3. 环状RNA与炎症性疾病
3.1. 环状RNA与肿瘤
炎症是肿瘤的生物学特点之一
[1]
。目前研究主要集中在环状RNA对miRNA的海绵吸附作用，其在癌症的发生发展过程中发挥着重要的作用，并已取得一定进展，最新研究发现体外和体内实验表明，hsa_circRNA_0000467可通过促进eIF4A3介导的c-Myc翻译在CRC进展中发挥作用，进而促进结直肠癌(colorectal cancer, CRC)细胞的生长和转移，从而为CRC的诊断和治疗提供了理论基础和分子靶点
[14]
，与此同时，研究表明环状RNA hsa-circ-0002483通过海绵化miR-125a-3p促进肺腺癌的生长和侵袭
[15]
。还有大量的研究发现某些circRNA在对肿瘤的发生和发展具有促进作用，先前就有研究证实了circPOK可以显著上调一些促癌细胞因子以及一些血管生成基因的表达，从而促进肿瘤的发生发展。当把ILF2/3敲除后，circPOK的促癌功能显著降低
[16]
。之后也有报道发现circPVT1能够通过结合miRNA并调控相关通路进而促进胆囊癌、白血病、肺癌、甲状腺癌等恶性肿瘤的细胞增殖，抑制其表达则能够减弱癌症的表型特征，甚至可以增加癌症放疗敏感性
[17]
[18]
。近日Xu
[19]
等通过研究一种新的circRNA (circIKBKB)在乳腺癌中的作用，发现EIF4A3诱导的circIKBKB过表达介导NF-κB/骨重塑因子激活能够促进乳腺癌的骨转移，而下调circIKBKB的表达则相反。这些研究结果表明，降低此类circRNA表达的靶向治疗或许能够让肿瘤放疗等一系列临床治疗起到更明显的效果，也为如何利用circRNA开发新药物提供了新的方向。
然而，也有部分circRNA有着潜在的抑癌作用，Xie
[20]
等首次证明circRNA BCRC-3在BC组织和细胞系中下调，并与致癌的miR-182-5p结合，促进p27的表达，从而抑制膀胱癌细胞的增殖。Kong
[21]
等发现circRNA (circNFIB1, hsa_circ_0086375)在胰腺导管腺癌(PDAC)中过表达可通过miR-486-5p/PIK3R1/VEGF-C轴有效抑制PDAC的淋巴结转移，此举或将解决淋巴结(LN)阳性的胰腺导管腺癌(PDAC)患者的生存率极低的现状
[22]
。多年来，与肿瘤相关的circRNA的深入研究能够充分发掘circRNA在恶性肿瘤中成为诊断和治疗的分子标记物的潜能，如hsa_circRNA_0000467在结直肠癌中高表达，并且与CRC患者预后不良相关
[14]
，此外，通过研究circROCK1-E3/E4在骨肉瘤(Osteo sarcoma, OS)进展中的功能和分子机制，诸多发现可作为OS分子治疗的新靶点
[23]
，综上所述，这些发现将为人类在恶性肿瘤诊断、治疗、预防复发等难题上有新的突破。
3.2. 环状RNA与心血管疾病
炎症因子或介质的含量决定了血管斑块的稳定性和心脑血管事件的发生，并参与了心脑血管疾病的过程
[24]
。越来越多的研究也证实了circRNA在心血管疾病中的重要地位。血管平滑肌肉细胞(VSMC)增殖和迁移的异常增加是心血管疾病(CVD)发病机制中的关键事件
[25]
。Xu
[26]
等首次详细阐述了circRNA在血管新生内膜中的表达，筛选出球囊损伤大鼠模型颈动脉(CCA)与健康大鼠颈动脉差异表达的circRNA发现内膜增生的CCA中显著升高的rno-circ_005717 (circDiaph3)通过与平滑肌细胞胞(VSMCs)质中游离的miR-148a-5p结合并抑制其活性。在VSMCs中引发了Igf1r转录的升高，从而通过IGF-1信号通路促进血管内膜增生。研究结果表明circDiaph3或可成为对抗内膜增生新的分子靶点，通过抑制其表达来干预心血管内膜增生，在预防心血管事件方面或起关键作用。心血管事件一旦发生，不仅时刻威胁患者生命，并且预后较差。随着众多研究的深入，有国外研究团队报道了circRNA在心血管疾病中的另一重要角色
[27]
。此团队发现了在MI后小鼠心脏组织和缺血性心肌病患者的心脏组织中同源基因产生的环状RNA circFndc3b (来自Fndc3b基因的外显子2和3)均显著下调。进一步研究发现circFndc3b部分通过FUS/VEGF信号轴介导在缺血心脏中过表达可减少心肌细胞凋亡，增强血管生成，并减轻小鼠心肌梗死后左室功能障碍。由此，通过促使circFndc3b过表达来限制缺血性心脏病患者的心肌损伤，改善MI患者心功能的预后将会是一种潜在的治疗策略。近日，Du
[28]
