临床研究院/疑难疾病精准研究中心-林达团队开发新型染色体外DNA（ecDNA）检测技术MGA-seq

不同于正常细胞，肿瘤细胞基因组中存在多种类型的结构变异，包括倒位（Inversion）、易位（Translocation）、缺失（Deletion）、拷贝数变异（Copy number variation, CNV）、染色体内线性扩增（Homogeneous staining region，HSR）及染色体外DNA扩增（Extrachromosomal DNA, ecDNA）等。其中ecDNA是近年来引起广泛关注的一种肿瘤基因组结构变异。ecDNA是游离于染色体外的环状DNA，具有自我复制功能。ecDNA在肿瘤细胞中的含量与肿瘤细胞对药物敏感性呈负相关，其调控机制是肿瘤基因组学研究的新方向，ecDNA也是极具潜力的诊断标志物。目前对于ecDNA的检测主要采取全基因组测序（WGS）、高通量染色质空间构象捕获测序（Hi-C）、三代测序（Third-generation sequencing）联合分析的策略。然而，该方法操作复杂、成本高、耗时长，且无法将ecDNA的序列信息以及三维空间构象信息进行精准解读。因此探究新型基因组结构变异检测方法对于ecDNA的结构检测及功能分析具有重要意义。

为了满足科研和临床上对ecDNA等多种类型结构变异检测的需求，上海市第一人民医院临床研究院/疑难疾病精准研究中心的林达团队联合华中农业大学/深圳理工大学曹罡教授课题组、南京鼓楼医院孙海翔教授课题组开发了MGA-Seq（Multiple genetic abnormality sequencing）技术。该技术实现了多重基因组结构变异的检测，并于2023年10月30日在基因组学经典期刊Genome Biology上发表。上海交通大学医学院附属第一人民医院临床研究院/疑难疾病精准研究中心为论文第一单位。

MGA-seq方法充分利用ecDNA游离于细胞核的特性，将ecDNA与邻近染色质进行交联，再通过限制性内切酶和连接酶对肿瘤染色质进行原位片段化及邻近酶接，使得ecDNA片段与相邻基因组片段进行连接。最后，利用超声破碎法将连接产物进行片段化，并构建成测序文库，通过测序及分析获得基因组结构信息。值得一提的是，林达研究员带领团队对相应检测方法进行了系统的开发及深度优化，最终将所有的检测步骤合并在一个离心管中完成，此外还通过简化实验步骤有效缩短了检测时长并降低了检测费用，最终开发出的新型基因组结构检测方法MGA-seq耗时仅9小时、花费不到400元人民币即可完成的文库构建流程，实现对复杂基因组结构的精准检测。

利用MGA-Seq检测方法，研究人员系统解析了结直肠癌、肾癌、慢性髓系白血病等细胞样本和肿瘤组织样本中ecDNA和HSR的二维基因组序列信息和三维空间构象信息，绘制了原癌基因的共扩增网络，并鉴定了不孕不育人群的平衡易位断点。MGA-Seq技术将对新型肿瘤诊断标志物的发掘、ecDNA转录调控机制的解析以及罕见病的筛查有重要的潜在推动作用。

上海交通大学医学院附属第一人民医院林达研究员和华中农业大学/深圳理工大学曹罡教授、南京鼓楼医院孙海翔教授为本文共同通讯作者，林达研究员和博士生邹艳艳为本文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、国家创新人才博士后计划和上海市科学技术委员会等资助。

原文链接：

https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-023-03081-x