综述：染色体外环状DNA作为生物标志物的潜在临床意义

这篇综述系统阐述了染色体外环状DNA（eccDNA）的分子特征、检测技术进展及其作为疾病生物标志物的临床应用潜力。文章重点探讨了eccDNA在癌症诊断（如MYCN、EGFR基因携带）、耐药监测（DHFR、BRAF相关）、产前检测（IUGR筛查）和免疫疾病（DNASE1L3缺乏症）中的价值，强调了其环状结构带来的高稳定性和特异性优势，为开发新型诊断工具提供了理论依据。

　　

染色体外环状DNA：从分子特征到临床转化的生物标志物革命

背景
染色体外环状DNA（eccDNA）是一类独立于常规染色体存在的环状DNA分子，自196年在哺乳动物细胞中被首次发现以来，已在酵母、果蝇、小鼠和人类等多种真核生物中鉴定到。其形成机制涉及同源重组、非同源末端连接、DNA复制和R环形成等多种途径，尺寸范围从数百碱基对到数兆碱基对不等。根据大小和功能，eccDNA可分为小分散DNA（0.1-10 kb，参与基因组不稳定性）、微DNA（100-400 bp，编码调控性小RNA）、端粒环（参与端粒替代延长）等类型。

检测技术突破
传统电子显微镜和荧光显微镜技术虽能可视化eccDNA结构，但无法解析序列信息。Circle-Seq技术通过质粒安全DNase消化和滚环扩增（RCA）实现了eccDNA的高通量测序。近年发展的3SEP纯化流程、单细胞测序（scEC&T-seq、SMOOTH-seq）以及长读长测序（NanoCircle、CReSIL算法）进一步提升了检测精度。值得注意的是，HolistIC工具整合全基因组测序和Hi-C数据，可识别大尺寸eccDNA与扩增子的关联。

癌症诊断与治疗的“环形密码”
在肿瘤领域，eccDNA展现出三大临床价值：

1. 诊断标志物：肺癌组织中eccDNA长度显著长于癌旁组织，携带ALK/ETV6基因的eccDNA组合具有多癌种诊断潜力。Barrett食管癌变过程中eccDNA的早期积累提示其可作为癌前病变标志。
2. 耐药监测：携带EGFR的eccDNA与胶质母细胞瘤放疗耐药相关；DHFR基因环状扩增导致甲氨蝶呤耐药；而RAB3B-eccDNA通过诱导自噬促进下咽鳞癌顺铂耐药。
3. 预后评估：DNMT1^{circle10302690-10302961}水平降低与高级别浆液性卵巢癌不良预后相关，MYCN-eccDNA则是神经母细胞瘤的独立危险因素。

跨学科应用前景

• 产前检测：孕妇血浆中胎儿来源的eccDNA保留母体基因组甲基化特征，可用于宫内生长受限（IUGR）的早期筛查。
• 免疫疾病：DNASE1L3缺陷患者的血浆eccDNA呈现300-450 bp峰簇升高，其AUC比值可作为自身免疫疾病（如系统性红斑狼疮）的诊断指标。
• 代谢疾病：2型糖尿病患者血浆中SORBS1^circle水平与胰岛素抵抗显著相关，而携带代谢相关基因的eccDNA分布差异反映血糖控制状态。

挑战与展望
尽管eccDNA具有稳定性高（半衰期29.7分钟）、抗核酸酶降解等优势，其临床应用仍面临标准化检测流程缺失、靶向清除技术不足等挑战。未来需通过多中心研究验证其临床相关性，并开发基于连接位点的特异性消除策略——这种“精准狙击”疗法将避免对染色体DNA的误伤，彰显eccDNA作为治疗靶标的高特异性。

从癌症进化到衰老调控，从液体活检到表观遗传，eccDNA正以独特的环形结构书写生命科学的新篇章。随着长读长测序和单细胞技术的进步，这颗“基因组的暗物质”必将照亮更多疾病诊疗的未知领域。