דנ"א חופשי במחזור הדם - Circulating free DNA

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
דנ"א חופשי במחזור הדם
Circulating free DNA
שמות אחרים	cfDNA, cell-free DNA
מעבדה	כימיה בדם
תחום	זיהוי של סרטן ומפגעים אחרים
טווח ערכים תקין	1.0-1.8 ננוגרם/מיקרוליטר.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

ראו גם – בדיקת דם ל-Circulating tumor DNA

לערכים נוספים הקשורים לנושא זה, ראו את דף הפירושים – איתור ומניעת מחלות ממאירות

מטרת הבדיקה

חלופה לביופסיות חודרניות של רקמה לקביעת סטאטוס המוטציה של KRAS 12, 13, 61,146 (G12A, G12C, G12D, G12R, G12S, G12V, Q61K, Q61L, Q61R, Q61H, A146T ו- V13D.

כללי

פרגמנטים מבוקעים של DNA (הידועים גם כ-cell-free DNA) משתחררים לנוזלי הגוף כגון פלזמת הדם, שתן, נוזל צרברוספינלי. גדלים אופייניים של cfDNA משקפים חלקיקים כרומטוזומיים (בגודל של בערך 165bp), כמו גם נוקלאוזומים המגינים על DNA מעיכול על ידי נוקלאזות אפופטוזיות (Shtumpf וחב' ב-Chromosoma משנת 2022). המושג cfDNA יכול לשמש לתיאור צורות שונות של DNA המסתובבות בנוזלי הגוף, כולל circulating tumor DNA (להלן ctDNA), כמו גם cell-free mitochondrial DNA (להלן ccf mtDNA), כמו גם cell-free fetal DNA (להלן cffDNA) ו-donor-derived cell-free DNA (להלן dd-cfDNA (‏Dholakia וחב' ב-Transplantation משנת 2020). רמות מוגברות של cfDNA נראות בסרטן, בעיקר במחלה מתקדמת (Shaw ו-Stebbing ב- Ann Translational Med משנת 2014). יש ראיות לכך ש-cfDNA נעשה שכיח באופן הולך וגדל בצירקולציה בהַתְחָלָת הגיל (Gravina וחב' ב-Aging Cell משנת 2016). נמצא ש-cfDNA הוא סמן שימושי במגוון של תחלואות מלבד סרטן ורפואת העובר. סמן זה כולל אם כי לא מוגבל לטראומה, ספסיס, דלקת אספטית, אוטם שריר הלב, שבץ, שתילת איברים, סוכרת ומחלת sickle cell (‏Butt ו-Swaminathan ב-Ann NY Acad Sci משנת 2008). ה-cfDNA הוא בעיקר מולקולה חוץ-תאית של DNA בעלת גדיל כפול, המורכבת מפרגמנטים קטנים בגודל של 50-200bp, וכן היא מכילה פרגמנטים גדולים (21kb), ונמצאה סמן מדויק של סרטני הערמונית והשד (Gall וחב' ב-Am J Pathol משנת 2019, ו-Casadio וחב' ב-Biomed Res Int משנת 2013). מחקרים עדכניים הניחו את היסודות להפרעה לביטוי גני על ידי cfDNA (‏Esfahani וחב' ב-Nature Biotechnol משנת 2022). מחקרים אחרים אישרו את המקור של cfDNA בקרצינומות בשלב מתקדם של המחלה. CfDNA מצוי בפלזמה ובנוזלי גוף אחרים (Teo וחב' ב-Aging Cell משנת 2019). השחרור של cfDNA לזרם הדם מתקיים מסיבות שונות, כולל אפופטוזיס, נמק ו-NETosis (שמשמעותו neutrophil extracellular traps המוגדרת כתהליך בו נויטרופילים פעילים משחררים את תכולת הכרומטין שלהם ליצירה של מלכודות חוץ-תאיות, המסייעות להשמדה של אורגניזמים פתוגניים. מנגנון זה קריטי להילחם בזיהומים אך הוא קשור גם למפגעים שונים כגון אסתמה, טרשת עורקים וגרורות סרטניות. ההצטברות המהירה של cfDNA בדם במהלך התפתחות הנגע הסרטני, נגרמת על ידי עודף DNA המשתחרר על ידי תאים אפופטוטיים ותאי נמק. CfDNA נע בצירקולציה בצורת נוקלאוזומים, שהם קומפלקסים של DNA והיסטונים (Roth וחב' ב-BMC Cancer משנת 2011). מולקולות cfDNA מוגברות לעתים קרובות באופן לא-ספציפי בסרטן, אך יכולים להיות יותר ספציפיים בניטור של תרפיה ציטוטוקסית של סרטן, בעיקר להערכת היעילות של התרפיה (Stoetzer וחב' ב-Cancer Lett משנת 2013).

