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外泌体是在过去的30年中对细胞生物学发展最具革命性的贡献之一。外泌体通过调节细胞与细胞之间的各种生物过程，已成为细胞间通讯的关键介质，而环状RNA（circRNA）在外泌体中富集并且发挥着特定的功能。近日，来自郑州大学第一附属医院明亮、孙振强课题组的研究人员在Molecular Cancer杂志（IF 10.679）上发表综述，概述了外泌体circRNA的起源、生物发生和功能以及作为疾病生物标志物和新治疗靶标的潜在应用。
外泌体是纳米级（30-150 nm）的细胞内起源的细胞外囊泡，由大多数类型的细胞分泌并在体液中循环，如血液、尿液、唾液和母乳等。外泌体内容物种类广泛，由各种生长因子、蛋白质、脂质、DNA、miRNA、lncRNA和circRNAs等组成。外泌体是在内溶酶体系内产生的腔内囊泡，由多囊泡内体（MVEs）融合分泌，最终从质膜上脱落分离。CircRNA是从细胞核中的反向拼接外显子形成的一种闭环结构。CircRNA转移到细胞质后，不仅可以与miRNA或蛋白质结合发挥各种功能，而且可以与其他核酸、脂质和蛋白质的大量货物一起分类到MVE中。然后CircRNA经外泌体从亲代细胞分泌到体液中，开始其在体液中循环并行使它们的生物学功能。
外泌体在释放到细胞外环境后，可以到达受体细胞并递送它们的货物（如circRNA）以引发功能反应并诱导一系列表型变化。一些研究团队报道了几种特异性相互作用的介质帮助外泌体识别其靶细胞，包括整合素、脂质、凝集素和细胞外基质（ECM）。例如，来自肿瘤细胞的外泌体可以靶向特定器官，例如肝和肺，以促进依赖于其整联蛋白组成的转移前微环境的形成。此外，包括外泌体在内的细胞来源囊泡在其表面暴露出一些粘附分子，也有利于它们被靶细胞捕获。
越来越多的研究集中在理解外泌体如何介导细胞间通讯、肿瘤微环境、免疫系统功能、发育和分化、细胞信号传导以及病毒复制。此外，外泌体在实际应用中有报道，还可用于临床诊断和治疗开发。总之，由于外泌体包裹了其来源细胞的特定货物，外泌体正在被深入研究作为新型生物标志物的来源。
图1. 各种疾病中外泌体circRNA的起源和生物发生。大多数细胞在不同的生理和病理生理条件下分泌外泌体，circRNA可以通过外泌体在供体细胞和受体细胞之间作为信使来介导多种信号通路。
CircRNA是一类新发现的内源性非编码RNA，其特征在于它们的共价闭环结构，没有5'帽子结构和3'多聚结构。CircRNA最初在1976年被提出是RNA病毒中的类病毒，属于拼接错误。目前，随着深度RNA测序（RNA-seq）技术和新型生物信息学方法的发展，人们已经检测和鉴定了丰富多样的circRNA类型和功能，例如调节细胞核中的转录、有效的microRNA海绵、与前体mRNA剪接竞争、circRNA-蛋白质相互作用。最近的研究表明，circRNAs大量存在于造血系统中并参与神经元发育。一些circRNA与肿瘤的发生、发展和转移有关。值得注意的是，circRNA的高丰度、相对稳定性和进化保守性使得circRNA成为许多疾病的潜在生物标志物，特别是对于肿瘤。
有趣的是，circRNA在外泌体中较为富集和稳定，并可以在循环系统和尿液中被检测。例如，胃癌中的circRNA可以通过外泌体递送转移到受体细胞，这表明外泌体circRNA在胃癌侵袭和腹膜转移中起重要作用。此外，在血小板衍生的细胞外囊泡中、肝细胞和胰腺癌细胞中也发现了外泌体circRNA。研究报道，细胞可能通过外泌体转移circRNA，外泌体可以被包括巨噬细胞的许多类型的细胞接收，在细胞间通信中充当信使。其他一些研究发现，细胞内circRNA的清除也与外泌体有关，外泌体本身可以通过网状内皮系统进一步被清除或由肾脏和肝脏分泌。
图2. 外泌体circRNA在细胞增殖中的作用示意图。慢性接触亚砷酸盐会增加外泌体circRNA_100284水平，从而加速细胞周期并通过miR217、E2H2和CCND1诱导细胞增殖。
在这篇综述中，作者阐述了外泌体转移的DNA、RNA、蛋白质和脂质，重点关注于circRNA，介绍了外泌体作为细胞间通讯货物在各种疾病（包括肿瘤、神经退行性疾病、感染和自身免疫性疾病）中的重要性和作用。综述还讨论了外泌体衍生的circRNA分离纯化的最新进展以及主要的技术挑战。作者特别总结了外泌体circRNA在某些疾病的形成及其生物学功能中的作用，并强调它们作为有希望的诊断分子标记和治疗靶标的潜力。
图3. 外泌体circRNA在肿瘤转移中的作用。外泌体circPDE8A作为与miR-338竞争的RNA海绵，并通过MACC1、MET、ERK和AKT途径诱导胰腺癌肝转移。
参考文献：Wang Y, Liu J, Ma J, Sun T, Zhou Q, Wang W, Wang G, Wu P, Wang H, Jiang L, Yuan W, Sun Z, Ming L. Exosomal circRNAs: biogenesis, effect and application in human diseases. Mol Cancer. 2019 Jul 5;18(1):116.
