美國時間18日，美國帕金森高級研究中心(Center for Advanced Parkinson Research)創辦人Clemens Scherzer團隊發現，突觸前多巴胺神經元和椎體神經元分別富含1526和3308種環狀RNA(Circular RNAs, circRNAs)，這些circRNAs很可能與帕金森氏症和阿茲海默症有關，該研究已發表在《Nature Communications》。      
 
circRNAs主要富含在突觸和大腦，和老化及神經發育相關，Scherzer指出雖然circRNAs與周邊疾病，特別是和癌症有關，但它們在維持大腦健康的作用尚未研究透徹，初步線索僅表明circRNAs可能和神經退化性疾病及精神疾病有關。
 
在Scherzer團隊的研究報告中，他們從190個冷凍的人類大腦樣本中以雷射捕獲了神經元，以及一些用於比較的非神經元細胞。然後他們使用超深度的全體RNA定序來研究這兩種細胞類型中circRNAs的精確序列。
 
研究人員發現，在突觸前神經元鑑定出的所有circRNAs有61%與腦部疾病相關。值得注意的是，他們在多巴胺和錐體神經元中發現4834個細胞特異性的circRNAs，其中分別有1526和3308種circRNAs幾乎可說是為多巴胺和錐體神經元的細胞定制的，並且富含突觸路徑；並發現一共有29%的帕金森氏症和12%的阿茲海默症相關基因產生了上述驗證過的circRNAs。多巴胺神經元負責控制運動、情緒和動機，而錐體神經元則在記憶和語言中扮演重要角色。
 
這也就是說，神經元的獨特性是由環狀RNA來定義，而非位在相同基因座上的非線狀RNA。布里格姆大學神經病學系助理教授Xianjun Dong為這一事實感到詫異，並表示提出了一種假設，這可能代表circRNAs在人類神經元網路的突觸功能中，編碼著未知的重要功能。這些突觸功能控制著典型的人類體驗，包括精細的運動、動機、獎賞、和高階皮質功能。
 
多巴胺和錐體神經元的退化對於神經性功能障礙的進展具有關鍵作用。當研究人員進一步探討神經元退化與circRNAs的關聯時，他們發現許多帕金森氏症和阿茲海默症基因會影響circRNAs的產生。例如，多巴胺神經元裡由帕金森氏症基因DNAJC6產生的一種circRNAs往往在症狀出現之前就減少表現了。
 
研究團隊還發現，根據疾病的不同，產生circRNAs的細胞也會有差異。與成癮相關的基因會在多巴胺神經元中顯著表達circRNAs；自閉症基因則主要在錐體神經元中表達circRNAs。有趣的是，與帕金森氏症全基因體關聯研究(PD GWAS)相關的基因座，在神經元和非神經元細胞裡都會高度表達circRNAs。
 
該研究對這類RNA如何確認神經元和突觸特徵尚未完全理解。團隊未來可能會探究這些circRNAs明確的作用機制，並調查控制其行為的其他調控因子。儘管如此，Scherzer團隊仍認為這是至今為止對人腦神經元circRNAs最全面的分析報告，並表明這些circRNAs將能應用在診斷神經性疾病和藥物的治療上。
 
Scherzer說，自然存在的circRNAs有潛力能做為特定腦細胞相關疾病早期階段的生物標記，此外，由於circRNAs不易被分解，因此它也能作為反映治療狀況的有力工具。
 
參考資料: https://www.genengnews.com/topics/omics/circular-rnas-identified-in-brain-cells-impaired-by-alzheimers-parkinsons/