Les bases et les applications de l’ADN acellulaire

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Qu’est-ce que l’ADN acellulaire et d’où vient-il ?

L’ADN acellulaire (cfDNA) fait référence à des fragments d’ADN qui circuler dans le sang périphérique.¹ Synonymes d’ADN acellulaire circulant (ADNccf), ces fragments sont petits, avec une taille moyenne de environ 166 paires de bases selon leur origine.² Bien qu’il ne s’agisse pas de la seule source, on pense que le cfDNA est principalement libéré dans la circulation sanguine. à la suite de la mort cellulaire,³ ce qui suggère que la quantification et l’analyse génétique du cfDNA fournissent des informations sur la mort cellulaire dans le corps.

La concentration de cfDNA dans le plasma sanguin des individus en bonne santé est généralement entre un et 10 ng/mL.⁴ Cependant, chez les individus malades, la concentration peut être nettement plus élevée. Par exemple, chez les patients atteints d’un cancer colorectal (CCR), la concentration peut varier de 10 à 100 ng/ml.⁴ La taille des segments de cfDNA varie également entre les individus sains et malades, les patients atteints de CCR ayant fragments significativement plus petits de cfDNA dans leur sang par rapport aux premiers.⁴ L’ADNcf dérivé de tumeurs est appelé ADN tumoral circulant (ADNct).⁵

Pendant la grossesse, entre 10 et 20 pour cent du cfDNA dans le sang périphérique maternel provient des cellules trophoblastiques apoptotiques du placenta.⁶ Bien que ce soit un terme impropre, on parle souvent d’ADNc fœtal et c’est détectable à partir d’environ sept semaines de gestation.⁶ Le cfDNA peut également provenir de micro-organismes responsables d’infections chez l’homme, telles que virus.⁷

Qu’est-ce que le test ADN acellulaire et comment ça marche ?

Les scientifiques peuvent utiliser le cfDNA pour effectuer des dépistages mini-invasifs des anomalies génétiques liées à la maladie dans le cadre d’un processus appelé test cfDNA. Le cfDNA placentaire peut révéler des anomalies génétiques, telles que l’aneuploïdie, chez le fœtus pendant la grossesse.

Test cfDNA pour le syndrome de Down

L’une des applications les plus courantes et les mieux établies des tests cfDNA est dépistage des grossesses pour la trisomie 21communément appelé syndrome de Down, dans lequel il existe une copie supplémentaire du chromosome 21.⁸ Pour effectuer un test fœtal du syndrome de Down cfDNA, les cliniciens prélèvent des échantillons de sang périphérique maternel, séparent le composant plasmatique et isoler le cfDNA du plasma.⁸ Ils peuvent ensuite évaluer l’abondance relative du chromosome 21 dans l’échantillon de cfDNA.

La méthode la plus courante, largement considérée comme la référence en matière de test prénatal du syndrome de Down cfDNA, est analyse par micropuce chromosomique (RMR).⁹ CMA peut analyser simultanément des milliers de fragments d’ADNcf, généralement à l’aide d’une micropuce contenant sondes spécifique aux régions cibles des chromosomes.⁹ Cette approche peut également être utilisée pour dépister les grossesses pour d’autres aneuploïdies, telles que la trisomie 18, la trisomie 13 et la monosomie X.

Applications supplémentaires des tests cfDNA

Évaluation des lésions d’allogreffe à l’aide de tests cfDNA

Les scientifiques utilisent également les tests cfDNA pour déterminer si les greffes d’organes ont réussi. L’ADNcf dérivé d’un donneur (dd-cfDNA) peut être détecté circulant dans le sang périphérique du receveur d’organe s’il y a eu blessure ou rejet d’allogreffe.¹ Dans ces cas, la détection précoce peut prévenir des conséquences indésirables graves chez les patients à haut risque.^dix

Pour éliminer le besoin d’approches de biopsie tissulaire plus invasives, les cliniciens ont adapté les tests cfDNA basés sur le séquençage pour diagnostiquer les organes. rejet lors d’une transplantation cardiaque destinataires.^dix Ils peuvent également utiliser cfDNA pour tester receveurs de transplantation pulmonaire pour infectionscomme les infections virales, qui constituent une complication post-transplantation courante.⁷ Par rapport aux tests traditionnels, l’utilisation du dd-cfDNA permet aux scientifiques de tester davantage les receveurs de greffe pour détecter les blessures, le rejet et l’infection de l’allogreffe. souvent de manière quantitative et non invasive.¹¹

