想像一下，如果一個簡單的血液檢查就能揭示隱藏在細胞內的秘密, 解鎖有關您的健康和潛在危及生命的狀況的見解. 這就是遊離 DNA 的現實 (遊離DNA) – 在血液中循環的DNA片段, 提供一個了解身體內部運作的非侵入性窗口. 從檢測早期癌症跡像到監測妊娠和器官移植, 遊離DNA 正在徹底改變疾病檢測和管理. 然而, 充分發揮其潛力依賴高效的萃取和純化技術.
什麼是遊離DNA (遊離DNA)?
遊離DNA (遊離DNA) 指在體液中自由循環的DNA小片段, 例如血漿, 血清, 和腦脊髓液. 這些片段的範圍從 50 到 300 鹼基對的長度和來源不同, 包括死亡細胞和活細胞的主動分泌.
的存在 遊離DNA 在血液中是一種自然現象，發生在健康個體和患有某些疾病的人身上. 然而, 如果患有癌症, 懷孕, 和其他病理狀態, cfDNA 的濃度和成分可能發生顯著變化, 使其成為疾病檢測的有價值的生物標記, 監控, 和管理.
cfDNA 從哪裡來?
cfDNA 可能源自於不同的細胞過程, 主要是:
- 細胞凋亡: 程序性細胞死亡, 在此期間，細胞的 DNA 被破碎並包裝成凋亡小體以供去除.
- 壞死 是不受控制的細胞死亡，由於基因組 DNA 消化不完全，導致較大 DNA 片段的釋放.
- NETos 是一個過程，其中中性粒細胞 (白血球的一種) 釋放嗜中性球胞外陷阱 (網路) 含有 DNA 來捕獲和中和病原體.
- 主動分泌: 活細胞可以自發性釋放新合成的DNA, 可能具有體內平衡功能.
為什麼 cfDNA 很重要?
的分析 遊離DNA 在各領域都有大量的應用, 包括:
- 癌症診斷: 循環腫瘤DNA (ctDNA), 癌細胞釋放的特定類型的 cfDNA, 可以提供有關腫瘤遺傳和表觀遺傳特徵的有價值的信息, 指導個人化治療策略並監測疾病進展.
- 產前檢測: 母親血液中存在胎兒特異性 cfDNA，可實現非侵入性產前檢測 (NIPT) 用於胎兒性別測定, 遺傳性, 和染色體異常.
- 器官移植監測: 供體特異性 cfDNA 可用於監測移植器官的健康狀況並檢測受體中潛在的排斥反應.
- 感染檢測: 病毒或細菌 cfDNA 有助於識別敗血症和其他傳染病的病原體.
cfDNA 有哪些不同類型?
儘管 遊離DNA 源自各種細胞來源, 某些類型在臨床環境中特別相關:
- 循環腫瘤DNA (ctDNA): 由癌細胞釋放, ctDNA 包含腫瘤特有的遺傳和表觀遺傳改變, 使其成為癌症診斷的有價值的生物標記, 治療監測, 和微小殘留疾病檢測.
- 遊離胎兒 DNA (遊離DNA): 懷孕期間, 母體循環中的 cfDNA 的一部分源自胎盤和胎兒, 實現非侵入性產前檢測 (NIPT) 針對胎兒遺傳狀況.
- 遊離粒線體 DNA (粒線體DNA): 各種細胞類型釋放的粒線體 DNA 可以作為某些疾病的生物標記, 比如癌症, 神經退化性疾病, 和發炎狀況.
- 供體衍生的 cfDNA (dd-cfDNA): 在器官移植受者中, 供體特異性 cfDNA 可以顯示移植物損傷或排斥, 協助移植後監測.
什麼是 cfDNA 提取, 以及為什麼它很重要?
遊離DNA萃取 正在從生物樣本中分離並純化 cfDNA 片段, 例如血漿或血清. 這是液體活檢工作流程中的關鍵一步, 因為萃取的 cfDNA 的品質和數量直接影響下游分析, 例如 聚合酶鍊式反應, 數位PCR, 和下一代定序 (NGS).
高效率的 遊離DNA萃取 由於生物體液中 cfDNA 濃度低且存在幹擾物質，因此具有挑戰性, 例如蛋白質和其他細胞成分. 而且, cfDNA 的半衰期短 (估計介於 16 分鐘和 2.5 小時) 需要快速、靈敏的萃取方法.
如何提取 cfDNA?
已經開發了多種技術 遊離DNA萃取, 包括有機萃取, 螯合萃取, 以及使用磁珠的固相萃取. 一種流行的方法是基於磁珠的試劑盒, 提供自動化友善的工作流程並有效捕捉低豐度 cfDNA 片段.
一個典型的 遊離DNA萃取 使用磁珠的工作流程涉及以下步驟:
- 樣品裂解: 生物樣本 (例如, 血漿或血清) 用裂解緩衝液處理以釋放 cfDNA 片段.
- 綁定與捕獲: 將具有特殊表面化學性質的磁珠加入樣品中, 讓 cfDNA 片段與珠子結合.
- 洗滌和淨化: 使用磁力架將珠子結合的 cfDNA 從樣品中分離出來, 透過一系列清洗步驟去除未結合的物質.
- 洗脫: 純化的 cfDNA 在小型洗脫緩衝液中從珠子上洗脫, 為下游應用做好準備.
先進的 遊離DNA萃取 套件具有高回收效率等特點, 與自動化系統的兼容性, 以及共同分離 cfDNA 和遊離 RNA 的能力 (cfRNA) 同時地, 實現全面的液體活檢分析.
高效 cfDNA 萃取的好處
高效率的 遊離DNA萃取 對於準確可靠的液體活檢分析至關重要, 提供多種好處:
- 提高靈敏度: 提高低豐度 cfDNA 片段的回收率, 加強罕見遺傳和表觀遺傳生物標記的檢測.
- 更高的重複性: 一致且可靠的結果, 實現樣本和時間點之間的穩健比較.
- 與下游應用程式的相容性: 高品質 cfDNA 樣本對於 PCR 成功至關重要, 數位PCR, 和NGS分析.
- 綜合生物標記分析: cfDNA 和 cfRNA 的共同分離可研究更廣泛的生物標記, 包括DNA甲基化, 基因表現, 和 miRNA 譜.
cfDNA 萃取方法的靈敏度如何?
靈敏度為 遊離DNA萃取 方法很關鍵, 因為 cfDNA 通常只佔生物體液中無細胞核酸總量的一小部分. 先進的萃取試劑盒和方案旨在最大限度地回收低豐度 cfDNA 片段, 即使每毫升血漿或血清中存在亞納克水平.
影響 cfDNA 萃取靈敏度的因素包括:
- 裂解步驟的效率.
- 固相萃取基質的結合能力和特異性 (例如, 磁珠).
- 將洗脫的 cfDNA 濃縮成小體積的能力.
結論
遊離DNA 代表了各種臨床應用的生物標記的寶貴來源, 包括癌症診斷, 產前檢測, 和移植監測. 高效率的 遊離DNA萃取 對於釋放液體活檢的潛力至關重要, 使研究人員和臨床醫生能夠深入了解疾病狀態並指導個人化治療策略.
隨著液體活檢的不斷發展, 方面的進步 遊離DNA萃取 下游分析方法的技術和改進有望徹底改變疾病檢測, 監控, 和管理, 最終有助於改善患者的治療效果.
