年终大事记
年已经到来，首先恭祝各位同仁新年快乐，预祝新的一年里大家能有更好的成果，生活幸福，身体健康！
在刚刚过去的年里，circRNA领域有一系列激动人心的成果，包括首次证明circRNA可以直接翻译多肽，首次发现circRNA存在m6A修饰等等。年是circRNA研究的丰收年，不仅在circRNA相关的基础生命科学问题的方面的重大进展，还在相关疾病的机制研究，信息学和数据库工具，涉及的学科领域方面都有巨大的进步。年国家自然科学基金也捷报频传，杰出青年基金，优秀青年基金，重点项目等都有斩获，总受理数量高达项！实现了三连升。为方便同行回顾相关进展，山人借此机会给大家梳理了一下年度circRNA的主要研究进展，由于涉及的论文体量巨大，面面俱到不太现实，就抽取了有代表性的方向和进展，其余的以列表的方式总结在相关分目录的后面，以方便大家查阅。
第一章目录
1
circRNA基本生命科学问题研究进展
1.1circRNA能直接翻译多肽
1.2circRNA组织/疾病特异性表达机制与功能研究进展
1.3circRNA参与生理活动功能机制研究
1.4circRNA存在m6A修饰
1.5其他circRNA基础生命科学问题研究报道汇总
1.circRNA基本生命科学问题研究进展
circRNA是生命遗传信息传递和发挥作用过程中一个非常奇特的产物，目前的研究表明circRNA也是服从中心法则的，但与传统的核酸分子又有巨大的差别。主要表现在没有游离的末端，由此导致了circRNA具有不同于传统线性核酸分子的独特结构和功能。正因如此，关于circRNA如何形成和发挥作用的问题吸引了众多国内外研究者的好奇心。circRNA有关的基本生命科学问题的每一个进展也格外激动人心。年有关circRNA的基本生命科学问题取得了巨大的进展，主要体现在首次证明circRNA具有翻译潜能，首次报答发现circRNA也具有m6A修饰，与此同时，关于组织/疾病/生理活动特异性的circRNA表达机制和功能机制也取得了长足进步。下面就让我们一起回顾一下吧：
1.1circRNA能直接翻译多肽
一直以来，circRNA被认为是一种非编码RNA，但这一认识在年被打破了，先后有4篇研究论文报道发现并证实了circRNA可以翻译多肽，这无疑是年度circRNA研究领域最重要的进展之一，Science，Nature等知名杂志也对此做过专门的评论。
circRNA存在m6A修饰，并且该修饰能促进circRNA翻译
3月10日，CellResearch杂志在线发表了中科院上海计算生物学研究所王泽峰教授为通讯作者的研究论文，介绍发现了circRNA中m6A修饰，并且该修饰能促进circRNA翻译[1]。
在本文中，王教授给出的m6A修饰调控circRNA翻译的机制是：由METTL3/METTL14-WTAP蛋白复合物进行m6A修饰，FTO进行m6A去修饰调控。含有m6A修饰的位点通过募集YTHDF3进而募集eIF4G2，进而启动蛋白翻译过程。该论文具有里程碑式的重要意义，首先证明了circRNA可进行翻译活动，其次，还是首次报道circRNA存在m6A修饰，填补了circRNA化学修饰方式研究的空白[1]。
图1m6A修饰调控circRNA翻译（来自[1]）
circ-FBXW7可翻译蛋白并在胶质瘤中发挥重要作用
8月29日，JNCI杂志在线发表了医院张弩副教授为通讯作者的文章，介绍发现circ-FBXW7可以翻译一种抑制胶质瘤的全新蛋白质[2]。
文章报道发现circ-FBXW7可直接翻译蛋白FBXW7-aa，与母基因编码的FBXW7蛋白协同调控c-Myc的稳定性，抑制恶性胶质瘤的发生进展。本项发现首次证明circRNA所翻译的蛋白与母基因的蛋白表达产物协同作用，共同发挥功能[2]。该研究再次打破了科学界以往将circRNA看作“非编码RNA”的传统认识，进一步拓展了circRNA的研究思路，对circRNA功能研究具有极高的参考价值。
图2circ-FBXW7可直接翻译蛋白（来自[2]）
MolecularCell文章介绍发现circRNA可翻译蛋白
3月15日，MolecularCell在线发表了以色列希伯来大学的SebastianKadener教授，介绍基于果蝇大脑中核糖体印迹分析（ribosomefootprinting）发现大量的circRNA翻译蛋白或多肽的情况[3]。
作者在果蝇的大脑组织中进行核糖体印迹分析，发现了有些circRNA可以结合到核糖体上，于是作者认为circRNA有可能具有翻译蛋白的功能。经过一系列的严谨实验论证，作者得出结论：部分circRNA可翻译蛋白。核糖体印迹分析中证明circMbl中的终止密码子处有核糖体结合。circMbl所编码的蛋白在蛋白质谱中得到证据[3]。
图3果蝇CircMbl可翻译蛋白（来自[3]）
Circ-ZNF可直接翻译蛋白并参与肌肉发生过程
3月16日，MolecularCell杂志在线发表了意大利罗马萨皮安扎大学IreneBozzoni教授，介绍发现了circRNACirc-ZNF可直接翻译蛋白，该蛋白参与肌肉发生过程[4]。
