综述：cfDNA片段组学在子痫前期中的多维度作用：从胎盘缺氧和TLR9炎症到临床风险分层

《Frontiers in Medicine》：Multidimensional roles of cfDNA fragmentomics in preeclampsia: from placental hypoxia and TLR9 inflammation to clinical risk stratification

　　细胞游离DNA（cfDNA）作为子痫前期（PE）的非侵入性生物标志物，其分子特征（如胎盘特异性甲基化模式、片段尺寸分布）与疾病严重程度显著相关。机制上，cfDNA通过激活TLR9/NF-κB等炎症通路驱动PE的免疫激活和代谢紊乱，同时其快速半衰期和动态变化为早期筛查提供依据，但临床转化受限于检测标准化和样本异质性。

　　细胞游离DNA（cfDNA）在预测子痫前期（PE）方面的研究取得了显著进展，成为一种具有重要价值的生物标志物。子痫前期是一种复杂的多系统综合征，其特征包括胎盘灌注不足和系统性炎症反应。这种疾病不仅对孕妇造成严重影响，还可能对胎儿和新生儿的健康产生深远后果。因此，寻找一种能够实现早期检测和准确预测的非侵入性生物标志物，对于改善母婴预后具有重要意义。

cfDNA是指存在于血液中的游离DNA片段，其来源包括细胞凋亡和坏死。在健康妊娠中，cfDNA主要由胎盘滋养层细胞释放，具有特定的分子特征，如片段长度分布和甲基化模式。研究发现，胎盘来源的cfDNA在子痫前期患者中表现出显著的定量变化和片段组学特征，这些变化可能与胎盘功能障碍密切相关。例如，某些特定的甲基化标记物（如RASSF1A）在子痫前期患者的胎盘组织中出现异常，表明这些DNA片段可能成为评估胎盘健康状况的间接指标。

从分子机制的角度来看，子痫前期的发生与胎盘缺氧、细胞凋亡、表观遗传调控异常以及氧化应激密切相关。胎盘缺氧会导致滋养层细胞凋亡，从而释放大量cfDNA。这种释放可能进一步激活TLR9/NF-κB等炎症通路，引发系统性免疫反应和血管内皮功能障碍。此外，氧化应激会破坏线粒体结构，导致线粒体DNA（mtDNA）释放，进一步加剧炎症反应。这些机制共同作用，推动了子痫前期的病理发展。

在临床应用方面，cfDNA的检测技术已经取得了长足进步，特别是高通量测序（NGS）和表观遗传标记分析等方法的应用，使得非侵入性产前检测（NIPT）和早期癌症筛查成为可能。然而，在子痫前期的临床转化研究中，仍存在一些关键挑战。首先，cfDNA的浓度和组成受到多种因素的影响，如妊娠阶段、孕妇体重指数（BMI）以及胎盘功能等，这使得其在不同人群中的表现存在显著差异。其次，样本处理和检测过程中的预分析变量可能影响结果的可重复性和准确性，因此需要建立统一的标准流程以提高检测的可靠性。

为了进一步提升cfDNA在子痫前期预测中的临床价值，研究人员正在探索多组学整合模型。这种模型结合了cfDNA的片段组学、表观遗传学特征以及蛋白质组学和代谢组学数据，能够更全面地反映胎盘缺氧、炎症激活和代谢紊乱等多重病理过程。例如，一些研究显示，将cfDNA甲基化与蛋白质标志物（如sFlt-1/PlGF）结合，可以显著提高对子痫前期的早期预测能力。而在前瞻性研究中，将cfDNA片段组学与代谢物分析相结合，使预测的阳性率从42%提升至67%。这些进展表明，多组学整合模型在子痫前期风险分层中具有广阔的应用前景。

尽管如此，多组学模型的临床转化仍面临一些实际障碍。首先，不同人群的基因组和表型特征存在显著差异，因此需要开发针对特定人群的校准算法，以提高模型的普适性和准确性。其次，早孕期（12周之前）cfDNA的浓度较低，使得动态监测的准确性受到影响，因此需要结合超声影像等其他生物标志物进行补偿。此外，尽管多组学筛查在降低早产率方面表现出一定效果，但其较高的成本和缺乏长期健康经济评估，也限制了其在大规模临床实践中的应用。

