circRNA 测序

环状RNA(circRNA)是一类共价闭合、无5'帽子和3' poly(A)尾的非编码RNA分子,最早于1970年代在病毒中发现,但长期被视为剪接副产物。近年来高通量测序技术的发展揭示其在真核生物中广泛存在,并具有组织/发育阶段特异性表达特征。circRNA主要由反向剪接(back-splicing)形成,即下游剪接供体与上游剪接受体连接成环。其结构稳定(抗RNase R降解)、保守性强,在调控基因表达、miRNA海绵(sponge)、蛋白质互作及翻译等方面发挥重要功能,与癌症、神经退行性疾病、心血管疾病等密切相关。

原理介绍

circRNA研究的核心原理是基于其反向剪接的特性和环状结构。区别于传统的线性RNA剪接(将外显子按基因组顺序连接),circRNA通过下游的5’剪接位点与上游的3’剪接位点共价连接,形成环状结构。 circRNA 測序 circRNA研究的核心原理是基于其反向剪接的特性和环状结构。区别于传统的线性RNA剪接(将外显子按基因组顺序连接),circRNA通过下游的5’剪接位点与上游的3’剪接位点共价连接,形成环状结构。

文献案例

《Nat Commun》期刊发表 Zheng 等研究 "Circular RNA profiling reveals an abundant circHIPK3 that regulates cell growth by sponging multiple miRNAs",首次系统揭示了 circHIPK3 作为环状 RNA 的核心功能。circHIPK3 由 HIPK3 基因第 2 外显子经反向剪接(back-splicing)成环,在多种人类组织中广泛表达。该研究显示,circHIPK3 通过 miRNA 海绵(ceRNA)机制吸附 miR-124、miR-29、miR-379 等多个 miRNA,解除其对下游靶基因(如 IL6R、DLGAP1、BCL2 等)的抑制,从而调控细胞增殖、凋亡与血管新生。在膀胱癌、肝细胞癌、肺癌、结直肠癌等多种肿瘤中,circHIPK3 均呈现高表达并参与肿瘤进展。作为 circRNA 行使 ceRNA 功能的经典模型,circHIPK3 确立了环状 RNA 在基因表达调控网络中的关键节点地位,为后续非编码 RNA 研究奠定重要基础。

送样标准

细胞

≥ 5 × 10⁶ 个。用足量TRIzol或专用保护剂充分裂解后,-80℃保存。或制备成细胞沉淀,速冻后保存。确保细胞活性 >95%,彻底去除培养基。避免使用影响RNA提取的试剂(如肝素)。

动物组织

≥ 50 mg。离体后迅速用预冷的PBS冲洗,切成≤ 50 mg的小块,立即投入液氮速冻,随后-80℃保存。心、肝、脾等富含核酸酶的器官,处理速度需更快。避免反复冻融。

植物组织

≥ 100 mg。选取新鲜幼嫩部位,用液氮速冻后研磨成粉末,-80℃保存。多酚多糖含量高的物种,建议咨询特殊处理方案。

全血

≥ 4 mL。使用EDTA或柠檬酸钠抗凝管采集,4℃暂存,6小时内完成白细胞分离或总RNA提取。严禁使用肝素抗凝管,它会严重抑制后续酶反应。

血清/血浆

≥ 2 mL。采血后2小时内,3000g离心10分钟分离,分装后-80℃保存。避免溶血,溶血会释放大量背景RNA干扰检测。

FFPE样本

5-10片(厚度5-10 μm) 。提供未染色的连续切片,置于无RNA酶的载玻片或离心管中。需同步提供对应的H&E染色切片用于病理评估,并注明切片日期。

交付内容

基础分析

测序数据质量评估报告,原始数据质量统计,数据过滤与清洁后统计结果,参考基因组比对效率与分布统计。

样品质量与相关性评估

基于circRNA表达量的样品间相关性热图,主成分分析(PCA)图,直观展示组间差异与组内重复性,circRNA全景鉴定与注释,circRNA可变环化分析。

高级深度分析模块

差异表达circRNA分析,差异表达circRNA列表(包含表达量、差异倍数、P值及FDR值),差异表达火山图与聚类热图。

宿主基因功能与通路富集

基因本体论(GO)富集分析,KEGG通路富集分析,Reactome通路富集分析。

竞争性内源RNA(ceRNA)调控网络预测

靶向miRNA预测,circRNA-miRNA-mRNA调控网络构建,扩展功能预测。

定制化分析模块

融合基因来源环状RNA(f-circRNA)分析。

常见问题

不能完全消化,特别是具有复杂二级结构的线性RNA。RNase R处理是富集手段,而非绝对纯化。最终的鉴定依赖于生物信息学对反向剪接点的识别。

金标准是:① 跨反向剪接点设计发散性引物进行qRT-PCR验证;② Sanger测序确认剪接点序列;③ 使用Northern Blot,观察其迁移位置与线性RNA不同,且对RNase R有抗性。

目前常用规则是:以来源基因名称为基础,加上前缀“circ-”。例如,由基因HIPK3产生的环状RNA可命名为circHIPK3。若一个基因产生多个circRNA,则按发表顺序或环化外显子编号区分(如circHIPK3_2, circHIPK3_exon2等)。

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