環(huán)狀RNA的研究依舊如火如荼，但在精神分裂癥（schizophrenia ，SCZ）中的研究還是比較匱乏的。今年2月，發(fā)表在《Neuropsychopharmacology 》上的一篇文章首次系統(tǒng)的分析了精神分裂癥中環(huán)狀RNA的表達(dá)圖譜。這篇文章幾乎全是生信分析，且從投稿到接受僅僅只用了三個月的時間，由此可見其行文的嚴(yán)謹(jǐn)性。那么，究竟是什么打動了編輯和reviewers? 讓我們用兩期的推送仔細(xì)品讀一下該文章。

workflow

首先用一張圖描繪一下文章的分析流程。如下圖，可以看到作者采用了兩種建庫方式進(jìn)行測序，分別得到total RNA來源的circRNA reads和線性酶消化后富集的circRNA reads。這兩種建庫方式各有優(yōu)勢，相輔相成，幫助作者完成圖中的各項分析任務(wù)。

病例對照對比分析發(fā)現(xiàn)精神分裂癥中環(huán)狀RNA表達(dá)整體下降

在total RNA建庫數(shù)據(jù)集中，通過對17個病例和18個健康對照的大腦DLPFC腦區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組差異分析鑒定得到574個差異環(huán)狀RNA，其中68%的差異環(huán)狀RNA表達(dá)下調(diào)（如圖A,B）。在RNase-enriched文庫中分析得到了類似的結(jié)果，72%（818）個環(huán)狀RNA表達(dá)差異下調(diào)（如圖C,D）。此外，深入探究發(fā)現(xiàn)多數(shù)環(huán)狀RNA僅在對照組中表達(dá)，而病例組中不存在。以上結(jié)果說明精神分裂癥中環(huán)狀RNA整體表達(dá)呈現(xiàn)下降趨勢。

DLPFC腦區(qū)轉(zhuǎn)錄出的環(huán)狀RNA特點

基于高通量測序得到的環(huán)狀RNA在分析的時候一般需要對鑒定到的環(huán)狀RNA的基本特征進(jìn)行描繪。如下圖，通過對比已知數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)超多半數(shù)（59%）的環(huán)狀RNA為novel；對其進(jìn)行基因組區(qū)域注釋發(fā)現(xiàn)85%的環(huán)狀RNA來源于蛋白編碼區(qū)；分析環(huán)狀RNA的宿主基因發(fā)現(xiàn)大多數(shù)基因只轉(zhuǎn)錄出一個環(huán)狀RNA轉(zhuǎn)錄本。

環(huán)狀RNA的PCR驗證

環(huán)狀RNA的驗證分為兩個等級，差異表達(dá)驗證和成環(huán)性驗證。對于差異表達(dá)驗證，作者選取8個在total-RNA文庫以及RNase-enriched文庫都具有差異表達(dá)的環(huán)狀RNA作為候選分子，設(shè)計反向引物。如下圖，PCR結(jié)果支持差異表達(dá)。

驗證成環(huán)性的方法是使用線性RNA酶處理，對比處理前后分子的表達(dá)水平是否存在顯著差異。如下圖，作者按照表達(dá)水平均勻選擇15個候選環(huán)狀RNA，采用線性酶處理后發(fā)現(xiàn)大部分環(huán)狀RNA表達(dá)穩(wěn)定。

差異表達(dá)宿主基因的功能性富集分析

雖然此步屬于常規(guī)分析系列，但作者在文章中對結(jié)果的解讀非常詳細(xì)，值得借鑒。通過GO分析，差異表達(dá)的環(huán)狀RNA的宿主基因富集于neurogenesis, dendritic morphogenesis, dendritic development, neuron differentiation, and brain development通路中，考慮到精神分裂癥的青少年發(fā)病傾向以及主要病理特征是影響神經(jīng)connectivity，這些分子通路的發(fā)現(xiàn)具有臨床意義。作者還利用TOPPFun數(shù)據(jù)庫對宿主基因在已知疾病基因集合中的富集情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)認(rèn)知和行為障礙類型疾病，包括自閉癥，智力遲鈍和智力低下，與精神分裂癥相關(guān)環(huán)狀RNA的宿主基因顯著富集。

故事講到這里已經(jīng)具有很強(qiáng)的可信度了。本期帶來的雖然以基本分析為主，但簡單的分析解釋了深刻的生物學(xué)意義。下期我們一起詳細(xì)解讀剩下的高級分析部分，看看文章如何升華的。

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