فهرست مطالب
DNA بدون سلول یا به اصطلاح cfDNA به قطعات DNA اطلاق می‌شود که در جریان خون یا سایر مایعات بدن وجود دارند ولی در سلول‌های سالم دیده نمی‌شوند؛ به عبارت دیگر، این DNA خارج سلولی است که با سلول‌ها مرتبط نیست.
اکثر DNA در بدن یک فرد در هسته سلول‌ها یافت می‌شود، اما بخش کوچکی از DNA از طریق فرآیندهایی مانند مرگ سلولی و گردش سلولی در جریان خون آزاد می‌شود؛ این cfDNA در گردش می‌تواند از انواع سلول‌ها و بافت‌های مختلف بدن مشتق شود.
یکی از کاربردهای مهم مطالعه DNA بدون سلول در زمینه بیوپسی مایع است. بیوپسی مایع شامل تجزیه و تحلیل نشانگرهای زیستی، مانند cfDNA، در مایعات بدن مانند خون، ادرار یا بزاق است تا اطلاعاتی در مورد سلامت فرد یا وجود بیماری‌ها ارائه دهد.
برای مثال، در زمینه سرطان، cfDNA مشتق از تومور (ctDNA) که در جریان خون آزاد می‌شود، می‌تواند حامل جهش‌های ژنتیکی مشخصه تومور باشد. تجزیه و تحلیل cell free DNA امکان تشخیص و نظارت بر تغییرات ژنتیکی مرتبط با سرطان را بدون نیاز به روش‌های تهاجمی مانند بیوپسی بافتی فراهم می‌کند.
علاوه بر سرطان، تجزیه و تحلیل cfDNA در آزمایشات قبل از تولد، نظارت بر پیوند اعضا و حوزه‌های مختلف تحقیقات پزشکی و تشخیص کاربرد دارد. مطالعه DNA بدون سلول همچنان یک زمینه فعال و در حال تکامل با مفاهیم گسترده برای درک و مدیریت شرایط مختلف سلامتی است.
تاریخچه کشف Cell free DNA
کشف و درک DNA بدون سلول (cfDNA) طی چندین دهه تکامل یافته است. در اینجا یک جدول زمانی کوتاه است که نقاط عطف کلیدی در تاریخ کشف cfDNA را نشان می‌دهد:
- 1948-1953
دانشمندان در این بازه زمانی برای اولین بار وجود DNA را در جریان خون مشاهده کردند. در این دوره، محققانی مانند اروین چارگَف و جیمز واتسون، به همراه فرانسیس کریک و روزالیند فرانکلین، اکتشافات اساسی مربوط به ساختار و عملکرد DNA را انجام دادند.
- 1965
دانشمندان وجود DNA در گردش را در خون افراد سالم و بیماران مبتلا به بیماری توصیف کردند. مندل و متایس مقاله‌ای منتشر کردند که در آن وجود اسیدهای نوکلئیک در حال گردش در پلاسمای افراد سالم و بیماران سرطانی گزارش شد.
- 1977
در این سال مفهوم DNA جنین در خون مادر مطرح شد و پیشنهاد شد که DNA جنین را می‌توان در جریان خون مادر در دوران بارداری تشخیص داد.
- 1997
کشف DNA جنین در پلاسمای مادر تایید شد. لو و همکاران مقاله مهمی را منتشر کردند که حضور DNA جنین را در پلاسمای مادر در دوران بارداری نشان می‌داد؛ این کشف پایه و اساس آزمایش‌های غیر تهاجمی قبل از تولد (NIPT) را ایجاد کرد.
- 1999
در این سال DNA مشتق از تومور در خون تشخیص داده شد. محققان دریافتند که افراد مبتلا به سرطان دارای سطوح قابل تشخیص DNA مشتق از تومور (DNA در گردش تومور یا ctDNA) در جریان خون خود هستند.
- 2008
تست غیر تهاجمی قبل از تولد (NIPT) از نظر بالینی در دسترس شد. NIPT، بر اساس تجزیه و تحلیل cfDNA در خون مادر، شروع به استفاده برای تشخیص ناهنجاری‌های کروموزومی در جنین، مانند سندرم داون کرد.
- دهه 2010
در این دهه پیشرفت در فناوری و تحقیقات رخ داد. در دهه 2010 شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی در فناوری‌های توالی یابی DNA بودیم که امکان تشخیص دقیق تر cfDNA را فراهم کرد. این دوره همچنین شاهد علاقه فزاینده‌ای به استفاده از cfDNA برای تشخیص و نظارت بر سرطان بود.
