什么是cfDNA？
液体活检在临床上的发展使这些过程在以微创的方式寻找疾病生物标志物方面变得非常宝贵。虽然可以从体液中分离出各种各样的生物分子，但当涉及到检测血液中的临床相关生物标志物时，自由漂浮的核酸特别有用。在本文中，我们将定义什么是循环游离DNA，以及如何在临床上分析这些生物标志物。
什么是cfDNA？
循环游离DNA（cfDNA）是由细胞释放到血液中的降解的DNA分子。这些片段的长度在50到300个碱基对之间，通常在健康人的血液中以低浓度存在。然而，随着癌症和其他健康状况的发展，血液中cfDNA的水平普遍升高。为诊断和筛查目的从人类血液中分离出的各种类型的cfDNA包括循环肿瘤DNA、线粒体DNA和胎儿DNA。
大部分的cfDNA研究是建立在源于癌细胞的DNA上的。循环肿瘤DNA（ctDNA）是用于检测或监测癌症随时间发展的核生物标志物。这些癌症生物标志物是由肿瘤或循环中的癌细胞在发生凋亡或坏死时释放的。随着肿瘤的生长和成熟，循环中碎片化的ctDNA的浓度增加。
无细胞线粒体DNA（cf mtDNA）是另一种类型的cfDNA，由受损或受压细胞释放。这些来自压力的碎片在整个身体的循环可以激活我们免疫系统的炎症反应。虽然cf mtDNA没有像ctDNA那样容易被研究，但据了解，与健康人相比，癌症患者血液中的循环mtDNA有可测量的差异。这一发现显示了cf mtDNA对于精确液体活检的潜在价值。
无细胞胎儿DNA（cffDNA）是怀孕期间可在母体血液中发现的胎儿DNA的循环片段。cffDNA片段最早可在妊娠7周后检测到，它因胎盘细胞死亡而被释放到母体血液循环中。cffDNA片段占母体血液中cfDNA的13%，这使临床医生有能力以非侵入性的方式进行产前遗传病筛查。
为什么cfDNA很重要？
液体活检在肿瘤学和产前医学方面的进展表明，cfDNA作为21世纪的一个有价值的目标非常重要。当涉及到癌症时，具有肿瘤特异性变化的cfDNA的发现为研究人员和临床医生打开了大门，可以无创地筛查癌症患者的血液中的ctDNA。
液体活检为手术活检提供了一个有吸引力的替代方案，因为肿瘤来源的cfDNA可以在一段时间内反复收集，这使临床医生能够监测病人的癌症进展情况。这一发现的意义在今天继续影响着诊断或预后期间的临床观察的解决[1]。
虽然癌症研究负责推动了cfDNA研究的技术进步，但cffDNA的发现进一步确立了cfDNA作为基本诊断标志物的重要性。随着下一代测序技术的发展，cffDNA检测技术提高了我们对胎儿DNA遗传异常的筛查能力[2]。
什么是cfDNA检测？
cfDNA的检测包括收集和处理来自患者体液的循环DNA。由于cfDNA通常来自于死亡或受损的细胞，因此对cfDNA测试方法进行优化，以达到其感兴趣的目标，同时尽量减少cfDNA污染的影响是非常重要的。
为了从样本中纯化cfDNA，可以通过静脉穿刺手动采集血液，或者使用为高通量应用设计的自动采样系统[3]。序列特异性检测方法，如定量PCR，是研究人员对感兴趣的单一序列的cfDNA进行量化的方法之一。如果需要更深入的分析来检测一部分cfDNA中的突变，可以使用下一代测序技术来检测DNA序列的这种变化。
细胞DNA的应用
无创产前检测（NIPT）是一种相对较新的cfDNA检测类型，对有兴趣进行产前筛查和诊断的准妈妈来说没有风险。NIPT是一种血液测试，旨在分析来自母体血液的胎儿DNA是否存在染色体异常，如唐氏综合症或18-三体综合症。
NIPT也可以用来筛查发育中的胎儿的性别。尽管NIPT通常以概率的形式报告染色体异常的可能性，但与羊膜穿刺术相比，它是一种筛查遗传病的便捷方法。
除了这些在产前护理中的应用，肿瘤学家还可以利用cfDNA来指导治疗或监测相对早期发现的肿瘤项目。例如，病人血液中的cfDNA浓度可以随着时间的推移进行测量，以评估肿瘤的生长或消退对针对肿瘤的靶向治疗的反应。这种方法也同样适用于中风、败血症或心肌梗塞的患者[4]。
cfDNA检测的另一个有用的应用是对实体器官移植的监测。来自捐赠者器官的cfDNA水平可以在移植病人的血液中测量，以监测器官排斥或接受的可能性。
参考文献
[1] Dasari A, Morris VK, Allegra CJ, et al. ctDNA applications and integration in colorectal cancer: an NCI Colon and Rectal-Anal Task Forces whitepaper. Nat Rev Clin Oncol. 2020;17（12）:757-770. doi: 10.1038/s41571-020-0392-0
[2] Pös O, Budiš J, Szemes T. Recent trends in prenatal genetic screening and testing. F1000Res. 2019;8. doi: 10.12688/f1000research.16837.1
[3] Barták BK, Kalmár A, Galamb O, et al. Blood collection and cell-free DNA isolation methods influence the sensitivity of liquid biopsy analysis for colorectal cancer detection. Pathol Oncol Res. 2019;25（3）:915-923. doi: 10.1007/s12253-018-0382-z
[4] Ranucci R. Cell-Free DNA: Applications in different diseases. Methods Mol Biol. 2019;1909:3-12. doi: 10.1007/978-1-4939-8973-7_1
文章来源于诊断科学，作者认真的刘博