文中作者首先筛选与肌肉发生有关的circRNA，人和小鼠中都进行了筛选，还选择了杜氏肌营养不良疾病模型一并进行筛选。最终筛选到一批特征性的circRNA，接着，作者又针对这些circRNA进行了RNAi文库筛选，以找出对肌肉发生功能有关的circRNA。基于这一系列的筛选，作者最终发现了Circ-ZNF。接下来针对Circ-ZNF的功能研究作者验证了其翻译多肽的功能，并针对该功能进行了一系列的生化验证实验[4]。
图4circ-ZNF可直接翻译蛋白并参与肌肉发生过程（来自[4]）
1.2circRNA组织/疾病特异性表达机制与功能研究进展
大量研究表明circRNA存在组织/疾病特异性的表达特征，形成机制还不完全清楚。年有多篇文献报道揭示了一些组织/疾病特异性的circRNA形成机制。
Naure报道：RNA解旋酶DHX9特异性结合反向Alu元件调控RNA加工和circRNA形成
3月29日，Nature杂志在线发表了德国马普学会免疫生物学和表观遗传学研究所AsifaAkhtar教授为通讯作者的Letter文章，介绍发现反向Alu元件通过RNA解旋酶DHX9调控RNA转录后加工过程。DHX9缺失会导致circRNA增多，为反向Alu元件调控RNA转录产物加工过程提供了全新的机制模型[5]。
人类基因组含有大量的转座性元件，其中包括以Alu元件为代表的短散在序列（SINE），约占到了人类基因组的10%左右的体量。在这篇文章中，作者发现RNA解旋酶DHX9特异性识别反向重复Alu元件。DHX9缺失会导致RNA转录后剪接异常，circRNA增多[5]。
图5DHX9特异性结合反向互补Alu元件调控RNA加工与circRNA形成（来自[5]）
MolecularCell杂志发表circRNA形成机制重要文章
11月22日，MolecularCell杂志在线发表了宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院JeremyE.Wilusz教授为通讯作者的文章，介绍发现circRNA形成调控的新机制，杨力教授和陈玲玲教授为本文的共同作者。
研究circRNA的同行一定会注意到这个现象：同一个基因来源的linearRNA与circRNA的含量有时有相同的对应关系，有时却恰恰相反。本文作者的初衷正是希望找出决定linearRNA与circRNA相对量的机制。基于RNAi筛选，作者利用果蝇细胞中构建的Mini基因报告系统，发现了剪切体组分及转录终止相关的基因被干扰之后能显著增加circRNA的丰度，并进一步在体内和体外验证了相关的现象[6]。本文的发现为circRNA形成的调控机制提供了非常有价值的信息。
图6剪接异常或转录通读促进circRNA形成（来自[6]）
NF90/NF通过促进内含子互补序列稳定性促进circRNA形成
6月15日，Cell子刊MolecularCell杂志在线发表了陈玲玲教授和杨力教授为共同通讯作者的文章，报道发现病毒感染相关因子NF90/NF通过促进内含子互补序列稳定性促进circRNA形成[7]。
本文主要报道发现了病毒感染相关的因子NF90/NF参与circRNA的形成过程。是通过RNA干扰文库筛选鉴定出来的，NF90/NF通过稳定内含子互补序列结构促进circRNA的形成。病毒感染的条件下，诱导NF90/NF出核并抑制病毒复制，circRNA生成量也随之降低[7]。
图7病毒感染相关因子NF90/NF调控circRNA形成（来自[7]）
RNA结合蛋白FUS调控神经元circRNA形成
3月30日，NatureCommunication杂志在线发表了罗马萨皮安扎大学MariangelaMorlando教授和意大利技术研究所IreneBozzoni教授为共同通讯作者的文章，介绍发现RNA结合蛋白FUS在神经元中介导RNA反向拼接活动，与circRNA的形成有关[8]。
文中作者首先比较了FUS基因敲除前后自ES分化的运动神经元中circRNA的表达状况，发现FUS敲除后有一批circRNA的表达明显降低。接着基于RNA干扰和过表达ALS疾病相关的FUS基因后circRNA的表达变化情况，最终明确了FUS蛋白在神经元中调控了RNA反向拼接的作用，与circRNA的形成有关[8]。
图8FUS敲除对运动神经元circRNA的影响（来自[8]）
HNRNPL调控可变剪切和circRNA生成
6月13日，PNAS杂志在线发表了一篇前列腺癌中筛选RNA拼接因子的文章，介绍基于CRISPR基因打靶文库筛选体系，鉴定到与前列腺癌有关的RNA拼接因子HNRNPL，该因子也参与调控了circRNA的形成过程[9]。文章的通讯作者为东北大学生命科学与健康学院“青年千人计划”费腾教授，哈佛大学公共健康学院/Dana-Farber癌症研究所X.ShirleyLiu教授和Dana-Farber癌症研究所/哈佛大学医学院MylesBrown教授。
本文作者利用CRISPR的全基因组打靶文库筛选与前列腺癌有关的基因，聚类分析后找出了其中与RNA编辑有关的基因，其中HNRNPL是影响最为显著的。接下来作者分析了HNRNPL结合RNA的序列特异性，并基于RIP-Seq分析了该基因在前列腺癌细胞中调控RNA可变剪切和circRNA形成的作用[9]。
图9HNRNPL调控RNA可变剪切和circRNA的生成（来自[9]）
人干细胞多能性相关circRNA形成机理研究
10月27日，NatureCommunications杂志在线发表了台湾中央研究院KuoHung-Chih为通讯作者的文章，报道发现circBIRC6参与干细胞多能性调控[10]。
