吉林云序生物环状DNA平台

长期以来困扰 eccDNA 研究者的一大障碍，就是 eccDNA 的分离纯化的有效性问题。以往的 eccDNA 分离纯化技术，往往单纯依赖于对非环状 DNA 的去除，然而外切酶对线性 DNA 无法做到完全消化，经电镜观察检验，仍有大量线性 DNA 残留，导致分离纯化的 eccDNA 不纯。除此以外，传统 eccDNA提取方法中所使用的细胞裂解液当中含有的 NaOH 也对 DNA 的环状结构具有不可逆的破坏作用，导致部分 eccDNA 的丢失；对分离纯化后的 eccDNA 所进行的滚环扩增，也可能造成不同大小环状 DNA 之间扩增倍数的差异。为了改善以上种种不足，张毅教授团队的研究者们设计了一种高效的 eccDNA 纯化新技术。目前研究表明，环状DNA是从染色体上断裂、环化或者额外复制产生的序列。吉林云序生物环状DNA平台

eccDNA 的基因组来源和生物发生机制已然明了，接下来需要明确的就是 eccDNA 的生物学功能了。由于eccDNA 的基因组来源随机，导致其没有明显的序列特征，于是研究者的目光便转移到了 eccDNA 的环状结构上来。 早前有报道发现，凋亡细胞可刺激免疫反应；另一边厢，也有研究认为，包括 TLR9、HMGB1 在内的先天免疫相关蛋白，对弯折的 DNA 结构（DNA curvatures）具有选择性的亲和力。因为 eccDNA 也具有 DNA 弯折结构，所以研究者大胆猜测：eccDNA 可能因为其空间结构特征而在先天免疫过程中发挥作用。山东环状DNA分子目前也习惯将巨大的环状DNA(>1Mb)称为ecDNA, 而将相对较小的环状DNA称为eccDNA。

案例2：ai基因与邻近增强子的环化共扩增 本文作者利用染色体外环状DNA测序探讨了ai基因及其邻近增强子通过环状染色体外DNA的形式进行扩增事件，研究过程中发现了EGFR基因在成胶质细胞瘤中存在与其上游约130kb的非编码序列共同扩增的特征，EGFR基因案例表明tumour细胞中的ai基因通过高级扩增与环化而形成的对自身调控活性的增强，是一个十分有效的促ai机制。总之，这项研究综合利用各项计算分析和实验手段，first次揭示了增强子在ai基因环化扩增介导的促ai效应中所发挥的重要作用，这一机制也为抗tumour和诊断提供新的方向和理论依据。

从eccDNA全新视角理解生物过程的发生和发展，这篇Nature Communication文章提供了best好的参照。研究者在进行eccDNA-seq之后对高通量数据进行整理归纳，从eccDNA的个数、长度、来源、分布和基因相关性进行深入分析，造就一篇10分以上“表达谱”的文章。这将会是一个契机，通过快速的eccDNA-seq结合PCR方式率先用“谱”的方式快速阐述一个疾病当中哪些基因易于成环、哪些基因扩增效率更高并快速和疾病的发生和发展建立联系，有理由相信这种虽然简单但是高度创新的文章一定会备受瞩目，影响因子再创新高。目前，环状DNA可以作为一种新型特异的tumour标志物。

尽管诸多研究成果都是基于双微体研究来进行的，但是事实上，后续研究证明并非所有的eccDNA都是以双微体的形式存在的。2017年，Nature发表了一篇first次利用高通量测序技术对17个tumour样本的大规模eccDNA研究，发现只有~30%的eccDNA是以双微体的形式存在的。同时也证明不同eccDNA在不同的tumour样本中是普遍存在的，但是含量有很大差别。接着陆续有研究发现双微体中能够携带ai症基因，如EGFR和MYC基因通过eccDNA在tumour细胞中扩增了40%（Cancer Genetics and Cytogenetics, 2008）；在胶质瘤中发现ai细胞通过形成eccDNA造成携带的EGFR和MYC基因大量扩增(PNAS, 2014)。对整体或单独样本中的环状DNA在各染色体上的数量、密度进行统计和展示。湖南研究环状DNA

研究发现eccDNA环化多来源于ai基因。吉林云序生物环状DNA平台

总的来说，eccDNA的形成是依赖于DNA的序列特征、复制过程和DNA损伤的修复的。从目前已有的研究进展来看，就序列特征而言，串联重复序列会更容易造成eccDNA的形成；并且大部分的eccDNA有段重复序列，但是也有相当的部分没有重复序列，不能与任何附近的序列发生重组；高GC、转录刺激区域，像R-loop形成和修复促进eccDNA的形成；同源重组会切除重复DNA产生序列更大的eccDNA。而就DNA损伤修复而言，研究发现致ai物会提高eccDNA的水平，同时一些特异的DNA损伤修复蛋白是eccDNA形成所必需的，但是还有一些是非必需的。吉林云序生物环状DNA平台