eccDNA文章汇总：Nature、Cell 顶刊连发 | eccDNA 研究近三年持续高热

eccDNA高分文章：斯坦福大学Nature IF=50.5|癌症细胞中ecDNA的协调遗传

eccDNA检测方法：连发Nature、Cell, 新型癌基因－染色体外环状DNA 及检测技术详解

云序客户相关文章：国内首篇，15分！云序circle-seq助力国内篇10分以上环状DNA研究

标题：Genetic elements promote retention of extrachromosomal DNA in cancer cells

发表期刊：Nature

影响因子：48.5

发表日期：2025/11/19 

研究方法：GRO-seq、WGS、Retain-seq、Hi-C、FISH等

染色体外DNA（ecDNA）是癌症中一种普遍且具有破坏性的癌基因扩增形式。ecDNA无着丝粒，在细胞分裂过程中随机分配，并在多代中持续存在，这一过程背后的机制仍然不清楚。该研究识别出一类人类基因组元件，称为“存留元件”，它们将环状染色体与有丝分裂染色体连接，以增加ecDNA向子细胞的传递。该研究团队开发的一种全基因组水平的检测方法——Retain-seq，揭示了数千个人类“存留元件”，这些元件赋予异源环状染色体在后代中的持久性。“存留元件”由富含CpG的基因启动子组成，具有叠加效应。活细胞成像和染色体构象捕获显示，保留元件在转录因子和染色质蛋白标记的有丝分裂区域与有丝分裂染色体物理相互作用。这种分子间活动重新模拟了启动子-增强子相互作用。多个“存留元件”与癌基因在单个ecDNA上共同扩增，并塑造其大小和结构。富含CpG的“存留元件”呈现局部低甲基化特征，靶向胞嘧啶甲基化可消除存留活性并导致ecDNA 丢失，这表明甲基化敏感的相互作用调节ecDNA的保留。这些结果突出了有丝分裂ecDNA保留的DNA元件和调控逻辑。“存留元件”的扩增促进了癌基因ecDNA在癌细胞代中的维持，并揭示了人类基因组固有的环状染色体不朽原理。

标题：Extrachromosomal DNA associates with nuclear condensates and reorganizes chromatin structures to enhance oncogenic transcription

发表期刊：Cancer Cell

影响因子：44.5

发表日期：2025/9/18

研究方法：ChIP-Seq、Cut&Tag、ATAC-Seq、RNA-seq、CRISPR表观编辑、ChIA-drop

染色体外环状DNA（ecDNA）是癌症基因组中常见的致癌变异，常与肿瘤侵袭性行为及患者不良预后相关。尽管已有研究表明ecDNA可能通过染色质介导的“移动增强子”模型驱动肿瘤发生，其在不同癌症中的具体机制与影响仍不明确。该研究综合运用多组学分析、表观遗传编辑与成像技术，在三种癌症模型中发现，ecDNA聚集体是核凝聚体的组成部分，并具有癌症特异性的染色质连接特征。通过表观遗传手段沉默ecDNA特异性调控模块或使用化学方法破坏核凝聚体，可瓦解ecDNA聚集体，驱散共激活因子MED1的结合，抑制致癌转录并诱导细胞死亡。这些发现证实了ecDNA具有反式激活功能，并揭示了其驱动肿瘤发生的结构机制，为深入理解癌基因调控及开发新型癌症治疗策略提供了重要依据。

标题：Extrachromosomal DNA–Driven Oncogene Spatial Heterogeneity and Evolution in Glioblastoma

发表期刊：Cancer Discovery

影响因子：33.3

发表日期：2025/10/6

研究方法：WGS、FISH

染色体外DNA（ecDNA）上的癌基因扩增是导致多种癌症治疗耐药和患者生存率低的重要原因。目前，人们对ecDNA的时空演化机制仍知之甚少。该研究通过整合计算建模与94例未经治疗的人类胶质瘤（GBM）患者样本，系统探究了ecDNA的时空演化规律。

研究发现，ecDNA的空间异质性具有癌基因特异性模式，源于随机分配和不同的适应性优势。与PDGFRA-ecDNA不同，EGFR-ecDNA通常在克隆扩张前就已积累，赋予细胞较强的适应优势，并达到较高丰度。这一发现在基因工程小鼠神经干细胞体内实验中得到进一步证实：在肿瘤形成前即可观察到ecDNA的积累。

在GBM中，变异型与野生型EGFR-ecDNA常同时存在。其中最常见的变异型EGFRvIII-ecDNA，均来源于已存在的野生型EGFR-ecDNA，出现时间早且能达到高丰度。研究结果表明，ecDNA的致癌组成决定了其独特的进化轨迹。诸如ecDNA克隆性和异质性等新概念要求对GBM中大部分基因组数据进行精细的进化解释。

标题：Extrachromosomal DNA-Driven Oncogene Dosage Heterogeneity Promotes Rapid Adaptation to Therapy in MYCN-Amplified Cancers

