circRNA 測序

環狀RNA(circRNA)為一類共價閉合、無5′帽與3′ poly(A)尾的非編碼RNA分子,最早於1970年代在病毒中發現,但長期被視為剪接副產物。近年高通量測序技術揭示其在真核生物中廣泛存在,並具組織/發育階段特異性表達特徵。circRNA主要由反向剪接(back-splicing)形成,即下游剪接供體與上游剪接受體連接成環。其結構穩定(抗RNase R降解)、保守性強,於調控基因表達、miRNA海綿(sponge)、蛋白質互作及轉譯等方面發揮重要功能,與癌症、神經退化性疾病、心血管疾病等密切相關。

原理介紹

circRNA研究的核心原理基於其反向剪接的特性與環狀結構。區別於傳統的線性RNA剪接(將外顯子按基因體順序連接),circRNA透過下游的5′剪接位點與上游的3′剪接位點共價連接,形成環狀結構。

文獻案例

《Nat Commun》期刊發表 Zheng 等研究 "Circular RNA profiling reveals an abundant circHIPK3 that regulates cell growth by sponging multiple miRNAs",首度系統揭示 circHIPK3 作為環狀 RNA 的核心功能。circHIPK3 由 HIPK3 基因第 2 外顯子經反向剪接(back-splicing)成環,在多種人類組織中廣泛表達。該研究顯示,circHIPK3 透過 miRNA 海綿(ceRNA)機制吸附 miR-124、miR-29、miR-379 等多個 miRNA,解除其對下游標的基因的抑制(如 IL6R、DLGAP1、BCL2 等),進而調控細胞增殖、凋亡與血管新生。在膀胱癌、肝細胞癌、肺癌、結直腸癌等多種腫瘤中,circHIPK3 皆呈現高表達並參與腫瘤進展。作為 circRNA 行使 ceRNA 功能的經典模型,circHIPK3 確立了環狀 RNA 在基因表達調控網絡中的關鍵節點地位,為後續非編碼 RNA 研究奠定重要基礎。

送樣標準

細胞

≥ 5 × 10⁶ 個。用足量TRIzol或專用保護劑充分裂解後,-80℃保存。或製成細胞沉澱,速凍後保存。確保細胞活性 >95%,徹底去除培養基。避免影響RNA萃取的試劑(如肝素)。

動物組織

≥ 50 mg。離體後迅速用預冷PBS沖洗,切成≤ 50 mg的小塊,立即投入液氮速凍,隨後-80℃保存。心、肝、脾等富含核酸酶的器官,處理速度需更快。避免反覆凍融。

植物組織

≥ 100 mg。選取新鮮幼嫩部位,用液氮速凍後研磨成粉末,-80℃保存。多酚多糖含量高的物種,建議諮詢特殊處理方案。

全血

≥ 4 mL。使用EDTA或檸檬酸鈉抗凝管採集,4℃暫存,6小時內完成白血球分離或總RNA萃取。嚴禁使用肝素抗凝管,會嚴重抑制後續酵素反應。

血清/血漿

≥ 2 mL。採血後2小時內,3000g離心10分鐘分離,分裝後-80℃保存。避免溶血,溶血會釋放大量背景RNA干擾檢測。

FFPE樣品

5-10片(厚度5-10 μm)。提供未染色的連續切片,置於無RNA酶的載玻片或離心管中。需同步提供對應的H&E染色切片用於病理評估,並註明切片日期。

交付內容

基礎分析

測序資料品質評估報告、原始資料品質統計、資料過濾與清潔後統計結果、參考基因體比對效率與分布統計。

樣品品質與相關性評估

基於circRNA表達量的樣品間相關性熱圖、主成分分析(PCA)圖,直觀展示組間差異與組內重複性;circRNA全景鑑定與註釋、circRNA可變環化分析。

進階深度分析模組

差異表達circRNA分析、差異表達circRNA清單(包含表達量、差異倍數、P值及FDR值)、差異表達火山圖與聚類熱圖。

宿主基因功能與路徑富集

基因本體論(GO)富集分析、KEGG路徑富集分析、Reactome路徑富集分析。

競爭性內源RNA(ceRNA)調控網路預測

標的miRNA預測、circRNA-miRNA-mRNA調控網路建構、擴展功能預測。

客製化分析模組

融合基因來源環狀RNA(f-circRNA)分析。

常見問題

不能完全消化,特別是具有複雜二級結構的線性RNA。RNase R處理是富集手段,而非絕對純化。最終的鑑定依賴於生物資訊對反向剪接點的識別。

金標準是:① 跨反向剪接點設計發散性引物進行qRT-PCR驗證;② Sanger測序確認剪接點序列;③ 使用Northern Blot,觀察其遷移位置與線性RNA不同,且對RNase R有抗性。

目前常用規則是:以來源基因名稱為基礎,加上前綴「circ-」。例如,由基因HIPK3產生的環狀RNA可命名為circHIPK3。若一個基因產生多個circRNA,則按發表順序或環化外顯子編號區分(如circHIPK3_2, circHIPK3_exon2等)。

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