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为探究 circRNAs 在哺乳动物脊髓发育中的表达模式及在不同组织中的分布，研究人员以大鼠为模型开展 circRNAs 相关研究。结果发现 15,251 个可信 circRNAs，明确其在脊髓发育中的变化规律等。该研究为中枢神经系统疾病研究提供了重要资源和新方向。
在生命科学领域，RNA 的研究一直是热点话题。环状 RNA（circRNAs）作为一类特殊的单链 RNA 分子，近年来逐渐成为基因表达调控的关键角色。它们广泛参与各种生理和病理过程，像神经发育、神经精神疾病以及肿瘤发生等。然而，目前仍有许多关键问题尚未明晰。例如，circRNAs 在哺乳动物脊髓发育早期的表达模式是怎样的？它们在不同组织中的分布情况又如何？这些未知严重限制了我们对 circRNAs 在中枢神经系统（CNS）发育和相关疾病中作用的理解。尤其是脊髓损伤（SCI），会导致运动和感觉功能的严重且往往不可逆的损害，因此探究 circRNAs 在脊髓发育和损伤中的作用迫在眉睫。
为了解开这些谜团，南通大学的研究人员展开了深入研究。他们以大鼠为模型，对 15 个 RNA 测序（RNA-Seq）数据集、共 217 个大鼠样本进行了全面分析，同时还对比分析了 94 个小鼠样本。研究结果意义重大，不仅鉴定出 15,251 个可信的 circRNAs，还发现了脊髓发育过程中 circRNA 增加的两个关键时间点，分别约在胚胎第 14 天（E14d）和出生后第 4 周（P4w）。并且，研究揭示了 circRNAs 在中枢神经系统组织中的表达水平明显高于外周神经系统组织和其他组织，部分高丰度 circRNAs 呈现出组织和物种特异性表达模式。此外，研究还暗示了某些 circRNAs 可能具有作为 miRNA 海绵和翻译模板的潜在功能。该研究成果发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上，为后续探索 circRNAs 在中枢神经系统发育和相关疾病中的功能提供了重要的资源和崭新的视角。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是 RNA-Seq 技术，通过对大鼠不同发育阶段和损伤脊髓的 RNA 进行测序，获取 circRNAs 的表达信息；二是生物信息学分析，利用相关软件对测序数据进行处理，鉴定 circRNAs、预测其功能等；三是实验验证，对筛选出的 12 个 circRNAs 进行 RNase R 处理、PCR 扩增、琼脂糖凝胶电泳和 Sanger 测序，验证其环状结构和表达情况。
在研究结果方面：
- 大鼠脊髓发育过程中 circRNAs 的全基因组特征：分析从胚胎 9 天（E9d）到成年（出生后 12 周，P12w）的 RNA-Seq 数据集，鉴定出 6,210 个 circRNA 候选物。发现 circRNAs 数量在胚胎早期较少，E14d 开始增加，P4w 后逐渐上升。多数宿主基因座产生少量 circRNAs，但部分基因座可产生多个，且与突触相关的基因座产生的 circRNAs 功能富集于神经元投射发育和突触结构维持等方面。
- 中枢神经系统（CNS）中高丰度 circRNAs：整合多个数据集分析发现，CNS 组织中 circRNAs 的数量和丰度最高，尤其是小脑。不同物种间 circRNAs 表达存在差异，如大鼠和小鼠睾丸中最丰富的 circRNAs 不同。
- 大鼠中枢神经系统（CNS）中富集的 circRNAs：对高丰度 circRNAs 进行聚类分析，发现其主要富集在 CNS、睾丸和血液 / 免疫相关组织中。CNS 富集的 circRNAs 宿主基因座功能主要与神经系统发育相关，部分 circRNAs 在不同脑区表达有差异，且一些 circRNAs 的表达高于其线性形式。
- 大鼠脊髓发育和损伤过程中 circRNAs 的表达变化：通过回归分析，鉴定出 1505 个发育调节的 circRNAs 和 240 个损伤调节的 circRNAs。多数发育调节的 circRNAs 在成年期高表达，而损伤调节的 circRNAs 大多下调。部分 circRNAs 在发育和损伤过程中与其线性 RNA 形式表达差异较大。
- circRNAs 的实验验证：对 12 个 circRNAs 进行实验验证，证实了其环状结构。qPCR 实验表明这些 circRNAs 在 CNS 组织中表达较高，且部分在不同 CNS 组织和发育阶段表达有差异。
- circRNAs 的功能探索：分析多组学数据和生物信息学预测，发现多数 circRNAs 不具备翻译能力，但部分有潜在翻译可能性，如 circ-Ssbp2 等。同时，circRNAs 可能作为 miRNA 海绵，如 circ-Fat3 (2) 有多个 miRNA 结合位点。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次全面描绘了大鼠脊髓发育和损伤过程中 circRNAs 的表达图谱，为深入理解 circRNAs 在神经发育和病理中的作用奠定了基础。然而，研究也存在一定局限性，如依赖公共数据集质量参差不齐、受基因组注释完整性影响以及实验验证样本量较小等。尽管如此，该研究成果依然具有重要意义，为神经生物学和临床研究探索 circRNAs 作为生物标志物或治疗靶点提供了有价值的资源，有望推动神经系统疾病诊断和治疗方法的进步。
