有勁的基因資訊

作者：黃啓銘/有勁基因

　　早在1948年，法國科學家Mendel和Metais就已經從健康人的血清與血漿中偵測到游離DNA(cfDNA; circulating cell-free DNA)的存在¹；那時，人類甚至還不知道DNA就是遺傳物質。之後科學家逐步發現cfDNA的含量在罹病或罹癌患者身上特別高，因而推論cfDNA的存在與疾病或癌症有關。事實上也是，至今cfDNA已被證實與多種疾病和癌症有關聯，疾病方面包括糖尿病、心臟病、中風、系統性紅斑性狼瘡、類風溼性關節炎、外傷、發炎、感染等等²。

　　心臟疾病類自2007年起已連續12年蟬聯國人十大死因的第二名³，僅次於癌症。心臟病可分為先天性心臟病、風濕性心臟病、高血壓性心臟病和冠狀動脈心臟病等四種類型，其中又以冠狀動脈心臟病併發心肌梗塞 (Myocardial infarction; MI)最為致命⁴。心肌梗塞的病因是供給心肌血液的冠狀動脈發生了粥狀硬化，造成動脈管壁變厚、失去彈性，內腔因此變窄或堵塞，進而使得血液循環不佳甚至阻塞，最終導致心臟肌缺血而壞死。

　　心肌梗塞一旦發病，就是一種急性且嚴重的心臟狀態，因此快速診斷出心肌梗塞，有助於即時擬定治療策略。監測心電圖ST波段是否上升為目前心肌梗塞主要的診斷方法；若患者ST波段未呈現上升，則會進一步抽血檢驗心肌旋轉蛋白(Cardiac troponin I; cTnI)的含量⁵。cTnI在心肌急性壞死時會被釋放到血液中，一般而言，病患會在進急診室的當下以及第6小時分別進行抽血，檢查cTnI的量。目前為了爭取治療時效，已經有「高敏感度心肌旋轉蛋白檢驗」，可將原本6小時的等候時間縮短為1小時。另一方面，Bliksøen等學者則發現在急性心肌梗塞(Acute MI; AMI)發作1小時內，便能在患者體內檢測到大量累積的cfDNA，因而提出cfDNA可作為急性心肌梗塞早期診斷的生物標誌的建議⁶。之後，Fujihara等學者遂分析了57名心臟病患者的cfDNA濃度，結果證實罹患心肌梗塞或心絞痛的病人，其體內的cfDNA濃度極高，相較於其他心臟病患者，差異顯著(詳見圖一)²。此外，透過微晶片電泳的分析，則發現所有心臟病患者血液中都有150-200 bp、300-400 bp、500-600 bp三種長度的cfDNA片段；而健康人的血液則只有驗出150-200 bp長度的片段 (圖二) ²。接著，在進一步分析比較不同心臟病類型患者其血液中各長度cfDNA片段濃度比值之後，發現心肌梗塞患者150-200 bp及500-600 bp的cfDNA片段比值最高 (見圖三) ²；由此可證，cfDNA確實有成為診斷心肌梗塞指標的潛力。

　　近年來國人飲食逐漸西化與精緻化，罹患三高的年齡層逐漸下降；再加上現代生活步調緊湊，心肌梗塞發生率不但提高，且有年輕化的趨勢。發病時如能快速且正確診斷出心肌梗塞，可有助評估病患預後狀況及減少併發症，也可以降低因誤判而導致不必要的醫療浪費。期望未來有更多相關研究，使cfDNA能早日成為診斷心肌梗塞的主流技術。

圖一、健康人與心臟病患者血液中的游離DNA含量比較

　　游離DNA(cfDNA)在罹患心肌梗塞(Myocardial infarction)與心絞痛(Cardiac angina)的病患體內濃度很高，和其他心臟疾病病患或健康人對照組相較起來，有顯著性差異。(圖片來源：Fujihara, J., et al. Clinica Chimica Acta. 2019 Oct; 497:61-66.)

圖二、微晶片電泳分析心臟病患者血液中的游離DNA片段

經微晶片電泳對血液樣本進行分析，健康對照組血液中測到的cfDNA片段長度為150-200 bp (左)；所有心臟病患者血液中則都有測得150-200 bp、300-400 bp、500-600 bp等三種長度的cfDNA片段 (右)。(圖片來源：Fujihara, J., et al. Clinica Chimica Acta. 2019 Oct; 497:61-66.)

圖三、心臟病患者血液中150-200 bp與500-600 bp游離DNA片段的濃度比值比較

比較各類型心臟病患者血液中150-200 bp與500-600 bp的cfDNA片段濃度比值後，心肌梗塞患者的比值在所有心臟病患者中位居最高。(圖片來源：Fujihara, J., et al. Clinica Chimica Acta. 2019 Oct; 497:61-66.)

參考文獻

1. Wikipedia. (2019 Sep). Circulating free DNA. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Circulating_free_DNA

2. Fujihara, J., et al. Circulating cell-free DNA fragment analysis by microchip electrophoresis and its relationship with DNase I in cardiac diseases. Clinica Chimica Acta. 2019 Oct; 497:61-66. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.cca.2019.07.014

3. 衛生福利部統計處 (2019年6月)。死因統計。檢自：https://dep.mohw.gov.tw/DOS/np-1776-113.html

4. 衛生福利部國民健康署 (2018年 1月)。認識冠心病。檢自：https://www.hpa.gov.tw/Pages/Detail.aspx?nodeid=632&pid=1188

5. 李建璋、曾春典 (2018年 10月)。新檢測方式 可加速診斷是否為心肌梗塞。好健康，46。檢自：https://www.twhealth.org.tw/journalView.php?cat=46&sid=768&page=1

6. Bliksøen, M., et al. Increased circulating mitochondrial DNA after myocardial infarction. Int. J. Cardiol. 2012 Jun; 158(1):132-134. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2012.04.047