文章报道发现干细胞中特异的RNA剪切因子ESRP1调控了circBIRC6的形成过程，circBIRC6通过竞争性结合miR-34a和miR-参与调控干细胞多能性。ESRP1受到Oct4，Nanog等转录因子的调控。本文首次报道干细胞多能性相关的circRNA分子，是circRNA功能研究的重要扩展[10]。
图10体外分化实验分析多能性相关circRNA分子（来自[10]）
1.3circRNA参与生理活动功能机制研究
circRNA的功能一直滞后于表达谱分析的研究，这一局面在年有所改变，年出现了多篇关于circRNA功能的研究报道，越来越多的证据表明circRNA参与了诸多重要的生理或病理过程。由于疾病相关的circRNA研究体量巨大，后面会单独按照不同疾病类型进行分析汇总。
Science杂志发表重磅级circRNA研究论文
8月10日，Science杂志在线发表了著名RNA研究学者，马克斯·德尔布吕克分子医学中心NikolausRajewsky教授作为通讯作者的研究论文，介绍其发现的Cdr1as基因敲除小鼠模型中的重要发现[11]。这是年以来circRNA研究领域首次问鼎该杂志，意义非凡。
本文首次尝试构建了circRNA基因敲除小鼠模型。通过合理设计，构建了彻底敲除全长CDR1as的小鼠模型，也因为所对应的互补链上CDR1基因恰好不在大脑中表达，这一敲除模型做到了单一因素敲除的效果，避免了其他因素带来的干扰。基于前期的研究，CDR1as可竞争性结合miR-7，并且受到miR-的调控。作者从转录组到神经电生理检测，再到行为学研究，打通了CDR1as竞争性结合miR-7的分子模型在动物生理行为表型关系方面的通道，有效回到了该功能模型的生理意义问题[11]。
图11CDR1as敲除小鼠鉴定（来自[11]，排列稍有改动）
果蝇母系遗传内含子来源circRNA调节发育进程
3月17日，Cell子刊CurrentBiology在线发表了新加坡国立大学JunWeiPek教授为通讯作者的文章，介绍发现母系遗传的内含子来源circRNAsisR-4调控宿主基因的表达并影响发育过程[12]。
文中作者一开始希望找出果蝇发育过程中母系遗传的内含子来源的circRNA，经过RNaseR处理后测序，找到了5个circRNA，再结合遗传特性，确定CG和deadpan基因内含子来源的circRNA符合要求。作者在本文中重点探讨了来源于deadpan基因内含子的circRNAsisR-4在胚胎发育过程中的作用以及与宿主基因deadpan的关系。最终结果表明sisR-4可以母系遗传的方式通过提高宿主基因的表达在发育过程中发挥作用[12]。
图12内含子来源的circRNAsisR-4调控宿主基因表达和发育过程（来自[12]）
细胞识别内源和外源circRNA的机制
6月15日，MolecularCell杂志在线发表了一项重要的circRNA研究成果，介绍发现了细胞识别内外源circRNA的机制。文章的通讯作者是斯坦福大学医学院的HowardY.Chang教授[13]。
文中作者尝试基于体外转录后自动拼接环化获得circRNA，以此转染细胞，意外的发现了体外获得的circRNA会诱导细胞自身免疫效应通路的激活，并抑制RNA病毒的感染过程，该过程由RIG-I介导，内源的circRNA由于结合一些RNA结合蛋白而不会诱导该通路[13]。
图13外源circRNA结合RIG-I诱导免疫通路激活（来自[13]）
circRNA参与调控自噬相关通路
年共有2篇高水平的文章报道了circRNA与细胞自噬通路的关系，东南大学姚红红教授分别在8月8日和12月20日在Autophagy杂志在线发表了相关的研究工作。下面一起回顾一下这些研究报道：
8月8日，Autophagy杂志在线发表了东南大学姚红红教授为通讯作者的文章，介绍发现circHIPK2通过靶向miR--2HG联合自噬及内质网应激调控星形胶质细胞活化作用[14]。
本文作者在前期研究中层发现SIGMAR1在甲基苯丙胺诱导的星形胶质细胞活化过程中的作用，本文在此基础上进一步发现circHIPK2作为miR-2HG的内源竞争性RNA，负调控该miRNA的活性，增加SIGMAR1的表达。体内和体外敲低circHIPK2后可促进miR-2HG的功能，进而抑制SIGMAR1的功能，进而影响自噬和内质网压力通路，最终影响星形胶质细胞活化过程[14]。
图14circHIPK2通过miR-2HG调控SIGMAR1影响星形胶质细胞活化（来自[14]）
12月20日，Autophagy杂志在线发表了东南大学姚红红教授为通讯作者的文章，介绍发现circRNAHECW2参与ATG5的非自噬作用，涉及EMT过程[15]。
本文主要介绍发现circHECW2通过竞争性抑制miR-30D，释放ATG5，并进而促进Notch1信号通路，在上皮-间充质转变（EMT）通路中起作用[15]。
图15circHECW2参与调控EMT通路（来自[15]）
circRNA参与二氧化硅诱导巨噬细胞活化作用
年1月1日，Theranostics杂志在线发表了东南大学医学院生理学系巢杰教授为通讯作者的文章，介绍发现circRNA通过HECTD1/ZC3H12A依赖的泛素化通路介导二氧化硅诱导的巨噬细胞激活，姚红红教授为共同作者[16]。
