1. 神經母細胞瘤eccDNA整體統計
研究人員聯合eccDNA-seq和RNA-seq（云序生物提供此服務）技術，與開創性的生物信息學算法相結合，首次在神經母細胞瘤（一種主要發生在兒童的致命腫瘤）中進行詳細的環狀DNA序列分析。本研究中分析了93名兒童的神經母細胞瘤組織樣本，結果顯示，每個組織樣本平均檢測到5600多個eccDNA。
圖1. 神經母細胞瘤DNA染色：染色體(藍色)之間有很多小的DNA環(綠色)，紅色為著絲粒
2.eccDNA在基因組特征分布
實驗結果顯示eccDNA在基因區域大量富集，特別是在MYCN擴增的神經母細胞瘤中。更進一步分析發現，eccDNA中的多個與神經母細胞瘤相關的基因如MYCN、JUN、MDM2、SOX11、TAL2發生擴增。這也與以前的發現一致癌基因可以與鄰近增強子環化共擴增。
圖2. eccDNA在基因組特征分布圖
3.eccDNA-seq與RNA-seq聯合分析
研究發現eccDNA環化多來源于癌基因，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）技術進行探究，結果并未發現小于1kb的eccDNA中的基因表達發生變化，基因表達的增加主要發生在大于1kb的eccDNA中。利用等位基因特異性表達方法分析發現高表達的基因來源于環狀等位基因,但是環狀DNA中基因拷貝數與環狀外基因的拷貝數并無明顯區別,這也表明eccDNA還存在其他與腫瘤相關的功能。
圖3. 基因組與轉錄組聯合分析
4. eccDNA新功能
作者分析測序數據發現神經母細胞瘤基因組中多數染色體內和染色體間基因的重排與eccDNA區域相吻合，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據收集分析發現其中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。作者發現環狀整合位點以及嵌合體中富集了腫瘤相關基因。檢測整合對于基因表達的影響發現eccDNA整合激活原癌基因的表達擴增以及異常融合基因表達。這些研究結果為兒童癌癥的發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重排導致神經母細胞瘤的轉錄解除抑制和預后不良
總結
癌基因在eccDNA上擴增的重新發現以及eccDNA在腫瘤基因組重排的新發現，不僅挑戰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”。