yōu)勢碗啄。
單細胞全長轉錄組測序研究circRNA的最新進展
2022年，中國科學院北京生命科學研究院趙方慶團隊在Nature子刊Nature Communications上發(fā)表了題為：Exploring the cellular landscape of circular RNAs using full-length single-cell RNA sequencing的研究論文钱贯。
該研究將目前circRNA的研究從傳統(tǒng)組織水平提升至單細胞水平，為探索不同細胞類型中circRNA的生物學功能提供了重要的數(shù)據(jù)資源和分析技術侦另。
小結
總的來說秩命，單細胞轉錄組測序，尤其是單細胞全序列轉錄組測序在研究circRNA方面具有許多優(yōu)勢褒傅。首先弃锐，它能夠準確識別和定量分析單個細胞中的circRNA，解決了傳統(tǒng)方法在檢測低表達水平和樣本異質性方面的局限性殿托，也解決了大部分scRNA-seq遺漏非polyA RNA的問題霹菊。其次，這種方法可以揭示不同細胞類型間circRNA的差異支竹，為了解細胞異質性和功能提供了有價值的信息旋廷。此外，單細胞測序的高通量性和高靈敏度礼搁，使得研究者們可以對circRNA進行全面的分析和篩選饶碘，有助于深入了解其功能和生物學意義。
然而馒吴，利用單細胞全序列轉錄組測序研究circRNA也存在一些不足之處扎运。首先，當前技術在識別低豐度的circRNA時存在困難饮戳。其次豪治，單細胞測序的成本較高，且數(shù)據(jù)處理和分析的復雜度較大扯罐，需要相應的專業(yè)知識和計算資源负拟。此外，由于circRNA本身的結構特點歹河，可能會導致在轉錄組測序中的覆蓋率和檢測率出現(xiàn)偏差齿椅。
[參考文獻]
[1] Pisignano G, Michael DC, Visal TH, Pirlog R, Ladomery M, Calin GA. Going circular: history, present, and future of circRNAs in cancer. Oncogene. 2023;42(38):2783-2800. doi:10.1038/s41388-023-02780-wIF: 8.0 Q1
[2] Zhang Y, Liang W, Zhang P, et al. Circular RNAs: emerging cancer biomarkers and targets. J Exp Clin Cancer Res. 2017;36(1):152. Published 2017 Nov 2. doi:10.1186/s13046-017-0624-zIF: 11.3 Q1
[3] Wu W, Zhang J, Cao X, Cai Z, Zhao F. Exploring the cellular landscape of circular RNAs using full-length single-cell RNA sequencing. Nat Commun. 2022;13(1):3242. Published 2022 Jun 10. doi:10.1038/s41467-022-30963-8IF: 16.6 Q1
