诊断治疗双突破：环状核酸引领精准医疗新浪潮

近年来，环状寡核苷酸凭借其独特的闭环结构和卓越的生物稳定性，逐渐成为生物医学领域的研究热点。这类分子主要包括环状RNA（circRNA）和环状单链 DNA（CssDNA），在疾病诊断和治疗中展现出广阔的应用前景，正推动精准医疗迈向新高度。

环状寡核苷酸为何备受瞩目？

环状寡核苷酸（Circular Oligonucleotide，cOligo）是一种闭合环状结构的短链核苷酸分子。与线性寡核苷酸不同，环状寡核苷酸没有自由的 5' 或 3' 端，而是通过化学连接或酶促催化形成共价闭合结构。这种环状结构赋予其更高的稳定性，对核酸外切酶的降解具有更强的抗性（Kool, 1996）。此外，其闭合结构赋予更高的构象灵活性，使其在分子识别和功能设计中更具优势（Chaturvedi & Vuković, 2019）。例如，环状 RNA 在细胞内可稳定存在长达24小时，远超线性RNA的4-7小时（Enuka et al., 2016）。

环状RNA（circRNA）：精准医疗的“多面手”

环状RNA（circRNA）作为 RNA 家族的明星成员，是一类具有共价闭合环状结构的 RNA 分子，具有高稳定性、抗核酸酶降解的特性，在基因调控、疾病诊断和治疗中展现出重要潜力。

（Source: Cai J, et al. 2024）

1、疫苗开发：利用circRNA 编码抗原蛋白，并通过脂质纳米颗粒封装后注射到体内。circRNA 进入细胞后翻译出相应的抗原蛋白，最终由抗原递呈细胞（APC）呈递，引发免疫应答。

2、基因表达调控：合成具有特定功能的 circRNA，例如 miRNA 海绵、蛋白海绵、基因沉默等。通过纳米颗粒递送到靶细胞后，这些 circRNA 可在细胞内执行相应的基因调控功能。

3、细胞治疗：利用circRNA 编码 CAR（嵌合抗原受体）或 TCR（T 细胞受体）结构蛋白，并封装于靶向纳米颗粒中。通过静脉注射，可直接在体内原位生成 CAR-T 或 TCR-T 细胞，无需复杂的体外病毒改造过程，能够显著提高开发效率、降低开发成本。

4、其他应用：circRNA 具备蛋白翻译潜力，可用于表达特定蛋白，例如肿瘤免疫调控细胞因子、高强度结构蛋白（例如蛛丝蛋白），以及 PROTAC 复合物（用于降解特定蛋白）等。

此外，circRNA 可通过 RNA 编辑（ADAR 介导）和 RNA 干扰（RISC 复合体），实现更复杂的基因功能调控，为药物研发开辟了全新路径。

环状单链DNA（CssDNA）：基因治疗的未来之钥

作为一种长盛不衰的核酸形式，CssDNA 为基因治疗和生物医学研究带来了全新的视角。这一古老分子在现代生物医学研究中焕发出全新活力，凭借其优势成为下一代精准医疗的核心驱动力。

（Source: Cai Cao X, et al. 2024）

1、环状DNA 适配体筛选：环状 DNA 适配体具有较强的核酸酶抗性、热稳定性和结合亲和力，最新研究实现了从环状 DNA 文库中筛选适配体，并开发了用于靶向递送的双特异性环状适配体。

2、基于CssDNA 的滚环扩增（RCA）生成DNAzyme：RCA 利用环状 DNA 模板生成长单链产物进行信号放大，并可结合适配体和 DNAzyme 构建复杂纳米结构，广泛应用于基因治疗。

3、miRNA海绵（miRNA Sponge）：基于 CssDNA 的 DNA 海绵相比 RNA 海绵更稳定、更高效，能够有效抑制致癌 miRNA，促进肿瘤抑制基因的表达以实现抗肿瘤作用。

环状单链 DNA（CssDNA）因其稳定性高、可扩增性强，成为基因调控、核酸酶合成和适配体筛选等领域的重要工具。

合成能力升级，助力寡核苷酸合成研究与应用

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案例分析：成功合成 80nt 环状 DNA（CssDNA）