本篇文章主要介紹游離DNA的發(fā)現(xiàn)歷史。
真核生物，DNA作為遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞核里面。血漿中竟然存在未被細(xì)胞包裹的DNA片段，最早是怎么發(fā)現(xiàn)的呢？
游離DNA的發(fā)現(xiàn)
令人驚奇的是早在1948年，就有兩位研究者M(jìn)andel 和Metais發(fā)現(xiàn)在人體血漿中可以檢測(cè)到DNA和RNA。要知道，沃森和克里克直到1953年才發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。顯然1948年的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)并未引起重視，畢竟當(dāng)時(shí)連DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能都不知道，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象好像也沒(méi)什么應(yīng)用價(jià)值。
直到30年后的1977年，有研究者發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤患者的血漿中游離DNA含量顯著增加，并且發(fā)現(xiàn)患者康復(fù)后他們血漿中cfDNA的含量又降回去了。然而由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，還無(wú)法直接證實(shí)這些增加的cfDNA是哪些組織（腫瘤組織還是其它正常組織）釋放的。
1989年，Stroun發(fā)現(xiàn)腫瘤患者血漿中增加的cfDNA與腫瘤組織DNA有相似的物理特征。
直到1996年，測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，多組學(xué)者在不同的研究中才同時(shí)證明腫瘤患者中顯著提高的cfDNA水平源自腫瘤組織。
1999年，盧煜明運(yùn)用PCR法擴(kuò)增孕婦外周血漿中的Y染色體特異片段，證明懷有男胎的孕婦血漿中存在胎兒游離DNA。（盧神當(dāng)時(shí)也是站在了巨人肩膀上）
血漿中游離DNA的組織起源
上面我們提到腫瘤患者的腫瘤組織會(huì)釋放大量cfDNA到血漿中，孕婦血漿中也會(huì)存在大量的胎兒游離DNA。那么健康人體血漿中的游離DNA是哪些組織釋放的呢？
目前我還沒(méi)發(fā)現(xiàn)很好的基于cfDNA分析健康人體中血漿cfDNA組織起源的的文章，畢竟這還真不好做，目前能反應(yīng)組織間釋放cfDNA的特異性的方法主要包括兩類(lèi)：甲基化測(cè)序和cfDNA片段長(zhǎng)度特點(diǎn)。
但從cfRNA角度卻容易的多，不同組織表達(dá)不同的基因，其所轉(zhuǎn)錄的RNA在組織間有顯著的特異性。Winston等就做了這樣一件事，我們來(lái)看看結(jié)果。
cfRNA的結(jié)果告訴我們，全血是一個(gè)主要供體占總體約40%，淋巴結(jié)和骨髓分別貢獻(xiàn)了約18%和13%，另外平滑肌、上皮細(xì)胞、胸腺和下丘腦等也有穩(wěn)定的貢獻(xiàn)。
目前認(rèn)為cfDNA主要是由于細(xì)胞壞死或程序性死亡后釋放到血液中去的，所以新陳代謝旺盛的組織往往會(huì)釋放較多DNA片段，如造血組織、腫瘤組織。另外當(dāng)經(jīng)歷器官移植手術(shù)后，由于免疫排斥反應(yīng)，患者血液中往往會(huì)存在大量的新移植器官釋放的DNA。
胎兒游離DNA的組織起源
女性懷孕后，其腹中的胎兒可以視為一個(gè)良性的腫瘤組織。研究發(fā)現(xiàn)，孕婦血漿中的胎兒游離DNA片段主要來(lái)自于胎盤(pán)滋養(yǎng)層細(xì)胞(trophoblast)，不是直接來(lái)自胎兒。直接證據(jù)來(lái)自Alberry等的研究發(fā)現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)有些Anembryonic gestation孕婦（即胎盤(pán)正常發(fā)育，胎兒缺失）依然可以不斷釋放正常量的游離胎兒DNA片段到孕婦血液中。
目前商業(yè)的無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)（NIPT）都是基于孕婦血漿的游離DNA，有人擔(dān)心，如果胎盤(pán)滋養(yǎng)層而不是胎兒本身是胎兒游離DNA的主要供體，那會(huì)不會(huì)有問(wèn)題呢？科學(xué)家們?cè)缇涂紤]到了這一點(diǎn)，其實(shí)胎盤(pán)滋養(yǎng)層和胎兒都是由同一個(gè)囊胚發(fā)育而來(lái)，因此胎盤(pán)滋養(yǎng)層和胎兒有相同的遺傳物質(zhì)組成。有些特殊的情況，胎盤(pán)組織在后期發(fā)育中，發(fā)生遺傳變異，導(dǎo)致胎盤(pán)DNA與胎兒DNA不一致，這是導(dǎo)致NIPT假陽(yáng)性或假陰性的一個(gè)重要原因。
胎盤(pán)是啥？根據(jù)維基百科，胎盤(pán)是一個(gè)通過(guò)臍帶連接胎兒和子宮壁的臨時(shí)器官，主要發(fā)揮為胎兒發(fā)育傳輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等作用。下面是人類(lèi)胚胎早期發(fā)育過(guò)程的示意圖：
