環狀 RNA（circRNA）是一類以共價鍵結合呈閉合環狀結構的單鏈 RNA，在真核轉錄組中高度表達且功能多樣，具有調控細胞分化進程的潛力。干細胞是組織工程領域的重要種子細胞和常用研究工具，具有多向分化潛能且免疫原性低，在治療臨床疾病方面應用前景廣闊。目前學者對干細胞分化機制研究也逐漸深入到分子水平，多項研究表明 circRNA 通過多種途徑參與了干細胞分化過程并發揮關鍵作用。本文側重闡述干細胞分化過程中 circRNA 的表達變化及其調控各類干細胞分化機制的科研進展前沿，并對其在組織再生修復中的可能應用進行展望，以期為 circRNA 參與干細胞分化分子機制的進一步實驗研究及干細胞用于生物醫學工程臨床實踐提供思路。
引用本文： 鄭曉, 陳文川. 環狀 RNA 參與干細胞分化的研究進展及其組織工程應用展望. 生物醫學工程學雜志, 2019, 36(6): 1038-1042. doi: 10.7507/1001-5515.201905034 復制
引言
環狀 RNA（circular RNA，circRNA）是一類以共價鍵結合呈閉合環狀結構的內源性單鏈非編碼 RNA[1]，在真核細胞轉錄過程中經可變剪切產生后形成穩定結構，廣泛存在于細胞內，于生命活動不同階段[2]、不同組織中特異性表達并行使多種重要生物學功能[3-5]，作為當前轉錄組學研究領域的熱點而發展迅速。目前檢測到的 circRNA 已超過十萬種，長度范圍從小于 100 nt 到超過 4 kb[6]，主要功能包括[7]：① 作為內源競爭 RNA（competing endogenous RNAs，ceRNA）競爭性結合微小 RNA（micro RNA，miRNA）；② 參與形成 RNA-蛋白復合物，調控線性親本基因轉錄；③ 編碼功能；④ circRNA 加工過程影響線性 mRNA 副本剪接；⑤ 作為生物標志物；⑥ 調節其線性同源 RNA 剪接等。
干細胞是一類未充分分化的細胞，具有低免疫原性和自我更新與多向分化能力，是組織工程學種子細胞領域的重要研究對象，近年來其多向分化潛能與分子機制研究進展迅速，不僅為生物醫學工程組織再生修復提供新策略[8]，還有望推動已逐漸進入臨床階段的干細胞療法持續快速發展，進而改變現有醫療保健的面貌[9]。從非編碼 RNA 角度對干細胞生長、分化機制進行闡述成為近年來研究熱點，本文將對 circRNA 在干細胞分化過程中的成骨、造血、神經分化及多能性的維持與定向分化等方面國內外相關文獻進行綜述和展望（如圖 1 所示），以期為進一步的基礎研究與應用提供參考。
圖1
circRNA 調控各類干細胞分化機制示意圖
Figure1.
