研究显示环状RNA如何被优先包装用于细胞间运输

Study shows how circular RNA is preferentially packaged for transport between cells

研究显示，我们需要新的方法来治疗和检测疾病，包括癌症。具体而言，我们需要更好的可用于诊断的生物标志物，以及更精准地将药物输送到人体特定部位的方法。

虽然我们的DNA可以告诉我们是否携带某种疾病的基因，但仅仅拥有该基因并不意味着某人会患上该疾病。这是因为表达基因并控制身体如何利用它的是我们体内的RNA（核糖核酸）。

特拉华大学RNA生物学家Mona Batish与来自特拉华大学、约翰霍普金斯大学和南方医科大学的同事们在《细胞外囊泡杂志》上发表的一篇论文中报告称，我们细胞中发现的、被称为外泌体的细胞外囊泡中高度表达的环状RNA，可能为解开健康和疾病状态下的细胞通信机制提供线索。

细胞外囊泡（EVs）是细胞间通信的关键分子。有时RNA会被包装在一种称为外泌体的复杂细胞外囊泡中，这些外泌体在细胞内组装，装满各种细胞物质，然后被运送到身体其他部位的受体细胞——这就像你可能会包装圣诞礼物，然后将它们放入一个可以写上地址、贴上邮票并寄往其他地点的联邦快递盒子中一样。

外泌体对其包含的内容以及在体内运输货物的位置具有选择性。每个外泌体的细胞膜外表面都装饰着某种"钥匙"。一旦在体内释放，外泌体就会前往其预设的目的地，并等待其"钥匙"来"解锁"目标细胞的膜，以便它们可以进入并传递物质或改变细胞的特性。

在体内，这可能是一种传播疾病的方式，训练邻近细胞警惕即将发生的疾病，甚至提供一种编码来抑制附近癌症的检测。它也可能为疾病检测提供生物标志物。

特拉华大学医学和分子科学副教授Batish和同事们探索了细胞如何选择将什么放入这些外泌体中，她表示，这一知识可能在合成生物学中非常有用，特别是在RNA治疗领域，研究人员希望将RNA货物包装并运送到体内的特定位置。

Batish说："如果我们了解细胞如何选择放入的内容，那么我们就可以使用合成生物学在体外设计这些外泌体，将我们的目标货物（在这种情况下是RNA）包装在里面，它将被高效地递送，身体也会接受它。"

"从另一个角度来看，我们正试图了解其工作机制，以便更好地理解疾病，并识别能够提供个体患病风险信息或早期诊断方法的生物标志物。"

特拉华大学的论文合著者包括Batish、Ahmed Abdelgawad、Yanbao Yu和Vijay Parashar。约翰霍普金斯大学的其他合著者包括Olesia Gololobova、Kenneth W. Witwer和Yiyao Huang，Yiyao Huang还隶属于南方医科大学。

具体而言，Batish想知道是否存在一种特殊的筛选过程，决定哪些RNA货物可以进入外泌体。它们是否必须持有"票"，或者附近任何人都可以免费搭乘？这是否是一种特殊的通行证，像"金票"一样，还是任何票都可以？

Batish表示，该领域的一些人认为这个过程是被动的，即周围的任何东西都会被打包。

"但这与我们在某些疾病中看到的非常特定的货物被包装的现象不太吻合，"她说。"例如，有时有一些RNA在细胞中表达量不高，但它们却高度包装到细胞外囊泡中。细胞正在制造一些东西发送出去，而不是自己使用。"

在这项研究中，研究团队从细胞中分离并表征了细胞外囊泡，然后对内部发现的RNA进行测序，以确定与细胞内部相比，哪些RNA在外泌体中高度富集。研究人员发现外泌体中最丰富的RNA类型是环状RNA。

最初，研究团队认为环状RNA可能具有一种特殊的序列，该序列被蛋白质识别，并为其递送地点提供某种"邮政编码"，但他们没有发现任何异常来解释这些选定RNA在细胞外囊泡中的富集现象。接下来，他们考虑了大小因素，但发现仅凭大小无法解释这种富集现象，因此团队转向RNA结构——并开始逐步解开这个谜题。

Batish说："随着RNA结构生物学的进步，我们现在知道RNA具有复杂的形状。因此，我们假设是因为环状结构赋予了RNA独特的结构，使其能够被包装到外泌体中。"

研究人员使用生物信息学技术计算了线性RNA与环状RNA的"结构化程度"，发现环状RNA的结构化程度远低于其线性RNA对应物。他们通过在计算机模型上切换线性和环状RNA的特性并再次运行结构测试，从计算上证实了这一实验发现。计算机将Batish编码为环状的线性RNA识别为结构化程度较低，仅仅因为她识别它的方式。

额外的证据来自测试结果，显示RNA仅在以环状形式表达时才出现在外泌体中，而在以线性形式表达时则不会出现。据Batish称，这证实了仅仅使RNA序列环状化就能增加其被包装到外泌体中的可能性，即使所有其他因素都相同。

Batish说："所以，如果你有一段想要作为治疗手段递送的RNA，使其环状化以减少其结构并增加其被包装到外泌体中的可能性。那么它将更稳定，更有可能保留，并且包装更高效。这是我们发现的一个转化应用。"

还需要进一步的工作，但Batish表示，这一发现有可能帮助研究人员在细胞外设计有效的基于RNA的治疗方法，并按需递送它们。

Batish说："如果我们能够使用外泌体递送RNA治疗药物，我们将在治疗效果方面取得更好的结果。现在我们知道了RNA参数，这可能会给我们提供更多的操作空间。下一步包括弄清楚哪些蛋白质有助于将RNA货物运送到这些外泌体中，并探索我们是否可以操纵和改变那些'钥匙'和'锁'以提高治疗效率。"

更多信息： Ahmed Abdelgawad等人，《定义RNA货物分选到细胞外囊泡的参数》，《细胞外囊泡杂志》(2025)。DOI: 10.1002/jev2.70113

由特拉华大学提供

引用：研究显示环状RNA如何被优先包装用于细胞间运输 (2025年10月2日)

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