《Expert Review of Hematology》：Changes in circular RNA expression in acute chest syndrome and vaso-occlusive crisis in sickle cell disease: analysis of a public RNA-seq cohort
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背景：镰状细胞病（Sickle cell disease, SCD）是一种单基因血红蛋白病，以可累及任意器官的复发性血管闭塞危象（vaso-occlusive crisis, VOC）为特征，最终进展为多器官衰竭。急性胸痛综合征（acute chest syn
背景：镰状细胞病（Sickle cell disease, SCD）是一种单基因血红蛋白病，以可累及任意器官的复发性血管闭塞危象（vaso-occlusive crisis, VOC）为特征，最终进展为多器官衰竭。急性胸痛综合征（acute chest syndrome, ACS）是其主要并发症及首要死因。本研究旨在探索全血环状RNA（circular RNA, circRNA）特征作为VOC和ACS的候选分子标志物，并通过microRNA（miRNA）映射与通路富集分析其功能性关联。
研究方法与设计：研究分析了公开的总RNA测序数据集（GSE139912），涵盖基线状态（n=12）、VOC（n=10）和ACS（n=11）三组样本的circRNA表达谱。
结果：ACS与基线、VOC与基线比较均发现显著的circRNA失调。研究人员汇总ACS中上调最显著的20个与下调最显著的16个circRNA构建探索性复合circRNA评分。该评分随临床状态呈阶梯式升高，VOC较基线平均差异为1.60，ACS较VOC平均差异为1.08；标准化效应量分别为Cohen’s d=2.89与1.61。VOC评分介于基线与ACS之间。富集分析提示相关通路涉及免疫与炎症过程，包括白细胞介素信号及PI3K/AKT/MAPK相关级联反应。
结论：上述结果支持circRNA表达可作为ACS与VOC的候选生物标志物来源，但仍需在独立多中心队列中验证。
研究背景与意义
镰状细胞病（SCD）是由血红蛋白β链单个氨基酸替换导致的单基因血红蛋白病，其核心病理为镰状血红蛋白聚合引发红细胞变形、慢性溶血及系统性血管病变。该病最常见的急性并发症是血管闭塞危象（VOC），可导致组织缺血与剧烈疼痛；而急性胸痛综合征（ACS）作为最严重的肺部受累表现，是SCD患者发病与死亡的首要原因。目前临床缺乏有效区分VOC与ACS的早期分子标志物，且二者分子驱动机制尚未明确。既往转录组研究多聚焦于信使RNA，难以捕捉急性状态下的动态调控特征。环状RNA（circRNA）是一类具有共价闭合环状结构的非编码RNA，因缺乏游离末端而对核酸酶降解具有高抗性，稳定性优于线性RNA，且具有miRNA海绵、调控蛋白功能等多种调控作用，在炎症与红细胞生成过程中发挥重要作用。然而，circRNA在SCD不同临床状态中的表达特征尚未见系统报道。因此，本研究通过分析公共RNA测序队列，旨在揭示SCD基线、VOC与ACS状态下的全血circRNA表达谱差异，为寻找新型分子标志物与解析疾病机制提供依据。该研究发表于《Expert Review of Hematology》。
主要技术方法与样本来源
研究采用公共基因表达综合数据库（GEO）的SCD总RNA测序数据集GSE139912，包含基线、VOC、ACS三组共33例儿童患者样本。质量控制后使用STAR比对工具结合CIRCexplorer2进行circRNA鉴定与注释，以DESeq2进行差异表达分析，通过主成分分析与PERMANOVA评估组间分离趋势。基于基线vs ACS的差异circRNA构建复合评分，并在三组中进行比较。功能分析通过circAtlas数据库预测circRNA-miRNA互作，结合miRTarBase的实验验证miRNA-靶基因关系，利用Reactome数据库进行通路富集。
研究结果
3.1 CircRNA检测与定量
