文章導(dǎo)讀

在剛剛過(guò)去不到一個(gè)月的時(shí)間，染色體外環(huán)狀DNA（eccDNA）重大科研成果相繼刊登上Nature、Cell、Nature Genetics等重量級(jí)期刊，這無(wú)疑將eccDNA推向21世紀(jì)20年代科學(xué)研究的風(fēng)口浪尖，吸引無(wú)數(shù)科學(xué)工作者的眼球。前期報(bào)道表明eccDNA能導(dǎo)致原癌基因擴(kuò)增，極大地促進(jìn)腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性，是腫瘤進(jìn)化的動(dòng)力。那么除此外，eccDNA是否還有其他生物學(xué)功能呢？相信各位老師跟小編一樣迫切想要了解eccDNA研究的新方向，而云序生物一直關(guān)注eccDNA的研究動(dòng)態(tài)，今天帶來(lái)的文章剛好揭示了eccDNA新功能--驅(qū)動(dòng)神經(jīng)母細(xì)胞瘤基因組重排，為現(xiàn)代癌癥基因組學(xué)提供了令人興奮的新方向。下面請(qǐng)跟著編者一起走進(jìn)eccDNA的新世界，了解這個(gè)神奇的分子在癌癥治療方面劃時(shí)代的功能。

2019年12月16日，eccDNA驅(qū)動(dòng)致癌基因重構(gòu)一文發(fā)表在Nature Genetics（IF=25.455）期刊上，該文章結(jié)合eccDNA-seq和RNA-seq（云序生物提供此服務(wù)）來(lái)檢測(cè)神經(jīng)母細(xì)胞瘤中eccDNA，不僅發(fā)現(xiàn)了多種未被發(fā)現(xiàn)過(guò)的eccDNA，還發(fā)現(xiàn)eccDNA是體細(xì)胞基因組重排的主要來(lái)源。研究揭示了eccDNA通過(guò)嵌合環(huán)化和重新整合到線性基因組中的方式，導(dǎo)致致癌基因重塑，為eccDNA功能探索提供了新的方向。

發(fā)表期刊：Nature Genetics

影響因子：25.455

發(fā)表時(shí)間：20191216

實(shí)驗(yàn)方法：eccDNA-seq, RNA-seq（云序生物提供此服務(wù)）

原文鏈接：Extrachromosomal circular DNA drives oncogenic genome remodeling in neuroblastoma.

文章內(nèi)容

1. 神經(jīng)母細(xì)胞瘤eccDNA整體統(tǒng)計(jì)

研究人員聯(lián)合eccDNA-seq和RNA-seq（云序生物提供此服務(wù)）技術(shù)，與開(kāi)創(chuàng)性的生物信息學(xué)算法相結(jié)合，首次在神經(jīng)母細(xì)胞瘤（一種主要發(fā)生在兒童的致命腫瘤）中進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)狀DNA序列分析。本研究中分析了93名兒童的神經(jīng)母細(xì)胞瘤組織樣本，結(jié)果顯示，每個(gè)組織樣本平均檢測(cè)到5600多個(gè)eccDNA。

圖1. 神經(jīng)母細(xì)胞瘤DNA染色：染色體(藍(lán)色)之間有很多小的DNA環(huán)(綠色)，紅色為著絲粒

2.eccDNA在基因組特征分布

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示eccDNA在基因區(qū)域大量富集，特別是在MYCN擴(kuò)增的神經(jīng)母細(xì)胞瘤中。更進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，eccDNA中的多個(gè)與神經(jīng)母細(xì)胞瘤相關(guān)的基因如MYCN、JUN、MDM2、SOX11、TAL2發(fā)生擴(kuò)增。這也與以前的發(fā)現(xiàn)一致癌基因可以與鄰近增強(qiáng)子環(huán)化共擴(kuò)增。

圖2. eccDNA在基因組特征分布圖

3.eccDNA-seq與RNA-seq聯(lián)合分析

研究發(fā)現(xiàn)eccDNA環(huán)化多來(lái)源于癌基因，那eccDNA對(duì)基因的表達(dá)有著怎樣的影響呢？作者在這里利用RNA-seq（云序提供此服務(wù)）技術(shù)進(jìn)行探究，結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)小于1kb的eccDNA中的基因表達(dá)發(fā)生變化，基因表達(dá)的增加主要發(fā)生在大于1kb的eccDNA中。利用等位基因特異性表達(dá)方法分析發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的基因來(lái)源于環(huán)狀等位基因,但是環(huán)狀DNA中基因拷貝數(shù)與環(huán)狀外基因的拷貝數(shù)并無(wú)明顯區(qū)別,這也表明eccDNA還存在其他與腫瘤相關(guān)的功能。

