染色体外环状DNA（eccDNA）是一种发祥于但孤独于染色体DNA的环状DNA，泛泛存在于各式真核生物的细胞核和细胞质中。eccDNA包含来自东谈主类基因组的遗传元素，范畴从小的非编码区到扫数基因。与线粒体DNA、细菌质粒和叶绿体DNA中不雅察到的饱和双链结构不同，开头于真核生物细胞核的eccDNA不错呈现单链和双链结构。尽管在1964年诈欺电子显微镜初度在小麦和猪的生殖细胞中发现了eccDNA，但其生物学功能仍不明晰。这种歧义主若是由于它们与线性DNA的同源序列和检测要领的限度。初步方案标明eccDNA可能通过编码microRNAs或si样RNAs调控基因抒发水平。如今，跟着测序时代和生物信息学的快速发展，包括eccDNA在内的DNA小片断的检测精度取得了权贵栽培。这一进展增强了探索eccDNA生物学特质和功能的可行性。
2024年12月20日，中山大学向熙，宋昌泽，He Chunxiao 共同通信在Molecular Cancer 在线发表题为“ Unveiling the mysteries of extrachromosomal circular DNA: from generation to clinical relevance in human cancers and health 的方案论文。该综述纪念了eccDNA产生的潜在机制、现存的检测和分析要领过甚基本特征。综述重心先容了eccDNA在生理和病理条目下调控基因抒发的生物学功能。此外，本文还纪念了eccDNA在东谈主类癌症和健康中的临床酷好酷好。
张开剩余76%eccDNA泛泛存在于各式东谈主体组织和体液中，包括肿瘤组织、骨骼肌、白细胞、血浆、尿液、精子和其他平时组织。它们在虚弱、基因组种种性、恶性肿瘤发生和耐药性等方面进展着蹙迫作用。以往的方案主要围聚在eccDNA在恶性肿瘤中的作用。综述了eccDNA在肿瘤疾病中的最新方案进展，并重心先容了其在东谈主类健康和非肿瘤疾病中的临床酷好酷好。其计议是引发eccDNA在戒备、会诊和调整东谈主类健康和疾病方面的临床应用的革命要领。正在方案eccDNA在东谈主体液中的临床应用，以论说其在恶性肿瘤和全体东谈主类健康中的生物学特质。但是，仍然存在一些挑战。领先，不同组织中eccDNA的品貌存在权贵各别。
在某些疾病中，eccDNA品貌太低而无法检测到，临床组织样本聚集坚苦，限度了其临床应用。其次，eccDNA数据分析要领有待进一步优化。尽管基于立时引物RCA的Circle-Seq是当今最常用的eccDNA检测要领，但当今仍缺少可靠的分析时代来准敬佩量eccDNA品貌。由于从单个eccDNA序列中识别多个相似拷贝，长读测序的应用存在终点大的进犯。此外，天然HU调整不错抛弃eccDNA过甚关联的癌基因，但它并不成减少HSR中的癌基因扩增。这强调了抛弃eccDNA手脚耐药恶性肿瘤调整计谋的后劲，但是特异性靶向和抛弃eccDNA的有用要领仍然缺少。
eccDNA在肿瘤侵袭中的作用机制（图源自Molecular Cancer）
此外，还有几个蹙迫的问题有待搞定：领先，转座子是转座子因子昔时入侵的先人印迹，占据了东谈主类基因组的近一半。一经评释，逆转录转座子诈欺可选拔的终端联接DNA缔造历程进行环化和第二链合成，这对它们的复制和新插入至关蹙迫，90%的逆转录转座子产生eccDNA。相同，广泛佩带转座元件的eccDNA，如Alu元件、SINE、LINE、LTR和DNA转座子的生物学作用也亟待搞定。其次，尽管eccDNA在恶性肿瘤中的生物学功能已被泛泛方案，但小尺寸eccDNA佩带的基因片断的分子功能仍不明晰。佩带MYCN片断的eccDNA也通过赈济基因组重塑来运转MYCN在神经母细胞瘤中的扩增。但是，佩带TAOK2内含子片断的eccDNA遏止TAOK2的抒发。因此，需要进一步的方案来说明佩带特定基因片断的eccDNA在促进或遏止靶基因抒发中的真正作用。此外，其他类型的eccDNA，如佩带增强子或重迭元件的eccDNA，在东谈主类健康和非肿瘤性疾病中的作用需要进一步探索。此外，eccDNA与其他生物历程之间的互相作用，如表不雅遗传变化、DNA修饰、三维基因组重塑和组卵白修饰，需要更防备地了解。
除了这些范畴以外，还值得接洽的是生殖细胞中PiRNA和含有转座因子的eccDNA之间的潜在互相作用。PiRNA是一种相等大的小RNA，存在于生殖系细胞中，终点是精子中，何况被合计具有部分千里默回转录转座子的功能。频年来，已有方案评释，逆转录转座子是通过劫抓宿主细胞的alt-EJ DNA缔造历程变成eccDNA来杀青其增殖的。因此，佩带转座因子的eccDNA过甚甲基化在与piRNA互相作用中的作用值得在异日终点暖热。总之，异日的方案可能受益于eccDNA基因组特征的全面画图，这不错促进咱们对它们在东谈主类健康和疾病中的作用的剖判。
方案综述了eccDNA产生的潜在机制，以及现存的检测和分析要领过甚生物学符号。它还侧重于在生理和病理条目下eccDNA在基因抒发中的分子功能。此外，还强调了eccDNA手脚革命生物符号物和调整靶点在改善东谈主类健康和调整疾病方面具有广袤的临床后劲。（开头：生物岛）
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