cfGWAS首次揭示细胞游离DNA末端基序的遗传基础,为液体活检技术革新提供新靶点

《Nature Communications》:cfGWAS reveal genetic basis of cell-free DNA end motifs

【字体: 时间:2026年02月15日 来源:Nature Communications 15.7

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  本研究针对cfDNA生物学机制不明的问题,开展首项cfGWAS研究,发现15个显著遗传位点(含DFFB、DNASE1L3等关键基因),证实白细胞(尤其中性粒细胞)与cfDNA特征存在因果关系,为液体活检技术优化及疾病靶向治疗开辟新路径。

  
在生命科学领域,细胞游离DNA(cfDNA)就像血液中的“分子漂流瓶”——这些从细胞中释放的DNA片段携带着重磅信息,却因来源复杂、降解机制不明,长期让研究者捉摸不透。尽管cfDNA已成功应用于无创产前检测和肿瘤筛查,但科学家们始终有个“终极追问”:究竟是谁在操控这些DNA片段的“生与死”?它们的末端结构为何呈现特定模式?这些谜题不仅关乎基础生物学认知,更直接制约着液体活检技术的突破。
为解开这一困局,研究团队首次将全基因组关联研究(GWAS)的“放大镜”对准cfDNA的末端基序特征,在28,016名孕妇队列中发起名为cfGWAS的探索。这项发表于《Nature Communications》的研究,不仅发现了调控cfDNA命运的关键“基因开关”,更意外揭开了免疫细胞在其中的“幕后推手”角色。
研究采用多组学技术联合作战:基于大规模临床队列的cfDNA全基因组测序数据,构建末端基序频率图谱;通过GWAS扫描定位遗传关联位点;利用基因表达定量性状位点(eQTL)分析验证功能关联;并在基因敲除小鼠和细胞模型中完成实验确证。
遗传关联位点发现:cfGWAS识别出15个研究范围内显著的遗传位点,涵盖已知cfDNA相关基因DFFB(DNA fragmentation factor subunit)和DNASE1L3(deoxyribonuclease 1 like 3),以及首次被关联的新基因PANX1(pannexin 1)和DNASE1L1。这些基因多参与DNA降解或细胞膜通道调控,提示cfDNA生成存在精细的遗传调控网络。
细胞来源解析:孟德尔随机化分析显示,白细胞(尤其中性粒细胞)计数与cfDNA特征存在强因果关系。中性粒细胞通过释放DNASE1L3等酶类,直接塑造cfDNA的末端基序模式,颠覆了以往“cfDNA主要来自凋亡细胞”的传统认知。
功能验证:在Dnase1l3敲除小鼠模型中,cfDNA末端基序分布发生显著改变;细胞实验证实PANX1过表达可改变cfDNA释放模式,为基因功能提供了直接证据。
这项研究首次在基因组尺度上绘制了cfDNA生物学特征的遗传图谱,其意义远超单一技术优化:它证实了cfDNA的“分子指纹”具有可遗传性,为开发基于个体遗传背景的精准液体活检方案奠定基础;发现的PANX1等新靶点,为治疗自身免疫病、肿瘤等疾病提供了全新干预思路。正如研究者所言,当临床已积累数百万cfDNA测序数据时,这种“遗传解码+功能验证”的研究范式,将加速液体活检从“描述现象”到“揭示机制”的质变。
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