论文解读｜调控阿霉素心脏毒性的新型环状RNA——CircAkap7

阿霉素（Doxorubicin，Dox）属于高效蒽环类化疗药物，但其引起的剂量依赖性心脏毒性严重限制了其临床应用。深入探索Dox诱导的心脏毒性（DIC）机制对于预防和治疗这一副作用至关重要。circRNA作为一类特殊的非编码RNA分子，是近年来RNA领域的研究新热点。circRNA没有5'-帽端和3'-polyA尾，呈闭环结构，不受核酸酶的影响，在生物体细胞内极其稳定，不易降解。这一特点使其在治疗人类疾病方面具有巨大的潜力。

近日，来自中南大学湘雅二医院药学部的李文群教授和张毕奎教授课题组在本刊发表了题为“CircAkap7: A novel circular RNA with role in doxorubicin-induced cardiotoxicity”的研究快讯，就调控阿霉素心脏毒性的circRNA展开了研究。主要发现：

1. 新型环状RNA——circAkap7在阿霉素组中显著上调

研究者团队构建DIC小鼠模型，并收集对照组和阿霉素组的心脏组织进行circRNA测序。根据“|log2倍数变化（FC）| > 1，P < 0.05”的标准，筛选出41个差异表达的circRNAs，其中17个上调，24个下调（图1B）。经过RT-QPCR验证，他们发现一种名为circAkap7的新型circRNA在阿霉素组显著上调。研究者团队通过Sanger测序（图1E）、放线菌素D实验（图1G）以及RNase R消化实验，证明circAkap7具有稳定的环状结构。

图1. 新型circAkap7在Dox诱导的心肌细胞凋亡中的保护作用及circAkap7-miRNA-mRNA ceRNA网络构建。 

2. 敲低circAkap7加重阿霉素诱导的心肌细胞凋亡

为探究circAkap7在DIC中的功能，研究者团队利用慢病毒载体构建circAkap7敲低细胞系。然而，敲低 circAkap7并未缓解反而加重Dox 诱导的心肌细胞凋亡，这与团队的最初预期相反。研究者团队推测circAkap7可能扮演内源性保护因子的角色，并通过流式细胞仪和凋亡蛋白（图1H–K）的检测确证了这一推测，即circAkap7 是一种内源性心脏保护因子，其敲低会加重Dox诱导的细胞凋亡。

3. 构建circRNA-miRNA-mRNA ceRNA网络

为了进一步阐明circAkap7调控DIC的机制，研究者团队对Dox处理的sh-NC细胞和sh-circAkap7细胞进行了mRNA测序，并进行了PPI网络分析来筛选该内源性心脏保护因子的下游核心靶点。最终获得了3 个核心 PPI、1个二级核心网络（图 1M）和 32个核心基因，这些核心基因可能通过敲低 circAkap7参与DIC的恶化。

circRNA的功能与其细胞亚定位密切相关。研究者团队通过FISH定位实验（图1F）确定circAkap7主要分布在细胞质中，可能作为海绵吸附体调控miRNA与mRNA结合，进而间接影响下游靶基因的表达。因此，研究者首先通过在线数据库预测和RT-QPCR筛选获得了circAkap7的4个下游潜在靶标miRNA：mmu-miR-93-5p、mmu-miR-350-3p、mmu-miR-17-5p和mmu-miR-291b-3p（图1N、O），并通过在线数据库预测了这4种miRNA的潜在靶标mRNA，并与前期mRNA测序的差异基因取交集，得到39个下游靶标mRNA。在这39个 mRNA 中，只有Wee1基因在PPI筛选中被鉴定为核心基因（图 1M）。此外，mmu-miR-291b-3p是ceRNA 网络中唯一与Wee1相互作用的miRNA。因此，研究者团队推测circAkap7/mmu-miR-291b-3p/Wee1轴可能在DIC的发病机制和进展中起关键作用。    

总结

本文揭示了circAkap7加重DIC的ceRNA机制，为DIC的治疗提供了新的研究靶点和解决方案。作为内源性心脏保护因子，circAkap7敲低主要通过miRNA/mRNA轴的调控加重DIC。

文章来源

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304224000503

引用这篇文章：

Liu J, Liu S, Li X, et al. CircAkap7: A novel circular RNA with role in Doxorubicin-induced cardiotoxicity. Genes Dis. In press.