血液、尿、その他の生体液を循環する無細胞DNA（cfDNA）の短い断片は、人類の生理学や病気に関する豊富な情報を提供する。 cfDNAのメチル化マーカーを調べることで、研究者はDNAの由来組織を特定することが可能だ。新研究では、この方法を使用して、 COVID-19 感染を含む感染症および免疫関連疾患をモニターし、この技術の潜在的な臨床応用を実証している。 コーネル大学生物医学工学の博士課程学生であるAlexandre Cheng氏は、米国人類遺伝学会2020仮想会議（10月27-30日）でこの研究結果を発表した。cfDNA検査はすでに臨床患者のケアに影響を与えている。 たとえば、非侵襲的出生前検査では、cfDNAを使用して胎児の解剖学的または生理学的問題をスクリーニングし、移植拒絶反応を監視するためにcfDNAを評価するための複数の臨床試験が進行中だ。
死んだ細胞に由来するcfDNAは、体液中に遍在している。 組織の損傷を引き起こす感染症や免疫関連の病気の間、攻撃された組織からのcfDNAの量が増えることが予想される。cfDNAの起源組織を特定するために、Cheng氏と彼の同僚は、全ゲノムバイサルファイトシーケンシングと呼ばれるプロセスを通じて、組織特異的なDNAメチル化マーカーを分析した。
研究者らは、さまざまな患者から採取した生体液中のcfDNAに対しこのプロセスを実行し、3つの異なる疾患設定で組織損傷をスクリーニングした。 エキサイティングで現在関連性のあるアプリケーションで、研究者らはCOVID-19患者からの血漿由来cfDNAの配列を決定した。
彼らは、初期における肺および肝臓由来の高いcfDNAを観察した。これは、患者が回復するにつれて減少したが、赤芽球cfDNAの有意な増加もあった。 赤芽球は、成熟するにつれて核を失う若い赤血球だ。 これは、体が赤血球産生を増加させることによってCOVID-19感染に反応することを示唆している。この仮説は、組織損傷の臨床マーカーとの強い相関関係によっても裏付けられている。
患者のケアに影響を与えるこの技術の別のアプリケーションとして、研究者は造血細胞移植患者の血漿サンプルプロファイルを作成した。 患者の半数が移植片対宿主病（GvHD）を発症し、ドナー免疫系が宿主を外来体として認識し、宿主の臓器や組織を攻撃する。
「移植後1か月で、移植片対宿主病の最終的な発症を予測できることに驚いた」とCheng 氏は述べた。 「また、我々のアッセイでは、腸、肝臓、皮膚など、最も一般的に影響を受ける組織よりもはるかに多くの組織からの組織損傷を測定した。」
研究者らはまた、腎臓または尿路感染症の腎臓移植患者の尿には、予想通り、腎臓または膀胱のcfDNAの量が増加していることを示した。
チェン氏は、将来的には、組織損傷のスクリーニング、癌の早期発見、およびその他の臨床状況において、cfDNAの可能性がさらに高まると考えている。
「cfDNAサンプルは、臓器の健康状態のリアルタイムのスナップショットを提供できる」と彼は語る。 「感染症や免疫疾患の患者さんに役立つことを示したが、これは組織の損傷を伴うあらゆる疾患に拡大することができるだろう。」
Cheng 氏と彼の同僚の仕事は、ASHG 2020仮想年次総会（10月27-30日）で発表されたアブストラクトで説明されている。 アブストラクトは「感染性および免疫関連疾患を監視するための無細胞DNA由来組織プロファイリング（Cell-Free DNA Tissues-of-Origin Profiling to Monitor Infectious and Immune-Related Disease.）」と題されている。
BioQuick News:Cell-Free DNA Provides Dynamic Window into Health; Results Described in Abstract at American Society of Human Genetics 2020 Virtual Annual Meeting (October 27-30)