该项研究揭示了二氧化硅诱导的巨噬细胞激活与circHECTD1/HECTD1途径之间的联系，从而提供了新的洞察到HECTD1潜在用途在治疗矽肺治疗策略的发展[16]。
图16circHECTD1/HECTD1途径与二氧化硅诱导巨噬细胞活化的关系（来自[16]）
Theranostics报道circ-Amotl1参与心肌修复作用
8月29日，Theranostics杂志在线发表了加拿大多伦多大学杨柏华教授为通讯作者的文章，介绍发现circ-Amotl1通过结合PDK1和Akt促进Akt的磷酸化，并进一步转移入核，抑制细胞凋亡，促进心肌修复[17]。
作者首先发现新生儿心脏中存在一种高表达的circRNA：circ-Amolt1。进一步的研究表明circ-Amolt1可以通过与PDK1和Akt1共同相互作用，促进Akt1的磷酸化和入核。在体外的细胞以及多柔比星诱导的心肌病模型中进一步证实了该机制。已知Akt1的入核在心脏保护作用中起到信号节点的作用，本文所提出的功能机制模型是对已知模型的补充，也证明了circRNA通过与蛋白的相互作用促进蛋白功能，对于circRNA功能研究具有非常高的参考价值[17]。
图17circ-Amotl1结合Akt1促进其磷酸化和入核（来自[17]）
ciRS-7序列隐含在一个lncRNA的序列中
12月20日，PLOSGenetics杂志在线发表了美国斯坦福大学斯坦福大学医学院生物化学系JuliaSalzman教授为通讯作者的文章，介绍发现ciRS-7序列隐含在一个lncRNA的序列中[18]。该报道还曾于10月17日在预印本杂志BioRxiv上发布过。
Salzman教授通过开发新的启动子算法，证明ciRS-7与长的非编码RNALINC的启动子一致。在基于多个正交实验分析验证了这个预测结果。这一研究揭示了ciRS-7的形成机制，也是经过转录后剪切形成的[18]。
图18ciRS-7与长的非编码RNALINC的外显子结构（来自[18]）
circRNA通过诱导c-Myc入核促进肿瘤生成
6月16日，Nature子刊CellDeathDifferentiation在线发表了加拿大多伦多大学杨柏华教授为通讯作者的文章，介绍发现了circRNAcirc-Amotl1通过诱导c-Myc入核而促进肿瘤发生[19]。也是在今年，杨教授也曾发表论文证明circ-Amotl1在心肌修复过程中起作用。
文中作者围绕circRNAcirc-Amotl1在肿瘤中的作用机制展开了相关探索研究，发现circ-Amotl1能够通过诱导c-Myc入核促进肿瘤生成[19]。文中使用了RIP的实验技术，证明了circRNA与蛋白的相互作用。
图19过表达circ-Amotl1促进肿瘤生成（来自[19]）
1.4circRNA存在m6A修饰
核酸分子的化学共价修饰是普遍存在的生命活动过程，已有大量的文献报道发现了大量的DNA和RNA中存在的化学修饰方式。然而circRNA中的相关报道却一直是空白，这个方向也在年获得了突破，年共有两篇文章和一篇预印本文章报道发现了circRNA中存在m6A修饰。其中一篇便是上面提到的王泽峰教授发表在CellResearch杂志的研究论文。此外还有一篇CellReports文章和BioXrive预印本的文章报道证明circRNA存在m6A修饰：
CellReports报道发现circRNA存在细胞特异性m6A修饰
8月29日，Cell子刊CellReports在线发表了哈佛大学医学院CosmasC.Giallourakis和AlanC.Mullen为共同通讯作者的文章，介绍发现circRNA广泛存在m6A修饰，且呈现细胞特异性的特征[20]。该研究结果曾在3月10日发表于国际著名预印本杂志BioRxiv。
本文进一步证实了circRNA中存在m6A修饰，还发现了一些m6A修饰的circRNA的特征，包括：（1）m6A修饰的circRNA所对应的线性RNA中同一位置很少被m6A修饰，mRNA更倾向于在其3’UTR区携带m6A修饰。（2）m6A修饰的circRNA呈现高度的细胞特异性分布，相同的circRNA分子在不同的细胞中m6A修饰的状态也不尽相同。（3）m6A修饰的circRNA往往对应于较大的外显子区域，且两侧倾向于存在转座元件。（4）circRNA与线性RNA有共同的修饰酶和识别酶。METTL3参与circRNA的m6A修饰，YTHDF1/YTHDF2参与识别。（5）m6A修饰的circRNA所对应的mRNA相对更不稳定[20]。
图20细胞特异性m6A修饰circRNA表达特征（来自[20]）
1.5其他circRNA基础生命科学问题研究报道汇总
第二章目录
2
circRNA与疾病相关性研究进展
2.1circRNA与肿瘤
2.2circRNA与心血管疾病
2.3circRNA与其他人类疾病
2.circRNA与疾病相关性研究进展
circRNA与疾病的相关性一直是研究的重点领域，以肿瘤学为代表，年循环系统相关的研究也表现出迅速增长的态势。疾病相关性的研究大致思路相似，主要是首先基于高通量分析（二代测序或芯片法分析），找出疾病相关的特异性circRNA分子，然后预测分析其可能相互作用的miRNA分子和网络，进行通路分析。严谨的实验会基于各种验证实验对所提出的模型进行相关验证分析。
