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。2019年环状RNA共发表SCI论文885篇。平台环状DNA文章
染色体外环状DNA(extrachromosomal circular DNAs,eccDNAs)产生于染色体上的序列,在起源上有较高的异质性,可以影响细胞生命活动,促进tumour细胞演进和适应性进化,是tumour的重要基因组特征。然而,对于染色体外环状DNA的结构、组成和全基因组频率仍然缺乏较为普遍而深入的研究。科研人员结合基因组学和转录组学的方法分析了神经母细胞瘤(一种起源于儿童期的由交感神经系统原始细胞产生的tumour)中的染色体外环状DNA的图谱,鉴定并表征了普遍来源于体细胞的和未被报道的体外染色体环状DNA。此外,还意外发现染色体外环状DNA是体细胞基因组重排的主要来源,可以通过嵌合体循环和将环状DNA重新整合进线性基因组,促进ai基因重塑。浙江文章 环状DNA测序结果显示99%的eccDNA长度小于25Kb。
与RNA-seq联合分析 研究发现eccDNA环化多来源于ai基因,那eccDNA对基因的表达有着怎样的影响呢?作者在这里利用RNA-seq(云序提供此服务)技术进行探究,结果并未发现小于1kb的eccDNA中的基因表达发生变化,基因表达的增加主要发生在大于1kb的eccDNA中。利用等位基因特异性表达方法分析发现高表达的基因来源于环状等位基因,但是环状DNA中基因拷贝数与环状外基因的拷贝数并无明显区别,这也表明eccDNA还存在其他与tumour相关的功能。
eccDNA的大小从几百bp到几十Mb不等,其中较小的一种是2012年Science报道的被称作MicroDNA的特殊的eccDNA,大小只有200-400bp,有片段过短,因此不能携带完整的基因序列;但是目前MicroDNA被认为具有一些重要的调节功能,包括调控RNA的转录过程,或者通过分子海绵的作用调控一些非编码RNA的表达,同时这种DNA也被认为是可能在未来应用于液体活检来监测ai症的发生和发展的一种体外游离DNA的形式。双微体形式存在的eccDNA一般较大,100kb-3Mb等,很多可以在光学显微镜下被观察到,能够携带一些完整的基因结构和上游的调控序列。云序采用多种方法高效地富集和扩增环状DNA。
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。环状DNA在不同基因区域、重复序列元件区域分布。湖北文章 环状DNA测序
环状DNA促进染色质的开放和促ai基因的表达。平台环状DNA文章
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。平台环状DNA文章