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  • 体液样品eccDNA测序技术

     

     

     

    技术简介:

     

    游离于染色体基因组之外的DNA (extrachromosomal DNA,ecDNA)被发现常常以环状的形式存在,这种形式的DNA被称为环状DNA (extrachromosomal circular DNA,eccDNA)。目前也习惯将巨大的环状DNA(>1Mb)称为ecDNA, 而将相对较小的环状DNA称为eccDNA。
    传统观点认为真核基因组通常形成稳定的线性染色体。但***新的研究表明:无论是在正常体细胞还是*细胞中,都存在大量染色体外环状DNA。近日,Nature杂志上发表了颠覆性研究成果:在**中,主要的*基因转录本是直接来自于环状DNA的,而环状DNA的染色质是高度开放的,环状DNA的*基因能够大量表达,同时缺乏丝粒,导致不遵照孟德尔定律进行遗传,这种特性使得环状DNA是驱动**异质性的重要机制。由此可见,由于其结构和表达的特异性,环状DNA可以影响细胞生命活动,促进**细胞演进和适应性进化,增加了基因组的可塑性和不稳定性。目前,环状DNA不**可以作为一种新型特异的**标志物,还在**发**展机理研究中发挥着重大的潜在价值。可以预见的是,环状DNA将迅速成为新的科研热点,甚至会对传统遗传学和基因组学带来**性影响。

     

    环状DNA形成的机理

    目前研究表明,环状DNA是从染色体上断裂、环化或者额外复制产生的序列,其剪切加工机理主要提出有两种可能:(1)通过染色体异位同源重组环化(intrachromatid ectopic homologous recombination,HR);(2)通过非同源染色体末端连接环化(nonhomologous end-joining,NHEJ)。环状DNA形成是一个复杂的过程,更多环化方式有待探索。

    环状DNA 形成模型示意图

     

    环状DNA 形成模型示意图



    针对血清、血浆、尿液、脑脊液等微量的体液样品,云序生物参考卢煜明教授团队开发的方法,酶切去除线性DNA后,利用Tn5转座酶,打开环状DNA环状结构并同时在DN**段两端加上接头,进行建库及测序。Tn5转座酶法效率高,损耗低,实现血液循环系统中微量的环状DNA的检测,双端测序,上机测序数据量24G。并且本产品能保留环状DNA的原始表达量,使得不同环状DNA间的表达量的比较更为准确。并通过严谨的环状DNA生信流程,实现了对环状DNA准确的识别和详细的基因注释。

     

    云序生物血清血浆环状DNA测序流程示意图

     

    云序生物体液样品环状DNA测序流程示意图

     

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  • 案例分析

     

    案例1:母体血浆中染色体外环状DNA的鉴定与特性分析
    原文:Identification and characterization of extrachromosomal circular DNA in maternal plasm 
    期刊:Proc Natl Acad Sci                     影响因子:11.201
    作者观察到在孕妇的血浆中存在染色体外环状DNA (环状DNA),并通过限制性内切酶和Tn5转座酶处理后的改良的测序方法,在孕妇的血浆中鉴定出了环状DNA分子。他们发现血浆的环状DNA分子比线性的长,在这些环状DNA分子中,胎儿来源的环状DNA短于母体来源的环状DNA。此外,环状DNA的闭合圆形结构可能允许抗外切酶,因此这些分子比它们的线性对应物具有更高的稳定性。这些特性为环状DNA的研究和生物标志物的开发提供了机会。

    图1. 对5例妊娠患者的血浆标本进行环状DNA分析

     

    图1. 对5例妊娠患者的血浆标本进行环状DNA分析

     

  • 云序技术优势:

     

    • 适用于微量体液样品:
      此法减少DNA损失,并保留原始表达量,不同环状DNA间表达量比较更准确


    • 专业的生物信息学分析:
      专业的生物信息学团队,开发了高效识别分析环状DNA的算法,满足客户的各类深入数据分析需求。


    • 一站式服务:
      客户只需提供血清、血浆、尿液、脑脊液等体液,云序生物为您完成从样品准备、环状DNA富集、文库制备、上机测序到数据分析整套服务流程。

     

    数据分析(仅供展示  详见demo报告)

    1.环状DNA注释表格
    测序后首先可以得到一个详尽的环状DNA注释表格,列出每个样品中检测到的每个环状DNA所在的染色体、坐标,长度,表达丰度,相关基因注释, GO注释,Pathway注释等。

    1.环状DNA注释表格


    2.长度分布
    对整体或单独样本中的环状DNA的长度进行统计和展示。

    2.长度分布


    3.组间共有和特有环状DNA*
    对不同分组**有和特有的环状DNA个数的统计和展示。

    3.组间共有和特有环状DNA*


    4.环状DNA差异表
    不同的样品分组间可以进行环状DNA丰度的差异比较,通过差异倍数、p值、关联基因筛选关键的环状DNA。

    4.环状DNA差异表


    5.差异环状DNA聚类图、散点图、火山图
    展示不同样品分组间环状DNA的丰度差异。

    5.差异环状DNA聚类图、散点图、火山图


    6.差异环状DNA所属基因的功能分析
    对环状DNA或差异环状DNA所属基因进行GO功能和KEGG通路富集分析。

    6.差异环状DNA所属基因的功能分析

     

    7.染色体分布*

    对整体或单独样本中的环状DNA在各染色体上的数量、密度进行统计和展示。

      7.染色体分布*7.染色体分布*

     

     

     

    8.环状DNA在基因组的分布*
    环状DNA在不同基因区域、重复序列元件区域分布。

    8.环状DNA在基因组的分布*8.环状DNA在基因组的分布*


    9.联合转录组关联分析*
    如果联合全转录组测序,可以将环状DNA与mRNA进行联合分析寻找相关性。

    9.联合转录组关联分析*

     

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