发表期刊：Cancer Discovery

影响因子：33.3

发表日期：2025/10/6

研究方法：单细胞转录组测序、FISH、免疫荧光

染色体外DNA（ecDNA）的扩增通过有丝分裂不对称分离，违背了经典的遗传规律，从而增强了癌基因在细胞间的剂量异质性并加速了肿瘤进化。该研究聚焦于神经母细胞瘤，揭示了ecDNA扩增如何削弱现有染色体外MYCN扩增癌症的临床疗效。

通过整合癌基因拷贝数依赖的适应度理论模型、单细胞ecDNA定量分析与表型分析，该研究阐明ecDNA拷贝数异质性驱动了表型多样性，并通过染色体癌基因扩增无法实现的机制决定了治疗敏感性。研究表明，在癌细胞系、患者来源的异种移植模型及原代神经母细胞瘤中，ecDNA拷贝数直接调控细胞命运决策，这解释了染色体外癌基因剂量驱动的表型多样性如何在治疗压力下提供强大的进化优势。

此外，该研究鉴定出ecDNA拷贝数降低的衰老细胞是神经母细胞瘤产生治疗抵抗的一个来源，并概述了一种靶向清除此类细胞的策略，以改善MYCN扩增癌症的治疗效果。

标题：Enhancer activation from transposable elements in extrachromosomal DNA

发表期刊：Nature Cell Biology

影响因子：19.5

发表日期：2025/10/21

研究方法：Hi-C、ATAC-Seq、CRISPR

染色体外环状DNA（ecDNA）在侵袭性癌症中推动癌基因扩增并导致肿瘤内异质性。尽管转座元件再激活在癌症中很常见，但其对ecDNA的作用尚未被充分探索。该研究绘制了结直肠癌细胞中MYCN扩增ecDNA的三维结构，并鉴定了68个与ecDNA相互作用的基因组位点——富含转座子的区域，这些区域经常被整合到ecDNA上。研究聚焦于一个与MYC共同扩增的L1M4a1#LINE/L1片段，该片段仅在ecDNA扩增的背景下发挥作用。通过CRISPR-CATCH、CRISPRi和报告基因实验，研究证实了该片段存在于ecDNA上，具有增强子活性，并且对癌细胞的适应性至关重要。这些发现揭示了重复序列可以在ecDNA上被重新激活并“征用”为功能性序列，而不仅仅是非活性序列，这可能推动癌基因表达和肿瘤进化。该研究揭示了ecDNA利用重复序列塑造癌症表型的机制，为癌症的诊断与治疗提供了新思路。

标题：Adaptive dynamics of extrachromosomal circular DNA in rice under nutrient stress

发表期刊：Nature Communications

影响因子：15.7

发表日期：2025/5/4

研究方法：eccDNA测序、RNA-Seq、ATAC-Seq

染色体外环状DNA（eccDNA）已在多种真核生物中被发现，并在基因组可塑性中发挥关键作用。然而在作物中，eccDNA如何响应环境信号（特别是营养胁迫）仍属未知。水稻作为全球超半数人口的主要粮食作物和基因组研究的优异模型植物，在其生长过程中面临诸多环境挑战。因此，该研究系统探究了水稻eccDNA的分布、序列特征及其对营养胁迫的潜在响应。

研究首先描述了水稻在正常生长条件下，不同发育阶段中eccDNA的动态变化。研究进一步鉴定出与基因重叠的eccDNA、与转座元件重叠的eccDNA以及包含完整重复单元的全长eccDNA，并发现其丰度会特异性地响应氮、磷缺乏的胁迫条件。此外，研究分析了由多个片段构成的eccDNA，并提出一种潜在的、由转座元件介导的同源重组机制，可能是这类多片段eccDNA的形成起源。该研究为eccDNA在水稻营养胁迫下调控基因组可塑性提供了证据，并强调了其丰度与特异性的重要意义。

标题：Enhancer Extrachromosomal Circular DNA ANKRD28 Elicits Drug Resistance via POU2F2-Mediated Transcriptional Network in Multiple Myeloma

