Là một phân tử sinh học quan trọng trong lĩnh vực sinh thiết lỏng đang ngày một phát triển, cell-free DNA (DNA tự do ngoại bào hay “DNA không có tế bào”), viết tắt là cfDNA, cho phép thực hiện các quy trình sàng lọc không xâm lấn và an toàn hơn để đánh giá sức khỏe của thai nhi, phát hiện sớm các bệnh ung thư ở giai đoạn đầu và phát hiện thải ghép. Được tìm thấy trong các chất dịch cơ thể khác nhau bao gồm huyết thanh, huyết tương, nước bọt, dịch não tủy và nước tiểu, cfDNA có thể được phân lập từ người khỏe mạnh và cả bệnh nhân ở các giai đoạn bệnh khác nhau.

Ở những người khỏe mạnh, cfDNA được chủ động tiết ra từ các tế bào do DNA được tổng hợp liên tục nhờ chu kỳ sản sinh tế bào mới và sự chết theo chương trình (apoptosis) của tế bào. Ở người bệnh, cfDNA liên quan đến tình trạng bệnh được giải phóng do các chương trình chết tế bào khác nhau như apoptosis, hoại tử, thực bào (autophagy) hoặc “thảm họa phân bào” (mitotic catastrophe). Quá trình apoptosis của tế bào kích hoạt các endonuclease nội sinh giúp cắt DNA thành các đoạn có chiều dài lặp lại. Thông thường, DNA quấn quanh các nucleosome theo mô hình “các hạt cườm trên một sợi dây”. Kiểu phân cắt cfDNA được xác định dựa trên vị trí của các nucleosomes trên DNA bộ gene. Các biến thể về độ dài cfDNA ở khoảng 165 bp và bội số của nó phụ thuộc vào chiều dài DNA bao quanh nucleosomes, sự khác nhau về độ dài đoạn DNA kết nối giữa các nucleosomes và sự phân rã các đoạn kết nối đó.

Việc phân tách cfDNA thường tạo thành 3 loại mảnh: mono-nucleosome (~ 165 bp), di-nucleosome (~ 350 bp) và tri-nucleosome (~ 565 bp). Mặc dù vậy, các mảnh khác nhau có thể xuất hiện từ dạng 1 đến 6 hoặc ở bất kỳ kích cỡ nào.

Mật độ cfDNA ở những người khỏe mạnh thường thấp; tuy nhiên, trong suốt thai kỳ, khi bị bệnh, khi tập thể dục mạnh hoặc chấn thương chuyên sâu, số lượng cfDNA tăng lên. Khả năng phát hiện cfDNA đã biến chuyển thành các phương pháp không xâm lấn, thay thế để phát hiện các đột biến khối u trong tầm soát ung thư, các dấu hiệu trong đánh giá các điều kiện sinh lý bệnh học và xét nghiệm sàng lọc các bất thường của thai nhi.

DNA bộ gen (gDNA) có các dạng ngoại di truyền đặc trưng cho quá trình methlylation hoặc có ví trị tạo thành nucleosomes của DNA đặc trưng cho các loại tế bào nhất định. Các dạng mẫu đặc trưng này được lưu lại trong cfDNA và đã được chứng minh là có thể giúp phân biệt nguồn gốc của các mô. Những thay đổi về ngoại di truyền như khác biệt trong methylation và vị trí nucleosomes cũng được phát hiện trong cfDNA ở trạng thái bị bệnh, cho phép theo dõi các dấu ấn sinh học của sự phát triển khối u dựa trên mẫu máu.

Những cải tiến liên tục trong công nghệ giải trình tự thế hệ mới đã cho phép sử dụng “DNA không có tế bào” (cfDNA) giàu thông tin như một dấu hiệu trong xét nghiệm sinh thiết lỏng. Công nghệ sàng lọc hiệu quả và không xâm lấn cho các bệnh ung thư, sức khỏe thai nhi và rất nhiều bệnh di truyền khác đang được phát triển dựa trên sự hiện diện hoặc vắng mặt của các chuỗi cfDNA đặc trưng.

Sử dụng cfDNA để phân tích các đột biến hoặc thay đổi về ngoại di truyền phụ thuộc vào công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS). Như vậy, mẫu cfDNA cần trải qua quy trình phân tích kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt. Hệ thống điện di mao quản cho định lượng cfDNA như Fragment Analyzer, 5400 Fragment Analyzer, Femto Pulse System của Agilent – trước đây là Advanced Analytical (AATI), kèm với các bộ kit hóa chất liên quan cung cấp giải pháp toàn diện để kiểm soát chất lượng của mẫu cfDNA.

Các phương pháp thay thế khác để phân tích nucleic acid thiếu độ nhạy phát hiện và độ phân giải cần thiết để đồng thời định lượng, định kích cỡ và định tính mẫu cfDNA một cách chính xác và đáng tin cậy, phục vụ viêc sử dụng cfDNA trong các ứng dụng tiếp theo. Các phân tích chuyên sâu hơn về đột biến và ngoại di truyền trong cfDNA đòi hỏi kỹ thuật NGS. Việc giải trình tự thành công phụ thuộc vào việc kiểm soát chất lượng mẫu tại nhiều thời điểm để cho ra các thư viện NGS chất lượng cao. Các điểm để kiểm soát chất lượng đóng vai trò chỉ dẫn xtrước khi chuẩn bị thư viện, tối ưu hóa kết quả dự án, tối đa hóa phục hồi mẫu và về tổng theerddax cung cấp kết quả giải trình tự đáng tin cậy nhanh hơn và tiết kiệm hơn. Kiểm soát chất lượng mẫu giúp giảm khả năng các mẫu phụ được thực hiện trong toàn bộ quá trình gây lãng phí thời gian và tiền bạc.

Agilent – tên gọi cũ AATI cung cấp rất nhiều các giải pháp khác nhau để kiểm soát chất lượng mẫu cfDNA. Một số bộ kit hóa chất có sẵn cho các Hệ thống điện di mao quản như Fragment Analyzer, 5400 Fragment Analyzer, and Femto Pulse, cung cấp độ nhạy và độ phân giải cần thiết để định lượng, định cỡ và định tính các phân mảnh cfDNA một cách đáng tin cậy.