היסטוריה

חומצות גרעין בצירקולציה התגלו לראשונה על ידי Mandel ו-Metais בשנת 1948 במאמר שהתפרסם ב-Comptes Rendus des Séances de la Société de Biologie et de ses Filiales. לאחר מכן התגלה שרמת cfDNA עלתה משמעותית בפלזמה של אנשים חולים. תגלית זו נעשתה לראשונה בחולי לופוס (Tan וחב' ב-J Clin Invest משנת 1966) ומאוחר יותר נמצא שרמות cfDNA מוגברות בלמעלה מ-50% מחולי סרטן (Leon וחב' ב-Cancer Res משנת 1977). אנליזה מולקולרית של cfDNA הסתיימה בתגלית החשובה ש-DNA בפלזמה של חולי סרטן הכילה מוטציות, מה שיכול לשמש לאבחון סרטן ומעקב אחר התפתחות המחלה (Vasioukhin וחב' ב- Br J Haematol משנת 1994). היכולת למצות circulating tumor DNA (ctDNA) הביאה להתקדמות עצומה בגילוי של סרטן לא-גרורתי (Sorenson חב' ב-Cancer Epidemiol Biomarkers Preven משנת 1994). ממצא זה הוביל למה שידוע היום כביופסיה נוזלית. בקצרה, ביופסיה נוזלית עושה שימוש בסמנים ובתאי סרטן בדם כאמצעי לאבחן את סוג הסרטן ואת שלב המחלה (Arneth ב-BMC Cancer משנת 2018). סוג ביופסיה זו אינו חודרני, ומאפשר אבחון שגרתי שמגלה חזרת המחלה לאחר טיפול (Babayan ו-Pantel ב-Genome Med משנת 2018).

מקורות שונים של cfDNA

המקור התוך-תאי של cfDNA (או מגרעין תא או מהמיטוכונדריה) יכול להשפיע על הפוטנציאל הדלקתי של cfDNA. ה-mtDNA הוא גריין של דלקת (Lood וחב' ב-Nature Med משנת 2016), ובגלל מוצא הפרוקריוטי שלו, הוא בעל תכונות דומות לאלה של DNA בקטריאלי, כולל הנוכחות הגבוהה יחסית של מוטיפים מסוג CpG שלא עברו מתילציה, שמוצאים רק באופן נדיר ב-DNA גרעיני (Yang וחב' ב-Proc Natl Acad Sci U S A משנת 1985). המוטיפים האחרונים הם בעלי חשיבות כיוון ש-TLR9 הוא הקולטן-חיישן של DNA היחיד האנדו-ליזוזומלי, הוא בעל ספציפיות ייחודית ל-CpG DNA שלא עבר מתילציה. mtDNA נמצא משפעל נויטרופילים דרך המעורבות של TLR9 (ל‏Duvvuri ו-Lood ב-Frontiers Immunol משנת 2019). אלא אם כן mtDNA קשור לחלבונים נשאים, mtDNA אך לא DNA גרעיני יכול להזדהות עם מתווה מולקולרי כרוך בסכנה המשרה דלקת דרך TLR9 (‏Collins וחב' ב-J Leukocyte Biol משנת 2004). ‏Collins קובע שהזרקה תוך-ארטיקולרית של mtDNA, משרה ארטריטיס in vivo, מה שמרמז לתפקיד של סילוק mtDNA בפתוגניות של מחלה דוגמת rheumatoid arthritis ומחלות ראומטיות אחרות. MtDNA, בניגוד ל-DNA גרעיני, מאופיין על ידי רמות בסיסיות מוגברות של 8OHdG, סמן של נזק חמצוני. התכולה הגבוהה של נזק חמצוני ב-mtDNA, מיוחסת לקרבה הגדולה של mtDNA ל-reactive oxygen species (ROS), וחוסר יעילות יחסי של מנגנוני תיקון של DNA, שעלולים לגרום להצטברות של נגעי DNA (‏Clatyton וחב' ב-Basic Life Sciences משנת 1975).