2019年爆發(fā)的新型冠狀病毒?。–OVID-19）是一種由嚴重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）引起的傳染性急性呼吸系統(tǒng)疾病[1]。截至2022年中旬，全球報告的累計病例數(shù)已超過5億，累計死亡人數(shù)超過600萬例。COVID-19的迅速傳播威脅了世界各地人們的生命和健康[2]。在此背景下，我們迫切需要預(yù)防性疫苗和治療性藥物，以保護個人免受COVID-19感染。

人類對于扼制COVID-19已經(jīng)開展了行動。目前，已有幾種藥物用于COVID-19的臨床治療，如小分子抗體、中和抗體和單克隆抗體等；腺病毒載體疫苗、滅活疫苗、重組亞單位疫苗和核酸疫苗也在加速研發(fā)和實驗中。然而，疫苗療效的穩(wěn)定和不良反應(yīng)因人而異。因此，開發(fā)安全有效的藥物和疫苗來預(yù)防、診斷和治療COVID-19刻不容緩。

環(huán)狀RNA（circRNAs）是在細胞內(nèi)豐富、穩(wěn)定、普遍存在的非編碼RNA分子，具有microRNA（miRNA）海綿/RNA結(jié)合蛋白/調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄/翻譯為蛋白質(zhì)的功能，在各種疾病的發(fā)病機制中顯示出了獨特的效果。有研究表明，circRNA是病毒感染和抗病毒免疫應(yīng)答的關(guān)鍵調(diào)控因子，并與COVID-19的病理變化密切相關(guān)[3]。在COVID-19感染過程中，circRNA不僅直接影響轉(zhuǎn)錄過程，干擾病毒復(fù)制，還間接調(diào)節(jié)病毒-宿主受體結(jié)合和免疫應(yīng)答等生物過程[4]。

2022年10月19日，西南醫(yī)科大學(xué)羅茂研究員在Frontiers in Immunology發(fā)表文章Circular RNAs as emerging regulators in COVID-19 pathogenesis and progression。文章綜述了circRNA是病毒感染和抗病毒免疫應(yīng)答的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在COVID-19感染過程中調(diào)控SARSCoV-2感染誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)、病毒復(fù)制、免疫逃逸和細胞因子的作用和機制；深層次的挖掘circRNA在COVID-19機制研究，為診斷和治療COVID-19提供研究思路。

一、認識SARS-CoV-2與其相關(guān)的circRNA

1.SARS-CoV-2的結(jié)構(gòu)及發(fā)病機制

冠狀病毒（CoV）是冠狀病毒科中最大的包膜單鏈陽性RNA病毒，已分為α、β、γ和δ4個種屬。基因序列分析顯示，SARS-CoV-2B屬于β-冠狀病毒系，可介導(dǎo)病毒附著于宿主細胞表面受體，通過與ACE2結(jié)合觸發(fā)內(nèi)吞機制，進入宿主細胞，此過程依賴TMPRSS2，是冠狀病毒感染的第一步。并且，SARS-CoV-2靶點主要在上呼吸道上皮細胞中進行復(fù)制，主要靶點是纖毛支氣管上皮細胞和II型肺泡細胞。

SARS-CoV-2進入細胞后，借助宿主細胞的內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄機制和自身特性在宿主內(nèi)復(fù)制和傳播，誘導(dǎo)細胞快速衰變。為什么SARS-CoV-2不能夠被快速識別和消滅呢？主要因為SARS-CoV-2可抑制MHCI類通路的激活，而該通路在抗病毒免疫過程中有著關(guān)鍵的作用（如圖1）。此外，SARS-CoV-2不僅直接損害肺組織，還觸發(fā)細胞內(nèi)環(huán)境“風(fēng)暴”—過度活化細胞因子和免疫細胞，導(dǎo)致彌漫性肺泡損傷，加劇患者呼吸衰竭，甚至可能導(dǎo)致無法控制的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)。

