eccDNAs在妇科肿瘤和生殖过程中的最新研究进展

2024年1月,题目为
“Innovative insights into extrachromosomal circular DNAs in gynecologic tumors and reproduction”
的文章在《Protein & Cell》发表。
本文由北京大学第三医院的吴宁等人撰写，
研究指出eccDNAs是源自但独立于染色体DNA的环状结构，在单细胞和多细胞真核生物中均有发现。
尽管eccDNAs的生成和功能尚不完全清楚，但由于其与线性DNA具有序列同源性，现有检测方法较少。
该综述汇总了eccDNAs在妇科肿瘤和生殖过程中的最新研究进展，探讨了其潜在的生物学意义及应用前景。




染色体外环状DNA (eccDNAs) 在妇科肿瘤和生殖中有多项创新性发现。
首先，eccDNAs可以作为治疗靶点，用于设计药物切割含有癌基因的eccDNA，改善患者预后。
其次，eccDNAs作为液体活检标志物，可用于妇科肿瘤的诊断和预后。
研究表明，eccDNA在肿瘤形成、进化和药物抗性中起重要作用，并可能通过非侵入性产前检测 (NIPT) 早期检测生殖疾病。
近年来，高通量测序技术揭示了eccDNAs在基因组多样性和衰老等生物过程中也有重要作用。
研究还发现eccDNA可能影响配子突变和重组，导致生殖遗传变异。
综上所述，eccDNAs在妇科肿瘤和生殖健康中的潜力和应用前景广阔。

eccDNAs的生物发生和功能至今仍然不完全了解，主要有以下几个原因：
首先，eccDNAs的存在形式与线性DNA不同，其圆形结构使其在检测和分析上具有挑战性，
因为常规的线性DNA研究方法不能直接适用于eccDNAs。
其次，由于eccDNAs的多样性和小尺寸特征，传统的检测方法可能无法准确捕捉和鉴定所有类型的eccDNAs，
导致我们对其种类和分布的了解仍有限。
第三，eccDNAs的功能机制复杂多样，可能涉及到基因调控、药物抗性和基因组进化等多个方面，
这些功能的具体作用机制尚未完全阐明。
最后，虽然近年来高通量测序技术和生物信息学工具的发展加速了eccDNAs的研究进展，
但仍需要更多的实验验证和深入研究来揭示其在生物学过程中的具体功能和生物学意义。

文章提到的检测eccDNAs的方法主要包括以下几类：
1. 成像技术：包括光学显微镜、电镜（EM）、荧光原位杂交（FISH）、中性二维（2D）凝胶等，
现代技术如结构照明显微镜和扫描原子力显微镜也被用于观测标记的eccDNA。
2. 纯化和扩增：早期方法如在碱性溶液中裂解细胞核，用外切酶去除线性DNA，并通过滚环扩增（RCA）浓缩eccDNA；
现代方法包括CsCl-EtBr梯度离心和Tn5转座酶片段化系统。
3. 高通量测序技术：如纳米孔测序和SMOOTH-seq等，用于区分线性DNA和eccDNA，
通过独特的读段（split reads和不一致的配对末端读段）识别eccDNA。
4. 生物信息学工具和数据库：如AmpliconArchitect、ECCsplorer、Circle-Map、Circle_finder和Ecc_finder，
这些工具结合高通量测序数据识别并预测eccDNA的功能。
5. 其他技术：如CRISPR-CATCH技术结合CRISPR-Cas9和脉冲场凝胶电泳，
以高分辨率选择性纯化大型eccDNA。



本研究得出如下结论：eccDNA在妇科肿瘤和生殖健康中起重要作用。
它们通过携带肿瘤相关基因的多个拷贝和增强子序列，增加基因转录水平，
从而推动肿瘤的进展，并与肿瘤的药物抗性密切相关。
此外，fetal eccDNA可能作为早期诊断子痫前期等疾病的潜在生物标志物。
研究还发现，eccDNA在细胞中通过多种机制形成和清除，
且其特殊结构和表观遗传修饰为其在生理和病理过程中的多样功能提供了理论基础。
这些发现为进一步揭示eccDNA在复杂调控网络中的角色奠定了基础，
提示其在液体活检和非侵入性产前检测中的潜在应用前景。


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