Schematic diagram of circRNA regulating the differentiation of various stem cells
1 circRNA 參與干細胞多向分化的研究
1.1 circRNA 參與干細胞成骨分化的研究
由于先天因素、外傷、腫瘤等造成的骨組織缺損及功能破壞，現可由已逐漸應用于臨床的組織工程骨進行修復，其通過在體外誘導干細胞成骨分化后復合于三維結構支架，此后植入體內修復骨缺損甚至恢復功能。成骨分化是多種成骨相關基因、蛋白和信號通路聯合作用下的復雜生理過程，對干細胞成骨分化過程分子機制的深入研究是促進骨組織工程修復骨缺損的重要策略之一。間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是骨組織工程中重要種子細胞，已有研究[10-11]對成骨分化不同時期的骨髓 MSCs 進行測序并構建了 circRNA 調控網絡，發現了雌激素受體-β（estrogen receptor beta，ERβ）可通過影響 circRNA 表達水平變化，進而影響 miR-328-5p-mRNA 軸調節成骨分化，下調 ERβ 表達后成骨相關 mRNA 和蛋白的表達隨之下調[11]。Maass 等[12]在 MSCs 及其分化得到的軟骨細胞和骨細胞中檢測到 circRNA 數量上存在顯著差異。最新研究顯示 circFOXP1 可通過抑制 miR-17-3p/miR-127-5p 活性，促進 MSC 的成骨分化[13]。
circRNA 同樣參與顱面部組織間充質來源的干細胞的成骨分化過程。牙周膜干細胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）是牙周和牙槽骨組織再生的候選細胞[14]，能夠在牙周膜附近牙槽骨缺損后向缺損區遷移，分化為成骨細胞并修復牙槽骨缺損[15]。Zheng 等[16]發現 PDLSCs 成骨誘導后差異表達的 circRNA 的宿主基因富集在細胞質或膜結合的囊泡和細胞外基質中，提示 circRNA 與調節細胞外囊泡的生物發生有關，且可調節骨形成相關過程中 mRNA 的富集。Gu 等[17]對成骨分化前后的 PDLSCs 進行高通量測序，通過生信分析構建 circRNA 調控網絡，并篩選出了表達顯著上調的 circRNA BANP 和 circRNA ITCH。Li 等[18]對可通過吸附 miR-7 并參與許多生物過程的 circRNA-CDR1as[19-21]在 PDLSCs 中進行功能驗證，實驗證明 CDR1as 通過吸附 miR-7 增強了靶基因 GDF5 表達，進而促進 Smad1/5/8 和 p38 MAPK 磷酸化使 PDLSCs 成骨向分化。上頜竇黏膜干細胞具有成骨分化能力[22]，最新研究顯示該細胞成骨分化過程中，circRNA_33287 充當 miR-214-3p 的分子海綿，通過靶向結合其 3'UTR 來調節 Runx3 表達進而調控成骨分化[23]。Li 等[24]鑒定了間充質來源的人根尖牙乳頭干細胞成骨分化過程中差異表達的 circRNA，其宿主基因與肌動蛋白細胞骨架調節、MAPK 信號通路、細胞內胞吞作用等成骨向分化活動關系密切。
以上研究從全新的角度提供了各類間充質來源干細胞的成骨定向分化分子機制，并提出了通過 circRNA 表達量改變促進骨形成的潛在方法，為基于干細胞的骨組織工程再生用于臨床增加了實驗和理論依據。
1.2 circRNA 參與干細胞造血分化的研究
造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSCs）分化成各類特化血細胞的過程受到轉錄因子和各類 RNA 嚴格調控[25]，當其自我更新和分化的平衡被破壞時，可能導致骨髓衰竭或血液惡性腫瘤。Xia 等[26]發現 circRNA cia-cGAS 在長期 HSCs 的細胞核中高度表達并結合 DNA 傳感器 cGAS，阻止 cGAS 識別自身 DNA、阻斷其合成酶活性且能抑制 cGAS 介導的Ⅰ型干擾素（interferon，IFN）產生，減少長期 HSCs 的消耗。Nicolet 等[27]發現 circRNA 通過表達量和剪接變體調節 HSCs 分化過程，有核造血細胞所含有的 circRNA 比相應線性 RNA 表達水平更高，且類型和數量在成熟過程中會發生變化。對 HSCs 分化機制的深入研究，有可能為血液病臨床治療帶來新的希望。
