优品 | 一群特立独行的DNA（一）

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声 明

我们都知道，一般说的DNA（基因组DNA，线粒体DNA、叶绿体DNA）都是在细胞内的，无论它们如何折腾，始终在一个小世界里（细胞内）折腾，跳不出细胞膜的牢笼。而我们下面要谈的则是一群特立独行的DNA，这些DNA逃离了细胞的约束，游离于广阔的细胞外体液的大海中。

其实早在1948年，研究者就发现有些DNA比较另类，它们不是一直都呆在细胞核内，而是喜欢走到血液中去逛逛。人们给这群游走在血液中的DNA取了个很形象的名字——游离DNA（Cell-free DNA，cfDNA）。一般情况下，健康人群血液中的cfDNA处于一个较低水平的动态平衡中，但是后来研究者发现，癌症病人的血液中含有更高浓度的cfDNA；随后陆续发现，具有肿瘤特异性的DNA片段也在cfDNA中，并且在膀胱癌和结直肠癌，非小细胞肺癌患者的尿液中也发现了cfDNA。

我们来划一下重点：1.cfDNA就是游离在血液中的DNA片段；2.cfDNA中有一部分来自于循环肿瘤细胞（CTCs）的DNA片段就是ctDNA（Circulating tumor DNA）；3.cfDNA不但存在于血液中，还存在于脑脊液、尿液等细胞外体液中。

近十年来，关于cfDNA和ctDNA的研究越来越炽热，在癌症患者的基因分子层面的信息给新药开发、早期诊断以及治疗方法上更是带来了一场新的革命，进入到液体活检、个体化用药的新时代。这是科学发展的必然性：虽然组织样本检测目前还是基因分子检测的金标准，但其为风险性入侵式取样，有许多癌种和患者无法满足该要求；问题二是，由于肿瘤异质性的特征，取得的组织样本也许并不能完整地代表肿瘤信息。 检测细胞外体液中的cfDNA的信息却能很好的弥补上述的缺点。 cfDNA是人体组织排放到血液里的DNA片段，不管是正常人还是病人都会发生，所有的肿瘤也都会产生ctDNA。ctDNA中能够检测到的遗传变异信息量是丰富多样的，从简单的点突变到复杂的结构变异（structural variation），甚至染色体拷贝数变异都能够检测到。这是ctDNA能够作为癌症早筛，癌症治疗，预后跟踪随访检测等的理论基础。但是，ctDNA的检测敏感度受多方面因素影响，如高肿瘤发展阶段、肿瘤类型、药物疗效和检测手段等。

样本的cfDNA富集纯化效率，cfDNA的性质也是影响关键信息检出率的重要因素，甚至是决定性因素。这是因为cfDNA在血液中的含量非常低，一般来说只有1~100ng/ml 血浆，而ctDNA在cfDNA的比例一般只有0.1~5%；其次，cfDNA的平均大小只有约167bp，而ctDNA有时候身型更小，甚至小于100bp，难以捕捉它们。假如将cfDNA提取试剂盒比喻为一张渔网，我们当然希望这张网的网眼越小越好，网眼越小，意味着能捕获到的cfDNA小片段越多，cfDNA富集效率自然就高。国外的如Qiagen、Thermo公司的cfDNA提取试剂盒，国内的如广州密码子基因科技有限公司的游离DNA提取试剂盒等，就是网眼非常小（提取效率高）（如下右图）的主要代表。

而表A表明，在检测特定的肿瘤基因突变时所需投入的cfDNA量，以及相对于的基因组DNA当量。我们进一步简单的举个例子：假如需要检测肺癌EGFR基因，在某个病例中的突变频率只有0.1%，那么需要投入检测的cfDNA量为6.6ng。而一般1ml血浆中的cfDNA总含量只有10ng左右，在样本量珍贵的情况下，cfDNA提取的得率就至关重要，直接影响到基因检测结果的准确性。因此，cfDNA提取试剂盒的正确选择是保证下游检测实验结果准确性的第一重保障。

好了，今天对这群特立独行的DNA的介绍到这里，下一轮我们将说说对它们的各种识别监督手段（检测技术），以及它们在临床上有哪些可以发光发热的地方（临床应用）。

参考文献

Anna-Lena Volckmar1,et al. A field guide for cancer diagnostics using cell-free DNA: From principles to practice and clinical applications. 

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