2.1circRNA与肿瘤
肿瘤学依然是circRNA研究的主要阵地，在传统的思路基础上，年的肿瘤学相关报道也发生了一定的变化，主要体现为特定circRNA的研究报道明显增多，竞争性结合miRNA分子不仅仅局限在生物信息学预测，还增加了实验验证。由于肿瘤学是个非常庞大的领域，按照不同种类的肿瘤，细分如下：
2.1.1肝癌相关circRNA研究进展：
Hepatology杂志报道CircMTO1在肝细胞癌中的作用机制
5月18日，国际肝脏学杂志顶尖Hepatology杂志在线发表了曹雪涛院士的研究论文，介绍肝癌中环形RNA的研究工作，介绍发现了环形RNACircMTO1通过竞争性结合miR-9抑制肝细胞癌增殖[21]。曹雪涛院士和第二军医大学于益芝教授为共同通讯作者。
首先，本文揭示的circMTO1在HCC中表达特征非常显著，且与肿瘤的预后相关性很强，具有非常重要的临床研究和应用价值。意义大价值高的东西更容易受到优秀杂志的青睐。其次，本文提出的分子机制证据充分，论证严谨。本文发现的circMTO1竞争性结合miR-9的分子机制模型经过了反复的论证，RIP实验和FISH实验非常有力的支持了circMTO1竞争性结合miR-9的结论，后续在细胞和动物模型的实验也很好的支持了circMTO1通过竞争性结合miR-9发挥对肿瘤的影响的假设[21]。本文所展示的实验结果严谨而有力，不拖泥带水，简洁明了而又强有力的论证了所提出的机制模型，在已发表的miRNASponge功能模型的文章中也是比较难得的。清晰有力的逻辑论证也是本文的一大亮点，这也是高水平杂志能认可该工作的一个重要原因。
图21circMTO1的肿瘤内沉默促进体内HCC的生长（来自[21]）
RNAZKSCAN1与circZKSCAN1以不同方式抑制肝细胞癌增殖和迁移
2月16日，MolecularOncology杂志在线发表了医院刘波和杨扬为共同通讯作者的文章，介绍发现ZKSCAN1基因和它的circRNA产物circZKSCAN1以不同方式抑制肝细胞癌增殖和迁移[22]。
文中作者在例肝细胞癌临床标本中分析了ZKSCAN1与circZKSCAN1的表达情况，发现癌组织中两种RNA分子均降低，两种分子过表达后均抑制肝细胞癌增殖和迁移，RNA-Seq结果表明两种分子的作用机制有所差别[22]。
图22ZKSCAN1与circZKSCAN1以不同机制发挥作用（来自[22]）
其他肝癌相关circRNA研究报道
2.1.2胃癌相关circRNA研究进展：
胃癌中circLARP4竞争性结合miR--5p调控LARP4的表达
9月11日，MolecularCancer杂志在线发表了上海医院朱金水教授为通讯作者的文章，介绍发现胃癌中circLARP4通过竞争性结合miR--5p调控LARP4的表达[23]。
文章作者曾报道LATS1基因在Hippo通路中的作用，在胃癌中LATS1起到类似抑癌基因的作用。本文中作者首先分析了miR--5p与LATS1在胃癌中的表达关系以及与临床信息的对应关系，证明miR--5p与LATS1的表达量存在负相关。miR--5p表达越高，LATS1表达就越低，所对应的胃癌分级就越高，预后也越差。进一步的研究证明miR--5p可直接调控LATS1的表达。由于大量的文献报道表明circRNA可以通过竞争性抑制miRNA发挥作用，因此作者基于circRNA表达谱分析，circBase数据库检索及miRNA作用位点分析软件综合分析后筛选出了30种候选circRNA分子。由于胃癌中miR-位高表达，因此作者挑选15种低表达的circRNA分子进行下一步分析，其中只有来源于LATS1基因第9,10外显子的circRNA（circLARP4）最符合要求。后续实验证明了circLARP4竞争性结合miR--5p，所用的实验技术包括双荧光素酶报告系统，RIP实验，FISH等。
图23胃癌中circLARP4的作用机制（来自[23]）
其他胃癌相关circRNA研究报道
2.1.3膀胱癌相关circRNA进展报道
circHIPK3在膀胱癌中竞争性抑制miR-
8月9日，EMBOReports杂志在线发表了华中科技大学同济医学院曾甫清教授和蒋国松教授为共同通讯作者的文章，介绍发现膀胱癌中circHIPK3通过竞争性结合miR-抑制乙酰肝素酶表达[24]。
作者利用RNA-Seq分析了膀胱癌中circRNA差异表达的情况，共得到种差异表达的circRNAs，其中circHIPK3显著低表达。过表达实验表明circHIPK3可明显抑制膀胱癌细胞系的增殖和迁移。分子机制方面，作者利用了miRanda、PITA和RNAhybrid三种工具预测了可能相互作用的miRNA，比对分析后找出了12种完全重叠的miRNA分子。然后又通过RNAPull-down实验证明了miR-与circHIPK3有相互作用，荧光原位杂交实验进一步验证了这一相互作用[24]。
图24circHIPK3竞争性结合miR-（来自[24]）
circRNAMYLK作为内源竞争性RNA在膀胱癌在发挥重要作用
7月4日，CancerLetters杂志在线发表了重庆医科大学陈俊霞教授为通讯作者的研究论文，介绍发现circRNAMYLK作为ceRNA通过调节VEGFA/VEGFR2信号通路促进膀胱癌发生发展[25]。文章通过严谨的实验有力地论证了circRNAMYLK作为ceRNA通过调节VEGFA/VEGFR2通路促进BC的发生发展，是一篇难得的miRNAsponge功能模型的文章。