1.3 circRNA 參與干細胞神經分化的研究
神經性疾病的高發性和神經損傷后的恢復是神經科學領域一直以來的科研攻堅點，干細胞移植和再生醫學為其指出了新途徑。成人神經干細胞（neural stem cells，NSCs）能夠自我更新并分化為神經細胞，其增殖和分化在中樞神經系統發育過程中起關鍵作用。Xie 等[28]分離成年大鼠側腦室下區的 NSCs 進行 RNA 測序，顯示 NSCs 的擴增和與細胞外基質相互作用的 41 種特異性 circRNAs 的調控密切相關，其中 rat_circ:chr15:9915223-9915671 能夠競爭性地結合 miR-138-5p 作為 NSCs 增殖中的潛在抑制劑。Yang 等[29]對小鼠胎兒大腦皮層來源的 NSCs 分化期間差異表達的 circRNA 和 mRNA 基因本體和共表達網絡進行分析，發現都具有更強的富集神經特征，提示 circRNA 能在 NSCs 的增殖和分化中調節基因表達。若能通過分子調節神經分化的效果，將有望為神經疾病患者帶來福音。
1.4 circRNA 參與干細胞其他組織類型分化的研究
circRNA 不僅在干細胞的成骨、造血、神經分化等方面的研究中被廣泛涉及，也參與了腫瘤干細胞、生殖系干細胞、表皮干細胞、多種 MSCs 的其他組織類型分化過程。腫瘤干細胞是腫瘤細胞中有干細胞特性的特殊亞群，具有自我更新能力、致瘤的細胞機制以及表型與功能的特異性，且在特定腫瘤中具有臨床相關性。circRNA 在各類腫瘤中特異性表達的研究已有深入進展[30]，且有系統綜述表明其作為腫瘤標志物的有效性[31]，但在腫瘤干細胞分化中的作用尚不清晰。Yan 等[32]發現 circVRK1 可能通過作為 miRNA 海綿抑制乳腺癌干細胞的擴增和自我更新，為減緩乳腺癌發展提供新思路。Wu 等[33]研究表明 hg19_circ_0005033 可促進喉癌干細胞的增殖、遷移、侵襲和化療耐藥，為喉鱗狀細胞癌診斷和治療提供了潛在的生物標志物和靶點。
Li 等[34]通過高通量測序分析構建出小鼠雄性和雌性生殖系干細胞全轉錄組差異表達譜，提示 circRNA 與生殖干細胞分化成配子所需的性別特異性性質相關聯。Kristensen 等[35]發現表皮干細胞分化過程中許多源自發育基因的 circRNA 表達上調，它們與穩定表達的 circRNA 相比具有更多的 miRNA 結合位點，且其表達變化在很大程度上不依賴于宿主基因表達。Maass 等[12]鑒定了腹部脂肪組織中的 MSCs 及其分化細胞的 circRNA 表達譜，發現該細胞分化過程中相同宿主基因會剪接出不同 circRNA 且很少重疊。Ruan 等[36]對人臍帶 MSCs 誘導分化為心肌樣細胞過程進行高通量測序，使用生物信息學構建潛在的 circRNA 調控網絡，并分析揭示了三個潛在的關鍵 circRNA，即 circRNA_05432、circRNA_08441 和 circRNA_01536，為該細胞向心肌細胞分化的機制提供新的見解，也為 MSCs 移植的治療提供實驗基礎。由此可見，circRNA 對多種類型干細胞的多向分化存在多樣化的分子機制，這提示我們應在已有基礎上進一步深入研究 circRNA 的功能，也啟發我們在更多干細胞中挖掘其可能的關鍵作用，進而推動其在臨床實踐中的運用。
2 circRNA 參與干細胞多能性的維持與定向分化的研究
誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）是由已分化的體細胞經過重編程作用轉化而成的干細胞，與胚胎干細胞具有相似的自我更新與多向分化潛能，circRNA 同樣參與其分化過程。Errichelli 等[37]鑒定了人 iPSCs 衍生小鼠運動神經元中表達的 circRNA，RNA 結合蛋白（RNA-binding protein，RBP）FUS 通過結合背面剪接點側翼的內含子來調節 circRNA 生物發生，其與肌萎縮側索硬化癥和額顳葉癡呆的發病有關。Siede 等[38]通過對 iPSCs 源性心肌細胞建立心臟發育和應激反應的動態表達模型后篩選出 320 個表達變化顯著的 circRNA，其中 82 個獨立受其宿主基因調控，實驗證明 circMYOD、circSLC8A1、circATXN7 和 circPHF21A 與核糖體或 AGO2 相互作用。