分子生物学
IVD分子诊断
细胞培养与分析
蛋白研究
细胞因子
重组蛋白
抗体
高通量测序建库
病原检测UCF系列
生物医药
工具酶
抑制剂激活剂与常用试剂
仪器
耗材

Circle RNA:从“剪接错误”到明星分子的逆袭之路

Circle RNA:从“剪接错误”到明星分子的逆袭之路

212

2026-10-12

分享
收藏
YEASEN
导读

在生命科学研究中,我们长期关注线性RNA,认为编码蛋白质的mRNA是生命调控的核心,而非编码RNA多被视为“冗余产物”。直到反向剪接机制被发现,一类具有共价闭合环状结构的RNA——环状RNA(circRNA)才进入科研视野。circRNA缺乏5'帽和3'多聚腺苷酸尾,因其高度稳定和独特调控功能,继lncRNA之后成为生命科学的新兴研究热点,为解析疾病机制和开拓生物医学提供了全新思路。

PART ONE

一、什么是circRNA

circRNA是一类由线性前体mRNA通过反向剪接形成的共价闭合环状非编码RNA,缺乏5'帽和3'多聚腺苷酸尾,因而对RNA酶高度耐受,稳定性和半衰期远超线性RNA。其环化依赖下游剪接供体与上游剪接受体的异常连接,可在RNA结合蛋白(如QKI、MBL)介导下完成,部分circRNA具有进化保守性和细胞类型特异性。

按组成成分,circRNA可分为外显子circRNA、内含子circRNA(ciRNA)和外显子-内含子circRNA(EIciRNA),病理状态下还可产生融合circRNA等特殊类型。多数circRNA不编码蛋白,但在细胞内功能多样:可作为miRNA海绵调控基因表达,与RNA结合蛋白相互作用影响蛋白定位或复合物组装,少数可通过IRES或m⁶A修饰介导蛋白翻译,甚至参与细胞间通讯。circRNA广泛参与细胞增殖、分化及个体发育,其异常表达与多种疾病密切相关,逐渐成为生命调控网络的重要组成部分。

图1. circRNA的分类

PART TWO

二、circRNA的研究方法

随着circRNA生物学价值的凸显,科研人员已建立了从鉴定、筛选到功能验证与机制解析的完整研究体系,逐步揭示其调控机制,为临床转化奠定坚实基础。

01 鉴定与筛选阶段

在circRNA的鉴定与筛选阶段,高通量测序是核心手段。RNA-seq结合特异性生物信息学工具,可捕获含反向剪接连接点(BSJ)的读段,从而快速筛选不同组织或生理病理状态下差异表达的circRNA。CIRI3和CIRCexplorer等工具能够高效分析数据,其中CIRI3可处理TB级转录组数据,显著提升低丰度circRNA的检出率,并识别内含子自连接型等新型亚型。

02 功能验证阶段

在功能验证阶段,基因编辑、干扰技术与细胞实验相结合,可精准解析circRNA功能。CRISPR-Cas9可特异性敲除circRNA环化关键序列,抑制其形成;RNA干扰(RNAi)则靶向BSJ序列抑制表达,观察细胞增殖、凋亡和迁移变化。CCK-8、EdU掺入、流式细胞术等实验可辅助验证circRNA对细胞生理的影响。此外,CRISPR-Cas13系统可实现超高灵敏度检测,检测限低至10 aM,进一步提升功能验证的精准性。

03 机制探究阶段

在机制探究方面,多种亲和性和高灵敏检测技术协同揭示circRNA调控机制。RIP和RNA pull-down可筛选并验证circRNA相互作用的蛋白及miRNA;荧光素酶报告实验可精准确认其“海绵作用”;液滴数字PCR实现低丰度circRNA绝对定量,circFISH可原位定位,单细胞circRNA测序解析表达异质性。技术整合使科研人员从“发现circRNA”迈向“理解circRNA作用机制”。

PART THREE

三、应用场景

从基础研究到临床转化,circRNA凭借独特结构和调控功能,在疾病诊断、治疗及疫苗研发中展现出巨大潜力,为人类健康带来新希望。

01 疾病诊断领域

在疾病诊断中,circRNA因高稳定性、组织特异性强,且可在血清、血浆、脑脊液等体液中稳定存在,成为极具潜力的新型生物标志物,可用于无创早期诊断、分期及预后评估。

02 疾病治疗领域

在疾病治疗中,circRNA正成为新型治疗靶点和载体,推动精准医疗发展。针对异常表达的circRNA,可通过反义寡核苷酸(ASO)、siRNA等特异性调控其表达,实现疾病干预,例如靶向癌相关circRNA的ASO疗法可抑制肿瘤增殖和转移。工程化circRNA因高稳定性和低免疫原性,可作为治疗载体,通过引入IRES或m⁶A修饰实现蛋白质翻译,用于免疫蛋白递送和基因治疗;环形导向RNA(gRNA)可增强CRISPR系统的基因编辑效率。此外,circRNA疫苗在感染性疾病和癌症免疫治疗中展现潜力。

03 其他领域

除了疾病诊断与治疗,circRNA在基础研究、疫苗研发和农业领域也展现重要应用。在基础研究中,circRNA为解析反向剪接机制和表观遗传调控网络提供新视角,助力深入理解基因组复杂性和生命活动规律;在疫苗研发中,其高稳定性有望替代传统mRNA,实现更持久免疫;在农业领域,circRNA可调控作物和畜禽的生长、发育及抗逆性,提升生产效率,为粮食安全提供支持。

PART FOUR

四、结语

从曾被视为基因组“冗余产物”,到生命科学研究的热点,circRNA的发现重塑了我们对RNA功能的认知,并为疾病诊断、治疗及疫苗研发开辟新路径。随着CIRI3等高效检测工具和研究技术的不断发展,越来越多未知功能的circRNA被发现,其调控机制逐步解析,临床转化也在加速推进。

尽管大多数circRNA功能尚不明确,临床应用仍面临药物递送、靶点验证和生产工艺等挑战,但这种独特环状分子正逐步释放巨大生物医学价值。未来,circRNA有望在精准医疗、疫苗研发、基础科研及农业发展等领域发挥重要作用,为人类健康和社会进步注入新动力,揭示更多生命奥秘。

PART FIVE

五、产品推荐指南

产品名称

产品编号

产品应用

MolPure® Magnetic Tissue Total RNA Kit 磁珠法组织总RNA提取试剂盒(瓶装)

18605ES

动物组织RNA提取

Hieff NGS® MaxUp Human rRNA Depletion Kit (rRNA & ITS/ETS)人/小鼠/大鼠核糖体去除试剂盒

12257ES

rRNA去除试剂盒

RNase R GMP-grade (20 U/μL)

14615ES

线性RNA消化

Hieff NGS® EvoMax RNA Library Prep Kit(dUTP) 预混/预装板式RNA建库试剂盒

12340ES

RNA建库试剂盒

板式预装试剂上机前准备
一步快速去除核糖体RNA原理
联系我们
购物车
客服
转染试用