Tests cfDNA en oncologie

La présence de cfDNA dans le sang périphérique signifie que les scientifiques peuvent également diagnostiquer et surveiller le cancer de manière non invasive grâce à biopsie liquide.³ Les scientifiques peuvent utiliser des méthodes quantitatives pour déterminer fardeau de la maladie et surveiller cela au fil du temps, y compris en réponse au traitement.³ Une fois le traitement terminé, ils peuvent également détecter une maladie résiduelle ou identifier des mutations dans l’ADN du cancer qui lui permettent de se propager. devenir résistant au traitement.³

Ces dernières années, les oncologues ont également appliqué l’analyse de la méthylation de l’ADN au cfDNA. Parce qu’aberrant les modèles de méthylation sont une caractéristique du cancer¹² et cfDNA porte le mêmes marques épigénétiques que son tissu d’origineles scientifiques peuvent déterminer de quel organe ou tissu est dérivé le cfDNA.⁴ Ceci est particulièrement pertinent chez les patients atteints d’une tumeur métastatique qui ont un cancer primitif inconnu (CUP), car le diagnostic du cancer primitif peut aider à déterminer le schéma thérapeutique le plus efficace.¹

Diagnostic de maladies cardiovasculaires avec cfDNA

Le cfDNA a également été impliqué dans les maladies cardiovasculaires (MCV). Les scientifiques ont développé des biomarqueurs basés sur le cfDNA pour diagnostiquer le syndrome coronarien aiguainsi que la prévision de la gravité des lésions des artères coronaires.¹³ De plus, les chercheurs ont révélé que les niveaux de cfDNA dérivés spécifiquement des mitochondries (cf-ADNmt) sont élevée chez les patients atteints de maladies cardiovasculaires et ceux présentant des comorbidités associées, telles que l’hypercholestérolémie, l’hypertension artérielle et le diabète sucré.¹⁴

Les références

1. Moss J, et coll. Un atlas complet de méthylation des types de cellules humaines révèle les origines de l’ADN acellulaire circulant dans la santé et la maladie. Nat Commun. 2018;9(1):5068.
2. Shi J, et al. Profil de taille de l’ADN acellulaire : un phare guidant la pratique et l’innovation des tests cliniques. Théranostique. 2020;10(11):4737-4748.
3. Wan JCM, et al. Les biopsies liquides arrivent à maturité : vers la mise en œuvre d’un ADN tumoral circulant. Nat Rev Cancer. 2017;17(4):223-238.
4. Moulière F, et al. Analyse multi-marqueurs de l’ADN acellulaire circulant vers une médecine personnalisée pour le cancer colorectal. Mol Oncol. 2014;8(5):927-941.
5. Cisneros-Villanueva M, et al. Analyse de l’ADN acellulaire dans les essais cliniques actuels sur le cancer : une revue. Frère J Cancer. 2022;126(3):391-400.
6. Grace MR, et al. Dépistage de l’ADN acellulaire : complexités et défis de la mise en œuvre clinique. Obstet Gynecol Surv. 2016;71(8):477-487.
7. De Vlaminck I, et al. Surveillance non invasive de l’infection et du rejet après une transplantation pulmonaire. Proc Natl Acad Sci. 2015;112(43):13336-13341.
8. Norton ME, et al. Analyse d’ADN acellulaire pour un examen non invasif de la trisomie. N Engl J Med. 2015;372(17):1589-1597.
9. Liu X, et coll. Potentiels et défis de l’analyse des micropuces chromosomiques dans le diagnostic prénatal. Genet avant. 2022;13.
10. De Vlaminck I, et al. L’ADN acellulaire en circulation permet un diagnostic non invasif du rejet d’une transplantation cardiaque. Sci Transl Med. 2014 ;6(241).
11. Bloom RD, et coll. ADN acellulaire et rejet actif dans les allogreffes rénales. J Am Soc Néphrol. 2017;28(7).
12. Luo H et coll. Biopsie liquide des biomarqueurs de méthylation dans l’ADN acellulaire. Tendances Mol Med. 2021;27(5):482-500.
13. Cui M, et al. ADN circulant acellulaire : un nouveau biomarqueur du syndrome coronarien aigu. Cardiologie. 2013;124(2):76-84.
14. Nie S, et al. Rôle pro-inflammatoire de l’ADN mitochondrial acellulaire dans les maladies cardiovasculaires. La vie de l’IUBMB. 2020;72(9):1879-1890.