Lei 等[39]對人 iPSCs 誘導為心肌細胞前后的 circRNA 進行鑒定，顯示分化后形成的心肌細胞中 circRNA 的表達更豐富，在分化期間選擇性表達的 circSLC8A1、circCACNA1D、circSPHKAP 和 circALPK2 可以作為心肌細胞的生物標志物，為指示心臟病的病理狀態提供了潛在的方法。Yu 等[40]證明了 circBIRC6 和 circCORO1C 與多能狀態相關，其中 circBIRC6 以海綿作用吸附 miR-34a 和 miR-145，使二者原本抑制的維持多能性靶基因表達的過程被減弱，使多能性得到維持即抑制了人胚胎干細胞分化；而 circBIRC6 的生物發生是由剪接因子 SF ESRP1 促進的，其表達受核心多能性相關因子 OCT4 和 NANOG 的控制。Cherubini 等[13]首次描述了 circRNA 在控制人類 MSCs 發育潛力中的作用，實驗證明了 circFOXP1 是未分化 MSC 的標志物，通過吸附并抑制多種 miRNA 活性，減少了對干性和分化相關信號通路的干擾以保持 MSC 的多能狀態。
干細胞相比終末分化細胞類型更易經重編程轉化為 iPSCs，其多能狀態的維持與定向分化在組織工程再生醫學領域有著廣闊前景，提示我們 circRNA 可通過調節分子網絡，對細胞的多能性分化進行精細調節，為體細胞重編程、定向分化及再生治療提供新的策略。
3 展望
組織工程再生醫學對器官、組織結構與功能的重建切實解決了臨床上許多患者的痛苦，其中體外誘導分化的干細胞功不可沒。近年來基于非編碼 RNA 的干細胞轉錄調控網絡，拓展了 circRNA 參與干細胞分化機制的理論研究，本文綜述其最新進展有助于啟發進一步的實驗研究并為臨床實踐開辟新思路。然而許多現有研究結果依賴于基因芯片和高通量測序，調控具體機制的研究尚不足，同時也需要體內實驗支持現有結論。學者在今后的研究中，不妨更多地將基礎研究與組織工程應用相連接，為科研成果轉化奠定基礎。基于現有大量測序數據所得到的結果，提示研究者可進行數據的深度挖掘及臨床、實驗驗證，使得 circRNA 作為生物標志物提示干細胞分化狀態，或發掘組織和疾病特異性 circRNA 用以進行疾病臨床前期預測，甚至作為疾病臨床后期輔助治療靶點。此外，繼續深入探究 circRNA 在分子調控網絡中的作用，并對干細胞各項誘導分化效果進行體內驗證，以實現在分子水平上有針對性地調控干細胞分化，使之成為功能更強大的種子細胞，優化組織工程化骨、軟骨、神經、血管的形成，以便植入體內后更好地發揮功能。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。
引言
環狀 RNA（circular RNA，circRNA）是一類以共價鍵結合呈閉合環狀結構的內源性單鏈非編碼 RNA[1]，在真核細胞轉錄過程中經可變剪切產生后形成穩定結構，廣泛存在于細胞內，于生命活動不同階段[2]、不同組織中特異性表達并行使多種重要生物學功能[3-5]，作為當前轉錄組學研究領域的熱點而發展迅速。目前檢測到的 circRNA 已超過十萬種，長度范圍從小于 100 nt 到超過 4 kb[6]，主要功能包括[7]：① 作為內源競爭 RNA（competing endogenous RNAs，ceRNA）競爭性結合微小 RNA（micro RNA，miRNA）；② 參與形成 RNA-蛋白復合物，調控線性親本基因轉錄；③ 編碼功能；④ circRNA 加工過程影響線性 mRNA 副本剪接；⑤ 作為生物標志物；⑥ 調節其線性同源 RNA 剪接等。
干細胞是一類未充分分化的細胞，具有低免疫原性和自我更新與多向分化能力，是組織工程學種子細胞領域的重要研究對象，近年來其多向分化潛能與分子機制研究進展迅速，不僅為生物醫學工程組織再生修復提供新策略[8]，還有望推動已逐漸進入臨床階段的干細胞療法持續快速發展，進而改變現有醫療保健的面貌[9]。從非編碼 RNA 角度對干細胞生長、分化機制進行闡述成為近年來研究熱點，本文將對 circRNA 在干細胞分化過程中的成骨、造血、神經分化及多能性的維持與定向分化等方面國內外相關文獻進行綜述和展望（如圖 1 所示），以期為進一步的基礎研究與應用提供參考。
圖1
circRNA 調控各類干細胞分化機制示意圖
Figure1.
