引用本文： 徐康喬, 夏世金, 王堅, 周敏, 雙曉萍. 環狀 RNA 與呼吸系統疾病. 中國呼吸與危重監護雜志, 2020, 19(6): 611-616. doi: 10.7507/1671-6205.201909009 復制
環狀 RNA（circular RNAs，CircRNAs）是一類以共價閉合的連續環為特征的單鏈非編碼 RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）。與線性 RNA 不同的是，CircRNAs 的 3’和 5’端直接聯結成環，這賦予其許多獨特的性質，并在多種疾病的發生發展中扮演了重要的角色，是目前的研究熱點[1]。有研究表明 CircRNAs 參與調控多種呼吸系統疾病的發生發展，使其有望成為診治呼吸疾病的新靶點[2]。
早在 1976 年 Sanger 等[3]就發現 CircRNAs 的存在，1991 年 Nigro 等[4]首次在人類細胞中發現 CircRNAs，但之前由于研究技術所限，人們僅把它們看作是轉錄過程中的副產物。近年來隨著高通量測序技術和生物信息學發展，才發現它們豐富的表達和特殊的功能，2012 年 Salzman 等[5]利用高通量測序技術在人體白細胞、人源胚胎干細胞 H9、Hela 細胞中發現相當數量的 CircRNAs。CircRNAs 分子普遍表達于人體各組織細胞，其種類豐富，迄今為止已發現了 30 000 多種不同的 CircRNAs，而且它們各自有著不同的功能[6]。本文將對 CircRNAs 的研究背景、形成機制、生物學功能，以及在各種呼吸系統疾病中的研究進展進行綜述，希望為呼吸系統疾病的診治提供新的思路。
1 CircRNAs 的生物合成與調控
在剪接體（spliceosome）的催化下，CircRNAs 由 mRNA 前體（precursor messenger RNAs）反向剪接（back-splicing）而成[7]，一個剪接供體位點連接到該 RNA 序列上游的剪接受體位點，生成 CircRNAs 分子[4, 8]。
CircRNAs 形成方式包括內含子配對驅動的環化（intron-pairing-driven circularization）和套索驅動的環化（lariat-driven circular）。前者通過形成反向互補模體[9]，把整個 RNA 分子首尾兩端通過氫鍵相連，最后剪接成環[10]。而套索驅動的環化是在常規線性剪接過程中發生了外顯子跳讀（exon skipping），形成一含有外顯子的套索結構，切除多余部分后形成 CircRNAs[11]。
另外一些 RNA 結合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）也參與 CircRNAs 的形成，這些蛋白通過結合特定的內含子，幫助 5’和 3’端附近的序列相互靠近，再通過反向剪接使 RNA 成環[12]。
2 CircRNAs 的分類
CircRNAs 分為三類：只包含外顯子的 CircRNAs 稱之為外顯子型 CircRNAs（exonic CircRNAs，EcircRNAs），只有內含子的為內含子型 CircRNAs（intronic CircRNAs，ciRNAs），以及兩者皆有的外顯子–內含子型 CircRNAs（exon-intron circRNAs，EIciRNAs）。其中外顯子型 CircRNAs 最為常見，在細胞內分布廣泛[13]；內含子型和外顯子–內含子型含量較少，主要分布于細胞核內[14-15]（圖 1）。
圖1
三類 CircRNAs 結構與合成示意圖
外顯子–內含子型 CircRNAs、外顯子型 CircRNAs、內含子型 CircRNAs，以及內含子配對驅動環化、套索驅動環化、RBPs 驅動環化三種環化形成機制
3 CircRNAs 的功能
3.1 CircRNAs 吸附調控微 RNAs
CircRNAs 在細胞內充當吸附微 RNAs（microRNAs，miRNAs）的海綿，調節 miRNAs 的功能[16]。2013 年 Hansen 等[17]證實在小鼠腦組織內 CircRNAs 能夠通過吸附 miR-7（microRNA-7）發揮生物學作用，并將其命名為 ciRS-7（circular RNA sponge for miR-7）。ciRS-7 擁有 70 多個 miR-7 結合位點，能夠強烈抑制 miR-7 作用的發揮。雄性的性別決定基因（sex-determining region Y，SRY）的 CircRNAs 能吸附 miR-138，其 miR-138 結合位點多達 16 個[17-18]。CircRNAs 高表達水平、穩定性以及大量的 miRNAs 結合位點，使其具有很強的海綿樣吸附作用[8]。
