10月25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)表了文章“Comparative analysis of methodologies for detecting extrachromosomal circular DNA”,系統(tǒng)性評估了7種在測序數(shù)據(jù)中鑒定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。
染色體外環(huán)狀DNA(Extrachromosomal circular DNA, eccDNA)作為一種在真核細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的環(huán)狀DNA,在腫瘤研究中具有重要意義。在腫瘤細(xì)胞中,eccDNA參與癌基因擴(kuò)增,基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控和腫瘤異質(zhì)性,從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生和發(fā)展。因此,對eccDNA的深入研究可以推動(dòng)我們對腫瘤發(fā)病機(jī)制的理解,也為靶向藥物的開發(fā)提供新的方向。
目前,盡管已有多種測序建庫方法和生物信息學(xué)算法用于eccDNA的鑒定,但eccDNA片段的大小多樣且來源于不同基因組區(qū)域,實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果在不同方法間存在較大差異,給研究人員選擇最適分析算法和實(shí)驗(yàn)方法帶來挑戰(zhàn)?,F(xiàn)有的評估通常只關(guān)注準(zhǔn)確性或計(jì)算需求等單一因素,并且往往基于過于簡化的模擬數(shù)據(jù),難以反映真實(shí)測序數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。各類實(shí)驗(yàn)方法在檢測eccDNA效率方面的顯著差異,更加凸顯出系統(tǒng)評估這些方法的重要性。
圖:eccDNA鑒定的分析算法和實(shí)驗(yàn)方法系統(tǒng)性比較工作流程
研究結(jié)果表明,Circle-Map和Circle_finder在短讀長測序數(shù)據(jù)中檢測eccDNA具有更高的效率。然而,Circle_finder存在一定的局限性,容易生成冗余結(jié)果,即在相同eccDNA的鑒定上出現(xiàn)重復(fù)。CReSIL在長度長測序數(shù)據(jù)(特別是測序深度超過10X時(shí))的eccDNA檢測中表現(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,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。該研究不僅深入分析了各種檢測eccDNA的分析算法和實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)勢和局限性,還在GitHub上提供了完整的分析流程、代碼和模擬數(shù)據(jù)集,旨在幫助研究人員根據(jù)自身數(shù)據(jù)特點(diǎn)選擇最優(yōu)的分析流程,為進(jìn)一步提升eccDNA檢測方法奠定了參考基礎(chǔ)。