环状DNA测序-康成生物丨数谱生物

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环状DNA测序

简介
服务优势
实验流程
结果展示

染色体外环状DNA（Extrachromosomal circular DNA, eccDNA）是指存在于常规染色体DNA外的双链环状DNA分子。环状DNA广泛存在于真核生物中，在人的正常组织、癌症组织和体液中均有发现。根据长度大小，可以将环状DNA分为两大类[1]，长度较小（＜10kb）的eccDNA与较大的ecDNA（长度≥10kb）。

eccDNA往往包含一些调控功能元件，例如增强子。这些携带增强子元件的eccDNA可以游离于基因组的不同区域，得以激活正常条件下不受这些元件调控的基因（图1），从而驱动这些基因表达变化并改变细胞功能，从而可能导致癌症等疾病的发生和发展[2]。

图1. eccDNA作为移动的增强子促进转录和肿瘤发生的模型

ecDNA是只存在于癌症中的大型具备克隆能力的环状DNA分子，小从10 kb到几兆碱基（Mb）不等，这些分子可以自我复制，但由于缺乏着丝粒而在有丝分裂中不均匀地遗传到子代细胞。这些ecDNA由于通常携带致癌基因和抗药性基因，能够为肿瘤组织的生长发展提供选择优势，并引起了肿瘤组织的遗传异质性，使治疗难度大大增加（图2），ecDNA的发现和鉴定是近年来癌症研究的重大突破与研究热点之一。

图2. eccDNA的非均等分裂特性（图上）促进了肿瘤遗传异质性（图下），为癌细胞提供了很强的选择优势[3, 4]。

总的来说，环状DNA调控着多种多样的分子生物学机制和生理过程（图3），与多种疾病紧密相关（表1），是优良的诊断、预后标志物（表2）[5]。

图3. 环状DNA调控许多分子机制和生理过程。在基因扩增、端粒长度恢复、基因组可塑性和分子海绵中发挥了重要作用。另外，环状DNA在多种生理事件中也发挥着重要作用，包括细胞行为、免疫和衰老等[5]。

表1. 在各种疾病中发现的环状DNA[6]

表2. 环状DNA作为生物标志物，比线性cfDNA更具优势[5]

参考文献:
1.Hung, K.L., P.S. Mischel, and H.Y. Chang, Gene regulation on extrachromosomal DNA. Nat Struct Mol Biol, 2022. 29(8): p. 736-744.
2.Zhu, Y., et al., Oncogenic extrachromosomal DNA functions as mobile enhancers to globally amplify chromosomal transcription. Cancer Cell, 2021. 39(5): p. 694-707.e7.
3.Noorani, I., P.S. Mischel, and C. Swanton, Leveraging extrachromosomal DNA to fine-tune trials of targeted therapy for glioblastoma: opportunities and challenges. Nat Rev Clin Oncol, 2022. 19(11): p. 733-743.
4.Nathanson, D.A., et al., Targeted therapy resistance mediated by dynamic regulation of extrachromosomal mutant EGFR DNA. Science, 2014. 343(6166): p. 72-6.
5.Yang, L., et al., Extrachromosomal circular DNA: biogenesis, structure, functions and diseases. Signal Transduct Target Ther, 2022. 7(1): p. 342.
6.Zhao, Y., et al., Extrachromosomal circular DNA: Current status and future prospects. Elife, 2022. 11.
严格的质控体系：设置阴性对照组和阳参，以控制文库质量。
丰富的注释信息：环状DNA是否属于超级增强子，来源染色体位置和基因名称。
稳定性高：实验操作稳定性高，减少实验操作带来的误差。
覆盖度高：同时检测eccDNA（长度<10kb）和ecDNA（长度>10kb）。
优化的富集流程：去除线性DNA和线粒体DNA，并进行滚环扩增，可高效率的富集eccDNA。
直观的可视化数据展示，提供文章发表级别的图谱。
环状DNA-Seq测序平台

线性染色体DNA和环状线粒体DNA的存在会导致环状DNA 测序结果中有效reads比例降低，因此有必要将二者去除。我们的环状DNA-Seq测序平台采用了限制性内切酶PacI对环状线粒体DNA进行切割，将其转化为线性DNA，然后使用线性DNA特异的外切酶将线性化的线粒体DNA以及染色体DNA消化，再使用滚环扩增的方式，将环状DNA进一步放大和富集，从而提高了测序质量。

实验流程

1.基因组DNA抽提；
2.PacI酶处理，线性化环状线粒体DNA；
3.DNA外切酶去除线性DNA；
4.滚环扩增环状DNA；
5.超声打断与DNA建库；
6.高通量测序；
7.数据分析；
8.提供实验报告。
1.环状DNA注释表

2.环状DNA长度和染色体分布统计图

环状DNA测序

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