等通过在大量的先天性心脏缺陷伴心脏超负荷患者心肌组织中筛选出高度上调的circRNA (circNlgn)，通过构建circNlgn转基因小鼠进一步深入研究发现circNlgn可以被翻译成一种新的蛋白质亚型Nlgn173并通过与ING4 (生长蛋白4抑制剂)和C8orf44-SGK3 (血清和糖皮质激素诱导激酶3)启动子结合，导致异常的胶原沉积，心脏成纤维细胞增殖，降低心肌细胞活力，从而推进了心脏重构中纤维化和心力衰竭。这一新机制的发现填补了circRNA翻译蛋白在心血管方面的空白，也可能为心血管疾病研究开辟了新的领域。
3.3. 环状RNA与神经系统疾病
神经炎症是是发生于脑内的炎症反应，在某些因素作用下，神经胶质细胞被过度激活会导致其大量释放促炎细胞因子，进而损害神经元，并引起突触丧失和神经元死亡，造成神经系统损伤
[29]
。Li
[30]
等通过高通量测序分析首次确定了癫痫患者颞叶皮层组织中circRNA的整体表达谱和特征，发现差异表达的circRNA (circ-EFCAB2和circ-DROSHA)通过与癫痫相关的miRNA结合的方式调节下游通路，参与了癫痫的发病，而circRNA的失调可能反应了癫痫的发病机制。这一发现将有望解决癫痫药物开发的难题。国外研究团队通过对AD病例中circRNA的差异表达及其与临床和神经病理AD严重程度的相关性进行了循环转录组范围的分析，观察到即使在缺乏人口统计学或APOE4危险因素数据的情况下，circRNA表达对AD状态具有很强的预测能力
[31]
。此外，还有报道称通过PD捐赠患者和健康对照供体大脑的不同脑组织区域组织circRNA谱筛选相关circRNA进一步研究发现circSLC8A1表达升高与氧化应激及PD病理之间高度相关
[32]
。在此基础上，应进一步探究circSLC8A1在脑组织中的累积与神经退行性病变发病过程的影响。由于circRNA在组织中具有稳定性及表达丰度高等特点，尤其在脑组织中的表达非常丰富，但目前此领域研究尚不多，还需要进一步探究。然而，以目前的研究成果来看，circrna是一个作为神经退行性疾病诊断非常具有潜力的外周生物标志物，也为新药开发提供新的研发思路。
3.4. 环状RNA与糖尿病
大量研究表明糖尿病尤其是2型糖尿病的病理生理与自身代谢紊乱及各类免疫细胞和炎症因子过度表达诱发的胰岛细胞凋亡有关，而糖尿病患者治疗主要目的是防治并发症的发生。目前circRNA的研究也较多关注与糖尿病并发症的防治机制，并已取得一定进展。有研究发现cZNF53通过作为miR-29a-3p海绵，诱导NG2、LOXL2和CDK2表达增加来调控周细胞生物学，过表达的cZNF532可抑制miR-29a-3p的功能改善糖尿病诱导的视网膜周细胞变性和血管功能障碍
[33]
。又有研究发现circRNA_010383可以作为miR-135a的海绵来抑制miR-135a的作用，过表达circRNA_010383恢复了TRPC1的表达水平，减轻了肾小球硬化和肾小管间质纤维化，改善肾功能
[34]
。总的来说，进一步探索糖尿病及其并发症的发病机制和开发新的治疗靶点将一直是糖尿病领域的研究方向，有了前期的研究基础，接下来若能进一步进行临床实验研究在人体中得到更多有力的证明，将为糖尿病领域提供一个新的前景。
3.5. 环状RNA与自身免疫性疾病
在自身免疫性疾病中，T细胞、B细胞及其细胞因子等炎性因子在疾病发生发展中占据重要作用。目前正在探究circRNA能否作为系统性红斑狼疮(SLE)的生物标志物及治疗靶点，沈南
[35]
等通过对circRNA降解过程及调控先天免疫的作用机制进行研究，发现内源性circRNA参与了早期细胞先天性免疫应答，在自身免疫性疾病系统性红斑狼疮(SLE)中可见circRNA减少和PKR异常活化，并且过表达circRNA能降低SLE患者外周血单核细胞(PBMC)中PKR的活性，这一突破性进展对解释长期以来困扰研究人员的“SLE患者高度活化的先天免疫反应及异常升高的干扰素分子”问题提供了重要的线索，该研究表明促进对SLE调控的circRNA进一步表达，有助于减轻SLE患者的炎症反应，为SLE治疗提供新靶点。Zhang
[36]
等在研究中发现，hsa-circ-0012919与狼疮CD4+ T细胞中RNATES和KLF13的表达呈负相关，并通过miR-125a-3p进行调控，故hsa-circ-0012919将可能作为SLE的新型诊断标志物。以上研究结果表明了多种环状RNA在SLE等自身免疫疾病中可能成为生物学标志物和新的治疗靶标，期待今后能够进一步研究筛选出更加敏感和特异的circRNA标志物，为炎症性自身免疫疾病发病机制及未来的干预治疗提出了新的思路与潜在靶点。
Yang
[37]
