環形RNA：從“無名之輩”到“明日之星”

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動植物體內存在種類繁多的環形核糖核酸（circular RNA），其中以反向剪接產生的環形RNA含量最為豐富，因其具有獨特的閉環結構，近期引發全世界科學家的關注。

在國家自然科學基金重大研究計劃“基因信息傳遞過程中非編碼RNA的調控作用機制”支持下，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心的科研團隊對多種環形RNA的生成代謝及生物學功能進行了深入探究。

這些工作通過系統闡明環形RNA加工、折疊和降解特性，將環形RNA的生成與作用機制耦聯，揭示了其全新功能，并探索了與自身免疫疾病的關聯。

一系列研究成果不僅達到了國際領先水平，還助力環形RNA從“無名之輩”成為醫療技術領域的“明日之星”。環形RNA的結構使它們在細胞內更加穩定，不易被核酸酶降解，在未來醫療技術發展中展現出巨大應用潛力。

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環形RNA結合PKR并抑制其活性（研究團隊供圖）

科研團隊首先創建了多種先進的工具和技術用于研究環形RNA的生物學功能，包括環形RNA開源工具包CIRCexplorer和功能性環形RNA篩選新體系CRISPR-RfxCas13d系統。這些技術的開發極大拓展了研究人員對環形RNA多樣環化模式和生物學功能的認識。

為揭示環形RNA的生成規律，科研團隊通過創建“新生環形RNA捕獲體系”，發現環形RNA生成緩慢，但可以穩定累積，且部分環形RNA達到較高表達水平。其中，一種被稱為RNaseH1的酶能夠分解某些環形RNA，這些特定的RNA形成了“R-loops”。這一結構如同細胞內的“小結”，不僅穩定了環形RNA本身，還能夠促進其“母本”基因的轉錄，促使更多的RNA被生產出來。

在重大研究計劃支持下，科研人員首次揭示環形RNA的生成在天然免疫中受限，為環形RNA如何參與天然免疫調控的研究開辟了新方向。基于這一認識，科研團隊圍繞環形RNA在天然免疫中的功能開展了一系列原創性研究。其中，包括創建環形RNA折疊研究新體系，揭示其具有特殊結構，抑制天然免疫因子PKR等活化；揭示其在病毒感染中快速降解釋放PKR參與免疫調控；首次提出環形RNA適配體，有望用于治療PKR過度激活引起的炎癥性疾病，如牛皮癬、阿爾茨海默病等。

這些系統工作填補了環形RNA生成代謝和作用機制研究的空白，獲得國際同行高度評價。國際專家認為，這些研究“出乎意料地揭示了環形RNA與天然免疫調控的關聯”“令人信服地證明環形RNA抑制天然免疫”“提示環形RNA可作為治療策略”等。相關成果獲“上海市自然科學獎一等獎”，并實現專利轉化。