Schematic diagram of circRNA regulating the differentiation of various stem cells
1 circRNA 參與干細胞多向分化的研究
1.1 circRNA 參與干細胞成骨分化的研究
由于先天因素、外傷、腫瘤等造成的骨組織缺損及功能破壞，現可由已逐漸應用于臨床的組織工程骨進行修復，其通過在體外誘導干細胞成骨分化后復合于三維結構支架，此后植入體內修復骨缺損甚至恢復功能。成骨分化是多種成骨相關基因、蛋白和信號通路聯合作用下的復雜生理過程，對干細胞成骨分化過程分子機制的深入研究是促進骨組織工程修復骨缺損的重要策略之一。間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是骨組織工程中重要種子細胞，已有研究[10-11]對成骨分化不同時期的骨髓 MSCs 進行測序并構建了 circRNA 調控網絡，發現了雌激素受體-β（estrogen receptor beta，ERβ）可通過影響 circRNA 表達水平變化，進而影響 miR-328-5p-mRNA 軸調節成骨分化，下調 ERβ 表達后成骨相關 mRNA 和蛋白的表達隨之下調[11]。Maass 等[12]在 MSCs 及其分化得到的軟骨細胞和骨細胞中檢測到 circRNA 數量上存在顯著差異。最新研究顯示 circFOXP1 可通過抑制 miR-17-3p/miR-127-5p 活性，促進 MSC 的成骨分化[13]。
circRNA 同樣參與顱面部組織間充質來源的干細胞的成骨分化過程。牙周膜干細胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）是牙周和牙槽骨組織再生的候選細胞[14]，能夠在牙周膜附近牙槽骨缺損后向缺損區遷移，分化為成骨細胞并修復牙槽骨缺損[15]。Zheng 等[16]發現 PDLSCs 成骨誘導后差異表達的 circRNA 的宿主基因富集在細胞質或膜結合的囊泡和細胞外基質中，提示 circRNA 與調節細胞外囊泡的生物發生有關，且可調節骨形成相關過程中 mRNA 的富集。Gu 等[17]對成骨分化前后的 PDLSCs 進行高通量測序，通過生信分析構建 circRNA 調控網絡，并篩選出了表達顯著上調的 circRNA BANP 和 circRNA ITCH。Li 等[18]對可通過吸附 miR-7 并參與許多生物過程的 circRNA-CDR1as[19-21]在 PDLSCs 中進行功能驗證，實驗證明 CDR1as 通過吸附 miR-7 增強了靶基因 GDF5 表達，進而促進 Smad1/5/8 和 p38 MAPK 磷酸化使 PDLSCs 成骨向分化。上頜竇黏膜干細胞具有成骨分化能力[22]，最新研究顯示該細胞成骨分化過程中，circRNA_33287 充當 miR-214-3p 的分子海綿，通過靶向結合其 3'UTR 來調節 Runx3 表達進而調控成骨分化[23]。Li 等[24]鑒定了間充質來源的人根尖牙乳頭干細胞成骨分化過程中差異表達的 circRNA，其宿主基因與肌動蛋白細胞骨架調節、MAPK 信號通路、細胞內胞吞作用等成骨向分化活動關系密切。
以上研究從全新的角度提供了各類間充質來源干細胞的成骨定向分化分子機制，并提出了通過 circRNA 表達量改變促進骨形成的潛在方法，為基于干細胞的骨組織工程再生用于臨床增加了實驗和理論依據。
1.2 circRNA 參與干細胞造血分化的研究