圖3. 基因組與轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析

4. eccDNA新功能

作者分析測(cè)序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)母細(xì)胞瘤基因組中多數(shù)染色體內(nèi)和染色體間基因的重排與eccDNA區(qū)域相吻合，支持了eccDNA介導(dǎo)基因組重塑的猜想。而且2018年文章報(bào)道在對(duì)546個(gè)兒科腫瘤基因組重排情況數(shù)據(jù)收集分析發(fā)現(xiàn)其中9%的兒科腫瘤的eccDNA存在樹(shù)狀重排模式，由此作者推測(cè)eccDNA衍生的樹(shù)形重排可以代表eccDNA整合到基因組中形成嵌合體。作者發(fā)現(xiàn)環(huán)狀整合位點(diǎn)以及嵌合體中富集了腫瘤相關(guān)基因。檢測(cè)整合對(duì)于基因表達(dá)的影響發(fā)現(xiàn)eccDNA整合激活原癌基因的表達(dá)擴(kuò)增以及異常融合基因表達(dá)。這些研究結(jié)果為兒童癌癥的發(fā)病機(jī)理研究提供了一個(gè)方向，同時(shí)也有望成為癌癥的診斷標(biāo)志。

圖4.eccDNA重排導(dǎo)致神經(jīng)母細(xì)胞瘤的轉(zhuǎn)錄解除抑制和預(yù)后不良

總結(jié)

癌基因在eccDNA上擴(kuò)增的重新發(fā)現(xiàn)以及eccDNA在腫瘤基因組重排的新發(fā)現(xiàn)，不僅挑戰(zhàn)了目前對(duì)于腫瘤基因重排的理解，還迫切促使我們重新考慮當(dāng)前癌癥基因組圖譜包含的空間信息。而本文這項(xiàng)研究只在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，還有待將來(lái)擴(kuò)展到其他類型的腫瘤，因此eccDNA在其他癌癥基因組圖譜和新功能還有更廣闊的探索空間，相信eccDNA作為新時(shí)代的科研探索熱點(diǎn)勢(shì)不可擋，為了幫助老師們搭上eccDNA探索的“高鐵”，此刻云序生物向各位研究者隆重推薦最新eccDNA-seq技術(shù)，該技術(shù)作為業(yè)內(nèi)率先發(fā)布的eccDNA測(cè)序服務(wù)，能夠幫助大家緊扣科研時(shí)代脈搏，緊跟前沿步伐，更快、更好、更新的滿足大家對(duì)于eccDNA的研究需求，歡迎新老客戶來(lái)電咨詢。

云序生物染色體外環(huán)狀DNA測(cè)序技術(shù)服務(wù)：

云序生物提供染色體外環(huán)狀DNA測(cè)序服務(wù)（eccDNA-seq），利用核酸酶水解線性DNA高效富集eccDNA，不僅檢測(cè)到的有效數(shù)據(jù)量高，還能夠深入分析在特定腫瘤癌癥中相關(guān)eccDNA的特異表達(dá)、基因組分布以及拷貝變異等，從而幫助客戶快速找到癌癥、腫瘤機(jī)理研究和診斷的靶向eccDNA。

云序優(yōu)勢(shì)

國(guó)內(nèi)率先提供該服務(wù)的測(cè)序公司： 

通過(guò)長(zhǎng)期的摸索，率先開(kāi)發(fā)出成熟的測(cè)序流程，成為國(guó)內(nèi)目前率先提供該服務(wù)的測(cè)序公司。 

富集效率高：

染色體外環(huán)狀DNA的富集效率是決定數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵，云序生物精心優(yōu)化和研發(fā)的實(shí)驗(yàn)流程，具有極高的富集效率和特異性。

識(shí)別率高：

專業(yè)的生物信息學(xué)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)優(yōu)化的算法能夠高效識(shí)別染色體外環(huán)狀DNA。 

一站式服務(wù)： 

客戶只需提供細(xì)胞、組織或基因組DNA，云序生物為您完成從樣品準(zhǔn)備、環(huán)狀DNA富集、文庫(kù)制備、上機(jī)測(cè)序到數(shù)據(jù)分析的整套服務(wù)流程。

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