- زمان حال
در حال حاظر، تحقیقاتی در حال انجام و کاربردهای بالینی در حال گسترش است. مطالعه cfDNA با تلاش‌های مداوم برای بهبود کاربرد آن در حوزه‌های مختلف پزشکی، از جمله تشخیص سرطان، نظارت بر پاسخ درمانی و تشخیص زودهنگام سایر بیماری‌ها، همچنان یک حوزه تحقیقاتی فعال است.
کشف و درک DNA بدون از سلول، امکانات جدیدی را در زمینه بیوپسی مایع و تشخیص غیرتهاجمی، با پیامدهای گسترده برای تحقیقات پزشکی و عملکرد بالینی، باز کرده است.
کاربرد Cell free DNA
Cell free DNA کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی و تحقیقات دارد. برخی از کاربردهای آن عبارتند از:
تست غیر تهاجمی قبل از تولد (NIPT)
یکی از اولین و شناخته شده ترین کاربردهای cfDNA در تست‌های قبل از تولد است. NIPT شامل تجزیه و تحلیل cfDNA جنین در خون مادر برای غربالگری ناهنجاری‌های کروموزومی رایج مانند سندرم داون، تریزومی 21، سندرم ادواردز، تریزومی 18 و سندرم پاتاو، تریزومی 13 است.
تشخیص سرطان
Cell free DNA مشتق از تومور (DNA یا ctDNA تومور در گردش) را می‌توان در جریان خون بیماران سرطانی تشخیص داد. تجزیه و تحلیل ctDNA امکان شناسایی جهش‌های ژنتیکی خاص یا تغییرات مرتبط با تومور را فراهم می‌کند.
این اطلاعات برای تشخیص سرطان، نظارت بر پاسخ درمانی، تشخیص حداقل بیماری باقیمانده و ارزیابی ظهور جهش‌های مقاومت استفاده می‌شود.
بیوپسی مایع برای سرطان
بیوپسی مایع شامل تجزیه و تحلیل بیومارکرهای مختلف از جمله cfDNA در مایعات بدن مانند خون است؛ این یک روش غیر تهاجمی برای نمایه‌سازی چشم‌انداز ژنتیکی تومورها، تسهیل تشخیص زودهنگام سرطان و نظارت بر پیشرفت بیماری است.
نظارت بر پیوند
تجزیه و تحلیل DNA بدون سلول می‌تواند برای نظارت بر گیرندگان پیوند عضو استفاده شود. انتشار cfDNA اختصاصی فرد دهنده در جریان خون فرد گیرنده می‌تواند نشان دهنده رد عضو یا سایر عوارض بدون نیاز به روش‌های تهاجمی باشد.
تشخیص بیماری‌های عفونی
cfDNA می‌تواند برای تشخیص وجود پاتوژن‌ها مانند باکتری‌ها یا ویروس‌ها در جریان خون استفاده شود. این مسئله در تشخیص بیماری‌های عفونی و نظارت بر پاسخ به درمان کاربرد دارد.
ارزیابی خطر بیماری‌های قلبی عروقی
DNA در گردش آزاد شده از سلول‌های آسیب دیده قلب می‌تواند به عنوان یک نشانگر زیستی برای بیماری‌های قلبی عروقی استفاده شود. تجزیه و تحلیل cfDNA می‌تواند بینشی در مورد خطر و پیشرفت شرایطی مانند انفارکتوس میوکارد ارائه دهد.
بیماری‌های خود ایمنی
cfDNA به عنوان یک نشانگر زیستی بالقوه برای بیماری‌های خودایمنی مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات در سطوح cfDNA و وجود قطعات خاص DNA ممکن است با شرایط خودایمنی مرتبط باشد.
تحلیل پزشکی قانونی
تجزیه و تحلیل cfDNA در علم پزشکی قانونی برای شناسایی و پروفایل انسان استفاده می‌شود. می‌توان آن را از نمونه‌های بیولوژیکی مختلف مانند خون، بزاق یا مو استخراج کرد، حتی اگر حجم نمونه محدود باشد.
تحقیق و کشف نشانگر زیستی
Cell free DNA به طور گسترده در تحقیقات برای مطالعه جنبه‌های مختلف ژنتیک، اپی ژنتیک و زیست شناسی مولکولی استفاده می‌شود. این مسئله به عنوان یک منبع ارزشمند اطلاعات برای درک مکانیسم‌های بیماری و شناسایی نشانگرهای زیستی بالقوه عمل می‌کند.
کاربردهای cfDNA با پیشرفت تحقیقات و فناوری همچنان در حال گسترش است و آن را به ابزاری همه کاره با پیامدهای قابل توجهی برای تشخیص، پزشکی شخصی و درک ما از شرایط مختلف سلامت تبدیل می‌کند.
