中國科大在評(píng)估染色體外環(huán)狀DNA檢測方法取得進(jìn)展
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部瞿昆教授課題組在《自然·通訊》期刊上發(fā)表了一篇題為“Comparative analysis of methodologies for detecting extrachromosomal circular DNA”的研究文章。該研究系統(tǒng)性地評(píng)估了7種用于在測序數(shù)據(jù)中鑒定染色體外環(huán)狀DNA(eccDNA)的分析算法及7種不同實(shí)驗(yàn)建庫方法的性能和差異，為eccDNA的深入研究提供了重要參考。
eccDNA作為一種在真核細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的環(huán)狀DNA分子，在腫瘤研究中扮演著重要角色。在腫瘤細(xì)胞中，eccDNA不僅參與癌基因的擴(kuò)增，還涉及基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控和腫瘤異質(zhì)性，從而推動(dòng)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。因此，對(duì)eccDNA的深入研究有望為腫瘤發(fā)病機(jī)制的理解提供新的視角，并為靶向藥物的開發(fā)開辟新的方向。
然而，目前用于eccDNA鑒定的測序建庫方法和生物信息學(xué)算法種類繁多，且由于eccDNA片段的大小多樣且來源復(fù)雜，不同方法間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較大差異。這種差異給研究人員在選擇最適分析算法和實(shí)驗(yàn)方法時(shí)帶來了挑戰(zhàn)。此外，現(xiàn)有的評(píng)估方法往往只關(guān)注準(zhǔn)確性或計(jì)算需求等單一因素，且基于過于簡化的模擬數(shù)據(jù)，難以真實(shí)反映測序數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。
針對(duì)這一問題，瞿昆教授課題組的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)多種eccDNA檢測方法和實(shí)驗(yàn)建庫方法進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估。研究結(jié)果表明，在短讀長測序數(shù)據(jù)中，Circle-Map和Circle_finder算法在檢測eccDNA方面具有較高的效率。然而，Circle_finder算法存在一定的局限性，容易生成冗余結(jié)果。而在長度較長的測序數(shù)據(jù)中，特別是測序深度超過10X時(shí)，CReSIL算法的表現(xiàn)最佳。
在實(shí)驗(yàn)方法方面，Circle-Seq-LR特別適用于檢測長度超過10 kb且具有拷貝數(shù)擴(kuò)增的eccDNA(也稱ecDNA)，這類eccDNA與腫瘤進(jìn)展密切相關(guān)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，不同實(shí)驗(yàn)方法檢測到的eccDNA在長度、癌基因組成和基因重復(fù)元件的包含等方面展現(xiàn)出顯著的異質(zhì)性。
為了幫助研究人員根據(jù)自身數(shù)據(jù)特點(diǎn)選擇最優(yōu)的分析流程，該研究團(tuán)隊(duì)在GitHub上提供了完整的分析流程、代碼和模擬數(shù)據(jù)集。這一舉措不僅為進(jìn)一步提升eccDNA檢測方法奠定了參考基礎(chǔ)，還有望推動(dòng)eccDNA研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。
此次研究的發(fā)表標(biāo)志著中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在eccDNA研究領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，也為國內(nèi)外同行提供了寶貴的參考和借鑒。未來，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)致力于eccDNA的深入研究，為推動(dòng)腫瘤發(fā)病機(jī)制的理解和靶向藥物的開發(fā)做出更多貢獻(xiàn)。
【素材來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)】
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