研究共纳入33例样本（基线n=12，VOC n=10，ACS n=11）。各组间circRNA总数无显著差异。主成分分析显示三组存在微弱的按状态聚集趋势，PERMANOVA分析提示组间变异占总变异的8.6%，接近统计学显著性边界。
3.2 CircRNA差异表达
3.2.1 基线vs VOC差异表达
VOC状态下共检出1个显著下调circRNA（circEZH1(3,4).1）与4个显著上调circRNA（circAFF2(2S,3).1、circIQGAP1(32,33,34,35).1、circIRAK3(2,3,4,5,6,7,8).1、circPTPN22(15,16,17,18).1），另有9个circRNA呈提示性差异。热图显示这些circRNA可有效区分VOC与基线样本。
3.2.2 基线vs ACS差异表达
ACS状态下共检出6个显著下调circRNA（包括circFAM13B(8,9,10).1、circTET2(3).1等）与74个显著上调circRNA，另有55个circRNA呈提示性差异。热图显示135个差异circRNA可将ACS与基线完全分离。
3.2.3 ACS vs VOC差异表达
全基因组水平未检测到显著差异。限制性分析仅纳入基线vs VOC或基线vs ACS中差异表达的急性状态相关circRNA后，发现2个在VOC中显著上调的circRNA（circBPTF(21S,22,23).1、circNEIL3(5,6,9).1）与1个在ACS中显著上调的circRNA（circSP100(9,10,11,12,13,14,15,16,17).1），结果需独立验证。
3.3 ACS来源复合circRNA评分在三组中的表现
研究人员基于基线vs ACS差异结果选取前20个上调与16个下调circRNA构建复合评分。该评分在ACS组显著高于基线组（中位数分别为1.20与-1.19，调整后p=1.48×10-6）。三组整体差异显著（Kruskal–Wallis p=2.45×10-6），其中基线评分最低，ACS最高，VOC介于两者之间。两两比较均具统计学意义：VOC较基线平均差异1.60（Cohen’s d=2.89），ACS较VOC平均差异1.08（Cohen’s d=1.61），ACS较基线平均差异2.68（Cohen’s d=4.64）。
3.4 探索性circRNApanel的功能分析
针对复合评分所用circRNApanel的靶向功能分析共获得627个ACS相关靶基因与326个基线相关靶基因。Reactome富集结果显示两组均显著富集生长因子受体与第二信使信号、白细胞介素信号、PI3K/AKT通路、MAPK家族信号级联与TGFB相关信号，但ACS组富集通路更广、统计显著性更强，提示ACS伴随更广泛的炎症与应激反应激活。
讨论与结论
既往研究显示SCD急性事件伴随大规模转录重塑，但本研究首次从circRNA层面解析了不同临床状态的分子特征。由于未使用circRNA特异性富集测序，检测敏感性有限，但检出的差异circRNA仍可能代表稳定且生物学相关的分子。部分差异circRNA在其他疾病中具有已知功能，如circIRAK3可通过稳定ELANE mRNA促进中性粒细胞胞外诱捕网形成，与SCD中已证实的NET参与VOC与ACS发病机制相符；circHIPK3在肺纤维化中通过吸附miR-338-3p调控纤维化进程，可能与ACS的肺损伤相关。通路富集结果与SCD已知的炎症与内皮活化机制一致，进一步支持circRNA特征的生物学合理性。
研究局限性包括样本量较小、缺乏纵向配对样本、未进行细胞类型校正、所有样本来自儿童患者，且复合评分未经过独立外部验证。未来需在多中心大样本中验证circRNA标志物的诊断效能，并结合前瞻性采样明确其在急性事件演变中的作用。
结论部分指出，本研究明确了可区分SCD基线、VOC与ACS的全血circRNA表达模式，并构建了与miRNA调控信号相关的探索性circRNA组合评分。通路分析结果与传统炎症与免疫机制相符，为理解不同临床状态的分子差异提供了新视角，支持circRNA作为SCD候选生物标志物的潜力。但上述结果仅为假设生成性质，需经更大规模独立队列与纵向研究验证后方可考虑临床转化。