等通过构建关节炎小鼠模型(CIA)，发现在CIA小鼠中，circRNA-09505可以充当miR-6089介质并通过miR-6089/AKT1/NF-κB轴调节炎症。Zheng
[38]
等分析健康人与类风湿性关节炎(RA)患者外周血单核细胞中circRNA的表达谱差异，发现circRNA可能在调控影响RA发生发展的重要基因的表达发挥作用。当前的研究发现，circRNA参与并可调节类风湿性关节炎的发生发展过程，Ouyang
[39]
等通过检测circRNA在类风湿性关节炎(RA)患者的外周血单核细胞(PBMC)的表达情况，发现RA患者的PBMC细胞中5个circRNA (092516, 003524, 103047, 104871, 101873)表达明显上调。以上研究结果阐明，circRNA在RA中的潜在作用，以及它们在未来对RA的诊断和临床治疗的可能性，今后应在此研究基础上进一步深入研究，开发基于RNA靶向疗法的药物，将为今后类风湿性关节炎的临床治疗提供新手段。
3.6. 环状RNA与感染性疾病
许多感染性疾病的发展往往都伴随着炎症发生。在细菌感染，有研究发现circRNA-0003528可通过海绵作用吸附miR-224-5p、miR-324-5p和miR-488-5p进而调控CTLA4表达，促进结核分枝杆菌感染巨噬细胞M2极化
[40]
。近期，Luo
[41]
等证明了circTRAPPC6B在结核分枝杆菌感染的巨噬细胞中抑制细胞内结核分枝杆菌生长并诱导自噬并揭示了circRNA (TRAPPC6B)通过靶向miR-874-3p调控巨噬细胞自噬，发挥抗结核固有免疫的功能。为结核新药的开发提出了新的思路。
在病毒感染中，Li
[42]
等发现环状RNA在病毒感染时受到NF90/NF100的调控并与病毒mRNA结合抑制病毒复制。有力地支持了circRNA可能参与到宿主细胞与病毒之间相互作用的理论。Shi
[43]
等在HSV-1感染后检测到大量差异表达的circRNA，进一步分析推测HSV-1感染诱导的circRNA可能是通过circRNA-miRNA基因调控轴实现在病毒感染的发病机制和细胞免疫中发挥作用的。但有待进一步的研究来验证此推测。先前研究发现丙肝病毒对肝细胞的特异性是依赖于宿主细胞的中存在的miRNA-122，而miRNA-122在肝细胞中异常丰富，miRNA-122在病毒基因组的5'末端中有两个不同的结合位点，在病毒基因组中能够保护病毒RNA，增强病毒的复制和翻译，从而促进HCV的传播
[44]
。国外一项研究利用circRNA的“海绵”吸附作用，在研究中设计了靶向miR-122的circRNA，通过“海绵”吸附作用(sponge)从HCV中隔离了miRNA-122，对丙肝病毒(HCV)所必需的miR-122进行沉默，进一步抑制了HCV细胞培养系统中病毒蛋白的产生，从而有效地抑制和降低HCV病毒的复制和传播
[45]
。由于circRNA的环形结构，它比其线性核酸更稳定，通过人造circRNA海绵来阻断某些分子通路从而抑制病情恶化，是分子医学和生物学领域有前景的工具，具有广泛的潜在应用价值。
目前新冠病毒在全球肆虐，已成为最重大的医学和健康问题，新冠相关的研究也成为热点和焦点问题。Cai
[46]
等通过不同的分析工具，从GEO在线数据(GSE148729, GSE139516)分析了三种病毒感染的Calu-3细胞中的circRNA。分别从MERS-CoV，SARS-CoV-1和SARS-CoV-2中分析到了28754种，720种和3437种circRNA分子。并且分析了circRNA表达与病毒感染时间的关系。发现这些病毒编码的circRNA往往出现在病毒生命周期的后期阶段。ceRNA网络分析结果显示，病毒感染早期调控上调mRNA加工的通路，晚期调控了包括癌症，代谢，自噬，病毒感染等通路的基因。Yang
[47]
等通过分析GEO中GSE153940，GSE56193和GSE139516三组数据，分别在SARS-CoV-2，SARS-CoV-1和MERS-CoV中分析到了351种，224种和2764种circRNA分子。发现三种冠状病毒编码的circRNA有两个共同特征：1) 存在从病毒基因组3'端与基因组5'端之间的远距离反向剪接；2) SARS-CoV-2和SARS-CoV的N基因以及MERS-CoV的3'UTR的区域存在局部反向剪切。并在新冠病毒感染的Vero E6细胞中鉴定到了超过100个circRNA分子，通过实验证明了新冠病毒存在circRNA产物。上述研究，为在新冠病毒中的治疗、药物和疫苗研究提供了理论基础和新思路。但是还需要进一步研究找出其特异性的circRNA。