初识cfDNA
写在前面的
博士期间的工作聚焦在了微生物领域，接下来自己的目光和视角应该望向更辽阔更独特的角度。以前我心里总是想着，探索病原的故事不能只把精力放在病原体本身。因为目前人类对病原微生物学的研究很多情况下是出自如何更好地理解病原微生物的特性从而有目的性地针对这些特性发展抵御、治疗它们感染的策略和制剂。这种由主观自利性驱动而产生的研究目的在本质上具有极强的偏向性，放在物种生存的角度思考，这种目的性研究本质上旨在发现客观规律从而造福人类。因此，客观地了解人类自身的生物背景，同样也可以为病原和宿主的互作提供更好的思路，从而可以发现更多曾经忽略的宝藏。所以，在接下来的时间里我决定迈出新的一步，把目光投射到宿主背景的探索中。
cfDNA
cfDNA，通常是Cell-free DNA或者Circulating-free DNA的缩写，是指游离于细胞的DNA，也有人理解为循环血液中的核酸物质，这些物质包括了循环血液中游离的来自于细胞内释放的核酸、游离的内源性脱氧核糖核酸与外源性DNA和RNA（例如真菌、细菌、病毒感染的病理情况下血液中的外源核酸）。
早在1948年，也就是在Waston和Crick发现DNA双螺旋结构前，有两位科学家Mandel和Metais就发现在人体血浆中可以检测到DNA和RNA。当时，由于人类的科学认知并未察觉到DNA和RNA的本质功能。因此这两位科学家的发现在当时并未引起重视。大约在40年后，随着人类对核酸物质的认知加深，相关科学理论和技术的进步，科学家Stroun发现了肿瘤患者血浆中相比如健康人具有很高的cfDNA，并且这些多出来的cfDNA与肿瘤病灶部位的DNA具有类似特征。随着测序技术的发展，越来越多的学者陆续证明了肿瘤患者增加的cfDNA起源于肿瘤病灶组织。1997年，cfDNA领域的标志性人物卢煜明利用PCR技术证明了母亲血浆和血清中存在胎儿DNA。在此之后无创产前基因检测（Non-invasive Prenatal Testing, NIPT）技术的大门被打开，cfDNA相关基因检测也在之后被逐渐证明可以做为肿瘤早筛、产前诊断和预后评估的重要标志物。
cfDNA来源
1.外源的DNA，例如病原体感染和摄入的食源性DNA；
2.细胞凋亡：这是较常见的cfDNA产生机制，细胞凋亡后细胞内核酸释放于细胞外，但是由于机体通常具有较高效的死亡清除机制，因此来自于细胞凋亡的cfDNA存在的周期较短。
3.细胞焦亡：这是一种促炎性反应，并依赖caspase1介导的程序性死亡，产生白细胞相关介素的释放，一般情况下，细胞焦亡不会引起线粒体降解，因此不会产生mtDNA的释放。
4.活细胞主动释放：无论是健康细胞还是病变细胞，都有一定概率释放内部的DNA到外周环境，这种来自于活细胞释放的cfDNA可能会伴随其复合体被释放。
5.核酸胞外囊泡运输：胞外囊泡有多种类型，外泌体、凋亡小体、蛋白聚合物和脂质体。这些运输至胞外的囊泡通常会参与细胞间信息交流，在这个过程中，囊泡会携带转座元件、DNA、基因组DNA和mtDNA等。
6.红细胞核移除：红细胞在成熟过程中会去掉细胞核，去核过程中也会伴随cfDNA释放。
7.其他方式：手术、外伤、器官移植等过程中也会伴随细胞的损坏或死亡，进而释放cfDNA。
导致cfDNA产生的原因
1.细胞自噬：细胞的程序性死亡会介导cfDNA的释放，细胞自噬过程中伴随细胞器的清除，这一过程中线粒体的清除会释放mtDNA至血浆中。在肿瘤相关研究中，细胞的自噬具有双刃剑效果，肿瘤早期，肿瘤细胞自噬会有助于机体移植癌症的产生，但是在后期过程中肿瘤细胞自噬释放的DNA会加速肿瘤的转移。
2.衰老：衰老过程中，伴随细胞的老化死亡，死亡细胞的清除效率降低，则会伴随cfDNA释放的增加。相关研究也发现高龄人的cfDNA总量相比于低龄人群cfDNA总量高。
3.核酸酶的介导：DNase会切割核酸，经过DNase切割的核酸会产生不同模式的碎片化DNA，这些DNA也可以释放至外周环境
4.疾病、炎症、等。
参考
Lo YM, Corbetta N, Chamberlain PF, Rai V, Sargent IL, Redman CW, Wainscoat JS. Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lancet. 1997 Aug 16;350(9076):485-7. doi: 10.1016/S0140-6736(97)02174-0. PMID: 9274585.
大话cfDNA--起源篇
诊断科学：一文读懂cfDNA