一、什么是cfDNA

cfDNA（cell free DNA）指存在于人体血液循环中的、游离于细胞外的高度片段化DNA。在特定情况下（如肿瘤患者、孕妇、接受器官移植的患者等），一小部分来自异源性细胞的cfDNA（如肿瘤细胞、胎儿细胞、或供体细胞）可以作为基因检测的标志物。其中死亡的肿瘤细胞破裂后所释放出来的、片段化的基因组 DNA也称之为ctDNA（circulating tumor DNA）。基于cfDNA检测的液态活检技术在产前诊断、肿瘤的筛查、早期诊断、治疗监测和预后评估等多个方面受到极大的关注。

二、cfDNA的来源

细胞主动裂解（又叫细胞凋亡）过程中产生的DNA ladder式的片段化核酸，它们的大小基本上在150-200bp左右。人体是一个庞大而复杂的循环系统，其中的运作周而复始，循环往复。除了整个人体的大循环，还有组成人体的各个部件各自的小循环，简单来说，就是人体各个器官更换状态的周期。一般情况下，人体会在半年内更新掉身体的98%组织的细胞，也就是说每天每时每刻我们体内都不断地有细胞在凋亡又有新的细胞在形成。细胞被动裂解——这种裂解的方式就有很多，既可以来源于外界物理或者化学刺激引发的组织坏死，也可以是自身免疫系统对细胞杀伤作用，不同的是这个过程产生的核酸很大，会接近基因组DNA大小。

三、cfDNA的提取方法

方法一：酚-氯仿原理：利用核酸DNA不溶于有机溶剂的方法将DNA与其他杂质分离优点：成本低；设备要求低。缺点：操作繁琐；回收率低；抑制物残留多；试剂含有毒成分。方法二：硅胶柱原理：核酸在高盐条件下与硅胶膜结合，在低盐、高PH值时核酸从硅胶膜上洗脱下来，经过多次离心转管收集优点：纯度高；成本较低。缺点：需多次高速离心，操作步骤多；负压抽吸，开放式操作，效率低，易形成交叉污染；吸附柱会出现堵塞现象；回收率低，损失量大，不适合小片段提取；不同试剂保存条件不一致，易丢失。方法三：磁珠法原理：精制的超顺磁纳米硅磁珠在盐溶液条件下特异性吸附血液中的游离核酸，将吸附核酸的磁珠转移至低盐等条件下将其洗脱下来。优点：纯度高；回收率高，小片段同样可纯化；可自动化操作。缺点：国外进口试剂成本高。

四、检测方法及目的

1. 检测cfDNA片段大小a）利用凝胶电泳检测，但是不能精确检测片段大小；b）利用qPCR检测, 但只能检测事先选定的位点，并不适合基因组范围的分析；c）利用电镜检测， 但费时费力，效率低；d）利用大规模测序平台检测；2. cfDNA相关的分子检测利用计算窗口化保护评分（windowedprotectionscore，缩写wps）进行检测，即：片段大小=在基因组里面一个特殊的点内跨越120bp的DNA片段数量-有端点的片段的数量。它和核小体距离有相关性。我们可以根据核小体的距离来推测cfDNA的来源。3. 检测目的a）检测cfDNA的大小可以知道它是由哪种细胞死亡机制产生的：～10000bp的cfDNA由细胞坏死产生；140-200bp的cfDNA由细胞凋亡产生；313-798bp的为孕妇cfDNA；b）检测 cfDNA相关分子信号，比如甲基化，以及核小体距离可以追溯它的组织来源；c）检测特定序列的cfDNA的种类数量的变化可以判断癌症，以及相关疾病。

五、应用

血中cfDNA在疾病的早期诊断、预后、监测等方面具有重要潜在价值。其具体医学应用大致包括以下方面：a）用于产前诊断；b） 用于免疫性疾病等非肿瘤类疾病的病情分析与疗效观察；c）用于肿瘤相关分析。

在上述三类应用中，其在肿瘤分析中的价值尤为重要，虽然目前血中cfDNA分析尚未列为临床必需的检测指标，但数以千计的研究论文和大量一期和二期临床试验的数据，有力支持这一新技术在肿瘤防治中的巨大应用价值：a）肿瘤的早期诊断；b）肿瘤治疗方案确定；c）肿瘤疗效观察；d）肿瘤预后评估；e）肿瘤转移风险分析；f）肿瘤复发监测。

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