作者利用微阵列芯片分析了4对人膀胱癌（BC）标本的癌及癌旁组织，发现circRNAMYLK与VEGFA在癌组织中共同高表达。然后通过扩大组织标本数量，与临床症状相关性分析等，表明circRNAMYLK可促进膀胱癌发生发展。然后基于预测和验证实验，最终阐明了circRNAMYLK作为ceRNA通过调节VEGFA/VEGFR2通路促进膀胱癌的发生发展[25]。
图25circRNAMYLK的筛选及其与VEGFA的关系（来自[25]）
CircRNA在膀胱癌早期诊断中的研究
11月28日，新开放的Nature子刊npjGenomicMedicine在线发表了丹麦奥胡斯大学JakobSkouPedersen教授和TrineLineHaugeOkholm教授为共同通讯作者的文章，介绍在膀胱癌中筛选circRNA的工作，J?rgenKjems教授为共同作者[26]。
本文作者从早期的膀胱癌角度出发，考察circRNA是否可以作为膀胱癌潜在的临床诊断标记物，收集了个NMIBC（(Ta和T1）非肌层浸润性膀胱癌标本进行全转录组高通量测序分析。鉴定出个circRNAs分子，设定阈值筛选出个高表达的circRNAs分子进一步与临床特征进行关联分析，发现13个circRNAs与膀胱癌的进展存在相关性，可以作为潜在的诊断分子指标[26]。
图26膀胱癌相关circRNA筛选鉴定（来自[26]）
其他膀胱癌相关circRNA研究报道
2.1.4结肠直肠癌相关circRNA进展报道
circRNACCDC66促进结肠癌增殖和转移
3月1日，CancerResearch杂志在线发表了台湾国立成功大学Shaw-JenqTsai博士和H.SunnySun博士为共同通讯作者的文章，介绍发现circRNACCDC66促进结肠癌增殖和转移[27]。
文章作者首先通过测序筛选结肠癌相关的circRNA，作者挑选了circCCDC66进行深入探索分析。发现circCCDC66能促进结肠癌细胞增殖和迁移。在结肠癌中circCCDC66过表达，并与结肠癌的临床症状表型有相关性[27]。
图27circCCDC66促进结肠癌增殖和转移（来自[27]）
其他结肠直肠癌相关circRNA研究报道
2.1.5其他类型肿瘤相关circRNA进展报道
胶质瘤中circRNAcirc-TTBK2作用机制
2月20日，JournalofHematologyOncology杂志在线发表了中国医院刘云会教授为通讯作者的文章，介绍关于在胶质瘤中circRNAcirc-TTBK2作用机制的研究[28]。
文章发现胶质瘤中circ-TTBK2上调而线性基因没有明显改变。过表达circ-TTBK2促进细胞增殖和迁移并抑制凋亡作用。与此同时，作者发现miR-在胶质瘤中下降。进一步，作者发现circ-TTBK2可以作为miR-的miRNASponge但线性的TTBK2没有这种作用。强制表达miR-可抵消circ-TTBK2的作用[28]。
图28胶质瘤中circRNAcirc-TTBK2作用机制（来自[28]）
口腔癌中circRNA_竞争性结合miR-29家族发挥作用
4月3日，Nature子刊Oncogene在线发表了湘雅二院LChen为通讯作者的文章，介绍发现circRNAcircRNA_通过竞争性结合miR-29家族分子在口腔癌中的作用[29]。
在本中，作者通过芯片法分析了口腔癌和癌旁组织中circRNA的表达情况，发现了circRNAcircRNA_与CDK6均在口腔癌中高表达。干扰circRNA_后CDK6表达也下降，且细胞增殖受到抑制。进一步通过荧光素酶报告系统，作者发现了circRNA_可以通过竞争性结合miR-29家族的分子发挥作用[29]。
图29circRNA_通过竞争性结合miR-29家族分子在口腔癌中的作用（来自[29]）
环形RNA作为新型的乳腺癌诊断标志物
4月21日，Oncotarget杂志在线发表了南京医科大学王建明教授为通讯作者的文章，介绍一项在乳腺癌中开展的环形RNA差异表达分析，验证及疾病相关性分析的工作[30]。
本中作者共鉴定到种差异表达的环形RNA，其中种上调。进一步鉴定后表明hsa_circ_103、hsa_circ_和hsa_circ_明显上调，而hsa_circ_、hsa_circ_和hsa_circ_明显下调。最后在疾病相关性分析中发现联合hsa_circ_、hsa_circ_和hsa_circ_后ROC曲线的AUC值能达到0.82，可作为有效的乳腺癌疾病诊断标志物[30]。
图30三种环形RNA联合作为乳腺癌诊断标志物（来自[30]）
下咽鳞状细胞癌中差异表达环形RNA鉴定分析
4月27日，Oncotarget杂志在线发医院耳鼻喉科潘新良主任和雷大鹏主任为共同通讯作者的文章，介绍一项在下咽鳞状细胞癌中环形RNA的研究工作[31]。
作者通过环形RNA芯片在4例下咽鳞状细胞癌（HSCC）和对应的癌旁组织中筛选分析差异表达的环形RNA，共得到种差异表达的环形RNA，其中种为上调。接下来作者又在32例标本中验证了所筛选到的差异最大的各10种环形RNA。作者也针对这些差异表达的环形RNA进行了竞争性结合miRNA预测和通路预测分析。