造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSCs）分化成各類特化血細胞的過程受到轉錄因子和各類 RNA 嚴格調控[25]，當其自我更新和分化的平衡被破壞時，可能導致骨髓衰竭或血液惡性腫瘤。Xia 等[26]發現 circRNA cia-cGAS 在長期 HSCs 的細胞核中高度表達并結合 DNA 傳感器 cGAS，阻止 cGAS 識別自身 DNA、阻斷其合成酶活性且能抑制 cGAS 介導的Ⅰ型干擾素（interferon，IFN）產生，減少長期 HSCs 的消耗。Nicolet 等[27]發現 circRNA 通過表達量和剪接變體調節 HSCs 分化過程，有核造血細胞所含有的 circRNA 比相應線性 RNA 表達水平更高，且類型和數量在成熟過程中會發生變化。對 HSCs 分化機制的深入研究，有可能為血液病臨床治療帶來新的希望。
1.3 circRNA 參與干細胞神經分化的研究
神經性疾病的高發性和神經損傷后的恢復是神經科學領域一直以來的科研攻堅點，干細胞移植和再生醫學為其指出了新途徑。成人神經干細胞（neural stem cells，NSCs）能夠自我更新并分化為神經細胞，其增殖和分化在中樞神經系統發育過程中起關鍵作用。Xie 等[28]分離成年大鼠側腦室下區的 NSCs 進行 RNA 測序，顯示 NSCs 的擴增和與細胞外基質相互作用的 41 種特異性 circRNAs 的調控密切相關，其中 rat_circ:chr15:9915223-9915671 能夠競爭性地結合 miR-138-5p 作為 NSCs 增殖中的潛在抑制劑。Yang 等[29]對小鼠胎兒大腦皮層來源的 NSCs 分化期間差異表達的 circRNA 和 mRNA 基因本體和共表達網絡進行分析，發現都具有更強的富集神經特征，提示 circRNA 能在 NSCs 的增殖和分化中調節基因表達。若能通過分子調節神經分化的效果，將有望為神經疾病患者帶來福音。
1.4 circRNA 參與干細胞其他組織類型分化的研究
circRNA 不僅在干細胞的成骨、造血、神經分化等方面的研究中被廣泛涉及，也參與了腫瘤干細胞、生殖系干細胞、表皮干細胞、多種 MSCs 的其他組織類型分化過程。腫瘤干細胞是腫瘤細胞中有干細胞特性的特殊亞群，具有自我更新能力、致瘤的細胞機制以及表型與功能的特異性，且在特定腫瘤中具有臨床相關性。circRNA 在各類腫瘤中特異性表達的研究已有深入進展[30]，且有系統綜述表明其作為腫瘤標志物的有效性[31]，但在腫瘤干細胞分化中的作用尚不清晰。Yan 等[32]發現 circVRK1 可能通過作為 miRNA 海綿抑制乳腺癌干細胞的擴增和自我更新，為減緩乳腺癌發展提供新思路。Wu 等[33]研究表明 hg19_circ_0005033 可促進喉癌干細胞的增殖、遷移、侵襲和化療耐藥，為喉鱗狀細胞癌診斷和治療提供了潛在的生物標志物和靶點。
Li 等[34]通過高通量測序分析構建出小鼠雄性和雌性生殖系干細胞全轉錄組差異表達譜，提示 circRNA 與生殖干細胞分化成配子所需的性別特異性性質相關聯。Kristensen 等[35]發現表皮干細胞分化過程中許多源自發育基因的 circRNA 表達上調，它們與穩定表達的 circRNA 相比具有更多的 miRNA 結合位點，且其表達變化在很大程度上不依賴于宿主基因表達。Maass 等[12]鑒定了腹部脂肪組織中的 MSCs 及其分化細胞的 circRNA 表達譜，發現該細胞分化過程中相同宿主基因會剪接出不同 circRNA 且很少重疊。Ruan 等[36]對人臍帶 MSCs 誘導分化為心肌樣細胞過程進行高通量測序，使用生物信息學構建潛在的 circRNA 調控網絡，并分析揭示了三個潛在的關鍵 circRNA，即 circRNA_05432、circRNA_08441 和 circRNA_01536，為該細胞向心肌細胞分化的機制提供新的見解，也為 MSCs 移植的治療提供實驗基礎。由此可見，circRNA 對多種類型干細胞的多向分化存在多樣化的分子機制，這提示我們應在已有基礎上進一步深入研究 circRNA 的功能，也啟發我們在更多干細胞中挖掘其可能的關鍵作用，進而推動其在臨床實踐中的運用。