2.SARS-CoV-2與其相關(guān)circRNA

circRNA可以作為多種病毒性疾病的生物標(biāo)志物和治療靶點，因為它們的異常水平反應(yīng)了病理和預(yù)后的進展。病毒編碼的circRNA可能通過調(diào)節(jié)病毒和宿主基因的表達，在宿主-病毒的相互作用中發(fā)揮重要作用，COVID-19也不例外。CoV編碼的circRNA是冠狀病毒轉(zhuǎn)錄組的重要組成部分。在不同的時間段或不同的組織或細胞中表達不同的circRNA介導(dǎo)著COVID-19發(fā)病機制。作者總結(jié)了circRNA及其在COVID-19、SARS和MERS發(fā)病機制中的作用（詳見原文表1），為進一步了解CoV相關(guān)circRNA表達水平的變化及其在發(fā)病機制和病毒復(fù)制中的作用提供了理論基礎(chǔ)。

二、潛藏于SARS-COV-2感染后的circRNA機制

1.circRNA的miRNA的海綿作用

cicrRNA作為miRNA海綿發(fā)揮ceRNA作用抑制mRNA表達進而調(diào)控下游靶基因表達的機制是每一位科研人員做circRNA機制研究必須要考慮的。并且，circRNA的海綿功能已被證實比miRNA和lncRNA轉(zhuǎn)錄本更有效。MERS-CoV病毒感染研究發(fā)現(xiàn)circRNA發(fā)揮miRNA海綿機制；SARS-CoV-1病毒感染細胞中，circRNA/lncRNA/mRNA/miRNA組成的ceRNA網(wǎng)絡(luò)可調(diào)控著病毒的生命周期（圖2）?？偟膩碚f，這些結(jié)果均為circRNA作為抗SARS-CoV-2感染的宿主靶向抗病毒策略提供了新的見解。

2.circRNA參與調(diào)節(jié)SARS-CoV-2感染的免疫反應(yīng)

細胞因子是由多種細胞合成和分泌的小分子多肽或糖蛋白，參與免疫和炎癥等反應(yīng)，并在病毒感染過程中控制免疫反應(yīng)和靶細胞拮抗病毒復(fù)制方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。circRNA在炎癥中的潛在作用是在多細胞生物中進化出的一套生物機制，通過激活先天和后天免疫反應(yīng)來抑制侵入性病原體并化解損傷，介導(dǎo)機體產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募毎蜃右韵≡w和引起免疫風(fēng)暴導(dǎo)致細胞損傷之間取得平衡。圖3介紹了circRNA調(diào)控的炎癥信號通路與免疫風(fēng)暴和不良預(yù)后的關(guān)系。在SARS-CoV-2感染過程中，circRNA可發(fā)揮多重作用，調(diào)控白介素相關(guān)因子、表皮生長因子、缺氧誘導(dǎo)因子-1、雷帕霉素靶蛋白和腫瘤壞死因子等表達以及相關(guān)信號通路的變化，促進細胞因子紊亂，從而破壞了促炎和抗炎機制之間的平衡，進而導(dǎo)致COVID-19患者的繼發(fā)性疾病。圖3亦揭示了circRNA可能通過影響細胞因子來調(diào)節(jié)SARS-CoV-2感染中的免疫反應(yīng)。

3.circRNA與SARS-CoV-2介導(dǎo)的免疫逃避

先天免疫反應(yīng)可以有效阻止病毒入侵宿主。然而，有些病毒已經(jīng)進化出了躲避宿主免疫反應(yīng)的能力。如圖4所示，在SARS-CoV-2增殖過程中，病毒核酸中間體和釋放的基因組RNA通過一系列反應(yīng)增強病毒耐藥性。但是，部分研究發(fā)現(xiàn)，在SARS-CoV-1侵染過程中，有些circRNA發(fā)揮分子海綿作用降低ISG介導(dǎo)的抗病毒效應(yīng)，而有些參與病毒免疫逃避和復(fù)制。已有研究報道，基因融合與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，融合基因可能成為潛在的藥物靶點。因此，SARS-CoV-2轉(zhuǎn)錄組中的非典型融合亦有可能為病毒突變的產(chǎn)生以及病毒在感染組織中的存活和免疫逃避提供條件。

三、COVID-19新療法-circRNA的應(yīng)用

1.circRNA作為COVID-19的生物標(biāo)志物

circRNA抗RNase R降解，半衰期較長，表達模式受病毒感染影響，在COVID-19患者的循環(huán)系統(tǒng)中含量豐富并具有獨特的功能。外泌體可反映細胞的病理狀態(tài)，它們可以用作各種疾病的診斷標(biāo)記。而最近的研究表明外泌體circRNA可能是COVID-19復(fù)發(fā)的一個關(guān)鍵因素。因此，外泌體相關(guān)環(huán)狀RNA的鑒定和分離可能有助于COVID-19的診斷。

