eccDNA 在染色体上普遍均匀分布的特征也得到了第二种测序方法的验证。与第一种方法中使用滚环扩增不同,第二种方法先采用 Tn5 转座酶将 eccDNA的片段化,而后进行常规的 PCR 扩增和 illumina 高通量测序。第二种方法虽然不能得到全读长的 eccDNA,但能避免滚环扩增所造成的小环扩增倍数多、大环扩增倍数少的偏误。综合两种方法的实验结果,研究者确认了“eccDNA 从哪里来”这个问题的答案——eccDNA 的来源序列普遍、随机、均匀地分布于整个基因组上。通过严谨的环状DNA生信流程,实现了对环状DNA准确的识别和详细的基因注释。浙江环状DNA研究
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。宁夏云序环状DNA测序eccDNA测序结果充分体现了基因组水平成环的多样性。
6. eccDNA成环验证 类比于经典的circRNA,eccDNA的形成具有相似性,也是经过核酸序列的反式链接得到的产物。当然有关于成环机制的问题依然还需要大量的研究讨论。不过对于环状的结构验证可以模仿circRNA,针对junction site,就是链接位点设计发散引物(divergent primer)同时设计收敛引物(convergent primer)进行PCR扩增,然后通过Sanger测序的方式验证eccDNA的接头序列。云序生物是国内best早提供 eccDNA 测序服务的公司,云序在2018年已就启动了组织细胞 eccDNA 测序服务的开发。
研究组织、细胞的环状DNA测序常用Circle-seq技术,Circle-seq测序中就包含柱纯化去除线性DNA,具体步骤是柱纯化去除基因组DNA、外切酶对柱纯化后产物进行酶消化、滚环扩增放大环状DNA信号以及best后建库测序。因此,相对于大量存在的基因组DNA,环状DNA在细胞中的含量非常少,所以从样品中提取总DNA后,第一步需要通过柱纯化去除基因组DNA,以免测序中基因组DNA占据大部分数据量。柱纯化这一步骤十分关键,既要best大限度地去除基因组DNA, 又需best大限度保留环状DNA分子,尤其是避免丢失掉超长和超短的环状DNA。但新的研究表明:无论是在正常体细胞还是ai细胞中,都存在大量染色体外环状DNA。
1. 神经母细胞瘤eccDNA整体统计 研究人员联合eccDNA-seq和RNA-seq(云序生物提供此服务)技术,与开创性的生物信息学算法相结合,first次在神经母细胞瘤(一种主要发生在儿童的致命tumour)中进行详细的环状DNA序列分析。本研究中分析了93名儿童的神经母细胞瘤组织样本,结果显示,每个组织样本平均检测到5600多个eccDNA。 在基因组特征分布 实验结果显示eccDNA在基因区域大量富集,特别是在MYCN扩增的神经母细胞瘤中。更进一步分析发现,eccDNA中的多个与神经母细胞瘤相关的基因如MYCN、JUN、MDM2、SOX11、TAL2发生扩增。这也与以前的发现一致ai基因可以与邻近增强子环化共扩增。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。北京环状DNA文章
母系来源的eccDNA比胚胎来源的eccDNA分子长度也更长。浙江环状DNA研究
目前已经报道的基于高通量测序方法研究eccDNA的报道都是基于Paul S. Mischel团队开发的AmpliconArchitect软件,基于二代全基因组测序数据(5-10X覆盖深度),该软件可自动比对基因组,寻找断点信息,并结合SV和CNV的分析结果生成eccDNA的分析结果。不过需要注意的是,目前该软件的license是收费的。不过还可以考虑通过提取环状DNA和滚环扩增的方式获得eccDNA,并进行后续的测序和组装,这时候相对于对软件依赖的限制就相对较小了,但是对于线性DNA背景的排除依然是个问题,在基因组DNA的提取、扩增、质控及后续分析方面还需要诸多探索。浙江环状DNA研究