2 circRNA 參與干細胞多能性的維持與定向分化的研究
誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）是由已分化的體細胞經過重編程作用轉化而成的干細胞，與胚胎干細胞具有相似的自我更新與多向分化潛能，circRNA 同樣參與其分化過程。Errichelli 等[37]鑒定了人 iPSCs 衍生小鼠運動神經元中表達的 circRNA，RNA 結合蛋白（RNA-binding protein，RBP）FUS 通過結合背面剪接點側翼的內含子來調節 circRNA 生物發生，其與肌萎縮側索硬化癥和額顳葉癡呆的發病有關。Siede 等[38]通過對 iPSCs 源性心肌細胞建立心臟發育和應激反應的動態表達模型后篩選出 320 個表達變化顯著的 circRNA，其中 82 個獨立受其宿主基因調控，實驗證明 circMYOD、circSLC8A1、circATXN7 和 circPHF21A 與核糖體或 AGO2 相互作用。Lei 等[39]對人 iPSCs 誘導為心肌細胞前后的 circRNA 進行鑒定，顯示分化后形成的心肌細胞中 circRNA 的表達更豐富，在分化期間選擇性表達的 circSLC8A1、circCACNA1D、circSPHKAP 和 circALPK2 可以作為心肌細胞的生物標志物，為指示心臟病的病理狀態提供了潛在的方法。Yu 等[40]證明了 circBIRC6 和 circCORO1C 與多能狀態相關，其中 circBIRC6 以海綿作用吸附 miR-34a 和 miR-145，使二者原本抑制的維持多能性靶基因表達的過程被減弱，使多能性得到維持即抑制了人胚胎干細胞分化；而 circBIRC6 的生物發生是由剪接因子 SF ESRP1 促進的，其表達受核心多能性相關因子 OCT4 和 NANOG 的控制。Cherubini 等[13]首次描述了 circRNA 在控制人類 MSCs 發育潛力中的作用，實驗證明了 circFOXP1 是未分化 MSC 的標志物，通過吸附并抑制多種 miRNA 活性，減少了對干性和分化相關信號通路的干擾以保持 MSC 的多能狀態。
干細胞相比終末分化細胞類型更易經重編程轉化為 iPSCs，其多能狀態的維持與定向分化在組織工程再生醫學領域有著廣闊前景，提示我們 circRNA 可通過調節分子網絡，對細胞的多能性分化進行精細調節，為體細胞重編程、定向分化及再生治療提供新的策略。
3 展望
組織工程再生醫學對器官、組織結構與功能的重建切實解決了臨床上許多患者的痛苦，其中體外誘導分化的干細胞功不可沒。近年來基于非編碼 RNA 的干細胞轉錄調控網絡，拓展了 circRNA 參與干細胞分化機制的理論研究，本文綜述其最新進展有助于啟發進一步的實驗研究并為臨床實踐開辟新思路。然而許多現有研究結果依賴于基因芯片和高通量測序，調控具體機制的研究尚不足，同時也需要體內實驗支持現有結論。學者在今后的研究中，不妨更多地將基礎研究與組織工程應用相連接，為科研成果轉化奠定基礎。基于現有大量測序數據所得到的結果，提示研究者可進行數據的深度挖掘及臨床、實驗驗證，使得 circRNA 作為生物標志物提示干細胞分化狀態，或發掘組織和疾病特異性 circRNA 用以進行疾病臨床前期預測，甚至作為疾病臨床后期輔助治療靶點。此外，繼續深入探究 circRNA 在分子調控網絡中的作用，并對干細胞各項誘導分化效果進行體內驗證，以實現在分子水平上有針對性地調控干細胞分化，使之成為功能更強大的種子細胞，優化組織工程化骨、軟骨、神經、血管的形成，以便植入體內后更好地發揮功能。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。
