circRNA的概念及功能
circRNA的概念
环形RNA分子（Circular RNAs，circRNAs）是一类特殊的非编码RNA分子，主要是通过反向剪接机制产生，表现为在真核生物中高度富集，并且在不同发育阶段显示出在各种组织中特异性表达的序列保守性。
与传统的线性RNA（linear RNA，含5’和3’末端）不同，circRNA分子呈封闭环状结构，不受RNA外切酶影响，表达更稳定，不易降解。因而，circRNA具有高稳定性、高特异性和高保守性的特征。
circRNA的功能
关于circRNA的功能，探讨最多的是circRNA在细胞中起到miRNA海绵的作用。此外，有研究证明它们也可以直接调控转录、干扰剪接机制、与蛋白互作等。具体而言，circRNA的主要功能如下：
1） circRNA作为miRNA的内源性结合RNA：一些circRNA可能具有miRNA反应元件（MRE）并且可以与miRNA相互作用，由于其表达水平和稳定性较高，circRNA可以作为竞争性内源RNA（ceRNA）。也就是说，circRNA在miRNA表达水平的调控中发挥了重要作用：circRNA通过与miRNA结合来干扰miRNA的功能，从而阻止miRNA对靶编码RNA的翻译后抑制作用，进而调控靶基因的表达水平。
2） circRNA调控转录本可变剪接：circRNAs在调控选择性剪接中同样发挥了作用，而这种作用仅仅是由于任何前体RNA的剪接模式是由5'和3'剪接位点的替代配对之间的竞争决定的。
3） circRNA调控其亲本基因的表达：越来越多的证据表明，circRNA在转录后和基因表达调控中起到了举足轻重的作用。结果表明，circIIF3J，circPAIP2等EIciRNA主要定位于核内，与U1小核糖核蛋白颗粒（U1 snRNP）和RNA聚合酶II（Pol II）相互作用，可以增强其亲本基因的转录；敲除ci-ankrd52可以减少其亲代基因的表达。
4） circRNA与RNA结合蛋白互作：circRNA在细胞质内可以螯合胞浆蛋白并阻止其进入细胞核，充当RBP诱饵以调节其功能或充当复合物组装的支架分子。
5） circRNA能翻译蛋白质：越来越多的研究报告了circRNA参与人类疾病的生理学和病理学过程，其编码的蛋白质或肽往往具有独特的生物学功能，并具有显着的临床意义。目前几乎所有报道的可翻译circRNA均利用IRES驱动的启动子，很少有研究报道m6A驱动的circRNA翻译。
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circRNA的研究现状
circRNA参与调控糖尿病、神经系统疾病、心血管疾病和肿瘤等疾病的发展，因此，环状RNA一直是科研人员关注的热点研究之一。本期小编就针对circRNA在肿瘤中的研究现状进行简要阐述。
circRNA与多种生理条件和细胞生物学特征（包括干细胞和多能性细胞）有关，可能与诱导和维持肿瘤进展有关。此外，circRNA与一些临床特征相关，如肿瘤分级、大小、转移和侵袭性。越来越多研究表明，circRNA可作为早期肿瘤检测、临床诊断和预后的潜在生物标志物，甚至可用于监测治疗反应。circRNA具有独特的表达模式、分子稳定性、特异性和在人体内的广泛分布特性，因此能够通过体液（包括血液、唾液和尿液）中的液体活检对其进行检测和定量，液体活检便于重复采样、侵袭性较小和可行性较高，比组织活检便捷高效。
另外，circRNA的失调可以驱动各种肿瘤的发生和转移，使其成为肿瘤治疗的有效靶点。目前的研究旨在通过调节circRNA的表达水平而进行治疗。研究者们通常使用动物模型进行临床前研究，通过过表达或敲低circRNA使其获得或丧失某种生物学功能来进一步探索其在肿瘤治疗中的作用。
总而言之，circRNA在肿瘤研究领域拥有巨大的临床转化前景，不过在实现这一转化潜力之前，需要解决该领域的若干生物学问题和挑战：1.标准化命名的问题：标准化的命名将有助于重现已发表的成果，并且追溯其确切的基因组位置信息；2.环状结构的特殊技术问题：circRNA的结构特征会影响其作为生物标记物的重现性，需要新技术的发展来解决；3.circRNA作为生物标记物的探索角度问题：目前大多数研究将肿瘤与邻近的非恶性组织进行比较，仅考虑了肿瘤细胞的内部变化，而忽视了外部因素如实体肿瘤中经常观察到炎性细胞数量增加、纤维化和上皮细胞比率的改变，未来的研究可能需要在肿瘤微环境的视角下进行探索。
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单细胞维度下circRNA的研究进展
单细胞转录组研究circRNA的必要性
除了上述提及的circRNA研究领域的挑战，更为重要的一点是，由于大多数circRNA表达量较低，传统的转录组测序方法无法表征单个细胞环形RNA表达谱系特征及异质性。近年来，单细胞全长转录组测序技术的发展，可以对单个细胞中circRNA进行捕获测定，尽管效率较低，但仍可部分揭示单细胞分辨率下circRNA的表达模式。因此，单细胞水平的circRNA表达及功能研究已成为该领域重点关注的问题。
单细胞全序列转录组研究circRNA的技术突破
目前已有的大部分scRNA-seq建立在利用polyT探针引物捕获mRNA的基础上，所以只能检测样本中的大部分mRNA，以及部分带ployA尾的LncRNA，而circRNA没有ployA结构，这就会导致circRNA被遗漏。
随着技术的发展，目前已经有了能够捕获非polyA RNA的解决方案。除了上述基于三代测序的全长单细胞转录组测序技术之外，还有一种称为单细胞全序列转录组测序的技术。这种技术通过使用半随机引物对各类RNA进行捕获和测序，而不仅仅依赖polyA结构，实现了对单个细胞水平上的非编码RNA的检测。尤其值得注意的是，相较于三代全长测序技术通量较低且价格昂贵的局限性，单细胞全序列转录组测序具有明显的优势。
单细胞全长转录组测序研究circRNA的最新进展
2022年，中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队在Nature子刊Nature Communications上发表了题为：Exploring the cellular landscape of circular RNAs using full-length single-cell RNA sequencing的研究论文。
该研究将目前circRNA的研究从传统组织水平提升至单细胞水平，为探索不同细胞类型中circRNA的生物学功能提供了重要的数据资源和分析技术。
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小结
总的来说，单细胞转录组测序，尤其是单细胞全序列转录组测序在研究circRNA方面具有许多优势。首先，它能够准确识别和定量分析单个细胞中的circRNA，解决了传统方法在检测低表达水平和样本异质性方面的局限性，也解决了大部分scRNA-seq遗漏非polyA RNA的问题。其次，这种方法可以揭示不同细胞类型间circRNA的差异，为了解细胞异质性和功能提供了有价值的信息。此外，单细胞测序的高通量性和高灵敏度，使得研究者们可以对circRNA进行全面的分析和筛选，有助于深入了解其功能和生物学意义。
然而，利用单细胞全序列转录组测序研究circRNA也存在一些不足之处。首先，当前技术在识别低丰度的circRNA时存在困难。其次，单细胞测序的成本较高，且数据处理和分析的复杂度较大，需要相应的专业知识和计算资源。此外，由于circRNA本身的结构特点，可能会导致在转录组测序中的覆盖率和检测率出现偏差。
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