在子痫前期的临床诊断中，传统的风险评估方法依赖于孕妇的既往病史（如高血压）和子宫动脉多普勒超声等技术，但这些方法在敏感性和特异性方面存在局限，难以在早期妊娠阶段准确识别高风险个体。相比之下，cfDNA的检测具有无创、快速和可重复等优势，为实现早期筛查提供了新的思路。然而，为了确保其在临床中的有效性，需要进一步明确最佳的检测时间窗口。现有研究认为，妊娠中晚期（16至20周）可能是cfDNA用于风险评估的合适阶段，而其在早孕期的应用则需要更先进的技术手段进行验证。

子痫前期的严重程度与cfDNA的水平密切相关。研究发现，子痫前期患者的cfDNA浓度显著高于正常孕妇，尤其是在严重病例中，cfDNA水平可能增加3到5倍。此外，cfDNA的片段分布和甲基化模式也与疾病严重程度相关，如更短的片段长度（<150 bp）和特定基因的甲基化异常。这些特征不仅能够帮助区分轻度与重度子痫前期，还可能用于预测不良妊娠结局，如早产或胎盘功能障碍。

值得注意的是，胎儿性别在子痫前期的发生中可能起到一定作用。胎盘的形成和母体对妊娠的适应性可能受到胎儿性别的影响，因此在研究子痫前期的分子机制时，需要综合考虑胎儿性别这一变量。例如，某些研究发现，男性胎儿的胎盘来源cfDNA在母体血液中的比例较高，这可能与胎盘代谢和炎症反应的差异有关。然而，由于现有的研究多集中于男性胎儿，因此还需要进一步探讨女性胎儿在子痫前期中的作用。

此外，cfDNA在免疫激活和代谢紊乱中的作用也逐渐受到关注。研究表明，cfDNA能够通过激活Toll样受体9（TLR9）和胞质DNA感应通路（如AIM2/IFI16和cGAS-STING通路），引发强烈的炎症反应。这种炎症反应不仅影响胎盘组织，还可能波及母体全身，导致血管内皮功能障碍、高血压、蛋白尿以及多器官损伤。同时，cfDNA的释放可能与代谢异常相关，如线粒体功能障碍和氧化应激的增加，进一步加剧了子痫前期的病理进程。

为了更好地理解cfDNA在子痫前期中的作用，研究人员正在探索其与多种生物标志物之间的关联。例如，一些研究发现，cfDNA的浓度与最大收缩压呈中度正相关，而与最大舒张压则无显著关联。这表明，cfDNA可能在一定程度上反映了母体血管系统的炎症状态。此外，cfDNA的片段特征和甲基化模式也被用于区分正常妊娠与子痫前期，为疾病的早期诊断提供了新的视角。

尽管cfDNA在子痫前期的预测和诊断中展现出巨大潜力，但其临床转化仍需克服多个挑战。首先，需要建立统一的检测标准，以确保不同实验室和检测平台之间的结果可比性。其次，由于cfDNA的半衰期较短，检测时间的选择对结果的准确性至关重要，因此需要优化样本采集和处理流程。此外，关于cfDNA是否直接参与子痫前期的病理过程，仍存在争议。一些研究认为，cfDNA的释放是胎盘缺氧或炎症的被动结果，而另一些研究则提出，cfDNA可能通过激活免疫反应，主动促进炎症的发展。

未来的研究应聚焦于开发更精确、更灵敏的检测技术，以提高cfDNA在子痫前期预测中的准确性。同时，还需要进一步探索cfDNA与其他临床参数（如子宫动脉多普勒）的整合，以建立更全面的预测模型。此外，随着多组学技术的发展，整合cfDNA、蛋白质组学和代谢组学数据可能为子痫前期的早期筛查提供更可靠的依据。然而，这些技术的广泛应用仍需解决成本控制、标准化流程以及多中心研究中的数据一致性问题。

综上所述，cfDNA在子痫前期的预测和诊断中具有重要的应用价值，但其临床转化仍需进一步研究和优化。通过深入理解其分子机制、改进检测技术、建立标准化流程以及整合多组学数据，有望将cfDNA从一个研究工具发展为一种可靠的临床生物标志物，从而推动子痫前期的早期识别和个性化干预。这不仅有助于改善母婴健康，还可能为产前医学的发展带来新的突破。