Když v našich tělech buňky odumřou, nezmizí beze stopy. Zanechávají po sobě něco trvalejšího. Mají totiž kromě snadno rozebratelné stěny a cytoplazmy, ještě také jádro a v něm DNA. Většinou se o nukleové kyselině píše jako o nositelce dědičnosti. Méně už, že je to také  polymerní vysoce stabilní látka s poločasem rozpadu delším než pět set let. Mnohdy se na ní vyláme i zub času a tak jsme nedávno mohli být svědky události, kdy ze zbytků lidské DNA uchovaných v kostech lidí pohřbených v Jámě ve španělské Atapuerce mohli i po 400 tisících letech vyčíst, že tamní nebožtíci jsou víc příbuzní záhadným denisovanům, než neandertálcům. V kanadských dolech v Michiganské pánvi se bakteriální DNA uchovala zazděná v krystalech soli dokonce po miliony let a tak můžeme číst v genech haloarcheí o naší minulosti sahající až k samému úsvitu života na Zemi.

 

 

V našich tělech po rozpadu buňky její  DNA ale moc dlouho nepřežívá. V krvi jsou speciální úklidové enzymy zvané restriktázy, které ji začnou porcovat. I jim to ale nějakou dobu trvá.  Dost dlouho na to, aby se z té „volné DNA“, jak se kolujícím fragmentům po rozpadlých buňkách přezdívá, dalo toho poměrně dost vyčíst.

 

 

Nový vědní obor – molekulární patologie
Stejně jako klasická patologie, i tato si klade za cíl diagnostikovat nemoci. A nejen to. Stále častěji si chirurgové dokazují, že dovedou přišít utržený prst, ruku nebo obličej, občas i cizí. Právě u těch se  vyskytují odhojovací krize. Jakmile nastoupí, je třeba okamžitě nasadit imunosupresiva. Většinou se pozná, že se s transplantovanou tkání začíná dít něco, co se nemá. Jenže na takovou transplantovanou ledvinu v dutině břišní moc dobře vidět není a náš imunitní aparát se s „vetřelcem“ umí vypořádat i hodně rychle. Někdy nezbude, než nefunkční orgán odoperovat.

Umírání se děje i zdravým buňkám
To je pravda, ale tak, jako se liší naše buňky od buněk dárce orgánu, podobné rozdíly lze zjistit i u buněk rakovinově zvrhlých. Například určitou mutaci. Takže pokud se v krvi objeví rozpadlá DNA, jejíž fragmenty specificitu rakovinové mutace mají, pak to také nevěstí nic dobrého. V obou případech se v krvi objeví průvodní znak v podobě rozpadlé DNA s jinými motivy, než jsou motivy pro zdravé buňky a to pak znamená jediné - okamžitě nasadit léčbu. Zvláště v případě takového transplantovaného obličeje, by mohl nastat velký problém.

 

Nejnutnější minimum teorie
V buňkách máme jádro a v nich chromozomy. Každý chromozom je tvořen jedním vláknem DNA. Ve skutečnosti je pouhý centimetr dlouhé (10⁸ až 3x10⁸ párů bází). Vzhledem k tomu, jak to vlákno je tenké (pouhé 2 nm), je vlastně zázrak, že se nešmodrchá. Asi proto, že se natáčí na útvar, kterému se někdy říká histonový bubínek. Tvoří ho proteiny zvané histony a vlákno DNA je obtáčí. Představa špulky s nití by nebyla přesná, otočky jsou vždy jen dvě. Volná místa na vláknu (tam, kde netvoří obtočený závit), tedy mezi dvěma cívkami, bývají dlouhá zhruba 140 párů bází.

 

 

I buňky mají „otisky prstů“

Jakmile se s úmrtím buňky dostanou vlákna DNA do krve, začnou je ezymy trhat na kusy. Ke stříhání vlákna ale nedochází jen tak nahodile. To proto, že enzymatické čety svou destrukční práci  odbývají. Jak už to u podobných profesí bývá, v místech, kde se jim špatně pracuje – tam, kde je vlákno obtočené okolo nukleozomů a je k němu mizerný přístup, ho nechávají být a porcují až dál, v mezerách mezi nukleozomovými cívkami. Vzniklé fragmenty DNA vlákna jsou tím do jisté míry specifické a stávají se základem nové vyšetřovací metody. 
Genetikům se na lidském DNA vláknu podařilo odhalit již 13 milionů pozic, kde se nejčastěji nukleozomy vyskytují a tím i specifikovat úseky, které jsou před cupovacími enzymy chráněny. Pro ty se nyní razí termín „otisky prstů mrtvých buněk“.

 

 

Rakoviny se prozradí
Rakovinovým buňkám se říká zhoubné proto, že se jim daří kontrolní mechanismy hlídající počet dělení buňky obelstít. Často tím, že část genomu (i celé chromozomy) zahodí. Ve všech dceřiných buňkách pak tato odvržená část DNA, rovněž chybí.  Když takové buňky nádoru umřou, v jejich pozůstalosti se nenajde ani ta příslušná část, která by jinak byla namotaná na nukleozomy. V krvi pak škála nacházených kousků DNA, není kompletní. Nejbohatší je po zdravých odumřelých buňkách. Podle toho, které vzory chybí, se dá určit i které části chromozomů byly postiženy a o jaký typ rakoviny se jedná.

Kvantifikace (jak moc zbytků DNA se v krvi nachází) zase určuje, k jak masivnímu odumírání tkáně dochází a o jak velké ložisko nádorových buněk jde. Je potřeba zdůraznit, že nejde o žádné čtení genetického kódu ve smyslu pořadí nukleotidů (genů). Ale jen o zjišťování charakteristických změn v zastoupení fragmentů DNA. Kupodivu i z těch se již daří nejen zjistit nové ložisko, ale i tkáň, které se to týká. Jinak řečeno, z obyčejného vzorku krve lze někdy lokalizovat i místo (anatomicky), kde se nádor vyskytuje. A dokonce v době, kdy při klasické biopsii lékař vlastně ani neví, kam by tu svou bioptickou jehlu k odebrání vzorku, měl píchnout. 

Literatura
Matthew W. Snyder, et al.: Do Circulating Tumor Cells, Exosomes, and Circulating Tumor Nucleic Acids Have Clinical Utility?,  The Journal of Molecular Diagnostics, doi: 10.1016/j.jmoldx.2015.02.001
Matthew W. Snyder, et al.: Cell-free DNA Comprises an In Vivo Nucleosome Footprint that Informs Its Tissues-Of-Origin, Cell, DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.11.050
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(15)01569-X