图31下咽鳞状细胞癌中差异表达的环形RNA（来自[31]）
ANRIL在黑色素瘤中存在多种Isoform形式
6月27日，InternationalJournalofMolecularSciences杂志在线发表了新西兰奥克兰大学GraemeJ.Finlay教授和MarjanE.Askarian-Amiri教授为共同通讯作者的文章。介绍发现在黑色素瘤中非编码RNA基因ANRIL存在多种Isoform形式，其中也包括circRNA[32]。
有报道表明非编码RNA基因ANRIL的剪切方式存在组织特异性的特征，但有关该基因的剪切方式还缺少系统性的研究。本文作者选择两株黑色素瘤细胞进行分析，发现了ANRIL的剪切方式存在细胞类型特异性，也发现了该基因对应的circRNA。线性的ANRIL的主要定位于核内，而circ-ANRIL定位于胞质[32]。
图32ANRIL功能通路（来自[32]）
白血病中MYC扩增区对circRNAs表达影响
11月28日，Leukemia杂志在线发表了意大利巴里奥尔多大学生物系CleliaTizianaStorlazzi教授为通讯作者的文章，介绍在急性髓系白血病（AML）中Myc的基因组结构，进化和转录影响[33]。
急性髓性白血病AML基因组通常不稳定存在均质染色区（homogeneouslystainingregions，HSR）和双微体（doubleminutes，DMs）等基因扩增区域，本文研究者着重研究了白血病染色体8q24区域发现了MYC双微体扩增区，同时也发现环形RNAcircPVT1的异常扩增，表明双微体扩增可引起circRNAs表达异常。作者收集了20例AML基因组扩增样本，采用illumina的TruSeq捕获试剂盒捕获8q22.3-24.1区域进行RNA-seq检测，考察该区域基因表达情况[33]。
图33CircPVT1在8q24区域同样异常高表达（来自[33]）
其他类型肿瘤相关circRNA研究报道
2.2circRNA与心血管疾病
循环系统在年度circRNA研究报道出现爆发式增长，多篇高水平研究论文发表，从国家自然科学基金的受理情况来看，也是仅次于肿瘤学的重要领域方向。
circRNA参与平滑肌α-actin基因表达调控
7月11日，知名杂志CirculationResearch在线发表了河北医科大学温进坤教授为通讯作者的文章，介绍发现血管平滑肌细胞中调控α-actin基因表达的通路，其中circRNAcircACTA2发挥重要作用[34]。
血管平滑肌细胞（VSMC）在调节血压等方面发挥重要作用，α-actin（α-SMA）是最重要的细胞骨架成分。已知TGF-β1可影响α-SMA表达，但关于α-SMA在分子细胞水平表达调控机制还没有研究清楚。本文作者发现EGF家族成员NRG-1的可溶剪切变体形式NRG-1-ICD可影响α-SMA的表达。进一步的研究表明NRG-1-ICD通过结合到α-SMA的第一内含子上面，募集转录因子IKZF1，促进α-SMA基因来源的circRNAcircACTA2的形成，circACTA2通过竞争性结合miR-f-5p抑制后者对α-SMA的表达抑制作用。在本文的研究结果中表明circACTA2的形成似乎与QKI和ADAR2都有关系，但作者没有对此展开太详细的探讨[34]。
图34血管平滑肌细胞中circACTA2竞争性结合miR-f-5p（来自[34]）
circHIPK3在糖尿病视网膜血管障碍中的作用
8月31日，著名循环学杂志Circulation在线发表了复医院颜标教授与赵晨教授为共同通讯作者的文章，介绍发现circHIPK3在糖尿病视网膜血管障碍中的作用[35]。
本文报道发现在糖尿病引起的视网膜血管功能障碍中circHIPK3（hsa_circ_）显著升高，进一步的研究表明circHIPK3可以竞争性结合miR-30a-3p、miR-30d-3p和miR-30e-3p，它们可以通过调控VEGFC、FZD4和WNT2基因，形成一种全新的调控回路，在糖尿病引起视网膜血管功能障碍中发挥作用[35]。
图35circHIPK3及相关通路在视网膜血管功能障碍中的作用（来自[35]）
circRNAMFACR竞争性结合miR--3p抑制MTP18的翻译
5月12日，Nature子刊CellDeathDifferentiation杂志在线发表了青岛大学医学院李培峰教授和中国医医院张宇辉为共同通讯作者的文章，介绍发现环形RNAMFACR通过竞争性结合miR--3p抑制MTP18的翻译，进而抑制线粒体分裂并影响细胞凋亡作用，最终在人类心脏疾病中发挥作用[36]。
本文首先发现了心肌梗死（MI）标本中MTP18过表达，又通过预测分析和实验验证，找到miR--3p通过结合MTP18的3’UTR序列并进一步证明了miR--3p与MI中线粒体分裂和细胞凋亡的关系。miRNASponge是环形RNA的重要功能模型，于是作者继续寻找能竞争性结合miR--3p的环形RNA，首先基于数据库检索，找出MI特异性变化的环形RNA，然后通过PCR验证，最终发现了MFACR。最后实验结果表明在心肌缺血再灌注模型中MFACR通过竞争性结合抑制了miR--3p，而miR--3p通过结合MTP18的mRNA并抑制其翻译过程，MTP18蛋白则促进线粒体分裂和细胞凋亡作用，在心肌梗死中发挥重要作用[36]。本文的思路与绝大多数环形RNA研究的思路不同，先是找到了疾病相关的蛋白，然后又找到了对应的调控miRNA分子，最后才预测和鉴定到环形RNA。
