來源：生物谷原創 2023-09-30 11:22
來自哈佛醫學院等機構的科學家們通過研究是被除了超過1.1萬個不同的環狀RNA，其特征或與參與帕金森疾病和阿爾茲海默病的腦細胞有關。
如今，研究人員通過研究腦細胞中的環狀RNAs（circRNAs）對于人類神經系統疾病又有了新的認識，近日，一篇發表在國際雜志Nature Communications上題為“Circular RNAs in the human brain are tailored to neuron identity and neuropsychiatric disease”的研究報告中，來自哈佛醫學院等機構的科學家們通過研究是被除了超過1.1萬個不同的環狀RNA，其特征或與參與帕金森疾病和阿爾茲海默病的腦細胞有關。
研究者Clemens Scherzer博士說道，長期以來環狀RNA一直被認為是一種垃圾，但我們先行其在人類腦細胞和突觸的編程過程中扮演著重要角色，我們發現，腦細胞會產生大量的環狀RNA，包括那些與帕金森疾病和阿爾茲海默病相關的腦細胞。隨后研究人員利用激光捕獲了190名死亡后個體的大腦樣本中的神經元，其中包括利用一些非神經元細胞作為對比，他們利用超深度全RNA測序技術來研究這兩種細胞類型中環狀RNA中遺傳代碼的確切序列。研究者發現，在所有突觸環狀RNA中，61%的RNA都與腦部疾病有關，值得注意的是，他們還在多巴胺和椎體神經元這兩類高功能的腦細胞中發現了4834中細胞類型特異性環狀RNAs，多巴胺神經元能控制機體的運動、情緒和動機，而椎體神經元則在機體記憶和語言上扮演著重要角色。
科學家在人類帕金森疾病中識別出特殊的環狀RNAs。
圖片來源：Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40348-0
Xianjun Dong博士說道，令人驚訝的是，這些基因位置所產生的環狀RNAs而不是線性RNAs決定了神經元的身份，circRNA的多樣性能提供精細化調節的細胞類型特異性信息，而這些信息是來自相同基因的相應線性RNAs所無法解釋的。這些多巴胺和椎體神經元的退化在神經系統疾病的發生過程中扮演著重要角色，當研究人員調查這種關聯時，他們發現帕金森疾病和阿爾茲海默病基因中所產生的環狀RNA數量驚人，比如，在易感性多巴胺神經元中，帕金森疾病基因DNAJC6所產生的一種環狀RNA的表達甚至在患者出現癥狀之前就已經開始減少了。天然產生的環狀RNAs有望作為在疾病早期和前驅階段中特定腦細胞的生物白哦職務，環狀RNAs并不容易被分解，這或許就使其能成為一種強大的報告工具和治療手段，其能被合成重寫，并作為未來的數字RNA藥物。
研究者還發現，與不同疾病相關的基因或能在特殊的細胞類型中產生環狀RNAs，比如，成癮性相關基因就能在多巴胺能神經元中產生環狀RNAs，而自閉癥相關基因則會在椎體神經元中產生環狀RNA，癌癥相關基因也會在非神經元細胞中產生環狀RNAs。目前研究的局限性包括對這種復雜RNA機器如何制定神經元和突觸特性的理解不全面等，未來研究中，研究人員希望能調查這些環狀RNAs是如何發揮作用的，并調查支持這一行為背后的其它遺傳調節因素。盡管如此，目前的研究提供了迄今為止科學家們對人類腦細胞中環狀RNAs最全面的分析，并表明其或許能被用于RNA診斷并用來幫助治療人類的神經系統疾病。
研究者認為，環狀RNA的發現改變了人們對人類神經變性疾病發生背后的分子機制的理解，環狀RNA要比線性RNAs更持久，且有望成為RNA療法和RNA生物標志物。綜上，本文研究結果表明，人類大腦中的環狀RNAs或許能根據神經元的身份被定制，并會將環狀RNA調節的突觸特化與人類的神經精神性疾病關聯起來。（生物谷Bioon.com）
原始出處：
Dong, X., Bai, Y., Liao, Z. et al. Circular RNAs in the human brain are tailored to neuron identity and neuropsychiatric disease. Nat Commun 14, 5327 (2023). doi：10.1038/s41467-023-40348-0
