本期特邀中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科尚希福教授團隊分享解讀，感謝對circRNA平臺的關(guān)注！

破骨細(xì)胞作為目前已知的唯一一種具有骨吸收功能的細(xì)胞，在骨骼系統(tǒng)的代謝平衡中起到了至關(guān)重要的作用。破骨細(xì)胞的功能異?？梢詫?dǎo)致多種疾病：過度活躍的破骨細(xì)胞與骨質(zhì)疏松，病理性骨折、自體免疫性關(guān)節(jié)炎等密切相關(guān)；而破骨細(xì)胞功能缺失則會引起骨硬化癥等疾病。因此，找到調(diào)控破骨細(xì)胞功能的的關(guān)鍵因子對于了解骨骼系統(tǒng)的生理功能，治療破骨細(xì)胞相關(guān)疾病至關(guān)重要。

特別值得關(guān)注的是，前體mRNA經(jīng)反向剪接形成的環(huán)狀RNA（circRNA）在包括骨代謝在內(nèi)的重要生理、病理過程中發(fā)揮了重要作用。然而，circRNA在破骨細(xì)胞中的作用機制尚不清楚，有待進(jìn)一步探索。

2023年9月1日，Experimental & Molecular Medicine（IF=12.8）發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科尚希福教授團隊的研究論文，題為“CircFam190a: a critical positive regulator of osteoclast differentiation via enhancement of the AKT1/HSP90β complex”。該研究通過高通量測序，篩選鑒定出了一種在破骨細(xì)胞分化過程中持續(xù)高表達(dá)的circRNA，即circFam190a。機制上，circFam190a通過與AKT1及HSP90β蛋白結(jié)合，形成circFam190a/AKT1/Hsp90β復(fù)合體，增強AKT1信號通路。該研究強調(diào)了circFam190a在破骨細(xì)胞分化和發(fā)揮功能過程中的重要作用，并提示了circFam190a可能是治療骨質(zhì)疏松癥的潛在靶點。

中科大附一院骨科陳琨博士為第一作者，尚希福教授為本文通訊作者，劉連新教授、朱晨教授，李啟東博士為共同通訊作者。

結(jié)果1?CircFam190a在破骨細(xì)胞分化過程中持續(xù)高表達(dá)

作者對破骨細(xì)胞分化過程中不同時間點（未分化、早期、中期、晚期）的環(huán)狀RNA表達(dá)情況進(jìn)行了高通量測序，發(fā)現(xiàn)circFam190a在破骨細(xì)胞分化過程中持續(xù)高表達(dá)（圖1A、B、C）。進(jìn)一步的，作者使用環(huán)狀RNA接頭位點測序，PCR，RNase酶處理及ActD處理的方法，驗證了circFam190a的表達(dá)情況（圖1D、E、F、G）。同時，RT-PCR的結(jié)果顯示，circFam190a在卵巢切除小鼠以及破骨細(xì)胞分化過程中持續(xù)表達(dá)上調(diào)（圖1H、I）。

結(jié)果2?CircFam190a增強了破骨細(xì)胞的分化和功能

體外實驗，作者在BMMs中分別敲低（圖2A）和過表達(dá)（圖2G）了circFam190a，并誘導(dǎo)其向破骨細(xì)胞分化。數(shù)據(jù)顯示，敲低circFam190a抑制了破骨細(xì)胞分化（圖2B、C），減少了破骨細(xì)胞骨吸收能力（圖2D、E），降低了破骨細(xì)胞分化相關(guān)基因的表達(dá)（圖2F）。另一方面，過表達(dá)circFam190a增強了破骨細(xì)胞的分化（圖2H、I）。