3.2 CircRNAs 的蛋白結合作用
CircRNAs 能夠吸附 RBPs，并通過儲存、分選和轉移 RBPs ，調節其功能[12]。2017 年 Abdelmohsen 等[19]報道 Hela 細胞中 circ-PABPN1 可以特異性結合 HuR，從而抑制 HuR 與核多聚腺苷酸結合蛋白［poly（A）binding protein nuclear 1，PABPN1］的 mRNA 結合。Du 等[20]也發現在衰老心臟細胞內高表達的 circ-FOXO3，能與 Id-1、E2F1、HIF-α 和 FAK 等抗衰老和抗應激蛋白相結合，并抑制它們發揮作用，加速細胞的衰老。
3.3 CircRNAs 編碼蛋白
1995 年，Chen 等[21]在體外實驗中發現 circRNAs 如果含有內部核糖體結合位點，便能啟動翻譯過程編碼蛋白質。2017 年以來幾項研究提示一些內源性 circRNAs 可以在細胞內合成蛋白質。Legnini 等[22]報告在鼠科動物和人類的成肌細胞中的 Circ-ZNF609 能夠作為模板，結合多聚核糖體翻譯生成蛋白質。2018 年 Yang 等[23]驗證了正常人腦組織和膠質母細胞瘤中表達的 circ-FBXW7，可以編碼蛋白 FBXW7-185aa。
3.4 CircRNAs 的轉錄調控作用
大多數內含子型 CircRNAs 位于細胞核，其主要功能是調節親本基因的轉錄，如果對它們進行敲除，它們親本基因的轉錄活性就會降低，例如 ci-ankrd52 對 RNA 聚合酶Ⅱ催化的轉錄起著正性調節作用[24]。外顯子–內含子型 CircRNAs 也主要位于細胞核內，它們通過和 U1 核小核糖核蛋白（U1 small nuclear ribonucleoproteins，U1 snRNP）形成 circRNA-U1 snRNP 復合體，促進 RNA 聚合酶Ⅱ復合體的活性，增加親本基因的轉錄[15]（圖 2）。
圖2
CircRNAs 的功能示意圖
a. CircRNAs 吸附 miRNAs，抑制其功能，并調節相應 mRNA 的翻譯過程；b. CircRNAs 吸附 RBPs 并影響其功能；c. CircRNAs 作為合成模板編碼蛋白；d. 外顯子–內含子型 CircRNAs 和內含子型 CircRNAs 通過作用于 RNA 聚合酶Ⅱ，調節親本基因的轉錄
4 CircRNAs 與呼吸系統疾病
4.1 CircRNAs 與肺癌
研究顯示 CircRNAs 在肺癌細胞的增殖、凋亡、侵襲、轉移中扮演了重要的角色，它在腫瘤組織和癌旁組織的表達存在著顯著的差異性[25]。如 ciRS-7 在非小細胞肺癌的發生中起著重要作用，腫瘤組織中 ciRS-7 表達水平相對于正常組織顯著增高，它通過 ciRS-7/miR-7/NF-κB 軸起作用，負性調控 miR-7 并活化 NF-κB 與下游分子，促進肺癌細胞的遷移、侵襲、增殖[26]。另外，Wang 等[27]報告了 hsa_circ_0012673 在肺腺癌中表達顯著上調，它通過 has_circ_0012673/miR-22/ErbB3 軸發揮作用。在五種肺腺癌細胞系（H1792、A549、PC9、H1703 與 H1793）中，其表達水平較人支氣管上皮細胞明顯上升。雖然 CircRNAs 與肺癌關系的研究近年來才開展，但已經發現不少與腫瘤發生發展的相關 CircRNAs，諸如 circHIPK3、hsa_circ_0007385、hsa_circ_0013958、circFOXO3、circPRKCI 等（表 1）。
表1
肺癌相關的 CircRNAs
一些 CircRNAs 對肺癌有抑制作用。Wan 等[28]通過對 78 對非小細胞肺癌標本和癌旁組織檢測，發現 cir-ITCH 在腫瘤組織中表達顯著減少，它通過競爭性結合 miR-7 和 miR-214，增強親本基因 ITCH 的表達。而 ITCH 作為 E3 泛素連接酶，能通過蛋白酶體降解途徑來降解磷酸化的蓬亂蛋白 2（Dishevelled 2，DVL2），DVL2 的低表達可進一步抑制 Wnt/β-catenin 信號通路，從而抑制腫瘤的生長。
4.2 CircRNAs 與肺結核