2.circRNA作為COVID-19的潛在治療靶點

自COVID-19爆發(fā)以來，ACE2基因被認為是SARS-CoV-2進入宿主細胞的受體。因此，調(diào)控ACE2的轉(zhuǎn)錄和產(chǎn)生是防止病毒與宿主細胞結(jié)合以預(yù)防COVID-19的一種新途徑。先前的研究表明，SRY基因可抑制ACE2啟動子活性，而SRY轉(zhuǎn)錄本主要以circRNA的形式存在（占比90%以上），提示circRNA可能通過調(diào)節(jié)SRY相關(guān)基因來影響ACE2的轉(zhuǎn)錄過程，從而介導(dǎo)SARS-CoV-2感染宿主。這也可能是COVID-19的男性的發(fā)病率顯著高于女性的原因。此外，有研究表明，AXL是SARS-CoV-2侵襲宿主細胞的新型候選受體。機制在于，AXL可特異與SARS-CoV-2基因組的n端結(jié)構(gòu)域互作，無需ACE2協(xié)助進入宿主細胞。這提示AXL可作為未來治療COVID-19的潛在靶點。而值得注意的是，有研究發(fā)現(xiàn)circRNA可調(diào)節(jié)AXL信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路靶向miRNA，可能參與SARS-CoV-2的侵襲。綜上所述，circRNA可能通過調(diào)節(jié)SARS-CoV-2與相關(guān)宿主受體的結(jié)合，成為治療COVID-19的靶點。

病毒感染引起的免疫可以保護細胞功能，抵抗病毒入侵，清除病毒，清除感染。然而，過度激活免疫反應(yīng)可能會對宿主造成嚴重的損傷。COVID-19患者中SARS-CoV-2可誘發(fā)免疫風(fēng)暴，從而對組織和器官造成廣泛損傷。而circRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有助于調(diào)控免疫相關(guān)因子及其涉及的信號通路（NF-kB/MAPK/mTOR）降低免疫風(fēng)暴，可能成為治療COVID-19的新途徑。

種種跡象表明，相較于易降解mRNA，具有高穩(wěn)定性和RNase抗性的circRNA在與新冠病毒和癌癥相關(guān)的研究必將成為眾多高校、科研單位、核酸藥物公司的熱點和焦點。自北京大學(xué)魏文勝首次報道針對新冠病毒的circRNA疫苗發(fā)揮了較mRNA更好的免疫保護作用后，circRNA作為癌癥診斷治療的新興技術(shù)，迅速得到業(yè)界的關(guān)注，必將開拓千億藍海市場。

國外以O(shè)rna Therapeutics和Laronde為代表，國內(nèi)環(huán)碼生物、圓因生物、吉賽生物和科銳邁德等公司先后布局環(huán)形RNA技術(shù)平臺。目前尚未有基于circRNA的產(chǎn)業(yè)級癌癥疫苗被開發(fā)出來，因此需要進一步探究circRNA疫苗在腫瘤免疫治療中的適用性。我們期待這一創(chuàng)新技術(shù)能夠早日進入臨床開發(fā)階段，展現(xiàn)它在感染性疾病、自身免疫病、罕見病以及癌癥的預(yù)防或治療的潛力。

原文鏈接：

https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.980231

參考文獻：

[1]?Aleem A, Akbar Samad AB, Slenker AK. Emerging variants of SARS-CoV-2?and novel therapeutics against coronavirus (COVID-19). StatPearls. Treasure Island?(FL: StatPearls Publishing Copyright ? 2022, StatPearls Publishing LLC (2022).

[2]?Torjesen I. Covid-19: Delta variant is now UK's most dominant strain and?spreading through schools. BMJ (Clin Res ed) (2021) 373:n1445. doi: 10.1136/bmj.n1445? ??

[3]?Awan FM, Yang BB, Naz A, Hanif A, Ikram A, Obaid A. The emerging role?and significance of circular RNAs in viral infections and antiviral immune?responses: possible implication as theranostic agents. RNA Biol (2021) 18(1):1–15. doi: 10.1080/15476286.2020.1790198

[4]?Zhou Z, Sun B, Huang S, Zhao L. Roles of circular RNAs in immune?regulation and autoimmune diseases. Cell Death Dis (2019) 10(7):503. doi: 10.1038/s41419-019-1744-5

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