近年来，生物学家已经在线性染色体周围发现了神秘的环状DNA。染色体外DNA（ecDNA）的扩增会促进肿瘤内的遗传异质性并加速肿瘤进化，不过，其频率和临床影响还不大清楚。

美国杰克逊基因组医学实验室和加州大学圣迭戈分校的研究人员近日开展的一项研究表明，患者肿瘤内若存在无着丝粒的染色体外环状DNA扩增，可能暗示癌症预后不良。这项成果于本周发表在《Nature Genetics》杂志上。

研究人员在文中写道：“我们的研究结果展示了癌症中ecDNA的景观图。考虑到癌症的异质性，不同类型癌症之间的ecDNA结构和行为必然存在着多样性。”

研究人员利用计算方法来分析3,212名癌症患者的测序数据，以确定ecDNA扩增事件的频率。他们发现，这类扩增没有出现在正常组织样本中，但的确出现在各种类型的癌症中（血液癌症除外），并往往携带了癌基因。

他们发现，癌基因高度集中在扩增的ecDNA上，而最常见的癌基因频发扩增也出现在ecDNA上。他们指出，ecDNA扩增事件导致癌基因转录水平高于拷贝数匹配的线性DNA，再加上染色质可接近性增加，导致转录本融合频繁发生。

值得注意的是，研究人员发现，与同一癌症类型的非ecDNA肿瘤相比，肿瘤中ecDNA的存在通常对应了患者的预后较差，这表明ecDNA在肿瘤侵袭性中发挥潜在作用，也表明有望利用ecDNA来预测患者预后。

研究人员指出，过去很难通过细胞遗传学分析来统计ecDNA中发生的DNA扩增，但环状DNA文库富集方法和全基因组精细分析方法的出现让人们能够更全面地分析ecDNA及其在癌症中的后果。

在这项分析中，他们利用一种名为AmpliconArchitect的工具，根据全基因组序列数据来重建肿瘤内的局部扩增结构。之后，他们将其应用在3,200多个肿瘤样本和1,810个非肿瘤样本上，发现460个肿瘤至少携带一个环状扩增。

尽管有些细节还不太清楚，但作者认为，未来对结构变异及其他特征的研究将有助于人们更好地了解形成包括ecDNA在内的基因组重排的机制。（生物通 薄荷）

原文检索

Kim, H., Nguyen, N., Turner, K. et al. Extrachromosomal DNA is associated with oncogene amplification and poor outcome across multiple cancers. Nat Genet (2020). https://doi.org/10.1038/s41588-020-0678-2