結(jié)果3?敲低CircFam190a緩解了OVX小鼠的骨量流失

動物實驗，作者應(yīng)用了卵巢切除（OVX）小鼠模型以模擬絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中的破骨細(xì)胞激活狀態(tài)，并用ASO敲低了OVX小鼠中的circFam190a（圖3A）。Micro-CT和組織形態(tài)學(xué)分析顯示，circFam190a的敲低緩解了OVX引起的小鼠骨量流失（圖3B-E）。進(jìn)一步的，TRAP染色結(jié)果提示，circFam190a的敲低，抑制了OVX小鼠中過度活躍的破骨細(xì)胞（圖F-H）。

結(jié)果4?CircFam190a直接與AKT1及HSP90β結(jié)合

在前述研究中，體外和體內(nèi)實驗均證明了circFam190a對于破骨細(xì)胞分化和功能的正向調(diào)控作用。接下來，作者探究了circFam190a發(fā)揮作用的機制。經(jīng)過篩選，F(xiàn)US可能是circFam190a的上游調(diào)控蛋白（圖4A）。而IP結(jié)果也證明，F(xiàn)US直接與circFam190a結(jié)合，敲低FUS會降低circFam190a的表達(dá)（圖4B、C）。細(xì)胞定位的結(jié)果提示，circFam190a主要分布在細(xì)胞質(zhì)中（圖4D、E）。進(jìn)一步的，RNA Pulldown和RIP的結(jié)果提示，circFam190a可以直接與AKT1以及HSP90β結(jié)合，形成復(fù)合體（圖4F-K）。

結(jié)果5?CircFam190a減少了AKT1的降解

考慮到circFam190a可以直接與AKT1及HSP90β結(jié)合，作者進(jìn)一步探究了circFam190a是否會影響到這2個蛋白的表達(dá)。結(jié)果顯示，circFam190a的敲低使得AKT1的表達(dá)量減少，而HSP90β不受影響（圖5A）。同時，circFam190a對AKT1的作用可以被蛋白酶體抑制劑MG132所消除（圖5B）。進(jìn)一步的，IP以及半衰期實驗顯示，circFam190a可以保護AKT1，減少其通過蛋白酶體途徑的降解（圖5 C-H）。

結(jié)果6?CircFam190a通過AKT1調(diào)控破骨細(xì)胞的分化和功能

眾所周知，AKT1是調(diào)控破骨細(xì)胞分化和功能的重要蛋白，因而，作者進(jìn)一步探究了circFam190a是否通過調(diào)控AKT1進(jìn)而調(diào)控破骨細(xì)胞。轉(zhuǎn)錄組測序的結(jié)果顯示，敲低circFam190a明顯降低了破骨細(xì)胞分化相關(guān)基因的表達(dá)（圖7A、B）。同時，過表達(dá)AKT1可以明顯緩解circFam190a敲低所帶來的破骨細(xì)胞分化抑制（圖7C-E）。

結(jié)果7?在體內(nèi)抑制AKT1可以緩解circFam190a過表達(dá)引起的破骨細(xì)胞激活

進(jìn)一步的，作者在小鼠體內(nèi)過表達(dá)了circFam190a，并使用了AKT通路的抑制劑MK-2206.Trap染色結(jié)果顯示，circFam190a過表達(dá)引起了破骨細(xì)胞的過度激活，而MK-2206緩解了此效應(yīng)（圖7B、C）。同時，MicroCT與硬組織切片結(jié)果也提示，circFam190a過表達(dá)引起了小鼠骨量的流失，而MK-2206緩解了此效應(yīng)（圖7D-G）。

綜上所述，circFam190a是正向調(diào)控破骨細(xì)胞分化和功能的重要因子。機制上，CircFam190a主要通過與AKT1和HSP90β結(jié)合，形成復(fù)合體，激活A(yù)KT1信號通路，從而發(fā)揮作用（圖8）。敲低circFam190a可以明顯緩解OVX小鼠的骨量流失。本研究揭示了環(huán)狀RNA在破骨細(xì)胞分化中發(fā)揮的重要作用，也提示了circFam190a有望作為治療骨質(zhì)疏松癥的重要靶點。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s12276-023-01085-y