图36MFACR竞争性结合miR--3p在心肌梗死中发挥作用（来自[36]）
敲低circRNA有助于提高血管内皮细胞功能
7月8日，Theranostics在线发表了医院YanBiao和南京医医院JiangQin为共同通讯作者的文章，介绍发现敲低circZNF可改善血管内皮功能障碍[37]。
血管功能障碍与癌症等多种疾病有关，本文作者发现敲低circRNA-ZNF可改善血管内皮细胞的功能障碍。在体内模型中，敲低circRNA-ZNF可降低视网膜血管减少并抑制病理性血管异常。体外实验也表明敲低circRNA-ZNF可促进血管内皮细胞的功能。机制方面作者发现circRNA-ZNF可竞争性结合miR--5p[37]。
图37体内模型中干扰circRNA-ZNF促进血管内皮细胞功能（来自[37]）
QKI蛋白通过调控circRNAs抑制化疗药物阿霉素介导的心脏损伤
11月13日，CirculationResearch杂志在线发表了德国汉诺威医学院ShashiKumarGupta和ThomasThum为共同通讯作者的文章，介绍发现QKI5介导的circRNAs形成作用参与抑制化疗药物阿霉素介导的心脏损伤[38]。
化疗药物阿霉素处理小鼠心肌细胞的实验模型中，研究者用全转录组高通量测序发现，5个RNA结合蛋白在此过程中发生了差异表达，其中QKI显著下调，响应阿霉素的作用最强烈。敲低QKI蛋白可增加阿霉素处理心肌细胞的凋亡和萎缩，而外源过表达QKI可逆转阿霉素的作用，体内实验同样发现该现象。进一步研究表明QKI5可调控Ttn,Fhod3,andStrn3基因起源的circRNAs分子来实现抑制阿霉素的作用[38]。
图38QKI5调控circRNA生成抑制阿霉素的作用（来自[38]）
其他circRNA与心血管疾病相关的研究报道
2.3circRNA与其他人类疾病
除了肿瘤和心血管疾病，年还有许多人类疾病有circRNA的相关研究报道，由于体量巨大，我们只选择有代表性的几篇做简答介绍，后面会附上所有相关的文献的基本信息。
circ-ANXA2可作为多发性硬化症疾病标志物
6月23日，HumanMolecularGenetics杂志在线发表了西班牙Biodonostia健康研究所Otaegui,David为通讯作者的文章，介绍在多发性硬化症（multiplesclerosis）中circRNAcirc-ANXA2可作为疾病标志物的研究[39]。
多发性硬化症是一种自身免疫性疾病，本中作者基于芯片分析筛选了疾病相关的circRNAs，共找到了种表达差异的circRNA。最终发现来源于ANXA2基因的circRNA可作为多发性硬化症的标志物[39]。
图39circ-ANXA2可作为多发性硬化症的标志物（来自[39]）
circRNA与肝脏脂肪变性的关系
9月5日，OxidativeMedicineandCellularLongevity杂志在线发表了医院范建高主任为通讯作者的文章，介绍发现肝脏脂肪变性中circRNA_的变化情况及分子机制研究[40]。
作者在体外FFA诱导HepG2细胞脂肪性变模型中发现circRNA_低表达，信息学分析及实验验证表明circRNA_可以竞争性结合miR-34a，阻止其与靶分子PPARα的结合。脂肪性变的肝脏细胞中circRNA_表达下降，释放miR-34a分子，进一步抑制PPARα的功能，促进脂肪代谢相关的基因表达，如CPT2，ACBD3等。而脂代谢带来的脂质过氧化作用会损伤线粒体，进而导致疾病。过表达circRNA_能缓解该作用。
图40circRNA_竞争性结合miR-34a在肝脏脂肪变性中的作用（来自[40]）
其他circRNA与人类疾病的相关报道
第三章目录
3
circRNA研究工具与方法进展
3.1circRNA相关数据库
3.2circRNA相关信息学分析工具
3.3circRNA研究的分子细胞生物学技术进展
4
非医学相关circRNA研究进展
4.1植物学领域circRNA进展
4.2动物学领域circRNA进展
5
circRNA重要综述
6
circRNA研究总体趋势与未解决问题汇总分析
6.1circRNA相关国家自然科学基金
6.2circRNA仍未解决的问题汇总
7
参考文献
3.circRNA研究工具与方法进展
要开展circRNA研究离不开有效的研究方法和工具，经历了多年的发展，已经积累了很多非常有效的研究工具和方法，年在circRNA研究工具和方法方面也取得了长足发展，包括相关的数据库工具，信息学分析工具以及生化和分子细胞生物学技术等等，下面分别详述：
3.1circRNA相关数据库
CSCD：肿瘤特异性circRNA数据库
9月28日，NucleicAcidsResearch杂志在线发表了武汉大学何春江教授和UThealthScienceCenter韩冷教授为共同通讯作者的文章，介绍发布一个全新的肿瘤特异性circRNA数据库：CSCD（cancer-specificcircRNAdatabase[41]，网址：
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