鑒于肺結核的現有診斷方法的不足，不少學者研究如何在血中找到更敏感且特異的診斷標志物。Zhang 等[50]比較了肺結核患者和健康者血漿中 CircRNAs 表達譜，發現了 170 種 CircRNAs 的表達存在顯著差異（≥2 倍），其中 102 種上調，68 種下調，26 種 CircRNAs 上調達 5 倍以上。特別是 hsa_circRNA_14623、hsa_circ_09585 和 hsa_circ_005538 在肺結核患者血液中明顯不同，提示它們可能作為新的結核診斷標志物。在活動性肺結核患者中，外周血單核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中的 CircRNAs 也會出現變化，相比于全血和紅細胞，PBMC 中 CircRNAs 種類更豐富[51]。Zhuang 等[52]對比了活動性肺結核患者和健康對照組，在 PBMC 中找到了 523 種 CircRNAs 表達發生了顯著變化（>2 倍，P<0.05），其中上調 199 種，下調 324 種。Huang 等[53]分析了 PBMC 中的多個有顯著表達差異的 CircRNAs，has_circRNA_001937 作為候選活動性肺結核標志物有著較高的敏感性（72.2%）與特異性（90.0%），而經過有效抗結核治療后，其表達明顯下降。
4.3 CircRNAs 與急性呼吸窘迫綜合征
目前 CircRNAs 和急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）關系的研究仍在動物實驗階段。Wan 等[54]檢測了脂多糖誘導造模的 ARDS 大鼠肺組織的 13 438 種 CircRNAs，與正常大鼠對比，395 種上調，562 種下調。特別是其中上調的 mmu_circRNA_19423、rno_circRNA_010489、rno_circRNA_011426、mmu_circRNA_30664 和下調的 rno_circRNA_005564 通過 miRNAs 海綿作用，調節相應 miRNAs 和下游蛋白表達，在 ARDS 的發生上起重要作用。Li 等[55]檢測了急性肺損傷模型小鼠與正常對照小鼠，在 12 659 種 CircRNAs 中找到了 381 種顯著上調的 CircRNAs，另有 200 種 CircRNAs 下調，這些 CircRNAs 主要涉及 MAPK、Wnt、灶性粘附因子等信號通路。CircRNAs 在 ARDS 肺組織中的廣泛分布和顯著的差異表達，說明這些 CircRNAs 介導的基因表達變化在疾病的發生過程有著重要作用。
4.4 CircRNAs 與肺動脈高壓
肺動脈高壓是包括各種因素所造成的肺動脈壓力異常升高的一種病理生理狀態。既往研究已證實 miRNAs 和 lncRNA 等非編碼 RNA 在肺動脈高壓的發生過程中起重要作用[56]，近來 CircRNAs 在肺動脈高壓中的作用被逐步認識。我們課題組率先使用 CircRNAs 芯片技術在低氧性肺動脈高壓小鼠肺組織中發現了多個差異性表達的 CircRNAs，其中顯著上調的 CircRNAs 有 23 種，顯著下調 CircRNAs 有 41 種。進一步通過分析 circRNA-miRNA-mRNA 網絡和利用基因本體數據庫和基因組百科全書了解其調控的相關機制與通路，我們發現這些差異性表達的 CircRNAs 可能在低氧性肺動脈高壓起著關鍵作用[57]。并且我們通過實驗研究證實慢病毒介導的 mmu-circ-0001033 過表達可以抑制小鼠肺動脈平滑肌細胞的增殖[58]。Miao 等[59]通過比較慢性血栓栓塞性肺動脈高壓和正常對照組的外周血 CircRNAs，找到了 351 種差異表達的 CircRNAs，其中上調 122 種，下調 229 種。特別是下調的 hsa_circ_0002062 和 hsa_circ_0022342，不但調節眾多 miRNAs（前者 761 種、后者 453 種），更重要的是它們參與了一些重要信號通路。hsa_circ_0002062 作為 hsa-miR-942-5p 的海綿，進一步調節周期蛋白依賴性激酶 6（cyclin-dependent kinase 6, CDK6），而 hsa_circ_0022342 是 hsa_circ_0022342–hsa-miR-940–CRKL–ErbB 信號通路重要一環，ErbB 參與細胞的生長增殖，影響肺動脈高壓發生過程。
