环状RNA(circular RNA, circRNA)是一类特殊的非编码RNA分子,具有闭合环状结构,不依赖5'帽子和3' poly(A)尾巴。circRNA通过“分子海绵”机制结合miRNA,调控基因表达,广泛参与细胞分化、疾病发生等过程。circRNA测序通过高通量测序技术,结合生物信息学分析,全面鉴定样本中已知和未知的circRNA,并解析其表达模式、靶基因调控网络及生物学功能。
高通量与高灵敏度:一次测序可获得数百万条reads,检测低至单拷贝水平的circRNA。
稳定性强:circRNA环状结构使其对RNase降解具有天然抗性,数据可靠性高。
无偏检测:既可鉴定已知circRNA(比对参考基因组),也可预测新circRNA(基于反向剪接位点和表达特征)。
多组学整合:支持与miRNA、mRNA、表观组联合分析,构建“circRNA-miRNA-mRNA”调控网络。
样本起始量低:支持总RNA起始量低至1 μg。
数据质量高:Q30≥85%(Illumina平台),Q20>90%(Oxford Nanopore)。
分析深度广:覆盖circRNA鉴定、靶基因预测、通路富集、SNP分析、非编码RNA(sRNA/piRNA)鉴定等。
定制化服务:提供从样本提取到数据分析的全流程解决方案,支持特殊样本类型(如外泌体、FFPE组织)。
1、医学与临床研究
(1)疾病诊断与标志物开发
案例:心肌梗死后心力衰竭(Cell Death & Differentiation 2025)技术:circRNA-seq + 功能验证
成果:发现circ-SNRK通过负反馈机制调控心脏能量代谢,成为潜在治疗靶点。
应用:癌症早筛:血液/体液中异常表达的circRNA作为肿瘤标志物(如miR-342-3p与心脏修复相关)。
预后预测:circRNA表达谱与患者生存率相关(如神经母细胞瘤中lncNB1高表达提示较差预后)。
(2)治疗靶点与药物开发
案例:前列腺癌中circRNA PCA3的靶向治疗(Cancer Research 2021)技术:circRNA-seq + 小干扰RNA(siRNA)
成果:PCA3抑制雄激素受体信号通路,成为新型治疗靶点。
应用:靶向治疗:设计circRNA mimic/inhibitor调控关键通路(如MAPK/ERK通路)。
药物筛选:基于circRNA表达谱筛选小分子药物(如抑制剂或激动剂)。
2、农业与生物技术
(1)作物抗逆性研究
案例:植物茉莉酸(JA)响应中circRNA功能解析(Plant Physiology 2023)技术:circRNA-seq + mRNA-seq联合分析
成果:鉴定8588个circRNA,揭示其在JA信号通路中的调控作用。
应用:抗逆育种:筛选耐盐碱、抗旱作物品种。
基因编辑:通过CRISPR/Cas9调控关键circRNA表达。
(2)畜禽养殖优化
案例:藏羊繁殖力相关circRNA挖掘(青海省科技厅项目 2024)技术:circRNA-seq + circRNA-seq联合分析
成果:鉴定210个差异circRNA,揭示FecB基因SNP与多羔性状的关联。
应用:性状改良:提升肉质、产奶量等经济性状。
疾病防控:解析病原体感染相关的circRNA响应机制。
3、基础科学研究
(1)生长发育调控
案例:果蝇胚胎发育中circRNA调控(Developmental Biology 2020)技术:胚胎circRNA测序
成果:发现circRNA-14调控细胞凋亡与器官形成。
应用:模式生物研究:解析circRNA在胚胎发育、性别决定中的作用。
进化分析:比较不同物种circRNA保守性(如哺乳动物vs昆虫)。
(2)表观遗传学
案例:超级增强子(SE)调控circRNA亚型多样性(NAR 2025)技术:circRNA-seq + 纳米孔测序
成果:揭示SE通过调控circRNA稳定性影响肿瘤发生。
应用:基因沉默机制:研究circRNA介导的DNA甲基化、组蛋白修饰。
非编码RNA功能:解析siRNA、piRNA等非编码RNA的调控网络。
4、工业与环境研究
(1)工业微生物优化
案例:乳酸菌发酵过程中circRNA调控代谢(Lactobacillus bulgaricus)技术:发酵液circRNA测序
成果:发现circRNA-23b调控乳酸合成通路。
应用:产酶能力提升:优化碳源利用效率(如淀粉降解酶)。
菌株改造:定向敲除/过表达关键circRNA。
(2)环境微生物研究
案例:深海微生物降解有机质的circRNA调控(Microbiome 2024)技术:宏转录组+circRNA测序
成果:揭示circRNA-124靶向脂肪酸氧化酶。
应用:生物修复:筛选污染物降解菌株的circRNA响应机制。
极端环境适应:解析嗜热、嗜盐微生物的circRNA调控网络。