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現在の証拠は、血漿細胞を含まないDNA（CfDNA）が166 bpのモードで断片化されていることを示唆しています。このビューをサポートするデータは、主に二本鎖CfDNAの分析を通じて取得されています。健康な個人およびがん患者における一本鎖および損傷した二本鎖CfDNAの特徴と診断の可能性は不明のままです。ここでは、高親和性の磁気ビードベースのDNA抽出と一本鎖DNAシーケンスライブラリの準備（MB-ssDNA）の組み合わせにより、〜50 bpを中心とするCfDNAフラグメントの大部分の発見を報告します。これらの「ウルトラショート」cfDNAフラグメントは、健康な人の血漿に相対的な存在量が大きいことを示しています（中央値=シーケンスされたCFDNAフラグメントの中央値= 19.1％、n = 28）がん患者の血漿（中央値= 14.2％、n = 21、p <0.0001）。Ultrashort CfDNAフラグメントは、特にG-quadruplex（G4）DNA二次構造を採用する可能性のあるプロモーター領域で、血液細胞のアクセス可能なクロマチン領域にマッピングされます。G4陽性プロモータークロマチンのアクセシビリティは、癌の患者と比較して健康な個人からの超微量血漿CfDNAフラグメントで大幅に濃縮されています（P <0.0001）。私たちの調査結果は、超微小ショートプラズマCfDNAフラグメントの新規集団を特定して特徴付けることにより、CfDNAの断片化の風景を再描画します。Mb-ssDNAライブラリのシーケンスは、液体生検を介した遺伝子調節領域とDNA二次構造の特性評価を促進する可能性があります。私たちのデータは、がん患者の分類を通じて、超微量cfDNAの診断の可能性を強調しています。
現在の証拠は、血漿細胞を含まないDNA（CfDNA）が166 bpのモードで断片化されていることを示唆しています。このビューをサポートするデータは、主に二本鎖CfDNAの分析を通じて取得されています。健康な個人およびがん患者における一本鎖および損傷した二本鎖CfDNAの特徴と診断の可能性は不明のままです。ここでは、高親和性の磁気ビードベースのDNA抽出と一本鎖DNAシーケンスライブラリの準備（MB-ssDNA）の組み合わせにより、〜50 bpを中心とするCfDNAフラグメントの大部分の発見を報告します。これらの「ウルトラショート」cfDNAフラグメントは、健康な人の血漿に相対的な存在量が大きいことを示しています（中央値=シーケンスされたCFDNAフラグメントの中央値= 19.1％、n = 28）がん患者の血漿（中央値= 14.2％、n = 21、p <0.0001）。Ultrashort CfDNAフラグメントは、特にG-quadruplex（G4）DNA二次構造を採用する可能性のあるプロモーター領域で、血液細胞のアクセス可能なクロマチン領域にマッピングされます。G4陽性プロモータークロマチンのアクセシビリティは、癌の患者と比較して健康な個人からの超微量血漿CfDNAフラグメントで大幅に濃縮されています（P <0.0001）。私たちの調査結果は、超微小ショートプラズマCfDNAフラグメントの新規集団を特定して特徴付けることにより、CfDNAの断片化の風景を再描画します。Mb-ssDNAライブラリのシーケンスは、液体生検を介した遺伝子調節領域とDNA二次構造の特性評価を促進する可能性があります。私たちのデータは、がん患者の分類を通じて、超微量cfDNAの診断の可能性を強調しています。
Current evidence suggests that plasma cell-free DNA (cfDNA) is fragmented around a mode of 166 bp. Data supporting this view has been mainly acquired through the analysis of double-stranded cfDNA. The characteristics and diagnostic potential of single-stranded and damaged double-stranded cfDNA in healthy individuals and cancer patients remain unclear. Here, through a combination of high-affinity magnetic bead-based DNA extraction and single-stranded DNA sequencing library preparation (MB-ssDNA), we report the discovery of a large proportion of cfDNA fragments centered at ∼50 bp. We show that these "ultrashort" cfDNA fragments have a greater relative abundance in plasma of healthy individuals (median = 19.1% of all sequenced cfDNA fragments, n = 28) than in plasma of patients with cancer (median = 14.2%, n = 21, P < 0.0001). The ultrashort cfDNA fragments map to accessible chromatin regions of blood cells, particularly in promoter regions with the potential to adopt G-quadruplex (G4) DNA secondary structures. G4-positive promoter chromatin accessibility is significantly enriched in ultrashort plasma cfDNA fragments from healthy individuals relative to patients with cancers (P < 0.0001), in whom G4-cfDNA enrichment is inversely associated with copy number aberration-inferred tumor fractions. Our findings redraw the landscape of cfDNA fragmentation by identifying and characterizing a novel population of ultrashort plasma cfDNA fragments. Sequencing of MB-ssDNA libraries could facilitate the characterization of gene regulatory regions and DNA secondary structures via liquid biopsy. Our data underline the diagnostic potential of ultrashort cfDNA through classification for cancer patients.
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