近期，云序生物客户天津医科大学总医院张建宁教授带领的神经创伤团队针对大脑创伤的研究。该课题组集合了外泌体和环状RNA两大科研热点，应用云序生物提供的全转录组测序服务，仅通过大脑创伤外泌体中环状RNA表达谱研究就成功地于今年年初在《Journal of Neurotrauma》（影响因子5.19）上发表了世界首个小鼠脑创伤模型外泌体环状RNA研究的一篇文章。

　　研究背景：

　　大脑创伤（TBI）具有极高的发病率和致死率，会不同程度地危害身体健康，目前对其致病机理，尤其是对神经系统造成伤害的分子机理尚不知晓。已知外泌体中富含环状RNA，这是一种新发现的环状非编码RNA，大多以miRNA海绵发挥调控下游功能基因的表达。而本研究作者正是集合了外泌体和环状RNA两大科研热点，利用高通量测序揭示大脑创伤外泌体中环状RNA的变化及其潜在的生物学功能。

　　研究思路：

　　作者首先分离了小鼠脑组织，提取脑周质外泌体，通过外泌体全转录组测序检测TBI脑周组织外泌体中环状RNA的表达变化。结果发现231个差异表达的环状RNA，其中155个上调，76个下调。接下来通过生信分析如GO及KEGG分析对外泌体差异表达的环状RNA进行了功能预测。GO分析表明这些RNA分子主要参与神经损伤修复，神经系统发育及神经信号传导相关，这些分子同时主要富集在cGMP-PKG信号通路。CircRNA-miRNA互作网络图揭示了环状RNA作用靶miRNA及可能的功能。本文首次研究了大脑创伤外泌体中环状RNA变化，为后续分子机理详细研究提供诸多靶分子，也为大脑创伤的干预治疗提供潜在的靶点。

　　研究路线图：

　　结果展示：

　　通过透射电镜TEM和Western Blot鉴定提取的外泌体。TEM显示提取的外泌体符合粒径30-100nm的不规则球形特点。WB结果也显示外泌体marker蛋白如CD63，TSG101和HSP70均有表达，星形胶质细胞marker蛋白GFAP也有表达。上述结果证实来自大脑组织的外泌体提取成功。

　　图示：外泌体电镜鉴定和WB检测

　　通过环状RNA测序检测TBI vs正常(3v3)外泌体中环状RNA的表达，结果发现有231个环状RNA显著差异表达，其中155个上调，76个下调。

　　图示：外泌体差异表达的环状RNA聚类分析和散点图

　　通过对差异表达的环状RNA来源基因进行GO分析，发现从生物学过程角度，差异表达环状RNA更显著富集在突触发育，运输等生物学过程。从细胞组分角度，差异表达环状RNA更显著富集在细胞质，细胞器，神经元，突触等部分。从分子功能角度，差异表达环状RNA更显著富集在结合那些特殊基质如蛋白，酶，激酶等。

　　KEGG信号通路分析结果显示差异表达的环状RNA更显著富集在cGMP-PKG信号通路。

　　图示：外泌体差异表达的环状RNA来源基因GO分析

　　图示：外泌体差异表达的环状RNA来源基因KEGG分析

　　图示：Top10 显著上下调circRNA相关的KEGG通路关系网络图

　　2013年两篇Nature文章揭示环状RNA具有miRNA海绵的功能，它可以吸附miRNA来调节相关基因的表达。此后，环状RNA的ceRNA功能机制正被人们广泛研究。研究人员通过生物信息学预测，发现环状RNA有多个miRNA结合位点，挑选33个环状RNA和35个miRNA，构建circRNA-miRNA网络图，结果表明mmu-miR-883a-3p，mmu-miR-3057-5p，mmu-miR-6980-3p， mmu-miR-6968-5p 和mum-miR-9768-3p比其他miRNA受到更多环状RNA调控。