當細胞死亡時，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。

近年來，對于cfDNA的研究促成了一種叫做“液體活檢”的測試方法，通過簡單的采血這種方法可以診斷及監(jiān)測某些癌癥，鑒別胎兒異常，及評估移植器官的健康。

2015年，香港中文大學的盧煜明教授就報道稱研發(fā)出了一種新的無創(chuàng)檢測方法，可以通過全基因組甲基化測序繪制DNA組織圖譜，從而利用血漿中游離的DNA來檢測基因組突變的組織來源，這種液體活檢的方法能減少診斷的創(chuàng)傷性，用于癌癥診斷檢測，無創(chuàng)產(chǎn)前診斷，以及移植后的監(jiān)測。

坦福大學的Stephen Quake團隊也稱開發(fā)出一種基于新一代測序的分析，通過檢測肺移植患者中的cfDNA，從中發(fā)現(xiàn)排異和感染的跡象。

北大成像中心湯富酬研究員、黃巖誼研究員與首都醫(yī)科大學彭吉潤教授領(lǐng)導的研究小組則開發(fā)出了一種甲基化CpG串聯(lián)序列擴增及測序方法，來分析循環(huán)游離DNA(ccfDNA)中超甲基化的CpG島，并進一步鑒別出了血液中有潛力檢測出早期階段肝癌的一些高性能標記物。

盡管這些測試方法顯示出巨大的前景，當前它們的測試范圍仍然有限。在發(fā)表于《細胞》（Cell）雜志上的一項新研究中，華盛頓大學的醫(yī)學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的細胞類型。

這種方法有潛力擴大液體活檢的范圍。新方法依賴于分析個體cfDNA中看到的碎裂模式，將其與各種醫(yī)學或生理狀況相關(guān)的細胞死亡預(yù)期情況進行比較。

華盛頓大學基因組科學教授、霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員Jay Shendure博士實驗室的研究生Matthew W. Snyder及博士后研究人員Martin Kircher領(lǐng)導了這項研究。

Shendure說：“我們的研究結(jié)果表明，通過檢測這些碎裂模式，而非尋找DNA中特異的突變，有可能鑒別出生成cfDNA的組織。”這種測試方法檢測了每個DNA片段的末端，設(shè)法鑒別出熱點區(qū)（相比其他區(qū)域更頻繁切割的DNA部分）。

為了能夠裝進細胞核中，DNA必須卷曲、纏繞及折疊成相當緊密的包裝。這一過程的關(guān)鍵在于稱作為核小體（nucleosomes）的結(jié)構(gòu)——就像線纏在線軸上一樣，核小體是由DNA纏繞著核心的組蛋白八聚體形成。就像串珠上的珠子一樣，核小體沿著整個基因組排成一排，DNA盤繞著一個接一個的核小體。機體中的每一種細胞類型包裝DNA的方式都略有不同。這些差異在生成的cfDNA中留下了它們的指示標記。

華盛頓大學的研究人員推測，他們可以利用這些指紋來反向操作，設(shè)法闡明這些cfDNA的起源。因此，他們首先需要知道哪部分的DNA纏繞著核小體。

在細胞死亡過程中，一些喜歡在核小體之間容易接近、未受保護的DNA片段處進行切割的酶，會將DNA切成小片段。有研究指出，在人類基因組中存在1300萬個核小體最有可能定位的位點。

利用來自癌癥患者的血液樣本，研究人員證實不同類型的癌癥在cfDNA中留下了不同的核小體指紋。在一些癌癥中，研究人員能夠鑒別出腫瘤的解剖學起源。

Shendure說：“這與5%的起源未知的轉(zhuǎn)移性癌癥尤其有關(guān)系。這種測試可幫助診斷它是哪種癌癥類型及幫助指導治療。”

大多數(shù)的液體活檢方法都是尋找機體不同細胞之間特異的DNA不匹配，例如存在于腫瘤細胞中而健康細胞沒有的突變。研究人員認為，新測試的優(yōu)點在于甚至當細胞彼此間遺傳完全相同時它也可以起作用。

這種方法有潛力用于確診采用液體活檢尚無法診斷的、殺死細胞的各種各樣的疾病。舉例來說，這樣嚴重的破壞細胞的醫(yī)學問題有心臟病、中風和一些自身免疫性疾病。