本篇目录
4. circRNA研究工具与方法进展
4.1 circRNA研究的信息学工具与数据库
4.2 circRNA研究的分子细胞生物学技术进展
5. 非医学相关circRNA研究进展
6. circRNA重要综述
7. circRNA研究总体趋势与未解决的问题汇总分析
4. circRNA研究工具与方法进展
4.1 circRNA研究的信息学工具与数据库
《Nucleic Acids Research》发布2018年度数据库专刊本期共收集了181篇文章，其中84篇为之前曾在数据库专刊中报道过的数据库的更新版，82篇为新收录的，还有15篇为最新上线和公布的数据库。核酸方面的数据库包括用于可视化基因组3D结构和RNA结构的数据的3DIV数据库，RNA家族的分级分类的RNArchitecture数据库。蛋白质数据库包括经典的SMART，ELM和MEROPS，也包括GPCRdb和STCRDab等新面孔。在代谢领域，HMDB和Reactome报道增加了新的功能，PULDB数据库则是首次收录。基因组Resource数据库包括Ensembl，UCSC基因组浏览器和ENCODE。还有其他的药学，蛋白质组学等等不同领域的数据库。
今年的数据库专刊首次收录了两个circRNA相关的数据库：CSCD和exoRBase。CSCD是介绍肿瘤特异性的circRNA表达的数据库。exoRBase是专门收录外泌体中各种RNA分子的数据库，其中包括了circRNA。
CircRNA的计算生物学研究方法汇总分析
1月12日，Cell子刊 Trends in Genetics在线发表了中国科学院北京生命科学研究院的赵方庆教授的综述文章，汇总分析了目前常用的circRNA分析工具[23]。
文中比较了目前常用的测序数据分析方法，测序方案及下游数据分析的工具。
图17 目前11种circRNA鉴定算法精确性比较 （来自[23]）
4.2 circRNA研究的分子细胞生物学技术进展
干扰RNA（siRNA）设计成环形可有助于降低脱靶效应
1月21日，Molecular Therapy Nucleic Acids杂志在线发表了北京大学药学院汤新景教授为通讯作者的文章，报道发现将干扰RNA的一条设计为闭合环状的形态将有助于提高特异性和延长作用能力，降低脱靶效应，预示着未来circRNA或许可以直接成为有效的核酸药物[24]。
脱靶效应一直是干扰RNA有效发挥作用的最大问题之一，本文独辟蹊径，尝试直接将siRNA的一条链设计成环状的形式，另一条链仍为线性（circ-siRNA），预实验结果表明这种形式的siRNA不仅可以有效降低靶mRNA，还能实现链特异性的干扰效果。体内实验也表明circ-siRNA的作用时间更持久。
图18 干扰RNA设计成环形可有助于降低脱靶效应（来自[24]）
《Methods in Molecular Biology》发表circRNA技术方法专刊
著名的方法学杂志《Methods in Molecular Biology》在2018年专门对circRNA的研究方法做了专刊，包含了17篇方法学的文章，涵盖了circRNA分离，验证，分析与功能研究等各个方面。
基于腺相关病毒载体实现体内circRNA表达和翻译蛋白
8月17日，Cell子刊Molecular Therapy: Nucleic Acid （影响因子5.66）在线发表了美国北卡罗来纳大学教堂山分校Aravind Asokan博士为通讯作者的文章， 介绍他们开发了一种基于腺相关病毒载体（rAAV）的体内表达circRNA并实现翻译蛋白的载体工具[25]。
本文的构思比较简单，也证明了基于AAV的体内过表达circRNA并实现翻译蛋白是完全可行的，这一体系对于circRNA研究提供了重要的工具，未来极有可能在circRNA的研究中获得广泛应用。
图19 AAV载体框架示意图 （来自[25]）
基于NanoString nCounter进行circRNA绝对定量
12月，Nature子刊Laboratory Investigation在线发布了一项circRNA的定量分析技术：基于NanoString nCounter 荧光条形码标记检测技术实现circRNA绝对定量分析的[26]。
NanoString nCounter 荧光条形码标记检测技术的原理概括起来就是：针对靶分子设计两个探针：捕获探针和报告探针，捕获探针带生物素标记，报告探针带四色荧光基团，可通过不同的排列组合方式实现标记。检测过程中将总RNA与两种探针杂交，纯化，固定后扫描后得到表达量的结果。从测试的结果来看，该技术的定量效果和检测灵敏度要好于传统的芯片法，与Real-Time PCR相似。
图20 NanoString nCounter技术原理 （来自[27]）
体内通过circRNA稳定表达蛋白的载体系统