مزایا استفاده از Cell free DNA نسبت به روش‌های دیگر
تجزیه و تحلیل DNA بدون سلول (cfDNA) مزایای متعددی را در مقایسه با سایر روش‌های سنتی در کاربردهای مختلف پزشکی و تحقیقاتی ارائه می‌کند. در اینجا برخی از مزایای کلیدی ذکر شده است:
غیر تهاجمی بودن
یکی از مهمترین مزایای تجزیه و تحلیل cfDNA غیر تهاجمی بودن آن است. برخلاف روش‌های سنتی که نیاز به بیوپسی بافتی یا روش‌های تهاجمی دارند، DNA بدون سلول را می‌توان از مایعات بدنی که به راحتی در دسترس هستند، مانند خون، به دست آورد. این امر خطر، ناراحتی و عوارض مرتبط با روش‌های تهاجمی را کاهش می‌دهد.
تشخیص زودهنگام
Cell free DNA می‌تواند برای تشخیص زودهنگام شرایط مختلف از جمله سرطان استفاده شود. توانایی تشخیص cfDNA مشتق از تومور در جریان خون، امکان شناسایی تغییرات ژنتیکی مرتبط با سرطان را در مراحل اولیه نسبت به روش‌های سنتی فراهم می‌کند و به طور بالقوه مداخله زودهنگام و نتایج را بهبود می‌بخشد.
مانیتورینگ پویا
تجزیه و تحلیل cfDNA امکان نظارت در زمان واقعی و پویا بر پیشرفت بیماری و پاسخ درمانی را فراهم می‌کند. تغییرات در سطوح و ویژگی‌های cfDNA را می‌توان در طول زمان بررسی کرد و اطلاعات ارزشمندی در مورد چشم‌انداز ژنتیکی در حال تکامل تومورها یا سایر شرایط ارائه کرد.
پروفایل سازی کل ژنوم
تجزیه و تحلیل Cell free DNA امکان ارزیابی کل ژنوم یا مناطق ژنومی خاص را فراهم می‌کند. این مسئله یک دید جامع از تغییرات ژنتیکی، از جمله جهش‌های نقطه‌ای، تغییرات تعداد کپی و تغییرات ساختاری ارائه می‌دهد؛ روش‌های سنتی ممکن است به تحلیل‌های هدفمند خاص محدود شوند.
تطبیق پذیری
cfDNA را می‌توان برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله آزمایش‌های قبل از تولد، تشخیص سرطان، نظارت بر پیوند اعضا، تشخیص بیماری‌های عفونی و موارد دیگر استفاده کرد. تطبیق پذیری آن، آن را به ابزاری ارزشمند در رشته‌های مختلف پزشکی تبدیل می‌کند.
دسترسی
دریافت cfDNA نسبتاً ساده است و می‌تواند با استفاده از روش‌های کم تهاجمی مانند خون گیری انجام شود. این امر جمع آوری نمونه از تعداد زیادی از افراد را آسان تر می‌کند و مطالعات مبتنی بر جمعیت و آزمایشات بالینی را تسهیل می‌کند.
افزایش دقت نمونه گیری
روش‌های سنتی که بر بیوپسی‌های بافتی تکیه می‌کنند ممکن است از سوگیری نمونه‌برداری رنج ببرند، زیرا نمونه‌برداری ممکن است به طور کامل ناهمگونی تومور را نشان ندهد. تجزیه و تحلیل Cell free DNA، که از DNA در گردش مشتق شده است، نمونه برداری جامع تری از ماده ژنتیکی آزاد شده توسط مناطق مختلف تومور را ارائه می‌دهد.
پتانسیل برای پزشکی شخصی
تجزیه و تحلیل DNA بدون سلول این پتانسیل را دارد که با ارائه اطلاعات در مورد مشخصات ژنتیکی منحصر به فرد یک فرد به پزشکی شخصی کمک کند. این اطلاعات می‌تواند تصمیمات درمانی، از جمله انتخاب درمان‌های هدفمند بر اساس ویژگی‌های ژنتیکی خاص تومور را راهنمایی کند.
در حالی که تجزیه و تحلیل cfDNA دارای مزایای متعددی است، باید توجه داشته باشیم که هر روش دارای نقاط قوت و محدودیت‌های خود است. انتخاب روش مناسب به اهداف خاص تجزیه و تحلیل و ویژگی‌های وضعیت مورد مطالعه یا تشخیص بستگی دارد.
نویسنده زهرا جهان بخش
تهیه شده در آکادمی بیوتکنولوژی ایران
