Nature Genetics 揭示eccDNA新功能—驅(qū)動神經(jīng)母細胞瘤基因組重排
文章導讀
在剛剛過去不到一個月的時間，染色體外環(huán)狀DNA（eccDNA）重大科研成果相繼刊登上Nature、Cell、Nature Genetics等重量級期刊，這無疑將eccDNA推向21世紀20年代科學研究的風口浪尖，吸引無數(shù)科學工作者的眼球。前期報道表明eccDNA能導致原癌基因擴增，極大地促進腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性，是腫瘤進化的動力。那么除此外，eccDNA是否還有其他生物學功能呢？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的研究動態(tài)，今天帶來的文章剛好揭示了eccDNA新功能--驅(qū)動神經(jīng)母細胞瘤基因組重排，為現(xiàn)代癌癥基因組學提供了令人興奮的新方向。下面請跟著編者一起走進eccDNA的新世界，了解這個神奇的分子在癌癥治療方面劃時代的功能。
2019年12月16日，eccDNA驅(qū)動致癌基因重構(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)）來檢測神經(jīng)母細胞瘤中eccDNA，不僅發(fā)現(xiàn)了多種未被發(fā)現(xiàn)過的eccDNA，還發(fā)現(xiàn)eccDNA是體細胞基因組重排的主要來源。研究揭示了eccDNA通過嵌合環(huán)化和重新整合到線性基因組中的方式，導致致癌基因重塑，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)表時間：20191216
實驗方法：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)母細胞瘤eccDNA整體統(tǒng)計
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)，與開創(chuàng)性的生物信息學算法相結(jié)合，首次在神經(jīng)母細胞瘤（一種主要發(fā)生在兒童的致命腫瘤）中進行詳細的環(huán)狀DNA序列分析。本研究中分析了93名兒童的神經(jīng)母細胞瘤組織樣本，結(jié)果顯示，每個組織樣本平均檢測到5600多個eccDNA。
圖1. 神經(jīng)母細胞瘤DNA染色：染色體(藍色)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
實驗結(jié)果顯示eccDNA在基因區(qū)域大量富集，特別是在MYCN擴增的神經(jīng)母細胞瘤中。更進一步分析發(fā)現(xiàn)，eccDNA中的多個與神經(jīng)母細胞瘤相關(guān)的基因如MYCN、JUN、MDM2、SOX11、TAL2發(fā)生擴增。這也與以前的發(fā)現(xiàn)一致癌基因可以與鄰近增強子環(huán)化共擴增。
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)化多來源于癌基因，那eccDNA對基因的表達有著怎樣的影響呢？作者在這里利用RNA-seq（云序提供此服務(wù)）技術(shù)進行探究，結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)小于1kb的eccDNA中的基因表達發(fā)生變化，基因表達的增加主要發(fā)生在大于1kb的eccDNA中。利用等位基因特異性表達方法分析發(fā)現(xiàn)高表達的基因來源于環(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
作者分析測序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)母細胞瘤基因組中多數(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介導基因組重塑的猜想。而且2018年文章報道在對546個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存在樹狀重排模式，由此作者推測eccDNA衍生的樹形重排可以代表eccDNA整合到基因組中形成嵌合體。作者發(fā)現(xiàn)環(huán)狀整合位點以及嵌合體中富集了腫瘤相關(guān)基因。檢測整合對于基因表達的影響發(fā)現(xiàn)eccDNA整合激活原癌基因的表達擴增以及異常融合基因表達。這些研究結(jié)果為兒童癌癥的發(fā)病機理研究提供了一個方向，同時也有望成為癌癥的診斷標志。
圖4.eccDNA重排導致神經(jīng)母細胞瘤的轉(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)了目前對于腫瘤基因重排的理解，還迫切促使我們重新考慮當前癌癥基因組圖譜包含的空間信息。而本文這項研究只在神經(jīng)母細胞瘤中，還有待將來擴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作為新時代的科研探索熱點勢不可擋，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測序服務(wù)，能夠幫助大家緊扣科研時代脈搏，緊跟前沿步伐，更快、更好、更新的滿足大家對于eccDNA的研究需求，歡迎新老客戶來電咨詢。
云序生物染色體外環(huán)狀DNA測序技術(shù)服務(wù)：
云序生物提供染色體外環(huán)狀DNA測序服務(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、基因組分布以及拷貝變異等，從而幫助客戶快速找到癌癥、腫瘤機理研究和診斷的靶向eccDNA。
云序優(yōu)勢
國內(nèi)率先提供該服務(wù)的測序公司：
通過長期的摸索，率先開發(fā)出成熟的測序流程，成為國內(nèi)目前率先提供該服務(wù)的測序公司。
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)的實驗流程，具有極高的富集效率和特異性。
識別率高：
專業(yè)的生物信息學團隊，通過優(yōu)化的算法能夠高效識別染色體外環(huán)狀DNA。
一站式服務(wù)：
客戶只需提供細胞、組織或基因組DNA，云序生物為您完成從樣品準備、環(huán)狀DNA富集、文庫制備、上機測序到數(shù)據(jù)分析的整套服務(wù)流程。
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