7月6日，Nature Communications杂志在线发表了麻省医工学院Daniel G. Anderson为通讯作者的文章，介绍开发了一种借助形成circRNA提高体内蛋白表达水平的新方法[28]。
mRNA一般半衰期较短，这限制了其在体内过表达蛋白的效率。本文作者设计了一种基于circRNA的蛋白过表达体系，通过自剪切的内含子序列实现circRNA的自动高效率生成，然后体外自动产生高质量的circRNA分子，输入体内后实现蛋白过表达[28]。
图21 基于circRNA的体内蛋白过表达体系 （来自[28]）
5. 非医学相关circRNA研究进展
Nrf2敲除小鼠黑质和纹状体中差异表达的circRNA
10月23日，Cellular Physiology and Biochemistry杂志发表了河北医科大学王磊和孙绍光为通讯作者的文章，介绍在Nrf2基因敲除小鼠中探索黑质和纹状体中circRNA表达变化情况[29]。
小鼠胚胎植入前后子宫内膜CircRNA表达分析
10月28日，Journal of cellular physiology发表了重庆医科大学Yingxiong Wang和Rufei Gao为通讯作者的文章，介绍分析了早期妊娠小鼠的胚胎植入前后子宫内膜circRNA的表达变化情况[30]。
这些动物模型的研究相对简单，类似于14年前后在人类疾病中筛选差异circRNA的工作。除了这两篇文章外，2018年在动物模型，动物学和植物学等非人类疾病相关的基础学科方向也有大量文献报道，具体数目见前面的统计表格。因篇幅有限，不在此处列举所有相关文献的信息。
6. circRNA重要综述
Molecular Cell：重要circRNA综述
8月2日，Molecular Cell杂志在线发表了陈玲玲教授和杨力教授为通讯作者的重要circRNA综述，系统汇总了circRNA生成机制，功能模型等方面的研究进展，也剖析了目前circRNA研究所面临的问题[31]。
有关circRNA的专著
Springer出版集团的Advances in Experimental Medicine and Biology第1087期做了circRNA的专题，详细介绍了circRNA生成，功能机制，与疾病的关系等不同方面的汇总整理。
Cell：lncRNA功能分类与研究技术综述
1月25日，Cell杂志发表了德州大学西南医学中心Joshua T. Mendell教授为通讯作者的综述文章，系统阐述了目前关于lncRNA功能的分类及研究方法。
Molecular Cell：陈玲玲教和杨力教授授发表circRNA重要综述
8月2日，Molecular Cell杂志发表了陈玲玲教授和杨力教授为通讯作者的综述文章，系统汇总了circRNA的生成机制和功能机制的研究进展，并分析了目前circRNA研究依然面临的问题。
Frontiers in Immunology：circRNA在肿瘤免疫中的潜在价值
1月22日，中南大学湘雅医院武明花教授在Frontiers in Immunology杂志发表综述文章，分析了circRNA在肿瘤免疫中潜在的功能和价值。肿瘤免疫治疗是当前研究热门，以有许多研究表明lncRNA、miRNA在抗肿瘤免疫反应中起到重要作用，但circRNA在抗肿瘤免疫反应中的研究还不多，该综述回顾了lncRNA、miRNA和circRNA等非编码RNA分子在抗肿瘤免疫反应中的研究进展，并提示circRNA在抗肿瘤免疫治疗中将起到重要作用，肿瘤免疫治疗领域将是circRNA研究的下一个重要方向。
7. circRNA研究总体趋势与未解决的问题汇总分析
2018年circRNA在国家自然科学基金和发表文章方面都取得了不俗的成绩，但依然有很多问题尚未解决，概括而言，circRNA研究仍面临的问题包括：
（1）circRNA的二级结构与功能的关系是怎样的？
（2）除了m6A，其他修饰类型是否也可存在于circRNA中？这些修饰的生理病理机制是怎样的？
（3）部分circRNA在多物种间存在保守性，这种保守性的原因是什么？
（4） circRNA相互作用分子的鉴定，什么条件影响了circRNA与其他分子的相互作用？存在动态的相互作用方式吗？
（5）circRNA降解的分子机制是什么？
（6）circRNA进入外泌体可能存在选择性，机制和生理病理意义是什么？
（7）circRNA亚细胞定位的机制是怎样的？
（8）组织/疾病特异性circRNA表达特征是如何形成的？会有多少种机制调控circRNA的形成？
（9） circRNA的敲除模型依然遥不可及，circRNA的组织/细胞条件性表达动物模型是否可行？
（10）人群基因组中经常出现SNP多态性或高度相关的基因区，这些位点或区域与circRNA的关系是怎样的？是否通过circRNA相关的机制发挥作用？
参考文献：
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