4.5 CircRNAs 與矽肺
矽肺是塵肺中最為常見的一種類型。Fang 等[60]在矽肺模型小鼠組織找到 120 種有著差異表達的 circRNAs，其中上調 73 種，下調 47 種，包括了 HECTD1（HECT domain E3 ubiquitin protein ligase 1）基因，HECTD1 基因的產物可能通過泛素化介導矽肺患者肺部炎癥與纖維化過程。接觸 SiO2 使上皮細胞內 circHECTD1 水平明顯升高，抑制下游 HECTD1 蛋白的表達，誘導上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），從而促進肺纖維化。另一個參與矽肺發病過程重要的蛋白 PPP1R13B，它是 p53 家族促凋亡蛋白（the apoptosis-stimulating proteins of the p53 family，ASPPs）之一，Cheng 等[61]發現成纖維細胞接觸 SiO2 后 ppp1r13b 基因編碼的 CircRNAs（ciR-012091）表達下降，通過內源競爭性 RNA 作用使下游的 PPP1R13B 蛋白表達增加，PPP1R13B 進一步促進成纖維細胞的增殖和遷移，加劇肺纖維化。
5 總結
CircRNAs 作為近年的研究熱點，在臨床一線可以有兩方面的應用：診斷和預后判斷的標志物以及新的治療靶點[62-63]。CircRNAs 的環狀結構讓其不易被核酸酶分解，因而具有高度的穩定性，該穩定性使其作為診斷標志物有天然的優勢[11]。通過檢測組織或體液中特定 CircRNAs 可以幫助診斷呼吸系統疾病[64]。另外，CircRNAs 對疾病的發生、發展、轉歸有著重要的影響，如前文所述 cir-ITCH 質粒轉入肺癌細胞系（A549、NCI-H460），可以增強 ITCH 基因的表達，抑制腫瘤細胞增殖[28]，而提高 mmu-circ-0001033 表達可以顯著抑制小鼠肺動脈平滑肌細胞的增殖[58]，提示可以利用 CircRNAs 作為藥物來治療疾病。由此可見，CircRNAs 在呼吸系統疾病的診斷、治療評價和預后判斷中展現了重要的理論意義和潛在的應用價值。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
環狀 RNA（circular RNAs，CircRNAs）是一類以共價閉合的連續環為特征的單鏈非編碼 RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）。與線性 RNA 不同的是，CircRNAs 的 3’和 5’端直接聯結成環，這賦予其許多獨特的性質，并在多種疾病的發生發展中扮演了重要的角色，是目前的研究熱點[1]。有研究表明 CircRNAs 參與調控多種呼吸系統疾病的發生發展，使其有望成為診治呼吸疾病的新靶點[2]。
早在 1976 年 Sanger 等[3]就發現 CircRNAs 的存在，1991 年 Nigro 等[4]首次在人類細胞中發現 CircRNAs，但之前由于研究技術所限，人們僅把它們看作是轉錄過程中的副產物。近年來隨著高通量測序技術和生物信息學發展，才發現它們豐富的表達和特殊的功能，2012 年 Salzman 等[5]利用高通量測序技術在人體白細胞、人源胚胎干細胞 H9、Hela 細胞中發現相當數量的 CircRNAs。CircRNAs 分子普遍表達于人體各組織細胞，其種類豐富，迄今為止已發現了 30 000 多種不同的 CircRNAs，而且它們各自有著不同的功能[6]。本文將對 CircRNAs 的研究背景、形成機制、生物學功能，以及在各種呼吸系統疾病中的研究進展進行綜述，希望為呼吸系統疾病的診治提供新的思路。
1 CircRNAs 的生物合成與調控
在剪接體（spliceosome）的催化下，CircRNAs 由 mRNA 前體（precursor messenger RNAs）反向剪接（back-splicing）而成[7]，一個剪接供體位點連接到該 RNA 序列上游的剪接受體位點，生成 CircRNAs 分子[4, 8]。
CircRNAs 形成方式包括內含子配對驅動的環化（intron-pairing-driven circularization）和套索驅動的環化（lariat-driven circular）。前者通過形成反向互補模體[9]，把整個 RNA 分子首尾兩端通過氫鍵相連，最后剪接成環[10]。而套索驅動的環化是在常規線性剪接過程中發生了外顯子跳讀（exon skipping），形成一含有外顯子的套索結構，切除多余部分后形成 CircRNAs[11]。
