研究背景：
大腦創傷（TBI）具有極高的發病率和致死率，會不同程度地危害身體健康，目前對其致病機理，尤其是對神經系統造成傷害的分子機理尚不知曉。已知外泌體中富含環狀RNA，這是一種新發現的環狀非編碼RNA，大多以miRNA海綿發揮調控下游功能基因的表達。而本研究作者正是集合了外泌體和環狀RNA兩大科研熱點，利用高通量測序揭示大腦創傷外泌體中環狀RNA的變化及其潛在的生物學功能。
研究思路：
作者首先分離了小鼠腦組織，提取腦周質外泌體，通過外泌體全轉錄組測序檢測TBI腦周組織外泌體中環狀RNA的表達變化。結果發現231個差異表達的環狀RNA，其中155個上調，76個下調。接下來通過生信分析如GO及KEGG分析對外泌體差異表達的環狀RNA進行了功能預測。GO分析表明這些RNA分子主要參與神經損傷修復，神經系統發育及神經信號傳導相關，這些分子同時主要富集在cGMP-PKG信號通路。CircRNA-miRNA互作網絡圖揭示了環狀RNA作用靶miRNA及可能的功能。本文首次研究了大腦創傷外泌體中環狀RNA變化，為后續分子機理詳細研究提供諸多靶分子，也為大腦創傷的干預治療提供潛在的靶點。
研究路線圖：
結果展示：
通過透射電鏡TEM和Western Blot鑒定提取的外泌體。TEM顯示提取的外泌體符合粒徑30-100nm的不規則球形特點。WB結果也顯示外泌體marker蛋白如CD63，TSG101和HSP70均有表達，星形膠質細胞marker蛋白GFAP也有表達。上述結果證實來自大腦組織的外泌體提取成功。
通過環狀RNA測序檢測TBI vs正常(3v3)外泌體中環狀RNA的表達，結果發現有231個環狀RNA顯著差異表達，其中155個上調，76個下調。
通過對差異表達的環狀RNA來源基因進行GO分析，發現從生物學過程角度，差異表達環狀RNA更顯著富集在突觸發育，運輸等生物學過程。從細胞組分角度，差異表達環狀RNA更顯著富集在細胞質，細胞器，神經元，突觸等部分。從分子功能角度，差異表達環狀RNA更顯著富集在結合那些特殊基質如蛋白，酶，激酶等。
KEGG信號通路分析結果顯示差異表達的環狀RNA更顯著富集在cGMP-PKG信號通路。
2013年兩篇Nature文章揭示環狀RNA具有miRNA海綿的功能，它可以吸附miRNA來調節相關基因的表達。此后，環狀RNA的ceRNA功能機制正被人們廣泛研究。研究人員通過生物信息學預測，發現環狀RNA有多個miRNA結合位點，挑選33個環狀RNA和35個miRNA，構建circRNA-miRNA網絡圖，結果表明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受到更多環狀RNA調控。
作者介紹：
張建寧，男，博士，博士生導師。現任天津醫科大學總醫院院長，神經外科主任，天津市神經病學研究所所長，加拿大蒙特利爾神經病學研究所高級顧問，神經外科學科帶頭人。已發表學術論文100多篇，參編專著多部，是"十一"高教部教材《外科學》副主編。先后被評為衛生部和天津市衛生局優秀青年專業技術人員、天津市和醫科大學跨世紀人才、新世紀人才、天津市"十五"重點建設學科資助人選、天津市"131"工程第一層次人才。近年來承擔國家科技部(973課題)、國家自然科學基金委、衛生部、天津市科委、教委的多項科研課題。
參考文獻：Circular RNA expression alteration in exosomes from the brain extracellular space after traumatic brain injury in mice