综述:染色体外DNA在肿瘤发生和进展中的作用

【字体: 时间:2025年09月16日 来源:Frontiers in Oncology 3.3

编辑推荐:

  这篇综述系统阐述了染色体外DNA(ecDNA)在肿瘤中的关键作用,涵盖其结构特征、非孟德尔遗传机制、形成模型(如BFB循环/染色体重碎),以及通过增强子劫持/ecDNA枢纽等机制驱动癌基因(如MYC/EGFR)高表达。重点解析了ecDNA促进肿瘤异质性、进化、耐药(如CHK1抑制剂敏感性)及不良预后的分子机制,并探讨了其作为治疗靶点的潜力(如BBI-355临床实验)。

  

染色体外DNA:肿瘤进化的隐形推手

结构与遗传动力学

染色体外DNA(ecDNA)是肿瘤中独特的环状DNA元件,分子量超过100kb,可携带MYC、EGFR等癌基因及超级增强子。与染色体DNA不同,ecDNA缺乏着丝粒,通过"搭便车"方式随机分离到子细胞,导致显著的拷贝数异质性。约30%的ecDNA以双微体形式存在,其结构多样性体现在同一癌基因可衍生出不同ecDNA物种。

神秘起源:四种形成模型

ecDNA的诞生如同基因组"灾难现场":

  1. 1.

    切除模型:染色体双链断裂后,通过NHEJ机制环化形成;

  2. 2.

    BFB循环:端粒缺失导致双着丝粒染色体形成,有丝分裂中桥断裂产生ecDNA;

  3. 3.

    染色体重碎:FA通路缺陷引发染色体粉碎,错误修复后形成ecDNA;

  4. 4.

    HPV驱动:病毒基因组与宿主DNA杂交形成嵌合ecDNA。

癌基因的"扩音器"

ecDNA通过多重机制放大癌基因信号:

  • 拷贝数爆发:EGFRvIII在ecDNA上的拷贝数可达染色体版本的50倍

  • 开放染色质:ATAC-seq显示ecDNA核小体排列松散,RNA聚合酶II更易结合

  • 增强子劫持:MYCN可窃取TRIB2基因的增强子元件

  • ecDNA枢纽:BRD4介导的转录枢纽使MYC表达量与ecDNA空间聚集度正相关

肿瘤进化的"加速器"

ecDNA+肿瘤展现惊人适应性:

  • 在GBM39细胞系中,EGFRvIII ecDNA可随厄洛替尼压力动态调整拷贝数

  • APOBEC3诱导的kyklonic事件使31%的ecDNA携带驱动基因突变

  • HPV相关肿瘤中,病毒-宿主杂合ecDNA通过"异链化"产生结构多样性

临床困境与曙光

ecDNA+患者预后显著较差:

  • 髓母细胞瘤患者5年生存率降低3倍

  • MHC I类分子下调导致免疫逃逸

  • 治疗策略新方向:

    • CHK1抑制剂BBI-2779可诱导ecDNA+胃癌消退

    • 羟基urea通过复制压力清除ecDNA

    • JQ1分散ecDNA枢纽可降低MYC表达

未解之谜

ecDNA的三维空间构象、精确起源细胞及在肿瘤微环境中的动态演变仍是研究盲区。随着活细胞成像联合单分子测序技术的发展,这一"肿瘤进化暗物质"的神秘面纱正被逐步揭开。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号