另外一些 RNA 結合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）也參與 CircRNAs 的形成，這些蛋白通過結合特定的內含子，幫助 5’和 3’端附近的序列相互靠近，再通過反向剪接使 RNA 成環[12]。
2 CircRNAs 的分類
CircRNAs 分為三類：只包含外顯子的 CircRNAs 稱之為外顯子型 CircRNAs（exonic CircRNAs，EcircRNAs），只有內含子的為內含子型 CircRNAs（intronic CircRNAs，ciRNAs），以及兩者皆有的外顯子–內含子型 CircRNAs（exon-intron circRNAs，EIciRNAs）。其中外顯子型 CircRNAs 最為常見，在細胞內分布廣泛[13]；內含子型和外顯子–內含子型含量較少，主要分布于細胞核內[14-15]（圖 1）。
圖1
三類 CircRNAs 結構與合成示意圖
外顯子–內含子型 CircRNAs、外顯子型 CircRNAs、內含子型 CircRNAs，以及內含子配對驅動環化、套索驅動環化、RBPs 驅動環化三種環化形成機制
3 CircRNAs 的功能
3.1 CircRNAs 吸附調控微 RNAs
CircRNAs 在細胞內充當吸附微 RNAs（microRNAs，miRNAs）的海綿，調節 miRNAs 的功能[16]。2013 年 Hansen 等[17]證實在小鼠腦組織內 CircRNAs 能夠通過吸附 miR-7（microRNA-7）發揮生物學作用，并將其命名為 ciRS-7（circular RNA sponge for miR-7）。ciRS-7 擁有 70 多個 miR-7 結合位點，能夠強烈抑制 miR-7 作用的發揮。雄性的性別決定基因（sex-determining region Y，SRY）的 CircRNAs 能吸附 miR-138，其 miR-138 結合位點多達 16 個[17-18]。CircRNAs 高表達水平、穩定性以及大量的 miRNAs 結合位點，使其具有很強的海綿樣吸附作用[8]。
3.2 CircRNAs 的蛋白結合作用
CircRNAs 能夠吸附 RBPs，并通過儲存、分選和轉移 RBPs ，調節其功能[12]。2017 年 Abdelmohsen 等[19]報道 Hela 細胞中 circ-PABPN1 可以特異性結合 HuR，從而抑制 HuR 與核多聚腺苷酸結合蛋白［poly（A）binding protein nuclear 1，PABPN1］的 mRNA 結合。Du 等[20]也發現在衰老心臟細胞內高表達的 circ-FOXO3，能與 Id-1、E2F1、HIF-α 和 FAK 等抗衰老和抗應激蛋白相結合，并抑制它們發揮作用，加速細胞的衰老。
3.3 CircRNAs 編碼蛋白
1995 年，Chen 等[21]在體外實驗中發現 circRNAs 如果含有內部核糖體結合位點，便能啟動翻譯過程編碼蛋白質。2017 年以來幾項研究提示一些內源性 circRNAs 可以在細胞內合成蛋白質。Legnini 等[22]報告在鼠科動物和人類的成肌細胞中的 Circ-ZNF609 能夠作為模板，結合多聚核糖體翻譯生成蛋白質。2018 年 Yang 等[23]驗證了正常人腦組織和膠質母細胞瘤中表達的 circ-FBXW7，可以編碼蛋白 FBXW7-185aa。
3.4 CircRNAs 的轉錄調控作用
大多數內含子型 CircRNAs 位于細胞核，其主要功能是調節親本基因的轉錄，如果對它們進行敲除，它們親本基因的轉錄活性就會降低，例如 ci-ankrd52 對 RNA 聚合酶Ⅱ催化的轉錄起著正性調節作用[24]。外顯子–內含子型 CircRNAs 也主要位于細胞核內，它們通過和 U1 核小核糖核蛋白（U1 small nuclear ribonucleoproteins，U1 snRNP）形成 circRNA-U1 snRNP 復合體，促進 RNA 聚合酶Ⅱ復合體的活性，增加親本基因的轉錄[15]（圖 2）。
圖2
CircRNAs 的功能示意圖
