在有320名患者和對照者參與的一系列實驗中，研究人員開發(fā)出了一種可以高度敏感和特異的方式檢測多種病理過程，包括糖尿病、癌癥、外傷和神經(jīng)退行性變的血液測試方法。這種新方法是根據(jù)瀕死細(xì)胞釋放的循環(huán)DNA的甲基化模式來推測特定組織中的細(xì)胞死亡。

他們的研究結(jié)果報告在發(fā)表于《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）雜志上的一篇新論文中。這項研究是由耶路撒冷希伯來大學(xué)Ruth Shemer博士和Yuval Dor教授，及Hadassah醫(yī)學(xué)中心的Benjamin Glaser教授領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究小組所完成。

細(xì)胞死亡是健康和疾病狀態(tài)下人類生物學(xué)的一個重要特征。它可以預(yù)示病理早期階段（例如形成中的腫瘤或自身免疫疾病/神經(jīng)退行性疾病的開始），標(biāo)志疾病進(jìn)展，反映治療的成功（如抗癌藥物），鑒別治療意外的毒性作用等等。然而直到現(xiàn)在，都不大可能在特定人類組織中非侵入性地檢測細(xì)胞死亡。

新的血液測試通過組合兩個重要生物學(xué)原理可檢測一些特定組織中的細(xì)胞死亡。第一，瀕死細(xì)胞將碎片DNA釋放到了血液循環(huán)中，在那里這些DNA短時間地移動。盡管數(shù)十年前就已經(jīng)知道了這一事實，然而由于機體所有細(xì)胞的DNA序列都是相同的，不大可能確定循環(huán)DNA的起源組織，簡單檢測循環(huán)DNA量只有非常有限的用途。

第二個原理是，每種細(xì)胞類型的DNA都攜帶著稱作為甲基化的（methylation）獨特化學(xué)修飾。

在同一類型的不同細(xì)胞間和一些個體間，影響細(xì)胞身份（它們表達(dá)的基因）的DNA甲基化模式是相似的，并在健康和疾病狀況下保持穩(wěn)定。例如胰腺細(xì)胞的DNA甲基化模式不同于機體其他細(xì)胞類型的DNA甲基化模式。

研究人員鑒別出了多個以組織特異性方式甲基化的DNA序列，其可以充當(dāng)來自每種組織DNA的檢測生物標(biāo)記物。他們隨后開發(fā)出了一種方法檢測血液中循環(huán)DNA的這些甲基化模式，證實它可用于鑒別不同人類病理過程循環(huán)DNA的起源，并作為特異組織中細(xì)胞死亡的指征。他們發(fā)現(xiàn)了新發(fā)病的I型糖尿病患者血液中β胰腺細(xì)胞死亡，復(fù)發(fā)的多發(fā)性硬化癥患者少突膠質(zhì)細(xì)胞死亡，外傷或缺血性腦損傷后患者腦細(xì)胞死亡，及胰腺癌或胰腺炎患者外分泌胰腺細(xì)胞死亡的的證據(jù)。

論文的主要作者以、希伯來大學(xué)的DNA甲基化專家Ruth Shemer博士說：“我們的研究證實可以在人類中檢測循環(huán)DNA的組織起源。這代表了在特異組織中靈敏檢測細(xì)胞死亡的一種新方法及一種令人興奮的診斷醫(yī)學(xué)方法。”

可以采用這種方法來鑒別來自機體所有細(xì)胞類型的cfDNA，為監(jiān)測和診斷廣譜的人類病理過程，及更好地認(rèn)識正常組織動態(tài)提供了一個微創(chuàng)窗口。

“從長遠(yuǎn)來看，我們預(yù)想會有一種新的血液測試方法，甚至無需預(yù)先猜測特異器官的疾病，就能敏感地檢測組織損傷。我們相信這樣的工具將在診斷醫(yī)學(xué)和人類生物學(xué)研究中具有廣泛用途，”研究的主要作者、Hadassah醫(yī)學(xué)中心內(nèi)分泌科主任Benjamin Glaser教授說。

當(dāng)細(xì)胞死亡時，它們不會消失得無影無蹤，而會以游離DNA 的(cfDNA)形式留下它們的指紋。在人體內(nèi)，可在血液中找到這些微小的DNA片段。在發(fā)表于2016年1月Cell雜志上的一項研究中，華盛頓大學(xué)的醫(yī)學(xué)研究人員證實采用一種方法或許有可能克服這些限制，鑒別出生成這些cfDNA的細(xì)胞類型。

2015年10月來自北京大學(xué)、首都醫(yī)科大學(xué)的研究人員報告稱，他們開發(fā)出了一種稱作為MCTA-Seq（methylated CpG tandems amplification and sequencing）的新方法，可在全基因組范圍檢測肝癌循環(huán)游離DNA(ccfDNA)中的超甲基化CpG島。這一重要的研究成果發(fā)布在Cell Research雜志上。

2015年10月，斯坦福大學(xué)的Stephen Quake團隊開發(fā)出一種基于新一代測序的分析，可檢測肺移植患者中的無細(xì)胞cfDNA，并從中發(fā)現(xiàn)排異和感染的跡象。這項成果于本周發(fā)表在《美國科學(xué)院院報》（PNAS）上。