一、 产品概述

eccDNA(Extrachromosomal circular DNA) 是指细胞内的染色体外环状 DNA 。近年来的研究表明，eccDNA与衰老，细胞通讯，DNA修复和基因组复制等诸多生理过程有关。2021年Nature发文指出，eccDNA 是细胞凋亡的产物，具有免疫原性。此外，eccDNA可以在多个系统中被检出，如神经系统、循环系统、消化系统、免疫系统、肌肉骨骼系统和泌尿生殖系统等。

肿瘤细胞中长的eccDNA（长度通常是mega-base-pair 级别）也被叫做ecDNA （Circular Extrachromosomal DNA ）。ecDNA可以携带oncogene和drug-resistance gene的拷贝，从而促进肿瘤的发生和发展。此外，ecDNA也可以做为移动的超级增强子，增强靶基因的转录水平。

二 、实验流程

三、应用案例

案例一

Circular DNA elements of chromosomal origin are common in healthy human somatic tissue（Nature Communication，2018，IF=11.878）

本文针对8名定期锻炼和8名久坐不动的男子进行骨骼肌样本和血液样本的收集，通过裂解细胞、过柱纯化的方法获取eccDNA，并滚环扩增和建库测序。通过分析测序数据大约鉴定出约10万个不同的eccDNA，其中绝大部分长度小于25kb，主要分布在0.1-5KB之间。从肌肉中检测到的eccDNA中，43960个是高度可信的。在白细胞中，6253个eccDNA是高度可信的，且运动组和静坐组之间的eccDNA并没有差异。另外通过eccDNA在基因组上的分布情况探索eccDNA具体来源于哪些染色体的哪些位置，并联合RNAseq数据分析发现eccDNA形成的基因偏好性。

图1 eccDNA的长度分布

图2 eccDNA在基因组上的分布情况

案例二

Circular ecDNA promotes accessible chromatin and high oncogene expression（Nature，2019，IF=43.07）

该文利用集成成像、远距离光学匹配、表观生物学技术和高通量测序，首次正面解析了癌基因所在的ecDNA的结构和基本功能。通整合肿瘤细胞系和TCGA临床肿瘤样本的RNA-seq和WGS数据，证明了高度表达的癌症基因是由ecDNA编码的；利用ChIP-seq技术和免疫荧光技术，分析活跃癌细胞中促进型组蛋白修饰H3K4me1、H3K27ac和抑制型组蛋白修饰H3K9me3、H3K27me3的发生情况，发现ecDNA上存在较多活跃型组蛋白修饰和少量抑制型组蛋白修饰；利用ATAC-seq和MNase-seq证明ecDNA的染色质是高度开放的，且比核染色体上DNA开放性更高；采用解析染色质的空间结构的 PLAC-seq（Hi-ChIP）技术发现ecDNA可以形成3D功能结构域，说明ecDNA能在空间上产生远距离调控。

图1 eccDNA上高表达的癌症基因

图2 eccDNA上H3K4me1和H3K27ac的分布

图3 eccDNA开放程度较核染色体高

图4 eccDNA环状图谱使远端DNA相互作用成为可能