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。
图示：circRNA-miRNA网络图
作者介绍：
张建宁，男，博士，博士生导师。现任天津医科大学总医院院长，神经外科主任，天津市神经病学研究所所长，加拿大蒙特利尔神经病学研究所高级顾问，神经外科学科带头人。已发表学术论文100多篇，参编专著多部，是"十一"高教部教材《外科学》副主编。先后被评为卫生部和天津市卫生局优秀青年专业技术人员、天津市和医科大学跨世纪人才、新世纪人才、天津市"十五"重点建设学科资助人选、天津市"131"工程第一层次人才。近年来承担国家科技部(973课题)、国家自然科学基金委、卫生部、天津市科委、教委的多项科研课题。
参考文献：Circular RNA expression alteration in exosomes from the brain extracellular space after traumatic brain injury in mice
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