发表期刊：Advanced Science

影响因子：14.1

发表日期：2025/4/1

云序助力：Circle-Seq、RNA-Seq

研究方法：FISH、ChIP-Seq、Cut&Tag、CRISPR等

多发性骨髓瘤（MM）作为一种难以治愈的疾病，主要原因是药物抗性的产生，其背后的机制尚不明确。染色体外环状DNA（eccDNA）在癌症基因组的编码和非编码区域均普遍存在。然而，源自非编码区、具有增强子功能的eccDNA的作用在很大程度上被忽视了。该研究对来自bortezomib-lenalidomide-dexamethasone（VRd）治疗反应良好或不佳的MM患者和健康供体的血清eccDNA进行了全基因组分析。大量的eccANKRD28拷贝数预示着治疗反应差和预后不良，但其转录活性却显著增强。已建立的VRd耐药MM细胞系显示出eccANKRD28的丰度更高，CRISPR/Cas9介导的eccANKRD28过表达均能降低细胞对bortezomib和lenalidomide的敏感性。综合多组学分析（H3K27ac ChIP-seq、scRNA-seq、scATAC-seq、CUT&Tag等）将eccANKRD28鉴定为一个由关键转录因子POU2F2驱动的活性增强子，并参与耐药形成。POU2F2与序列特异性eccANKRD28以及RUNX1和RUNX2基序特异性结合形成蛋白复合体，进而激活包括IRF4、JUNB、IKZF3、RUNX3和BCL2在内的多个癌基因的启动子。该研究从一个此前未被认识的表观遗传新视角，阐明了增强子eccANKRD28在MM耐药中的潜在转录调控网络。

标题：Extrachromosomal Circular DNA MIRECD Enhances Necroptosis and Predicts Prognosis of Myocardial Infarction

发表期刊：Research

影响因子：10.9

发表日期：2025/8/8

云序助力：Circle-Seq、RNA-Seq、Sanger测序、qPCR

研究方法：细胞死亡检测、Western blot等

eccDNA是癌症中一种普遍且具有破坏性的癌基因扩增形式。近期研究揭示了eccDNA作为多种疾病生物标志物的潜力。然而，血浆中的eccDNA与心肌梗死之间的关联仍不明确。该研究从急性心肌梗死患者的血液样本中提取血浆eccDNA并进行环状DNA测序。研究鉴定出一种在心肌梗死患者血浆中高表达的eccDNA，并将其命名为心肌梗死相关染色体外环状DNA（MIRECD），Sanger测序验证了其环状结构和序列。在作用机制上，MIRECD可通过调控MLKL的表达，从而加剧心肌细胞的坏死性凋亡。Kaplan-Meier分析表明，MIRECD水平升高的个体发生主要不良心脏事件（MACEs）和心血管死亡的几率更高。单变量及多变量Cox回归分析显示，MIRECD可独立预测心肌梗死患者主要不良心脏事件的发生。在常规风险因素基础上加入MIRECD，可增强对患者风险的区分和重新分类能力。总之，该研究鉴定出一种新型eccDNA——MIRECD，它可能通过MLKL途径调控心肌坏死性凋亡，并有望成为预测心肌梗死预后和进行风险分层的可靠指标。

标题：Extrachromosomal DNA (ecDNA) drives hepatocellular carcinoma malignancy through high-copy amplification of chromosome 1q21-derived PIP5K1A oncogene

发表期刊：Cancer Letters

影响因子：10.1

发表日期：2025/8/25

云序助力：Circle-Seq、Sanger测序、qPCR

研究方法：TEM、FISH、Dot blots等

eccDNA在多种恶性肿瘤中促进癌基因扩增，但其在肝细胞癌（HCC）中的整体图谱及临床相关性仍不甚清晰。在该研究中，研究人员对6对HCC肿瘤和邻近非肿瘤组织进行了Circle-Seq和RNA-Seq，发现50%的肿瘤样本中存在一条来自染色体1q21的3Mb大小的ecDNA。该ecDNA携带多个基因，但基于其在PI3K/AKT信号通路中的核心作用及其与不良预后的关联，功能分析将PIP5K1A确定为核心致癌基因。通过outward PCR、inward PCR、Sanger测序和FISH实验验证了PIP5K1A的染色体外定位。Kaplan-Meier（KM）分析显示，PIP5K1A表达升高与HCC患者的不良预后相关。体内外实验表明，由ecDNA驱动的PIP5K1A扩增促进了HCC的增殖、迁移和抗凋亡能力。该研究提供了HCC全基因组的eccDNA图谱，指出1q21 ecDNA和PIP5K1A可作为预后标志物和治疗靶点，为HCC治疗策略提供了新的见解。

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云序生物是国内率先提供环状DNA测序服务的公司，早在2018年已启动了环状DNA测序技术的开发。2019年，云序发布了组织细胞环状 DNA 测序（circle-seq），并成为A&A Bio独家代理（该品牌的环状 DNA 纯化柱被绝大部分环状DNA高分文章采用）。2020年，云序又相继发布了体液样品环状DNA测序及体液样品环状DNA甲基化测序，拥有丰富的环状DNA测序产品线。迄今为止，我们已经完成上千例样品的环状DNA测序，积累了丰富的项目经验，样品类型涵盖：组织﹑细胞﹑血清﹑血浆﹑尿液等，物种涵盖：人﹑小鼠﹑大鼠﹑拟南芥﹑果蝇﹑酵母﹑非洲爪蟾等。2021年，云序生物的客户发表国内首批eccDNA研究论文，截至目前为止，云序用户发表的eccDNA文章高达15+篇，其中更有发表于Nature Communications等高分期刊上。