a. CircRNAs 吸附 miRNAs，抑制其功能，并調節相應 mRNA 的翻譯過程；b. CircRNAs 吸附 RBPs 并影響其功能；c. CircRNAs 作為合成模板編碼蛋白；d. 外顯子–內含子型 CircRNAs 和內含子型 CircRNAs 通過作用于 RNA 聚合酶Ⅱ，調節親本基因的轉錄
4 CircRNAs 與呼吸系統疾病
4.1 CircRNAs 與肺癌
研究顯示 CircRNAs 在肺癌細胞的增殖、凋亡、侵襲、轉移中扮演了重要的角色，它在腫瘤組織和癌旁組織的表達存在著顯著的差異性[25]。如 ciRS-7 在非小細胞肺癌的發生中起著重要作用，腫瘤組織中 ciRS-7 表達水平相對于正常組織顯著增高，它通過 ciRS-7/miR-7/NF-κB 軸起作用，負性調控 miR-7 并活化 NF-κB 與下游分子，促進肺癌細胞的遷移、侵襲、增殖[26]。另外，Wang 等[27]報告了 hsa_circ_0012673 在肺腺癌中表達顯著上調，它通過 has_circ_0012673/miR-22/ErbB3 軸發揮作用。在五種肺腺癌細胞系（H1792、A549、PC9、H1703 與 H1793）中，其表達水平較人支氣管上皮細胞明顯上升。雖然 CircRNAs 與肺癌關系的研究近年來才開展，但已經發現不少與腫瘤發生發展的相關 CircRNAs，諸如 circHIPK3、hsa_circ_0007385、hsa_circ_0013958、circFOXO3、circPRKCI 等（表 1）。
表1
肺癌相關的 CircRNAs
一些 CircRNAs 對肺癌有抑制作用。Wan 等[28]通過對 78 對非小細胞肺癌標本和癌旁組織檢測，發現 cir-ITCH 在腫瘤組織中表達顯著減少，它通過競爭性結合 miR-7 和 miR-214，增強親本基因 ITCH 的表達。而 ITCH 作為 E3 泛素連接酶，能通過蛋白酶體降解途徑來降解磷酸化的蓬亂蛋白 2（Dishevelled 2，DVL2），DVL2 的低表達可進一步抑制 Wnt/β-catenin 信號通路，從而抑制腫瘤的生長。
4.2 CircRNAs 與肺結核
鑒于肺結核的現有診斷方法的不足，不少學者研究如何在血中找到更敏感且特異的診斷標志物。Zhang 等[50]比較了肺結核患者和健康者血漿中 CircRNAs 表達譜，發現了 170 種 CircRNAs 的表達存在顯著差異（≥2 倍），其中 102 種上調，68 種下調，26 種 CircRNAs 上調達 5 倍以上。特別是 hsa_circRNA_14623、hsa_circ_09585 和 hsa_circ_005538 在肺結核患者血液中明顯不同，提示它們可能作為新的結核診斷標志物。在活動性肺結核患者中，外周血單核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中的 CircRNAs 也會出現變化，相比于全血和紅細胞，PBMC 中 CircRNAs 種類更豐富[51]。Zhuang 等[52]對比了活動性肺結核患者和健康對照組，在 PBMC 中找到了 523 種 CircRNAs 表達發生了顯著變化（>2 倍，P<0.05），其中上調 199 種，下調 324 種。Huang 等[53]分析了 PBMC 中的多個有顯著表達差異的 CircRNAs，has_circRNA_001937 作為候選活動性肺結核標志物有著較高的敏感性（72.2%）與特異性（90.0%），而經過有效抗結核治療后，其表達明顯下降。
4.3 CircRNAs 與急性呼吸窘迫綜合征
目前 CircRNAs 和急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）關系的研究仍在動物實驗階段。Wan 等[54]檢測了脂多糖誘導造模的 ARDS 大鼠肺組織的 13 438 種 CircRNAs，與正常大鼠對比，395 種上調，562 種下調。特別是其中上調的 mmu_circRNA_19423、rno_circRNA_010489、rno_circRNA_011426、mmu_circRNA_30664 和下調的 rno_circRNA_005564 通過 miRNAs 海綿作用，調節相應 miRNAs 和下游蛋白表達，在 ARDS 的發生上起重要作用。Li 等[55]檢測了急性肺損傷模型小鼠與正常對照小鼠，在 12 659 種 CircRNAs 中找到了 381 種顯著上調的 CircRNAs，另有 200 種 CircRNAs 下調，這些 CircRNAs 主要涉及 MAPK、Wnt、灶性粘附因子等信號通路。CircRNAs 在 ARDS 肺組織中的廣泛分布和顯著的差異表達，說明這些 CircRNAs 介導的基因表達變化在疾病的發生過程有著重要作用。
4.4 CircRNAs 與肺動脈高壓
肺動脈高壓是包括各種因素所造成的肺動脈壓力異常升高的一種病理生理狀態。既往研究已證實 miRNAs 和 lncRNA 等非編碼 RNA 在肺動脈高壓的發生過程中起重要作用[56]，近來 CircRNAs 在肺動脈高壓中的作用被逐步認識。我們課題組率先使用 CircRNAs 芯片技術在低氧性肺動脈高壓小鼠肺組織中發現了多個差異性表達的 CircRNAs，其中顯著上調的 CircRNAs 有 23 種，顯著下調 CircRNAs 有 41 種。進一步通過分析 circRNA-miRNA-mRNA 網絡和利用基因本體數據庫和基因組百科全書了解其調控的相關機制與通路，我們發現這些差異性表達的 CircRNAs 可能在低氧性肺動脈高壓起著關鍵作用[57]。并且我們通過實驗研究證實慢病毒介導的 mmu-circ-0001033 過表達可以抑制小鼠肺動脈平滑肌細胞的增殖[58]。Miao 等[59]通過比較慢性血栓栓塞性肺動脈高壓和正常對照組的外周血 CircRNAs，找到了 351 種差異表達的 CircRNAs，其中上調 122 種，下調 229 種。特別是下調的 hsa_circ_0002062 和 hsa_circ_0022342，不但調節眾多 miRNAs（前者 761 種、后者 453 種），更重要的是它們參與了一些重要信號通路。hsa_circ_0002062 作為 hsa-miR-942-5p 的海綿，進一步調節周期蛋白依賴性激酶 6（cyclin-dependent kinase 6, CDK6），而 hsa_circ_0022342 是 hsa_circ_0022342–hsa-miR-940–CRKL–ErbB 信號通路重要一環，ErbB 參與細胞的生長增殖，影響肺動脈高壓發生過程。
4.5 CircRNAs 與矽肺
矽肺是塵肺中最為常見的一種類型。Fang 等[60]在矽肺模型小鼠組織找到 120 種有著差異表達的 circRNAs，其中上調 73 種，下調 47 種，包括了 HECTD1（HECT domain E3 ubiquitin protein ligase 1）基因，HECTD1 基因的產物可能通過泛素化介導矽肺患者肺部炎癥與纖維化過程。接觸 SiO2 使上皮細胞內 circHECTD1 水平明顯升高，抑制下游 HECTD1 蛋白的表達，誘導上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），從而促進肺纖維化。另一個參與矽肺發病過程重要的蛋白 PPP1R13B，它是 p53 家族促凋亡蛋白（the apoptosis-stimulating proteins of the p53 family，ASPPs）之一，Cheng 等[61]發現成纖維細胞接觸 SiO2 后 ppp1r13b 基因編碼的 CircRNAs（ciR-012091）表達下降，通過內源競爭性 RNA 作用使下游的 PPP1R13B 蛋白表達增加，PPP1R13B 進一步促進成纖維細胞的增殖和遷移，加劇肺纖維化。
5 總結
CircRNAs 作為近年的研究熱點，在臨床一線可以有兩方面的應用：診斷和預后判斷的標志物以及新的治療靶點[62-63]。CircRNAs 的環狀結構讓其不易被核酸酶分解，因而具有高度的穩定性，該穩定性使其作為診斷標志物有天然的優勢[11]。通過檢測組織或體液中特定 CircRNAs 可以幫助診斷呼吸系統疾病[64]。另外，CircRNAs 對疾病的發生、發展、轉歸有著重要的影響，如前文所述 cir-ITCH 質粒轉入肺癌細胞系（A549、NCI-H460），可以增強 ITCH 基因的表達，抑制腫瘤細胞增殖[28]，而提高 mmu-circ-0001033 表達可以顯著抑制小鼠肺動脈平滑肌細胞的增殖[58]，提示可以利用 CircRNAs 作為藥物來治療疾病。由此可見，CircRNAs 在呼吸系統疾病的診斷、治療評價和預后判斷中展現了重要的理論意義和潛在的應用價值。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
